INTRODUCCIÓNEn muchas partes del mundo, los recursos hídricos subterráneos están bajo una amenaza creciente debido a las demandas en aumento, el desperdicio en su uso y la contaminación. Para enfrentar este desafío se debe implementar un buen planeamiento y prácticas de manejo integrado del agua subterránea. Un factor clave en el manejo de la misma es el modelamiento del régimen de flujo de agua subterránea en la sub-superficie. Los modelos numéricos son una gran plataforma para interpretar el flujo de agua subterránea y permite evaluar escenarios predictivos. Los modelos de esta son utilizados para representar las condiciones actuales del régimen de agua subterránea y simular el impacto en los recursos hídricos subterráneos de proyectos.Existen modelos numéricos que proveen la información requerida para tomar decisiones relacionadas con el manejo del agua subterránea y la remediación de acuíferos contaminados.

Los modelos numéricos de agua subterránea son aplicados para:

Modelos numéricos de flujo de agua subterránea

•Evaluación del régimen de flujo de agua subterránea regional y local.•Determinación del balance hídrico subterráneo.•Investigación de los recursos hídricos subterráneos.•Evaluación de flujo y distribución de filtraciones.•Determinación de velocidad de flujo de filtraciones y potencial de tubificación.•Estimación de la distribución de la napa freática bajo varios escenarios predictivos.•Estudio de la interacción agua superficial/agua subterránea.•Modelamiento del flujo no saturado.•Interpretación de pruebas de bombeo.•Delimitación de zonas de protección de agua subterránea.•Simulación de flujos de agua subterránea de densidad variable.•Evaluación de la intrusión marina sobre los acuíferos.•Modelamiento del flujo multifase incluyendo líquidos en fase no acuosa (NAPL).•Estimación de presión de poros para estabilización de taludes.•Determinación de la infiltración neta.

Modelos numéricos de transporte de masa

•Modelamiento del transporte de solutos.•Análisis geoquímico de los recursos hídricos subterráneos.•Caracterización y análisis de migración de plumas contaminantes.•Estimación de la atenuación y decaimiento del transporte de contaminantes.•Predicción de la carga de contaminantes a los ecosistemas aledaños.•Diseño de sistemas de bombeo y tratamiento.•Análisis del impacto de plumas contaminantes sobre zona de protección de un pozo.•Determinación y simulación de la calidad del agua subterránea.

Los modelos numéricos de agua subterránea son utilizados en distintos tipos de proyectos como:

Gestión de agua subterránea

•Estudio del impacto de un proyecto en los cuerpos de agua subterráneos.•Diseño de sistemas de monitoreo de agua subterránea.•Evaluación del suministro de agua subterránea.•Determinación de opciones de drenaje y control de filtraciones.•Determinación de esquemas de almacenamiento artificial y recuperación de agua subterránea.•Investigación de la infiltración en los bancos de ríos.•Evaluaciones de sistemas de remediación de agua subterránea contaminada.•Estudios integrados de manejo de agua subterránea y superficial.•Mitigación de la intrusión salina.•Diseño y optimización de campos de pozos.•Elaboración de políticas sobre la gestión del agua.

Reservorios de agua superficial

·Evaluación de filtraciones de agua a través de presas.·Pérdida de flujo a través de estribos y fondo de presa.·Evaluación de fallas por tubificación.

Hidrocarburos

·Identificación de pluma de contaminante de hidrocarburos de refinería y estaciones de servicio.·Evaluación de la migración de hidrocarburos en la zona saturada y no saturada.·Análisis de efectividad de opciones de remediación.·Optimización del sistema de monitoreo de contaminantes.

Rellenos y botaderos

·Estudios de línea base ambiental.·Evaluación ambiental, impacto social y riesgo a la salud.·Análisis de transporte de filtraciones y lixiviados.·Investigación de sitios contaminados y manejo de medidas de remediación.

Geotecnia

•Evaluación de la presión de poros en taludes.•Análisis de sistemas de drenaje para el control de estabilidad de taludes.•Cálculo de asentamientos del terreno causado por bombeo y disminución de la napa freática.•Cálculo de ingresos de agua a túneles y excavaciones profundas.

MineríaLa minería está estrechamente relacionada a la hidrogeología debido a la interacción de las labores mineras con el régimen de agua subterránea, el flujo de lixiviados, impacto a los cursos de agua y la demanda de agua de las operaciones mineras. Una correcta evaluación de los impactos junto con una gestión eficiente gestión del agua aseguran la sostenibilidad de las operaciones mineras.

Estudios ambientales.•Estudios de línea base.•Estudios de impacto ambiental en recursos hídricos.•Evaluación de impacto social.•Soporte para permisos.

Gestión del agua en minería•Evaluación del suministro de agua para la operación minera.•Desarrollo de balance hídrico para todas las instalaciones y la zona de influencia de la mina.•Diseño y optimización del sistema de monitoreo de agua subterránea.•oración de planes de manejo de agua de mina.

Drenaje de mina•Evaluación de despresurización de taludes en el tajo.•Determinación de ingresos de agua a las labores mineras superficiales y subterráneas.•Diseño adaptativo de sistema de drenaje y pre-drenaje.•Diseño de sistemas de pozos, drenes, sumideros y otras medidas de drenaje.

Manejo de presas de relave y botaderos•Investigación de las condiciones hidrogeológicas en botaderos y presas de relave.•Diseño de presas de relave y botaderos .•Evaluación de filtraciones en presas de relaves.•Evaluación de la infiltración neta y flujo no saturado en botaderos y relaves.Drenaje ácido de roca (DAR)•Determinación del potencial generador drenaje ácido de roca.•Evaluación del origen y transporte del drenaje ácido de roca.•Determinación de la atenuación natural de transporte de contaminantes.•Evaluación de sistemas de tratamiento pasivo.•Evaluación de opciones de interceptación de lixiviados.•Manejo y estabilización física y geoquímica del drenaje ácido de roca.Cierre de mina•Diseño y control de medidas de remediación para protección ambiental.•Preparación e implementación de planes de cierre.•Determinación de flujo y transporte de contaminantes en cierre.•Evaluación de riesgo en condiciones de cierre.•de sistemas de cobertura de botaderos y relaves incluyendo revegetación.•Determinación del balance hídrico en condiciones de borde.•Simulación de inundación de tajo.

PRINCIPALES MODELOS NUMÉRICOS HIDROGEOLÓGICOS

El trabajo de modelamiento numérico de agua subterránea requiere una atención especial para conceptualizar el dominio del modelo, seleccionar las condiciones de borde, asignar los parámetros del modelo y calibrar el modelo. Gidahatari domina diversos modelos numéricos de flujo de agua subterránea que tienen la capacidad para la simulación del flujo saturado, de una sola fase como el flujo no saturado multifase, y para el transporte de especies químicas únicas y múltiples. Los modelos numéricos actuales permiten la simulación de flujo de densidad variable como es el caso de la intrusión salina en acuíferos costeros. Los principales códigos de modelamiento hidrogeológicos utilizados por Gidahatari son MODFLOW, MODFLOW UFZ y FEFLOW.

Modelos Hidrogeológicos en MODFLOW

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). MODFLOW simula un flujo estático y transitorio en un sistema acuífero irregular que puede ser confinado, no confinado, o mixto. El flujo de pozos, recarga, evapotranspiración, drenes, lechos de río también pueden ser simulados por MODFLOW.

La estructura modular de MODFLOW es un marco sólido para las simulación del régimen de agua subterránea, su interacción son los sistemas de agua superficial, el transporte de solutos, el flujo de densidad variable, el flujo en la zona no saturada, la compactación del sistema de acuíferos y el hundimiento de la tierra, la estimación de parámetros y la gestión de agua subterránea.

MODFLOW 2005 con Flujo en Zona no Saturada (UFZ)

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). MODFLOW simula en flujo estático y transitorio en un sistema acuífero irregular que puede ser confinado, no confinado, o mixto. El flujo de pozos, recarga, evapotranspiración, drenes, lechos de rio también puede ser simulado por MODFLOW.

El nuevo paquete de MODFLOW-2005 llamado Paquete de Flujo en la Zona No Saturada (UFZ1) fue desarrollado para simular el flujo y almacenamiento en la zona no saturada y la partición de flujo en evapotranspiración y recarga. El paquete también calcula la escorrentía superficial a los ríos y lagos.

Modelos Hidrogeológicos en FEFLOW

FEFLOW es un paquete de software profesional para el modelamiento de flujo de agua subterránea y transporte de los constituyentes disueltos y/o procesos de transporte de calor en el subsuelo. El código numérico está basado en elementos finitos y ofrece una discretización más fina en zonas de interés.

FEFLOW es un paquete de software profesional para el modelamiento de flujo de agua subterránea y transporte de los constituyentes disueltos y/o procesos de transporte de calor en el subsuelo. El código numérico está basado en elementos finitos y ofrece una discretización más fina en zonas de interés.

FEFLOW contiene la funcionalidad de procesamiento previo y posterior y un motor de simulación. Una interfaz gráfica permite el acceso a amplias opciones de modelamiento

REFERENCIAS

1. Niswonger, R.G., Prudic, D.E., and Regan, R.S., 2006, Documentation of the Unsaturated-Zone Flow (UZF1) Package for modeling unsaturated flow between the land surface and the water table with MODFLOW-2005: U.S. Geological Techniques and Methods Book 6, Chapter A19, 62 p.