Implementación de un modelo matemático conjunto en el sistema hidrogeológico del acuífero Valle de Aguascalientes para el transporte de fluoruro y arsénico

Abstract

This thesis addresses the critical issue of heightened fluoride and arsenic concentrations in the groundwater of the Aguascalientes Valley administrative aquifer in Mexico. The implementation of an integral mathematical model is proposed to effectively determine fluoride and arsenic concentrations. The principal objective of this research is to apply the model to reach a detailed understanding of the behaviour of fluoride and arsenic in the aquifer, so that this model may be used as a tool that aids in informed decision-making in water resource management. Motivated by documented health risks associated with excessive fluoride and arsenic intake in the Aguascalientes region, where dental fluorosis is prevalent, and arsenic concentrations suggest potential health risks, the study aims to bridge the knowledge gap concerning water sources, acknowledging the lack of comprehensive studies characterising them in Aguascalientes. The methodology involves obtaining meteorological and hydrometric data in the area, managing water level data in the aquifer, determining hydrodynamic parameters, and characterising fluoride and arsenic concentrations in the region. The calibration and validation process for surface, groundwater and transport models ensures their accuracy in studying the Aguascalientes Valley aquifer. The study discusses historical water levels, spatial and temporal variations in fluoride and arsenic concentrations, and the performance of the implemented models. Despite some discrepancies in model outcomes compared to the observed data, the integral mathematical model emerges as a promising tool for approximating fluoride and arsenic concentration, providing valuable insights for water resource management and water quality in the Aguascalientes region.

En esta tesis, se aborda el problema crítico de las concentraciones elevadas de fluoruro y arsénico en el agua subterránea del acuífero administrativo Valle de Aguascalientes, México. Se plantea la implementación de un modelo matemático conjunto para determinar eficazmente las concentraciones de fluoruro y arsénico. El objetivo principal es aplicar este modelo para comprender de manera detallada el comportamiento de las concentraciones de fluoruro y arsénico en el acuífero, para que posteriormente pueda utilizarse como herramienta de apoyo en la toma de decisiones informadas en la gestión de recursos hídricos. Motivado por los riesgos documentados para la salud asociados con la ingesta excesiva de fluoruro y arsénico en la región de Aguascalientes, donde la fluorosis dental es prevalente y las concentraciones de arsénico sugieren riesgos potenciales para la salud, el estudio busca cerrar la brecha de conocimiento sobre las fuentes de agua, reconociendo la falta de estudios integrales que las caractericen en Aguascalientes. La metodología implica la obtención de datos climatológicos e hidrométricos de la zona, la gestión de datos de niveles de agua del acuífero, la determinación de parámetros hidrodinámicos y la caracterización de las concentraciones de fluoruro y arsénico en la región. El proceso de calibración y validación de los modelos superficial, subterráneo y de transporte asegura su precisión en el estudio del acuífero del Valle de Aguascalientes. El estudio aborda los niveles históricos del agua, las variaciones espaciotemporales en las concentraciones de fluoruro y arsénico y el rendimiento de los modelos implementados. A pesar de algunas discrepancias en los resultados del modelo en comparación con los datos observados, este modelo matemático conjunto emerge como una herramienta prometedora para aproximar las concentraciones de fluoruro y arsénico, proporcionando valiosos conocimientos para la gestión de recursos hídricos y la calidad del agua en la región de Aguascalientes.