Gamazo Rusnac, Pablo

Línea de investigación

1) Hidrología superficial y subterránea: Monitoreo, modelación y herramientas para la gestión.
2) Desarrollo de códigos para modelos numéricos de fenómenos hidrodinámicos y de transporte

Área de trabajo

1) Hidrología superficial y subterránea: Monitoreo, modelación y herramientas para la gestión.
La disponibilidad de los recursos hídricos y su calidad es uno los problemas más importantes a nivel global. El agua, además de ser necesaria para mantener la vida, es un factor limitante para el desarrollo de las actividades humanas y el correcto funcionamiento de los ecosistemas. La modelación matemática hidrológica e hidráulica, de cuerpos de agua tanto superficiales como subterráneos, es una herramienta esencial para la correcta gestión de estos recursos, su explotación sostenible, la comprensión de las dinámicas de eventos extremos (inundaciones y sequías) y para evaluar medidas de mitigación. En relación con el agua subterránea, trabajamos el desarrollo de modelos para la gestión de acuíferos y la caracterización de estos a través de instrumental hidrométrico (medición de niveles, ensayos de bombeo) y geofísico. En relación a la modelación hidrológica superficial, trabajamos en el desarrollo de metodologías para la modelación hidrológica distribuida y la modelación hidrológica y tránsito hidráulico a escala diaria y sub diaria, tanto para cuencas agrícolas como urbanas. También abordamos el monitoreo de cursos superficiales mediante la instalación y operación de instrumental hidrométrico (sensores de nivel, precipitación, humedad en el suelo, aforos mediante equipos doppler y velocimetría por seguimiento de partículas a partir de imágenes). La calidad del agua, además de la cantidad, condiciona fuertemente los posibles usos del recurso y puede verse afectada tanto por efectos antrópicos como por causas naturales. Las enfermedades de transmisión hídrica son ocasionadas por microorganismos patógenos presentes en aguas contaminadas, entre los que se encuentran los virus, cuya capacidad infecciosa persiste tanto en aguas superficiales como subterráneas, manteniendo su capacidad infecciosa durante largos períodos y desplazándose a grandes distancias. En este campo estudiamos no sólo el transporte de virus en aguas subterráneas y superficiales, sino también la influencia de otros agentes contaminantes. La actividad agropecuaria tiene una importante incidencia en la contaminación de recursos hídricos por nutrientes. Los excesos de nitrógeno y fósforo pueden alcanzar los cuerpos de agua, desencadenando proliferaciones de algas, lo que afecta la calidad del agua comprometiendo así a su potabilidad y al ecosistema acuático. En esta línea trabajamos con modelos que simulan la liberación y transporte de nutrientes en recursos hídricos. Por otro lado, la presencia de arsénico en acuíferos representa un problema grande para diversos usos. Este elemento, encontrado naturalmente en algunos suelos y formaciones, representa un riesgo para la salud humana al contaminar las fuentes de agua potable. En esta línea, trabajamos en el estudio de la movilidad y presencia de arsénico en aguas subterráneas, con el objetivo de desarrollar acciones para mitigar su impacto en la salud pública. Para evaluar el riesgo de exposición y uso para diferentes fuentes de agua y contaminantes, trabajamos con técnicas que permiten cuantificar el riesgo asociado, como por ejemplo QMRA (Quantitative Microbial Risk Assessment).

2)Desarrollo de códigos para modelos numéricos de fenómenos hidrodinámicos y de transporte
La modelación numérica de fenómenos hidrodinámicos y de transporte es de vital importancia para conocer la dinámica de los cuerpos de agua y resolver problemas vinculados a los recursos hídricos. El uso que hoy en día se les da a estos códigos, y lo que se espera de ellos, plantea una serie de desafíos. Mejorar la eficiencia de los modelos generados con estos códigos en términos de tiempo de ejecución es sin duda uno de los principales retos que los desarrolladores enfrentamos. Modelos más rápidos pueden ser incorporados más fácilmente a sistema de monitoreo continuo y robustecen los procesos de calibración y de análisis que involucran variables estocásticas. En los últimos años los fabricantes de gráficas de computadores (GPU) han desarrollado soluciones adaptadas a las necesidades del mercado científico. Aprovechando esta corriente, en esta línea de investigación, desarrollamos códigos vinculados a problema hidroinformáticos en GPU, lo que implica tener en cuenta tanto el problema físico a resolver, como el problema numérico y el problema informático en función del hardware a utilizar. Otro de los grandes desafíos vinculados al desarrollo de códigos de simulación hidrodinámica y de transporte, es la resolución simultánea de diferentes fenómenos físicos debido a la interdependencia que existen entre las variables vinculadas. Por lo tanto, es necesario desarrollar códigos eficientes capaces de resolver la conservación de diversos principios físicos y poder acoplarlos. En esta línea trabajamos en el desarrollo de códigos para el transporte de sedimentos en sistemas hidrológicos. El transporte de sedimentos está relacionado con fenómenos como la socavación, la sedimentación de embalses, la erosión debido a crecidas, rotura de presas, y la sedimentación y erosión de lechos fluviales. En esta línea de investigación estudiamos la resolución de este sistema de ecuaciones mediante métodos numéricos en GPU, evaluando diferentes esquemas de acoplamiento y métodos para simular la evolución de fondo y la interacción fondo-fluido de forma eficiente. El estudio de los fenómenos termo hidro químicos (THC) en medios porosos también consiste en estudiar de forma simultánea diversos grupos de fenómenos: flujo de líquido y otras fases, transporte de calor, transporte de especies químicas y las reacciones que las involucran. Dentro de esta línea pueden enmarcarse una gran variedad problemas: desde el estudio de flujo de agua y solutos en acuíferos, los flujos de agua (líquida y gaseosa) y el transporte de contaminantes en suelos, hasta la evolución de los contenidos de agua y precipitación de sales en hormigón. La modelación individual de cada uno de los procesos que componen los fenómenos THC es en general un problema bastante estudiado. Sin embargo, cuando los mismos son considerados de forma simultánea, la interacción entre ellos dificulta su modelación. En esta línea de investigación buscamos avanzar en la modelación acoplada de estos fenómenos. Por último, la expansión de herramientas de aprendizaje automático no ha sido ajena al campo de la modelación fenómenos hidrodinámicos y de transporte. Este es un campo en el que estamos incursionando y que creemos tiene un gran potencial de desarrollo para nuestro grupo.