Jornal de Hidrogeologia e Engenharia Hidrológica

Uma abordagem 2D ao problema inverso do limite do aquífero: co-simulação do fluxo de água subterrânea na bacia hidrográfica de Lebna-Tunísia usando o Comsol-Matlab

Emna Abdennour , Nejla Hariga Tlatli , Jamila Tarhouni

Este estudo foi realizado no lado Lebna do aquífero Plio-quaternário pertencente ao Cabo Bon, no nordeste da Tunísia. Este aquífero costeiro é muitas vezes inacessível e não possui informação suficiente sobre os seus parâmetros, como a carga hidráulica e os fluxos hidráulicos.      

Este artigo tem como objetivo tratar as Equações Diferenciais Parciais (EDP) do problema do fluxo de águas subterrâneas. O método variacional baseado em Elementos Finitos (FE) tem sido utilizado para resolver o problema de Cauchy ou problema inverso. Este problema acomoda um algoritmo inverso desenvolvido por Andrieux et al. de forma a identificar os dados em falta, como a carga hidráulica e os fluxos hidráulicos numa parte dos limites de um aquífero onde os dados não estão disponíveis.

O problema de Cauchy, conhecido como problema mal colocado, foi dividido em dois subproblemas bem colocados. Então o papel do algoritmo inverso é em breve a optimização de soluções; funciona na resolução destes subproblemas; cada um deve descobrir dados específicos, um para a carga hidráulica e outro para os caudais hidráulicos. Apenas os dados quase equivalentes aos exatos foram considerados como soluções ótimas, que são determinadas com base na minimização de um erro semelhante à energia em cada simulação.

Neste caso de estudo, foi resolvido um problema direto de Darcy Flow utilizando dados de medição como entrada através do Comsol Multiphysics, um software de modelação baseado em FE. As saídas da simulação direta foram utilizadas como dados de entrada escritos no algoritmo inverso em Matlab com o objetivo de simular dados quando solicitado.

No contexto geral do aquífero, a modelação do problema de completação de dados é muito útil para compreender as condições de contorno, que são determinadas na resolução.

Autores e outros estudaram este tipo de problema em âmbito académico, mas tanto quanto sabemos, é o primeiro trabalho com um caso real de aquífero

Os resultados computados foram comparados com os dados de medição, foram observados resultados exatos e semelhanças que podem comprovar a eficiência do método utilizado neste contexto desde 2006. Assim, o RMSE é de cerca de 0,055 e um erro percentual varia entre 0 e 14% para a carga hidráulica .