Conceptualización de cavernas cársticas con MODFLOW-CFP V2

MODFLOW-CFP es una eficaz herramienta que nos permite realizar el modelamiento de conductos kársticos y poder conocer su interacción con el flujo de agua subterránea. En este post se explicará cómo se han conceptualizado estos elementos para un caso práctico utilizando ModelMuse, con la finalidad de mostrar las capacidades de MODFLOW-CFP para el modelamiento de karst.

Para iniciar, es necesario contar con el paquete CFP. Actualmente existe la versión 2 que se puede descargar del siguiente link de la Universidad de Dresden.

Conceptualización

Inicialmente se creó un modelo general de la zona de estudio en el cual se ingresó información de topografía, geología, condiciones de recarga y evapotranspiración de acuerdo a la elevación, y la existencia de una zona de descarga de flujo de agua subterránea conceptualizada como un dren.

El modelo se encuentra compuesto de 4 acuíferos de 3 subcapas cada uno. La discretización temporal es estática. El solucionador utilizado es PCG Preconditioned Conjugate Gradient.

Conducto kárstico

Para este modelo se ha considerado una caverna en la cota 3950, la cual descarga hacia un manantial.

El conducto kárstico se representa mediante la creación de un objeto Línea, al cual se le asigna la propiedad de CFP. Este paquete requiere que se ingresen ciertos datos para poder representar las condiciones del elemento adecuadamente. Los parámetros requeridos, así como los valores considerados para este modelo son los siguientes:

  • Diameter: 0.5 m
  • Tortuosity: 1 m
  • Roughness height: 0.01 m
  • Lower critical Reynolds number (turbulent to laminar): 2000
  • Higher critical Reynolds number (laminar to turbulent): 4000
  • Conduit wall conductance: 0.01 m2/s

Para representar el manantial, dentro del paquete CFP se tiene la capacidad de ingresar un Fixed Head, el cual se ha ubicado en el nodo final del conducto con una carga igual a la cota del terreno. 

Resultados

Del análisis del balance hídrico del conducto kárstico, se ha determinado que el manantial descarga un caudal igual a 26.56 l/s. Este flujo es aportado por la matriz a lo largo del conducto.

Del balance hídrico de la matriz se ha determinado que el aporte de la recarga al sistema es de 41.4 l/s, el río tiene un caudal de 12.1 l/s y la evapotranspiración tiene una tasa de 2.73 l/s.

Puedes descargar el modelo en formato .gpt (ModelMuse) y los resultados en este link.

 

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Posted on March 15, 2016 and filed under Hidrogeología.