Curso de Modelamiento de Regional con MODFLOW, Model Muse y Flopy

El modelamiento regional de aguas subterráneas es una tarea importante en la gestión estratégica del agua que involucra a todos los usuarios, actividades y ecosistemas involucrados y proporciona un uso sostenible para las condiciones actuales y futuras. Existen algunas consideraciones específicas sobre el modelamiento regional con respecto a la línea base y la discretización espacial; un modelo regional no pretende proporcionar la respuesta del acuífero para un área determinada, sino busca la evaluación del agua subterránea y la cuantificación de la recarga, descarga y otros procesos del balance hídrico.

Este curso desarrolla las principales funciones y aplicaciones de software de modelamiento MODFLOW con su nueva interfaz Model Muse y el uso de Flopy que es una herramienta en Python que permite representar las salidas de los modelos de flujo de agua subterrámea. MODFLOW es el código para el modelamiento de agua subterránea en 3D basado en diferencias finitas desarrollado por el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS). Model Muse es la plataforma de pre y postprocesamiento también desarrollada por la USGS que implementa MODFLOW.  Flopy está construido sobre paquetes de Python bien conocidos y poderosos como Numpy y trabaja con Matplotlib y Pandas que permite hacer una gran cantidad de análisis con pocas líneas de código.

El uso de estas herramientas será aplicativo en cuencas para el análisis del flujo regional del agua subterránea de manera que los participantes aprendan a construir estos modelos y analizar los resultados para posteriores toma de decisiones.

Objetivos

El curso provee al alumno un amplio panorama del software de modelamiento con MODFLOW mediante la utilización de la interfaz Model Muse aplicada a modelos regionales. Los objetivos del curso se indican a continuación:

• Aprender conceptos de modelamiento de flujo de agua subterránea.
• Desarrollar modelos conceptuales hidrogeológicos (casos aplicativos).
• Construir modelos numéricos en MODFLOW (casos aplicativos).
• Analizar los resultados de modelos regionales.

Contenido del Curso

El desarrollo del curso se muestra a continuación agrupado por sesión:

SESIÓN 1

Parte práctica:

Construcción de un modelo regional

• Identificación del área del modelo.

• Ingreso de capas de modelo.

• Definición de la grilla.

• Importación de datos vectoriales y topografía.

• Representación de la zona activa del modelo.

• Definir la discretización vertical de acuífero

• Definir condiciones de borde, condiciones hidráulicas de los tipos de rocas.

SESIÓN 2

Parte práctica

Asignación de condiciones de borde de un modelo regional y análisis del balance hídrico.

• Insertar objetos que represente redes de drenaje.

• Ingreso de recarga y evapotranspiración del área de estudio. 

• Insertar tajos de la zona de estudio.

• Ingreso de área de refinamiento en la zona de tajos.

• Ingreso de la geología de la zona de estudio. 

• Ingreso de valores observados.

• Insertar la carga inicial de la simulación

• Ejecutar el modelo

• Análisis del balance hídrico 

SESIÓN 3:

Parte práctica

Análisis de flujo de agua subterránea de un modelo regional

• Análisis de las cargas hidráulicas 

• Representación de la napa freática en sección de corte

• Representación de flujos de aguas subterráneas con Flopy.

• Análisis de valores de flujo base con el paquete ZONE BUDGET.

• Simulaciones predictivas – contaminantes.
  

SESIÓN 4

Parte práctica

Construcción de un modelo regional

• Construcción del modelo con MODFLOW con Model Muse. 

• Extensión del modelo.

• Definición de la grilla.

• Definición de las capas del modelo.

• Definir la discretización vertical de acuífero

• Importación de datos vectoriales y topografía de la zona de estudio 

• Definición de las condiciones de borde como DRN, EVT y GHB.

• Análisis de la geología del área de estudio.

• Definición de los parámetros hidráulicos y tipo de rocas.

• Insertar objetos que representen ríos, lagos, caudal base.

SESIÓN 5

Calibración de un modelo regional

Parte práctica

• Insertar piezómetros.

• Simulación del modelo.

• Análisis del balance hídrico.

• Análisis de la convergencia del modelo.

• Análisis de las cargas hidráulicas.

• Ajuste de parámetros en función de consideraciones físicas.

• Análisis de la estadística de calibración con Flopy

SESIÓN 6

Parte práctica

Optimización del modelo regional

• Ajuste de parámetros como valores de conductancia.

• Análisis de datos de conductividad hidráulica para cada tipo de roca.

• Simulación del modelo.

• Comparación de datos observados y simulados.

• Análisis de los niveles del agua.

• Visualización y análisis de balance hídrico del modelo calibrado. 

Trainer

Saul Montoya M.Sc.
Hydrogeologist - Numerical Modeler

Mr. Montoya is a Civil Engineer graduated from the Catholic University in Lima with postgraduate studies in Management and Engineering of Water Resources (WAREM Program) from Stuttgart University – Germany with mention in Groundwater Engineering and Hydroinformatics. Mr Montoya has a strong analytical capacity for the interpretation, conceptualization and modeling of the surface and underground water cycle and their interaction. 

He is in charge of numerical modeling for contaminant transport and remediation systems of contaminated sites. Inside his hydrological and hydrogeological investigations Mr. Montoya has developed a holistic comprehension of the water cycle, understanding and quantifying the main hydrological dynamic process of precipitation, runoff, evaporation and recharge to the groundwater system. 

Over the last 9 years Saul has developed 2 websites for knowledge sharing in water resources: www.gidahatari.com (Spanish) and www.hatarilabs.com (English) that have become relevant due to its applied tutorials on groundwater modeling, spatial analysis and computational fluid mechanics.