La gestión sostenible del agua subterránea debe estar siempre respaldada por fuentes de información confiables y potentes herramientas de análisis que permitan una toma de decisiones mejor fundamentada. En este contexto, las herramientas de modelamiento numérico permiten una amplia gama de posibilidades de análisis, sobre todo cuando se trata de un sistema tan complejo como lo es el hidrogeológico. Sin embargo, disponer de una herramienta de modelamiento no es suficiente. Es necesario conocer tanto la plataforma de modelamiento como entender los procesos que esta busca reproducir, y en este caso en particular, entender la dinámica hídrica del sistema hidrogeológico.

Este curso desarrolla las principales funciones y aplicaciones de la última versión del código de modelamiento de aguas subterráneas MODFLOW 6, a través de la interfaz ModelMuse, ambos desarrollados por Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS). Esta versión incluye herramientas innovadoras en cuanto a la construcción y simulación de modelos hidrogeológicos, destacando principalmente la incorporación de la opción de discretización de grillas no estructuradas. Además, ModelMuse es la plataforma de pre y post-procesamiento que implementa MODFLOW.

Objetivos:

El desarrollo del curso permitirá la aplicación de estas herramientas de modelamiento de aguas subterráneas para el análisis del flujo regional y local, de manera que los participantes aprendan a construir estos modelos y analizar los resultados.

Al final del curso, el alumno tendrá las capacidades de:

Conocer la potencialidad de MODFLOW 6 y el entorno de ModelMuse.
Aprender conceptos de modelamiento de flujo de agua subterránea.
Construir modelos numéricos en MODFLOW 6 a través de ModelMuse.
Analizar los resultados obtenidos en los modelos simulados.

Contenido del Curso:

El desarrollo del curso se encuentra a continuación dividido en 6 sesiones:

SESIÓN 1: Introducción al modelamiento de aguas subterráneas

Teoría

Importancia del modelamiento de las aguas subterráneas

Introducción a MODFLOW 6: usos y aplicaciones
Ecuaciones de flujo y método de diferencias finitas para un volumen de control
Grillas del modelo de flujo subterráneo: estructurada y no estructurada
Introducción a ModelMuse
Componentes de un modelo de aguas subterráneas en MODFLOW y ModelMuse

Práctica.

ModelMuse: Instalación, descripción y ubicación de programas.

Familiarización con el entorno

Definición del área del modelo, grilla y capas
Definir objetos y asignar propiedades
Definir condiciones de borde del modelo de flujo de aguas subterráneas
Ejecución del modelo y análisis de resultados

SESION 2: Discretización espacial

Teoría

Tipos de grillas
Grilla de Vértices (DISV) y paquete GNC
Definición de áreas activas y IDOMAIN
Conductancia hidráulica y opción XT3D
Model Muse: Parte 2

Práctica

Comparación de grilla estructurada y no estructurada

Importación de datos vectoriales
Discretización del modelo con grilla estructurada
Ingreso de la geología de la zona de estudio
Definición de confinamiento de celdas
Refinamiento de discretización horizontal con DISV
Ejecución del modelo y análisis comparativo de resultados

SESION 3: Modelamiento hidrogeológico conceptual y condiciones de borde

Teoría

Modelamiento hidrogeológico conceptual
Condiciones de borde: Specified head, Specified flux, Head-dependent flux
ModelMuse, parte 3

Práctica

Evaluación de diferentes condiciones de borde

Modelación de paquetes DRN, RIV, CHD, GHB y WEL
Insertar carga inicial de simulación
Ejecución del modelo y análisis de resultados por paquete

SESION 4: Construcción de un modelo hidrogeológico regional

Teoría

Conceptualización de un sistema hidrogeológico, caso de estudio
Topografía y variaciones climáticas
Límites del modelo de flujo subterráneo
Unidades geológicas vs unidades hidrogeológicas

Práctica

Evaluación de diferentes condiciones de borde

Importación de topografía de la zona de estudio
Definición de la grilla, capas y discretización vertical del acuífero
Análisis de las unidades hidrogeológicas del área de estudio
Definición de los parámetros hidráulicos
Definición de las condiciones de borde elegidas
Ejecución del modelo y análisis de resultados

SESION 5: Verificación de calibración del modelo y visualización de resultados

Teoría

Pozos y piezómetros, utilidad e importancia
Verificación de calibración del modelo y paquete OBS
ModelMuse, parte 4
Visualización de los resultados de MODFLOW

Práctica

Evaluación de modelo existente

Insertar piezómetros y asignar paquete OBS
Verificación de resultados: comparación de cargas observadas y simuladas
Análisis de cargas hidráulicas y niveles de agua
Análisis del balance de aguas
Visualización de resultados del modelo

SESION 6: Balance de agua y modelamiento de trayectoria de partículas

Teoría

Modelos estáticos y transitorios

Discretización temporal: Stress periods | Timestep
Almacenamiento específico vs rendimiento específico
ModelMuse, parte 5
Balance de aguas con paquete ZONEBUDGET 6
Simulación de tránsito de partículas con paquete MODPATH 7

Práctica

Modelo transitorio: evaluación de agua y modelamiento de trayectoria de partículas

Adaptación de modelo estacionario a modelo transitorio
Definición de zonas para evaluación del balance de aguas
Ejecución del modelo y evaluación de resultados del balance de aguas
Insertar opción de trayectoria de partículas
Ejecución del modelo y evaluación de resultados de tiempo de residencia

Capacitador

Gabriel Cárdenas M.Sc.

Ingeniero Agrícola – Hidrogeólogo

Ingeniero Agrícola de la Universidad Nacional Agraria La Molina (Perú), especializado en evaluación de recursos hídricos y análisis de datos. Tiene una maestría en Aguas Subterráneas y Cambio Global – Impactos y Adaptación, la cual fue estudiada en tres instituciones europeas: Instituto Superior Técnico - Universidade de Lisboa (Portugal), IHE Delft Institute for Water Education (Países Bajos) y Technische Universität Dresden (Alemania).

Tiene experiencia en evaluación hídrica en consultoría para proyectos mineros, hidroenergéticos y de agricultura, enfocado en el análisis y procesamiento de datos hidroclimáticos con Python y R, así como en modelamiento numérico de aguas subterráneas con MODFLOW (p.ej. modelamiento de presa de relaves mineros y sistemas kársticos) y herramientas para manejo de información geográfica en QGIS.

En su investigación de maestría se evaluó la respuesta del sistema hidrogeológico en una zona agrícola (Valle del Cauca, Colombia) ante diferentes conceptualizaciones de la interacción agua subterránea – agua superficial. Para ello, se compararon enfoques totalmente acoplados (paquetes RIV y SFR2) y parcialmente acoplados (modelo hidrodinámico - SOBEK2) con Python.

Metodología

A continuación unos detalles de cada metodología:

Se entregarán manuales y archivos para los ejercicios.
El curso se desarrollara por el aula virtual de Gidahatari.
Existe soporte online para dudas referente a los ejercicios desarrollados en el curso por 4 semanas.
Certificado digital al final del curso.
Los alumnos en esta modalidad reciben el video de las clases por 6 semanas.
Para recibir el certificado digital deben entregar los ejercicios después de 3 semanas