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Universitat Politècnica de Catalunya
Vulnerabilidad por vertido. Un tema de trayectorias
Dr. Manuel EspinoJefe del área de Oceanografía Costera
Laboratorio de Ingeniería Marítima
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Vertidos desde embarcaciones
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Vertidos desde tierra
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Vertidos de Hidrocarburos
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Vertidos en el interior de recintos portuarios
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Consecuencias de los vertidos
Deterioro de la calidad del agua
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Concepto de riesgo aplicado al deterioro de la calidad del Concepto de riesgo aplicado al deterioro de la calidad del agua en ámbitos costeros y portuarios:agua en ámbitos costeros y portuarios:
1.1. Caracterización de los Caracterización de los vertidos contaminantesvertidos contaminantes
2.2. Cálculo del riesgoCálculo del riesgo
((GrangerGranger et al. 1999)et al. 1999)
((FloodsiteFloodsite, 2006), 2006)
Riesgo = Probabilidad · ConsecuenciaRiesgo = Probabilidad · Consecuencia
Análisis y evaluación del riesgo
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Riesgo = Probabilidad · ConsecuenciaRiesgo = Probabilidad · Consecuencia
Vulnerabilidad = Susceptibilidad · ValorVulnerabilidad = Susceptibilidad · Valor
Consecuencia = Exposición · VulnerabilidadConsecuencia = Exposición · Vulnerabilidad
““Probabilidad de Probabilidad de ocurrencia de un vertido ocurrencia de un vertido determinado”determinado”
““Grado del impacto sobre Grado del impacto sobre la masa de agua la masa de agua dependiendo del tipo de dependiendo del tipo de vertido”vertido”
““Potencialidad de la Potencialidad de la masa de agua a ser masa de agua a ser afectado”afectado”
Metodología de análisis y evaluación del riesgo
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1. Identificación y caracterización de los posibles vertidos:1. Identificación y caracterización de los posibles vertidos:
Aplicación al Puerto de Barcelona (I)
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Aplicación al Puerto de Barcelona (II)2. Asignación de la probabilidad de vertido2. Asignación de la probabilidad de vertido
La probabilidad de ocurrencia del vertido contaminante La probabilidad de ocurrencia del vertido contaminante es independiente de la situación es independiente de la situación meteometeo--oceanográfica oceanográfica
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Aplicación al Puerto de Barcelona (III)
3. Determinación del grado de exposición3. Determinación del grado de exposición
Tabla 6.7, factor de Tabla 6.7, factor de peligrosidad peligrosidad
(ROM 5.1(ROM 5.1--05, 05, Calidad de aguas Calidad de aguas litorales en litorales en ambientes ambientes portuarios)portuarios)
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Aplicación al Puerto de Barcelona (IV)
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4. Determinación de la vulnerabilidad:4. Determinación de la vulnerabilidad:
Aplicación al Puerto de Barcelona (V)
Caracterización Caracterización hidrodinámica:hidrodinámica:
Caracterización de la Caracterización de la renovación: renovación:
Distribuciones espaciales de los Tiempos de Residencia
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Caracterización hidrodinámica (I)
Field data campaign
23/11 30/11 07/12 14/12-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
Data
In
goin
g flo
w (m
3 /s)
O
utgo
ing
flow
(m3 /s
)
South mouth flowNorth mouth flow
Campaña invierno 2003 Circulación NE-SW
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27.7 27.8 27.9 28 28.1−16
−14
−12
−10
−8
−6
−4
−2
0
σt (6/11/03)
Dep
th (
m)
WQ−6WQ−5WQ−4WQ−3
27.7 27.8 27.9 28 28.1−16
−14
−12
−10
−8
−6
−4
−2
0
σt (11/11/03)
Dep
th (
m)
27.7 27.8 27.9 28 28.1−16
−14
−12
−10
−8
−6
−4
−2
0
σt (23/12/03)
Dep
th (
m)
16/11 23/11 30/11 07/12 14/12 21/12-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
Sea
leve
l (cm
)
Sea level gauge
SL-1DOP-1
• Puerto micromareal
• Circulación barotrópica
Caracterización hidrodinámica (II)
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CorrienteCorriente Superficial Superficial CorrienteCorriente en el en el fondofondo
Modelado numérico de los camposModelado numérico de los campos de velocidades (viento del SW)de velocidades (viento del SW)
Caracterización hidrodinámica (III)
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Caracterización de la renovación (I)
( ) ( )TOTALVTr t f
Q t= ⋅
1. Tiempo de residencia (formulación conservativa)
f: factor de reflujo (f=1÷1.5)
Q (t): flujo saliente:
23/11 30/11 07/12 14/120
100
200
300
400
500
Time
m3 /s
outgoing flow
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16/11 23/11 30/11 07/12 14/12 21/12-1
0
1Stick plot of shallowest layer
16/11 23/11 30/11 07/12 14/12 21/120
10
20
cm/s
Velocity of shallowest layer
16/11 23/11 30/11 07/12 14/12 21/120
200
Deg
rees
Wind directions
16/11 23/11 30/11 07/12 14/12 21/120
5
10
m/s
Wind intensity
16/11 23/11 30/11 07/12 14/12 21/120
5
10
Time
Day
s
Residence time
mean
mean
mean
Caracterización de la renovación (II)
• Intercambio por viento Regimen A Regimen B
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• Comportamiento con una sola bocana:
Caracterización de la renovación (III)Pe
rfil
de
velo
cida
des
en la
bo
cana
Perf
ilde
de
nsid
ades
en e
l ca
nal c
entr
al
4,7 daysTwo mouths
5,8 daysOne mouth
Residence time
Circulación Estuarina
Comparación de tiempos de residencia
Inner harbour
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Caracterización de la renovación (IV)
• Intercambio por marea
2(%) exp 100P t f
V PWR⎛ ⎞− ⋅ ⋅⎜ ⎟⋅ +⎝ ⎠= ⋅
Método del prisma de marea
0 10 20 30 40 50 60 700
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Number of tide cycles
% In
itial
Wat
er V
olum
e re
mai
ning
Without return flow factorWith return flow factor
Tr ≈ 20 días
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2. 2. ModelizaciónModelización numérica (modelos numérica (modelos lagrangianoslagrangianos))
( )2
2i ji j
C C Cu K Ct x x
∂ ∂ ∂+ =
∂ ∂ ∂
Advección Advección
((RungeRunge--KuttaKutta, 4th , 4th orderorder))
DifusiónDifusión
((RandomRandom--WalkWalk algorithmalgorithm))
Caracterización de la renovación (V)
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Obtención de Tiempos de residencia locales:Obtención de Tiempos de residencia locales:
Sólo AdvecciónSólo Advección Advección + DifusiónAdvección + Difusión
Caracterización de la renovación (VI)
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Mapa de vulnerabilidadMapa de vulnerabilidadMapa de probabilidadesMapa de probabilidadesMapa de exposiciónMapa de exposición
Tiempos de residenciaTiempos de residencia
Aplicación al Puerto de Barcelona (VI)5. Aplicación de la fórmula del riesgo:5. Aplicación de la fórmula del riesgo:
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Mapa de riesgos para el puerto de Mapa de riesgos para el puerto de BarcelonaBarcelona
(Condiciones (Condiciones meteometeo--oceanográficas de oceanográficas de invierno)invierno)
Aplicación al Puerto de Barcelona (VI)
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SISTEMA OPERACIONAL EN TIEMPO PRESENTE (Ej. Predicción del riesgSISTEMA OPERACIONAL EN TIEMPO PRESENTE (Ej. Predicción del riesgo a 36 o a 36 –– 72 horas)72 horas)
Sistema de gestión ambiental costera y portuariaSistema de gestión ambiental costera y portuaria
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De que disponemos HOY
Información de corrientes de los sistemas ESEOO:
ESEOAT
ESEOCAN
ESEOMED
Pronóstico a 72h Actualización diariahttp://www.eseoo.org
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¿Es suficiente la información ESEOO para las escalascosteras y Portuarias?Información de corrientes de los sistemas ESEOO:
Puntos ESEOMED
¡¡¡ Información disponible no adecuada para nuestros objetivos !!!
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La Solución: “Downscaling”Downscaling dinámico de la información regional de ESEOO a la
local requerida por las AAPPEscala Local
(Sistema ModeladoPortuario)
Escala Regional(Productos ESEOO)5 Km
30m
Aplicación “Shelf”SHE-1Km
Aplicación “Costera”CST-200m
Aplicación “Portuaria”PRT-30m
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El Sistema propuestoAplicación Mediterránea (AAPP Barcelona + Tarragona)
Escala Regional (ESEOMED, 5km)
SHE_CAT (1Km)
ForzamientoAtmosférico: HNR-INM (4Km - T+36h)
ForzamientoAtmosférico: ONR-INM (16Km - T+72h)
CST_BCN (200m)
CST_TRG (200m)
PRT_BCN (30m)
PRT_TRG (30m)
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Universitat Politècnica de Catalunya
Aplicaciones BCN + TRGSistema AP Barcelona
ESEOMED ESEOMED --> SHE_CAT > SHE_CAT --> CST_BCN > CST_BCN --> PRT_BCN> PRT_BCN
ROMS SYMPHONIE
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Universitat Politècnica de Catalunya
Implementación Operacional
Sistema AAPP Barcelona + Tarragona
Modelos SYMPHONIE + ROMS compilados/ testados en HYDRA (PdE)
ESEOMED ESEOMED --> SHE_CAT > SHE_CAT --> CST_BCN > CST_BCN --> PRT_BCN> PRT_BCN--> CST_TRG > CST_TRG --> PRT_TRG> PRT_TRG
SHE_CAT
CST_TRGCST_BAR
HNR-INM ESEOMED
PRT_BAR PRT_TRG