Definición de un volumen elemental de referencia y estimación de un modelo de conductividades hidráulicas equivalentes para un sistema acuífero en un medio fracturado. Caso de aplicación: sistema hidrogeológico de la cuenca del Río Bermellón, (Tolima)

Abstract

En este trabajo se muestra la determinación de la escala espacial de referencia, a partir de la cual el comportamiento de la permeabilidad hidráulica de un macizo rocoso permanece constante. Se parte del análisis estadístico de la información estructural levantada en campo para las cuatro unidades litológicas que conforman el macizo de estudio, ajustando los datos de orientación, persistencia, frecuencia y abertura a funciones de distribución de probabilidad apropiadas. A partir de estos resultados se construyen 100 modelos de fracturas discretas bidimensionales de 1024 m2 de área, para cada unidad litológica, y se simula el flujo a través de 20 ventanas tomadas de cada modelo de fracturas, con áreas entre los 0.25 y los 400 m2. Se obtiene que el medio se homogeniza, es decir, se logra una estabilidad de la permeabilidad equivalente entre los 64 y 81 m2 de área; escalas para las cuales también se comprobó el comportamiento tensorial de la permeabilidad haciendo rotaciones de los modelos originales. Las componentes principales de los tensores de permeabilidad equivalentes encontrados varían entre 3.64x10-6 y 9.06x10-6 m/s, con el eje mayor ubicado a 23° de la horizontal para las rocas tipo esquisto y entre los 70° y 80° para las demás unidades.

Abstract: The aim of this work is to determine the reference spatial scale, from which the behavior of the equivalent hydraulic permeability of a rock mass remains constant. First, a statistical analysis was done on the information from structural geology collected in the field for a rock mass composed by four lithological units; then, the orientation, persistence, frequency and aperture data was adjusted to the appropriate probability distribution functions. 100 discrete fracture networks models in 2D of 1024 m2 were generated for each lithological unit, and the flow was simulated through 20 windows taken from each fracture pattern, with areas between 0.25 and 400 m2. The fractured media can be homogenized, ie stability of equivalent permeability is achieved, between 64 and 81 m2 in area; at these scales the tensorial behavior for the permeability was verified by rotations of the original models. The main components of equivalent permeability tensor range from 3.64x10-6 and 9.06x10-6 m/s, with the major axis located at 23° from the horizontal axis for the schist-type rocks and between 70° and 80° for the other units.