Tener un modelo geológico puede mejorar los modelos numéricos, ya que permite representar con mayor precisión la distribución potencial de parámetros hidráulicos en dirección horizontal y vertical. El proceso de implementar/incorporar un modelo geológico en un modelo Modflow es un desafío debido a las restricciones en software propietario y herramientas espaciales.
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Theis (1935) desarrolló un método para estimar los valores de T y S a partir de datos de pruebas de bombeo. Los datos de tiempo y nivel se miden en un pozo de observación y luego se comparan con la curva de Theis. Aquifer App, un plataforma web para aplicaciones en hidrogeología ahora cuenta con una herramienta para la interpretación de la transmisividad hidráulica y almacenamiento basada en la solución Theis. Esta es una herramienta perfecta para parametrizar acuíferos homogéneos y confinados en condiciones de flujo en estado transitorio.
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Generar visualizaciones 3D de modelos es esencial para analizar el sistema de flujo, realizar comprobaciones de calidad y ver la interacción del régimen de aguas subterráneas con las condiciones de contorno. La librería Flopy tiene herramientas para exportar los parámetros, condiciones de borde y resultados que los hemos modificado y alterado dentro de una clase de Python (Python class). El uso de esta clase permite la generación de archivos Vtk de una manera dinámica y en pocos pasos. El tutorial también incluye una representación de los parámetros generados en ParaView.
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Finalmente, una alternativa completa para la simulación de la intrusión salina en modelos de flujo de agua subterránea totalmente geoespaciales basados en software de código abierto. El modelo numérico se construyó en la plataforma Tupac Cloud con dos períodos de estrés y un tiempo total de simulación de 40 años. El proyecto se descarga desde Tupac Cloud y se ejecuta localmente con Anaconda donde se implementa en el script de Python el paquete BUY para el flujo de densidad variable junto con el modelo de transporte (GWT). También se desarrolla una representación gráfica de la cuadrícula, las condiciones de contorno y los resultados de los modelos de flujo y transporte en un entorno de Jupyter Lab.
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Caso aplicado de modelamiento regional de aguas subterráneas para un acuífero costero con Modflow 6 usando mallas Voronoi en Tupac Cloud. El acuífero tiene dos períodos de estrés (estado estacionario y estado transitorio) de 20 años cada uno que simulan dos fases de explotación del acuífero bajo/alto. El modelo se construye completamente a partir de shapefiles comprimidos y rasters en la plataforma en línea. Los resultados de la simulación se discuten sobre los balances hídricos, la distribución del nivel freático y la sección transversal para todos los períodos de estrés.
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Tupac Cloud se basa en Python y Flopy y cada proyecto se puede descargar a su computadora para un análisis particular, una mayor implementación de los módulos de Modflow 6, una calibración basada en el aprendizaje automático o simplemente porque se requiere una copia de seguridad local. Este tutorial muestra el procedimiento completo para descargar un proyecto de Tupac Cloud, la implementación del ejecutable, los scripts para ejecutar el código de Flopy y una descripción de los diferentes archivos y carpetas de un proyecto modelo.
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Este es un ejemplo aplicado del impacto a través del tiempo de un túnel sobre el régimen de flujo de agua subterránea regional. El modelo tiene 5 stress periods con dos variantes del paquete de drenaje (DRN) implementado en Tupac Cloud. El tutorial cubre todos los pasos desde la construcción del modelo, la configuración de las condiciones de contorno, la ejecución del modelo y el análisis de datos de salida.
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Caso aplicado para la evaluación de un esquema de drenaje en un sitio de construcción con Tupac Cloud. El modelo tiene tres stress periods en los que el esquema de drenaje comienza con el bombeo de pozos durante 10 días y el drenaje de zanjas con bombeo durante otros 10 días. Se analizaron los resultados del balance hídrico así como la distribución final de carga en el sitio de construcción propuesto.
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Modelamiento a escala local de una excavación de zanja de 4 etapas en un acuífero costero. El objetivo principal de este trabajo de modelamiento es evaluar el impacto de la excavación en el régimen de flujo de agua subterránea cercano. El trabajo de modelado se realizó íntegramente con las herramientas, gráficos y tablas de Tupac Cloud.
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Ejemplo aplicado de modelamiento regional de una cuenca andina con condiciones de borde de recarga (RCH), drenaje (DRN) y evapotranspiración (EVT). El modelo de aguas subterráneas tiene capas confinadas y convertibles con períodos de requerimiento transientes y de régimen uniforme. El tutorial cubre todos los pasos de la construcción del modelo, la simulación del modelo y el análisis de datos de salida del modelo con las diferentes herramientas en línea de Tupac Cloud.
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Último desarrollo en Tupac Cloud para la representación de la cabeza como contornos y cuadrícula de colores. Ambas representaciones tienen una barra de colores y un título relacionado con la capa seleccionada. Los objetos como las condiciones de contorno y la malla del modelo se pueden representar en los gráficos.
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Nuestro primer tutorial de modelamiento de aguas subterráneas con malla voronoi en Tupac Cloud. El caso de estudio trata sobre la interacción río - acuífero con pozos y condición de carga general. El modelo tiene capas confinadas y convertibles y dos períodos de estrés (estable y transitorio). El modelo se ejecuta en la plataforma en la nube y se pueden visualizar el informe de simulación Modflow. Los balances y cargas hidráulicas se analizan en diferentes tablas, gráficos y mapas dentro de la plataforma.
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Tupac Cloud es nuestra plataforma online de modelamiento de aguas subterráneas en desarrollo. Los modelos en Tupac Cloud se basan en grillas Voronoi y se construyen en MODFLOW 6 DISV a partir de scripts de Flopy. Todo el proyecto tendrá muchas herramientas e integraciones con QGIS y Paraview, este es solo un ejemplo de generación de mallas para un caso aplicado de interacción de ríos y acuíferos.
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Los refinamientos Quadtree están disponibles para modelos Modflow 6 en las últimas versiones de Model Muse. Esta herramienta se puede implementar para muchos objetos espaciales como puntos, líneas o polígonos donde se puede especificar el nivel de refinamiento para cada capa por separado. Hemos realizado un caso aplicado del refinamiento de una malla para un modelo regional donde la red hidrica, los puntos de observación y el alinemiento del túnel se definieron como objetos de refinamiento.
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Model Viewer for Modflow 6 se lanzó en abril de 2022 por la USGS y es una versión de Model Viewer personalizada para mostrar las características, la cuadrícula y los resultados de modelos en MODFLOW 6. Hemos realizado un caso aplicado para la visualización de un modelo MODFLOW 6 DISV que tiene una malla voronoi sobre una cuenca andina. El tutorial cubre los pasos para visualizar la grilla del modelo, las isosuperficies, las cargas hidráulicas, las direcciones de flujo entre otras opciones de visualización.
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Gidahatari viene desarrollando un interfaz grafico (GUI) para modelar con Modflow 6. Para tal propósito se está utilizando principalmente la librería Kivy para el GUI, mientras que para manipular Modflow 6 se utiliza la librería Flopy.
El programa se viene desarrollando y pronto vería la luz una versión beta para todo publico que desee probarlo y retroalimentar este proyecto de software libre. Los desarrolladores, Saul Montoya y José Zevallos están felices de contribuir a la comunidad de ingenieros hidrogeólogos.
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Después de la revisión y compilación de datos relevantes y el desarrollo de un modelo conceptual, estamos listos para la construcción de un modelo numérico de aguas subterráneas en un área de ladera en la ciudad de Mukilteo, Washington, EE. UU. El modelo se construirá en MODFLOW 6 con Model Muse con condiciones de contorno para flujo regional, mar, recarga, drenajes y evapotranspiración, el modelo también tiene 24 puntos de observación. Los datos de entrada se insertan a partir de datos vectoriales (shp) y cuadriculados (raster). Es tutorial incluye todos los pasos de la construcción del modelo y la configuración del paquete con una visualización final de los valores de cabeza calculados y observados realizados con Flopy.
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Hasta ahora teníamos opciones limitadas para brindar apoyo específico en modelamiento de aguas subterráneas. Sabemos que el modelamiento numérico requiere la revisión de una extensa documentación y de arduo trabajo práctico con el software y, a veces, o la mayoría de las veces, no tenemos tiempo para darle la atención adecuada a diversos temas. Con un enfoque de obtener información relevante en menos tiempo, hemos desarrollado un página web en inglés: MODFLOW Questions and Answers
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MODFLOW 6 implementa el paquete Buoyancy para la simulación de casos de intrusión marina y densidad variable. Las herramientas se implementan en el paquete de Python para modelamiento Flopy, sin embargo, el flujo de trabajo ha cambiado sustancialmente con respecto a los modelos anteriores de flujo y transporte. Hemos desarrollado un caso aplicado de modelamiento de intrusión de agua de mar con geometría regular construido con Model Muse para flujo y Flopy para transporte.
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Este es un problema que todo hidrogeólogo - modelador numérico se ha enfrentado muchas veces a lo largo de su carrera profesional independientemente de los antecedentes teóricos y las habilidades con el código, la interfaz gráfica de usuario o la biblioteca de Python.
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