Estudio numérico-experimental de la dispersión de efluentes de emisarios submarinos en la costa valenciana

Abstract

Actualmente, la problemática que enfrentan las zonas costeras del Mediterráneo en general y la Comunidad Valenciana en particular, es la generación de grandes cantidades de agua residual urbana, principalmente durante la época estival, que son vertidas a través de los emisarios submarinos al medio ambiente marino/costero. Esta carga de contaminantes es tan grande que, en ocasiones, el medio receptor es incapaz de asimilarla a corto plazo, provocando episodios de polución que afectan de forma negativa la calidad de las aguas de baño. En este trabajo, se analizaron los procesos físicos, químicos y biológicos involucrados en la dinámica de los ambientes costeros y la calidad del agua en tres zonas afectadas por el vertido de los emisarios submarinos de Pinedo, Cullera y Gandía, en la Costa Valenciana. De forma concreta, los datos registrados en diversas campañas de campo permitieron evidenciar que la introducción de agua residual en estas zonas someras, con hidrodinámica suave y diferentes condiciones de vertido, genera una serie de afecciones significativas a corto-medio plazo sobre éste ecosistema costero. Las altas concentraciones de bacterias y nutrientes en la superficie, encontradas en las estaciones cercanas al punto de vertido, demuestran que la presencia de los diferentes contaminantes, en el medio receptor, se debe a que fueron liberados a través del efluente vertido por el emisario submarino. Además, se constató que, en algunos casos, no se cumple con la normativa europea sobre calidad de las aguas de baño. En la parte numérica, se realizó la calibración y validación de los modelos ROMS, LIMMIX y VISUAL PLUMES, que fueron utilizados para simular los diferentes efluentes vertidos a través de los emisarios submarinos. A pesar de que los modelos ROMS y LIMMIX no pudieron reproducir satisfactoriamente la zona del campo cercano, debido a la complejidad de los procesos que se conjugan en la superficie y de sus interacciones, con el modelo VISUAL PLUMES fue posible establecer una alternativa de mejora para el diseño de los vertidos de los emisarios submarinos de Gandía y Cullera. De este modo, se pudo comprobar que es posible realizar un diseño del emisario que garantice una mayor dilución y, sobre todo, que cumpla con la Normativa Europea para la calidad de las aguas de baño, incluso en el caso de que la calidad de los efluentes sea muy pobre, como sucede en el caso de agua poco o nada tratada

Actualment, la problemàtica que afronten les zones costaneres del Mediterrani en general i el País Valencià en particular, consisteix en la generació de grans quantitats d’aigua residual urbana, principalment durant l’època estival, que són abocades al medi ambient marí/costaner mitjançant els emissaris submarins. Aquesta càrrega de contaminants és tan gran que, a vegades, el medi receptor és incapaç d’assimilar-la a curt termini, provocant episodis de pol·lució que afecten de forma negativa la qualitat de las aigües de bany. En aquest treball, s´han analitzat els processos físics, químics i biològics involucrats en la dinàmica dels ambients costaners i la qualitat de l’aigua en tres zones afectades per l’abocament dels emissaris submarins de Pinedo, Cullera i Gandia, a la Costa Valenciana. De forma concreta, les dades enregistrades en diverses campanyes de camp van permetre evidenciar que la introducció d’aigua residual en aquestes zones somes, amb hidrodinàmica suau i diferents condicions d’abocament, genera una sèrie d’afeccions significatives a curt-mig termini sobre aquest ecosistema costaner. Les altes concentracions de bacteris i nutrients en la superfície, trobades en les estacions properes al punt d’abocament, demostren que la presència dels diferents contaminants, en el medi receptor, és deguda a que van ser alliberats a través de l’efluent abocat per l’emissari submarí. A més a més, es va constatar que, en alguns casos, no es compleix la normativa europea sobre qualitat de les aigües de bany. En la part numèrica, s’ha realitzat el calibrat i la validació dels models ROMS, LIMMIX i VISUAL PLUMES, que han estat utilitzats per simular els diferents efluents abocats a través dels emissaris submarins. Malgrat que els models ROMS i LIMMIX no han pogut reproduir satisfactòriament la zona del camp proper, degut a la complexitat dels processos que tenen lloc a la superfície i de les seves interaccions, amb el model VISUAL PLUMES ha estat possible establir una alternativa de millora per al disseny dels abocaments dels emissaris submarins de Gandia i Cullera. D’aquesta manera, s’ha pogut comprovar que és possible realitzar un disseny de l’emissari que garanteixi una major dilució i, sobre tot, que compleixi amb la Normativa Europea per a la qualitat de les aigües de bany, fins i tot en el cas que la qualitat dels efluents sigui molt pobre, como succeeix en el cas d’aigua poc o gens tractada.

One of the most important problems that occur in the Mediterranean coastal areas and particularly in the Valencian Community is the generation of large quantity of urban wastewater especially during the summer season, that is discharged into the sea through marine outfalls. These effluents may carry important loads of contaminants that often the environment is unable to assimilate, causing episodes of pollution that negatively affect the quality of bathing water. This work analyzed the physical, chemical and biological processes involved in the dynamics of coastal environments and water quality on three areas affected by the marine outfalls of Pinedo, Cullera and Gandia in the Valencia coast. The data were acquired in several field campaigns showed that the introduction of wastewater into these shallow areas with weak hydrodynamic and different discharge conditions generates a number of significant conditions, short to medium term, in this coastal environment. High concentrations of bacteria and nutrients in the surface at stations close to the discharging point, demonstrate the presence of different pollutants in the receiving waters due to the effluent discharged by the outfall. In addition, it was found that in some cases, it does not fulfill with the European Water Framework Directive for bathing water. In the numerical work, the calibration and validation of models ROMS, LIMMIX y VISUAL PLUMES was carried out. These numerical models were used to simulate the different effluents discharged through the marine outfalls. While ROMS and LIMMIX models could not satisfactorily reproduce the near field zone due to the complexity of the physical processes and their interactions that take place in the surface, it was with VISUAL PLUME model which made it possible to establish an improved design for Gandia and Cullera marine outfalls. Thus, it was found that it is possible to make a design to ensure higher dilution and, especially that satisfies the bathing water regulations, even in the case that the effluent quality is poor, as in the case of poor or untreated water.