Novel algorithms for geological and hydrogeological assessments
La modelització numèrica d'aigües subterrànies és essencial per a la gestió sostenible de l'aigua, ja que ajuda a comprendre el comportament dels recursos d'aigua subterrània i la seva interacció amb les aigües superficials. Aquests models poden predir els impactes de la manipulació d...
| Autor: | |
|---|---|
| Formato: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:291571 |
| Acesso em linha: | https://ddd.uab.cat/record/291571 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | Hidrogeologia Hidrogeología Hydrogeology Environmental model Tecnologies |
| Resumo: | La modelització numèrica d'aigües subterrànies és essencial per a la gestió sostenible de l'aigua, ja que ajuda a comprendre el comportament dels recursos d'aigua subterrània i la seva interacció amb les aigües superficials. Aquests models poden predir els impactes de la manipulació de l'aigua en l'entorn, ajudar en el desenvolupament de escenaris de gestió sostenible i comprendre els efectes del canvi climàtic en els recursos d'aigua subterrània. La generació de models numèrics d'aigües subterrànies requereix diverses dades d'entrada i condicions límit, incloent models geològics, entrades d'aigua superficial i recàrrega d'aigua subterrània. A través de la combinació de diferents enfocaments de modelització, es pot desenvolupar una comprensió completa dels recursos d'aigua subterrània per donar suport a la gestió sostenible d'aigües subterrànies, la presa de decisions i la planificació dels recursos hídrics. Aquesta tesi es basa en eines de codi obert per ajudar en les diferents etapes d'estudis d'aigua subterrània: modelització geològica en 3D (Geopropy), modelització isotòpica (Isocompy) i modelització espacial-temporal del balanç hídric del sòl (WaterpyBal i WaterpyBal Studio). Geopropy és un algorisme de presa de decisions implementat en Python, que genera seccions transversals en 3D. Funciona com a agent intel·ligent que simula els passos que realitza el geòleg en el procés de creació de la secció transversal, enllaçat amb decisions basades en dades. L'algorisme detecta zones amb més d'una possible solució i, en funció del nivell de complexitat (o preferència de l'usuari), passa a les etapes automàtiques, semiautomàtiques o manuals. Isocompy és una biblioteca de Python que estima les composicions isotòpiques a través d'algoritmes d'aprenentatge automàtic amb variables definides per l'usuari. Inclou el pre-processament de conjunts de dades, la detecció de valors atípics, l'anàlisi estadística, la selecció de característiques, la validació i calibració del model i el post-processament. Aquesta eina té la flexibilitat per operar amb entrades discontínues en el temps i l'espai. Els procediments de presa de decisions automàtiques estan integrats en diferents etapes de l'algorisme, encara que és possible completar manualment cada pas. Els extensos informes de sortida, figures i mapes generats per Isocompy faciliten la comprensió dels estudis d'isòtops estables de l'aigua. WaterpyBal és una altra eina implementada en Python que genera models espai-temporals d'equilibri hídric. L'eina es centra en la modelització de la precipitació difusa i la recàrrega, tenint en compte el moviment vertical de l'aigua. L'eina ofereix flexibilitat en termes de dades d'entrada i interval de temps de modelització, i integra diferents etapes de l'avaluació de l'equilibri hídric, com ara la interpolació de dades espacials, el càlcul de l'evaporació, l'evapotranspiració i la infiltració, tenint en compte les característiques del sòl i els paràmetres del cicle urbà de l'aigua. WaterpyBal calcula els paràmetres del pressupost hídric, com ara la recàrrega, el dèficit i l'escorrentia en un espectre espai-temporal definit i es pot utilitzar en la fase de post-processament per crear mapes, gràfics, fulls de dades i arxius ràster. Aquesta eina té un disseny modular que garanteix la capacitat de desenvolupaments i complements futurs. WaterpyBal Studio és la interfície gràfica d'usuari de WaterpyBal que facilita l'ús d'aquesta eina en projectes de gestió de l'aigua. En essència, aquestes eines ofereixen suport per a projectes sostenibles de gestió d'aigües subterrànies que asseguren resultats de recerca reproduïbles en aquests camps ambientals. |
|---|