TRANSPORTE REACTIVO MULTIESPECIES EFICIENTE ACOPLANDO LA API DE MODFLOW 6 CON EL WATER MIXING APPROACH
Presentamos una implementación del Water Mixing Approach (WMA) basada en MODFLOW 6 (MF6) y en su Application Programming Interface (API), aplicada a un problema clásico de flujo de agua subterránea y transporte reactivo en un sistema binario (disolución/equilibrio de yeso). El WMA representa el transporte como mezcla de aguas en lugar de concentraciones individuales de soluto, lo que simplifica los cálculos al desacoplar transporte y química. El reto práctico es obtener las razones de mezcla a partir de la discretización espacio-temporal del transporte conservativo, representado por una ecuación de Advección-Dispersión (ADE). Esta discretización puede realizarse con cualquier método numérico —diferencias finitas, elementos finitos o volúmenes finitos—; en este caso usamos el esquema Control-Volume Finite-Differences ya implementado en MF6. En principio, obtener los coeficientes de esa discretización requeriría modificar el código fuente de MF6; sin embargo, su API permite extraerlos directamente de la memoria RAM en tiempo de ejecución, sin tocar una sola línea de su código. En términos generales una API, es un conjunto de reglas y protocolos que permite a diferentes aplicaciones de software comunicarse e intercambiar datos entre sí, sin necesidad de conocer su funcionamiento interno. El ciclo de solución es el siguiente: 1) resolver el flujo de agua con MF6-GWF; 2) generar la discretización del transporte con MF6-GWT; 3) extraer, vía MF6-API, las matrices de la discretización del transporte; 4) calcular las razones de mezcla; 5) resolver la química de las especies con una implementación del WMA en Fortran, que recibe como entrada las bases de datos químicas y las razones de mezcla del paso anterior. Al final del ciclo se obtienen las concentraciones de componentes y especies. Presentamos resultados para dos implementaciones: MF6-GWF + API, y MF6-GWF + MF6-GWT + Exchange + API, comparando errores numéricos, tiempo de ejecución y dificultad de implementación.
Agradecimientos al proyecto SECIHTI-CF-2023-G-904 “Soluciones basadas en la naturaleza a la contaminación del agua subterránea por especies de nitrógeno”.