Estado de las versiones de MODFLOW y programas relacionados

MODFLOW es el primer código de modelamiento de agua subterránea en tres dimensiones basado en diferencias finitas publicado por la USGS en 1984. Aunque originalmente fue concebido solamente para simular el flujo del agua subterránea, la estructura modular de MODFLOW ha provisto un fuerte marco integrador de capacidades de simulación. La familia de programas relacionados a MODFLOW ahora incluye capacidades para simular el régimen de agua subterránea, interacción con sistemas de agua superficial, transporte de solutos, flujo en zonas no saturadas y de densidad variable, la compactación en acuíferos y asentamientos de terreno, estimación automática de parámetros de y esquemas para la gestión del agua subterránea.

El presente documento provee una breve reseña sobre la historia de la creación de MODFLOW y un resumen de las versiones de MODFLOW y programas relacionados actualmente disponibles en la USGS:

Es importante mencionar que MODFLOW y sus programas relacionados son constantemente modificados y actualizados. En ciertos casos, las instrucciones de entrada podrían cambiar y añadirse algunas funciones que no se encuentren en la documentación original. El usuario debe revisar el documento incluido con la distribución del software para el mejor manejo y entendimiento del programa y sus funciones. Esta información estará incluida en los archivos “Readme” y otros documentos adjuntos.

              Proyección isométrica de un modelo numérico en MODFLOW

              Proyección isométrica de un modelo numérico en MODFLOW

Historia de la realización de MODFLOW

Ha habido cuatro grandes lanzamientos desde la primera versión de MODFLOW creado en 1984: MODFLOW-88, MODFLOW-96, MODFLOW-2000 y MODFLOW-2005. Las primeras versiones lanzadas, MODFLOW-88 y MODFLOW-96, fueron basadas en la conceptualización inicial del programa, es decir, fueron softwares de modelamiento únicamente del régimen de flujo del agua subterráneas.

Aspectos específicos del sistema de flujo del agua subterránea son simulados por estos programas mediante el uso de módulos de programación independiente llamados “paquetes”, como el paquete de pozos y el paquete de ríos. El diseño modular de MODFLOW fue fuertemente difundido con el lanzamiento de MODFLOW-2000 por la adición de nuevos procedimientos. La parte del código que resuelve la ecuación del flujo de agua subterránea se convirtió en el procedimiento del flujo de agua subterránea (GWF).  Aunque procesos adicionales han sido desarrollados por MODFLOW, el proceso GWF sigue siendo el proceso central sobre el cual se construyen otras capacidades de simulación de MODFLOW.

La versión más reciente de MODFLOW es MODFLOW-2005. El principal cambio de esta última versión a su anterior (MODFLOW-2000) es el enfoque del manejo de la información interna. Este nuevo enfoque provee medios para definir múltiples redes en una sola simulación de MODFLOW, lo cual es la base para la capacidad de refinamiento local de grilla disponible con MODFLOW-LGR. MODFLOW-LGR permite al usuario simular el flujo en una o más redes locales de mayor resolución.

                                          Refinamiento horizontal y vertical con MODFLOW - LGR  

                                          Refinamiento horizontal y vertical con MODFLOW - LGR

 

Disponibilidad actual de MODFLOW

Una única versión de MODFLOW que incluya todos los procesos disponibles que han sido desarrollados para el código se volvería muy pesada y compleja. Por lo tanto, La USGS provee múltiples versiones de MODFLOW en su página web que consiste en varias combinaciones de procesos, en vez de una única versión que contenga todos los procesos.

La disponibilidad de múltiples versiones de MODFLOW también refleja la distribución natural del desarrollo de MODFLOW por la USGS, donde cada desarrollador del código frecuentemente escribe, prueba y distribuye versiones diferentes de cada código. Así, MODFLOW no es un solo programa sino todos los códigos (MOD-88, MOD-95, MOD-2000 y MOD-2005) que incluyen el proceso GWF.

La USGS continúa adicionando capacidades y corrigiendo errores de MODFLOW-2005 y MODFLOW-LGR. MODFLOW-2000, MODFLOW-88 y MODFLOW-96 son considerados softwares desplazados por MODFLOW-2005 y están considerados dentro de la sección de softwares o programas relacionados a MODFLOW.

Actualmente MODFLOW-2005 consta del proceso GWF y del proceso de observación,  este último se utiliza para generar un modelo que calcula valores como carga hidráulica y flujo para la comparación de sus medidas en el proceso de calibración. Un completo resumen de funciones de MODFLOW-2005 es provisto en el archivo “summary of MODFLOW-2005” de la página web de MOFLOW-2005.

Algunos lanzamientos de  MODFLOW están disponibles e incorporan procesos que extienden los alcances del proceso GWF. Una breve reseña de cada programa disponible para las versiones MODFLOW-2000 y/o MODFLOW-2005 se muestra a continuación:

  • Proceso del conducto de flujo (CFP) para MODFLOW-2005: Simulan condiciones de flujo laminar y turbulento dentro de las capas de flujo preferencial y dentro de los acuíferos de simple o doble porosidad, tal como ocurre en rocas fracturadas y en acuíferos de basalto.
  • GSFLOW: Código de molamiento de flujo de agua subterránea y superficial basado en la integración de MODFLOW-2005 con el Sistema de Modelamiento de Precipitación y Escorrentía (PRMS) de la USGS. Este código simula el flujo a través de la superficie terrestre dentro de sub-superficies saturadas y de material no saturado, además del flujo dentro de arroyos y lagos de una o más cuencas.
  • El proceso de irrigación para MODFLOW-2000 (MK2K-FMP) y MODFLOW-2005 (MF2005-FMP2): Simula dinámicamente el uso conjunto de aguas superficiales y subterráneas para los sistemas donde el agua requerida por la vegetación es un componente importante del balance hídrico, tal como áreas de irrigación y agricultura.
  • El proceso de gestión de aguas subterráneas para MODFLOW-2000 (GWM-2000) y MODFLOW-2005 (GWM-2005): Estos códigos proveen la capacidad de resolver distintos problemas de manejo de agua subterránea: lineal, no-lineal y combinación binaria-lineal.
  • MF2K-GWT: El proceso de transporte del agua subterránea para MODFLOW-2000 provee la capacidad para simular en tres dimensiones el transporte de solutos y calcular los cambio de concentración de químicos disueltos debido a la advección, dispersión hidrodinámica, retraso, decaimiento, la matriz de difusión, y combinaciones con múltiples fluidos.
  • SEAWAT: Un programa de computación basado en MODFLOW-2000 y MT3DMS para simular el flujo del agua subterránea en tres dimensiones con densidad variable tal como ocurre en acuíferos de la costa, los cuales transporta múltiples especies de soluto y calor.
                                Modelamiento de transporte de solutos con MODFLOW - MT3DMS  

                                Modelamiento de transporte de solutos con MODFLOW - MT3DMS

 

Guías de MODFLOW en línea

La USGS provee guías en línea para distintas versiones de MODFLOW. Estas pueden ser encontradas en:

Una guía online con mayor información de todas las versiones de MODFLOW se puede encontrar en:

Problemas relacionados a MODFLOW

La USGS también ha desarrollado distintos programas que pueden ser usados para apoyar simulaciones con MODFLOW. Estos incluyen programas con modelos calibrados y análisis de sensibilidad (tal como procesos como Análisis sensible y Estimación de parámetros de MODFLOW-2000, el UCODE_2005 y el programa JUPITER API), interfaces gráficos para el usuario y pre y post procesadores para facilitar la preparación de ingreso de archivos y la presentación de los resultados de simulación. Todos estos programas se pueden encontrar en los sitios web mencionados al inicio de este documento.

 

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