¿Cómo modelar la pluma contaminante de un botadero minero con MODFLOW?

La gestión del agua en minería debe evaluar las filtraciones de instalaciones mineras en el largo plazo. Este ejemplo muestra como es el régimen de flujo y el comportamiento de la pluma asociado a los lixiviados de un botadero minero.

 

Propiedades hidrogeológicas

Las propiedades hidrogeológicas a tener en cuenta son dos: heterogeneidad del acuífero y la presencia de roca fracturada

Las condiciones del sistema considerados son:

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Modelo conceptual de flujo

El flujo de agua subterránea se dirige desde el botadero hacia agua abajo del valle. Se considera que el tiempo de viaje en la zona de los aluviales es en un tiempo corto, mientras que a medida que ingresa en la matriz se requiere un mayor tiempo de recorrido de las partículas.

Modelo Conceptual de las Filtraciones de un Botadero

Modelo Conceptual de las Filtraciones de un Botadero

Se conoce que la precipitación aumenta con la elevación, por lo cual se está considerando una ecuación de regresión dependiente de la altura, del mismo modo para la evapotranspiración. Se ha utilizado un software de interpolación climática de la FAO (Loc Clim) que tiene datos suficientes de las estaciones cercanas a la cuenca para hallar las tasas de precipitación y recarga. Además, considerando que no toda el agua que precipita se infiltra, se ha afectado la tasa de recarga por un factor de 0.45, indicando que el 45 % de la precipitación es recarga del acuífero.

Se considera que la matriz del sistema tiene una porosidad de 0.25 % para un tipo de roca volcánica, descartando porosidad dual debido a alto fracturamiento, pues es difícil hacer evaluaciones sobre la conductividad de las fallas internas y para reducir complejidad al modelo.

 

Modelamiento de flujo de aguas subterráneas

1.   Descargamos y abrimos el archivo Angascancha.gpt

2.    Se muestra el modelo siguiente.

3.    Carguemos el modelo de flujo, para ello nos dirigimos al botón Data Visualization y en Color Grid elegimos Head_P1_S1

y se obtiene:

 

Modelamiento de trayectoria de partículas con MODPATH

4.    Activamos el paquete MODPATH y para ello nos dirigimos a Model/MODFLOW Packages and Programes.

Nos dirigimos a la pestaña Version 6 options

5.    Damos doble click en el objeto Botadero dentro de la pestaña MODFLOW Features seleccionamos:

6. Corremos el modelo de partículas (MODPATH), para ello vamos a File/Export/MODPATH Input Files

7.    Vamos al botón Data Visualization, en Color Grid elegimos none y hacemos click en Apply.

8.    En Data Visualization, nos dirigimos a MODPATH Pathlines, cargamos el archivo Angascancha.path

Sin título.png

y observamos lo siguiente,

 

Modelamiento de transporte de contaminantes con MT3DMS

Activación del paquete MT3DMS

9.    Activamos los paquetes de MT3DMS, vamos a Model/MODFLOW Packages and Programes y activamos lo siguiente:

10.    En BTN: Basic Transport Package definimos la especie móvil:

11.    En el paquete ADV:Advection package elegimos la opción Third-order TDV y mantenemos los demás valores por defecto.

Tiempo

12.    El tiempo de evaluación de flujo va a ser analizado en dos stress periods. El primer pulso va a estar en estado estático de tiempo -1 a 0, con esto se calculará el nivel freático inicial. El segundo intervalo estará en estado transciente, servirán para calcular los cambios por la instalación del botadero de tiempo 0 a mil años (31536000000 segundos).

13.    Nos dirigimos a Model/MODFLOW Time

en la pestaña MT3DMS 

Tiempo para los objetos que definen las condiciones de borde

14.    Ahora definiremos los tiempos de los objetos que definen las condiciones de borde. Empecemos por el Botadero, le damos doble click al objeto y en la pestaña de MODFLOW Features ingresamos lo siguiente:

Activamos el paquete SMS del Botadero

15.    Vamos al botón Show or hide objects y seleccionamos el objeto de CHD: Carga_Constante_Perimetral y definimos el tiempo

16.    Repetiremos el paso anterior para los objetos dentro de DRN, EVT y RCH (sólo Angascancha_Basin_Extension_1), para los que se redefinirá el tiempo (Starting time: -1 y Ending time: 31536000000)

Otros parámetros de transporte

17.    Desde Data Sets, ubicado en la barra de opciones, desplegamos las opciones de MT3DMS

          Apply y Cerramos la ventana. 

Ejecución del modelo de flujo de contaminantes

18. Guardamos el proyecto y corremos el modelo de flujo con File/Export/MT3DMS Input Files ó:

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19.     Este proceso dura aproximadamente algunas horas, dependiendo del procesador de la computadora con la que se trabaje.

20.    Para cargar los resultados vamos al botón Import and display model results  y llamamos al archivo Angascancha_MT_Arsenico.ucn, damos Ok al cuadro de diálogo que sale y obtenemos:

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Posted on March 24, 2014 and filed under Modelamiento, Minería.