1. Objetivo
El objetivo de esta etapa del proyecto es la simulación del flujo de aguas subterráneas en el Acuífero Patiño utilizando PMWIN, desarrollando un modelo numérico que contemple los datos referentes a la topografía, batimetría, heterogeneidad y condiciones de recarga, además de los datos disponibles de extracción por bombeo.
Dicha simulación se realizará inicialmente en estado estacionario y, en una etapa siguiente, se incluirán los parámetros de tiempo y productividad específica del acuífero para realizar simulaciones en estado transitorio, que permitirán obtener el balance hídrico y simular el transporte de contaminantes.
2. Motivación
La simulación del Acuífero Patiño permitirá:
• Tener conocimiento aproximado del nivel de la napa freática, de forma a poder controlar la sobreexplotación de esta fuente de agua subterránea;
• proponer un balance hídrico del acuífero;
• analizar distintos escenarios potenciales de contaminación, y predecir el desplazamiento de diferentes tipos de contaminantes;
• determinar la ubicación óptima de pozos de monitoreo y/o remediación, de acuerdo a condiciones reales de contaminación.
La simulación en estado estacionario, realizada como primera etapa, permite:
• Establecer las cargas hidráulicas correspondientes al estado estacionario, a ser consideradas como cargas hidráulicas iniciales para la simulación en estado transitorio;
• calibrar parámetros del modelo a ser utilizados en la simulación el estado transitorio, tales como la tasa de recarga por zonas.
3. Metodología aplicada
Los pasos para el desarrollo del modelo numérico y simulación del flujo hidrológico del Acuífero Patiño en estado estacionario, fueron los siguientes:
• Pre-procesamiento de los datos de campo, por medio del software ILWIS (Integrated Land and Water Information System);
• modelamiento y simulación en PMWIN (Processing MODFLOW for Windows;
• calibración del modelo a través de PEST (Parameter Estimator); y
• análisis de sensibilidad del modelo, por el método OAT (one at the time).
3.1 Pre-procesamiento de datos de campo (software ILWIS)
ILWIS es un software de sensores remotos y GIS que integra imágenes y datos temáticos y de vectores en un único y poderoso paquete. ILWIS proporciona un amplio rango de capacidades, incluyendo importación y exportación, digitalización, edición, análisis y visualización de datos, así como también producción de mapas de calidad.
El pre-procesamiento de los datos de elevación (topografía) para ser incluidos en el modelo fue necesario debido a la limitación de PMWIN en cuanto a cantidad total de celdas que pueden ser consideradas para el modelo. En el caso del Acuífero Patiño, se contaba con un mapa DEM (Digital Elevation Model) con píxeles de 87.431 m de lado. Lo que se consiguió con ILWIS fue escalar la información para obtener un nuevo mapa DEM con píxeles de 174.931 m de lado, sin comprometer la precisión de los datos. Este nuevo tamaño de píxeles permitió que el dominio del modelo pudiera ajustarse a los requerimientos de PMWIN. En la Fig. 1 puede observarse el mapa DEM con el tamaño de píxel inicial, mientras que en la Fig. 2 se muestra el mapa DEM obtenido con ILWIS, cuyos píxeles son del doble de lado que los iniciales (malla original con píxeles de 87.431 m de lado, y malla escalada con píxeles de 174.931 m de lado).
Fig. 1 DEM del área del Acuífero Patiño. Fuente: Varela, 2016
Fig. 2 Mapa DEM escalado. Fuente: Varela, 2016
Además, el pre-procesamiento de datos por medio del software ILWIS fue aplicado para la obtención de mapas de determinación de la dirección del flujo de agua, de acumulación de flujo hidrológico, y de la red de drenaje. En la Fig. 3 se muestra el mapa de dirección de flujo de agua obtenido a través de ILWIS; en la Fig. 4 puede observarse el mapa de acumulación de flujo, también generado en ILWIS. Dicho mapa contiene valores acumulativos del flujo hidrológico que representan la cantidad de píxeles de entrada que contribuyen con cada una de las salidas. En la Fig. 5 se presenta un mapa de la red de drenaje. Con el procedimiento de pre-procesamiento de datos en ILWIS, fue posible capturar las corrientes primarias, secundarias y terciarias que se encuentran conectadas al acuífero.
Fig. 3 Mapa de dirección de flujo. Fuente: Varela, 2016
Fig. 4 Mapa de acumulación de flujo. Fuente: Varela, 2016
Fig. 5 Red de drenaje. Fuente: Varela, 2016
(Pre-procesamiento de datos y gráficos realizados por Jhabriel Varela, para el proyecto «Monitoreo y Simulación de Transporte de Contaminantes en Zonas Urbanas del Acuífero Patiño».)