Las capacidades actuales de modelamiento de acuíferos con MODFLOW y Model Muse nos permiten grandes refinamientos y mayor número de capas para la representación de las cargas hidráulicas y la napa freática así como mayores capacidades para la representación de los procesos físicos relacionados al flujo de aguas subterráneas. En una escala regional podemos estar tratando con modelos de mas de 50000 elementos en régimen uniforme o transitorio, de los cuales muchas veces necesitamos representar sus datos en plataformas de Sistemas de Información Geográfica (SIG) como QGIS para un mayor análisis o la generación de gráficos para usuarios finales y actores de decisión. El uso de programación en Python nos permite acelerar el proceso de la representación de datos de salida de MODFLOW en QGIS.
Los scripts en Python pueden ser un poco largos y declarativos, pero el tiempo de procesamiento es mucho menor comparado con el uso de la interface visual. Se pretende que los modeladores guarden estos scripts y los usen cada vez quieran representar los datos de la napa freática.
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Flopy es la librería creada por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) para la creación, configuración y representación de resultados de modelos en MODFLOW. Flopy es una herramienta avanzada que tiene soporte incluso para la creación de grillas no estructuradas en MODFLOW 6. Con el uso conjunto de Python y MODFLOW mediante Flopy se extienden las posibilidades de modelamiento y de gestión de aguas subterráneas al permitir la configuración de nuevos esquemas de optimización y la aplicación de algoritmos de inteligencia artificial.
Este tutorial muestra el proceso completo de construcción de un modelo numérico en condiciones transientes con Flopy. El modelo tiene un pozo con caudal variable y un flujo regional determinado por la gradiente en las cargas hidráulicas. El código en Python ha sido realizado de manera interactiva en Jupyter Notebook.
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La construcción de modelos de agua subterránea en escala regional requiere una línea base de múltiples pozos que pueden superar los cientos de pozos con distintas características de instalación, caudales y horarios de bombeo. MODFLOW con Model Muse tiene varias herramientas para la construcción y simulación de modelos de flujo de agua subterránea; estas herramientas permiten de manera fácil y sencilla la implementación de múltiples pozos con sus características de instalación y horario de bombeo individuales sobre un modelo regional. Este tutorial muestra el proceso de construcción de geometría del modelo, la discretización horizontal / vertical y la implementación de 182 pozos en una área de 617 kilómetros cuadrados.
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Model Muse es el programa de distribución libre para el pre y post procesamiento de modelos hidrogeológicos en MODFLOW desarrollado por el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS). La estructura de construcción por objetos de Model Muse permite la configuración rápida de las condiciones de borde y da mucha flexibilidad para la grillado progresivo, pero también permite insertar características complejas de acuíferos como fracturas.
Este tutorial muestra el procedimiento para la inserción de 3 fracturas a partir de datos base como un punto en la fractura, el azimuth y la elevación. El tutorial muestra el sustento teórico de la fórmula del plano de la fractura y su implementación dentro de Model Muse como DataSet con sus correspondientes características hidrogeológicas.
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El suministro de agua para poblaciones puede depender de fuentes de agua superficial y subterránea. Los criterios de diseño de un sistema de abastecimiento tienen que asegurar un caudal definido que pueda cumplir con la demanda de usuarios, por lo que el uso de herramientas avanzadas de análisis junto con un adecuado conocimiento del medio físico son fundamentales para cumplir con los objetivos del abastecimiento. En esta oportunidad vamos a simular una galería filtrante de 300 metros de longitud localizado sobre un acuífero aluvial en un clima árido. El modelamiento numérico se realiza en condiciones estáticas y con el acuífero aluvial discretizado en 6 partes y conceptualizado como convertibles (confinado/libre).
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El conjunto de softwares libres de MODFLOW con Model Muse permiten modelar el flujo de aguas subterráneas a escala local y regional considerando los principales procesos físicos que gobiernan el flujo. Con este paquete de programas se puede modelar de manera eficiente el régimen hidrogeológico por el uso de objetos y la interacción con archivos SIG vectoriales y grillados.
La utilización de estos softwares también permiten acceder a un diverso grupo de herramientas para importar y procesar información geológica como contactos y fracturas. Este tutorial muestra el procedimiento para construir la geometría de un modelo, importando su superficie e insertando un contacto geológico como la interfase entre dos capas.
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Los procesos del ciclo hidrológico superficial y subterráneo están relacionados a la precipitacion (forma e intensidad) y la dinámica de la humedad en la zona de suelo. Esta dinámica de humedad de suelo está determinada por el tipo de suelo y la zona radicular en una escala temporal diaria o incluso hasta horaria. Estos fenómenos no han sido considerados o estudiados en los libros de texto de la hidrogeología convencional quizá por uso intensivo de herramientas de modelamiento y complejas conceptualizacion y validaciones.
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El United States Geological Survey (USGS) acaba de lanzar una nueva versión de MODFLOW: MODFLOW-6. Ésta viene con nuevas funcionalidades que permiten hacer más sencilla la creación de archivos de entrada y la simulación del modelo. Al descargar los archivos de MODFLOW-6 podemos encontrar un ejecutable para poder realizar la conversión de los archivos en formato MODFLOW-2005 que ya tenemos a la nueva version MODFLOW-6. En este tutorial mostraremos cómo realizar esta migración.
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El software de modelamiento numérico de aguas subterráneas MODFLOW es muy versátil y aplicado a diversas problemáticas del flujo de agua subterránea. Su repertorio de paquetes y solucionadores permiten simular una gran cantidad de requerimientos, procesos y planteamientos respecto a la gestión del agua subterránea. En este tutorial se utilizará MODFLOW para la evaluación del drenaje de un depósito de relaves mediante la instalación de dos baterias de drenes horizontales de 60m de longitud en un periodo de simulación de 1000 días.
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PHREEQC es un software libre que permite simular las reacciones químicas y procesos de transporte en el agua natural o contaminado. El programa se basa en la química de equilibrio de soluciones acuosas que interactúan con minerales, gases, soluciones sólidas, intercambiadores y las superficies de adsorción.
En esta oportunidad se presenta el tutorial de especiación en agua de mar, donde aprenderemos a calcular la distribución de la especies en equilibrio del agua de mar y su estado se saturación con un conjunto de minerales.
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La ubicación y extensión de bofedales está ligado la distribución y oscilación del sistema de aguas subterránea. El agua que consumen las plantas se descarga como vapor por las estomas de las hojas en un proceso llamado transpiración, el agua de la humedad del suelo se evapora en un proceso llamado evaporación. Ambos procesos se pueden juntar en un componente llamado evapotranspiración que descarga agua subterránea al medio ambiente.
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Los procesos de recarga se generan en la zona no saturada y dependen de factores como precipitación efectiva, evapotranspiración, zona radicular, tipo de suelo entre otros. Los volúmenes que se infiltran se distribuyen en varias partes que interactúan entre ellos en el tiempo por lo que es necesario utilizar una herramienta de simulación que considere todos estos aspectos. MODFLOW UZF es el paquete de MODFLOW para la simulación de la zona no saturada de manera transiente.
Este tutorial trata de la simulación de procesos de recarga en acuíferos profundos con MODFLOW UZF considerando irrigación y evapotranspiración por un periodo de 10000 días (27 años). El modelo considera un periodo de irrigación de 1500 días y su respuesta en los 8500 días siguientes. La napa freática se encuentra a 98 metros de la superficie, la simulación calcula el tiempo de arribo del frente húmedo de la infiltración a la napa freática.
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La evaluación del cierre de botaderos mineros comprende una serie de consideraciones espaciales, temporales y económicas para tener un esfuerzo efectivo en el control de los impactos ambientales. Las filtraciones de los botaderos presentan desafíos por su interacción con el agua subterráneas, características de su fuente, y largos periodos de transporte. Este tutorial muestra el proceso completo de la construcción de un modelo de flujo y transporte en el área de influencia de dos botaderos mineros en una cuenca andina. El modelo incluye procesos de flujo regional, recarga, drenaje, evapotranspiración, y flujo másico por un periodo de 50 años.
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MODFLOW es un software completo para el modelamiento en escala regional y local de flujo de agua subterránea. MODFLOW es desarrollado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) y es de código libre. Este tutorial muestra el proceso completo para la construcción de un modelo en régimen transiente para la simulación de flujos de ingreso de agua por un proyecto minero de labores subterráneas. El tutorial incluye la importación de datos vectoriales y elevaciones, definición espacial y temporal, asignación de parámetros hidráulicos, simulación y análisis de resultados.
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La productividad de los pozos de bombeo dependen tanto del material del acuífero como los detalles de construcción y operación. Determinar el caudal máximo de explotación es clave para el dimensionamiento de bombas, la solicitud de permisos, y la compra de materiales de conducción y almacenamiento de agua. Este tutorial muestra el procedimiento para determinar el caudal máximo de un acuífero cuaternario con un pozo en una simulación dinámica en MODFLOW. También se discute acerca del tiempo cuando el pozo llega a un flujo uniforme.
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El software de modelamiento numérico de aguas subterráneas MODFLOW es muy versátil y aplicado a diversas problemáticas del flujo de agua subterránea. Su repertorio de paquetes y solucionadores permiten simular una gran cantidad de requerimientos, procesos y planteamientos respecto a la gestión del agua subterránea. En este tutorial se utilizará MODFLOW para la evaluación del drenaje de un depósito de relaves mediante la instalación de pozos en un periodo de simulación de 1000 días.
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MODFLOW-2005 es un programa que efectúa el modelamiento de agua subterránea por el método de diferencias finitas. Esta versión, MODFLOW-2005 es fácil de entender y puede ser modificada con respecto a versiones anteriores, es fácil de usar y fácil de darle mantenimiento, puede ser instalada en diversos equipos con mínimos requerimientosy es eficaz en el uso de la memoria en el tiempo de ejecución. MODFLOW originalmente fue diseñado solamente como un modelo de flujo de agua subterránea. Los diseñadores del programa vieron la solución de adicionar ecuaciones relacionadas a través de paquetes.
Un ejemplo de esta ecuación relacionada a paquete es una ecuación de transporte que usa el flujo calculado en la ecuación del movimiento de agua subterránea. Otro ejemplo es el parámetro de estimación, que resuelve una ecuación adicional para determinar los parámetros óptimos hidráulicos, estos resultados son aproximados a las observaciones reales que se estén analizando.
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Los túneles realizados para carreteras y ferrocarriles están en interacción con el sistema de agua subterránea. Esta interacción depende del régimen de aguas subterráneas como del proceso constructivo del túnel. Los ingresos de agua deben ser evaluados y gestionados tanto por asegurar las condiciones de la excavación como aspecto de seguridad y medio ambiente.
Este tutorial muestra los principales de la construcción y simulación de un túnel de 10 km construido en 10 años de una cuenca a otra sobre roca arenisca.
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Práctico tutorial en video para la importar modelos realizados en Visual Modflow al software Model Muse desarrollado por la USGS.
Se muestra el proceso de importación y también una revisión de las principales partes / condiciones de borde del modelo importado.
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Las pruebas de bombeo son excelentes pruebas hidráulicas para determinar los parámetros hidráulicos estáticos y dinámicos de un acuífero. Si se pone dedicación para la realización de la prueba, igual dedicación se debe poner en interpretarla.
Los contextos hidrogeológicos son complejos para la interpretación de pruebas de bombeo con métodos tradicionales. Casos como anisotropías, discotinuidades, proximidades de ríos/cuerpos de agua pueden ser evaluados con herramientas superiores como el modelamiento numérico.
Este tutorial muestra el modelo de una prueba de bombeo de 10 días de bombeo y 5 días de recuperación. Se analiza la conceptualización del modelo, discretización, condiciones de borde y tipo de confinamiento. El tutorial también revisa el balance hídrico y representa los valores de abatimiento y el ajuste observado-calculado.
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