Guía docente de Contaminación en Interfases (M96/56/1/32)
Máster
Módulo
Rama
Centro Responsable del título
Semestre
Créditos
Tipo
Tipo de enseñanza
Profesorado
- María Luisa Calvache Quesada
- Elena Sánchez Badorrey
- Georg Umgiesser
Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)
Se analizan y estudian procesos, agentes y herramientas para el uso como experto de: (1) modelos de predicción de la dinámica de contaminantes en las interfases agua-aire y agua-sedimento y membranas entendidas en sentido amplio, y su influencia en la calidad del agua en sistemas naturales y artificiales y de los ecosistemas acuáticos, (2) modelos predictivos de contaminación en medios porosos, (3) modelos ecohidráulicos.
Se aplican los procedimientos para el uso experto de modelos de simulación y predicción de formas particulares de contaminación y el análisis de su efecto sobre la calidad, estado químico y ecológico de las masas de agua superficial y subterránea y en los sistemas de tratamiento, con aplicación a casos de estudio reales.
Prerrequisitos y/o Recomendaciones
Sin requisitos adicionales a los exigidos para la realización del Máster
Competencias
Competencias Básicas
- CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
- CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
- CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
- CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
- CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
Resultados de aprendizaje (Objetivos)
El alumno sabrá/comprenderá:
- Comprender y describir matemáticamente los principales procesos de transferencia de masa y energía en las interfases agua-aire, agua-sedimento y membranas.
- Conocer las herramientas de modelación existentes y reconocer las ventajas y limitaciones de cada una de ellas para decidir cuál es la mejor según el problema a resolver.
- Identificar los procesos físico-químicos y biológicos implicados en formas particulares de contaminación en las interfases agua-sedimento, agua-aire y las variables que determinan los procesos y sus escalas de tiempo.
- Identificar los procesos hidrogeoquímicos implicados en formas particulares de contaminación en medios porosos saturados, no saturados y su interfase, así como las variables que determinan dichos procesos y sus escalas de tiempo.
El alumno será capaz de:
- Utilizar modelos como herramientas para analizar el funcionamiento de los ecosistemas acuáticos someros y entender los resultados de las acciones antrópicas y naturales sobre el estado y calidad de las masas de agua subterránea, así como estimar cualitativa y cuantitativamente la influencia de las distintas interfases en la calidad de las aguas de estos sistemas, su estado químico y ecológico.
- Desarrollar e implementar modelos basados en balances de masa y en sub-modelos de procesos específicos para el estudio de formas particulares de contaminación en interfases acuáticas, medios porosos y membranas, y predecir la evolución espacio-temporal de contaminantes físicos, químicos o biológicos entre estos sistemas.
- Estimar niveles de contaminación física, química y biológica a través de interfases acuáticas mediante el uso de herramientas de análisis dimensional, sistemas acuáticos someros y medios porososo.
- Desarrollar modelos basados en balances de masa y en sub-modelos de procesos específicos de cada interfase para el estudio de de sistemas de tratamiento y restauración en interfases acuáticas, medios porosos y membranas.
Programa de contenidos Teóricos y Prácticos
Teórico
- Tema 1. Interfases en masas de agua. Fuentes de contaminación natural. Fuentes de contaminación no habituales: caracterización físico-quimica. Interfases artificiales: membranas. Acumulación, adsorción en interfases. Equlibrio. Modelos de membrana. Flujos a través de membranas.
- Tema 2. Procesos, agentes y escalas en interfase agua-aire. Capa límite superficial: descripción matemática, aproximaciones y modelos. Balances de masa y energía, cuantificación de flujos. Modelos de radiación. Casos de estudio.
- Tema 3. Procesos, agentes y escalas en la interfase agua-sedimento. Capa límite de fondo: caracterización matemática, aproximaciones y modelos. Modelos de turbulencia de capa límite. Modelado de resuspensión y bioturbación. Flujos biogeoquimicos.
- Tema 4. Hidrodinámica y transporte de contaminantes en medios porosos y acuíferos. Descripción matemática. Modelos de contaminación en aguas subterráneas. Zona saturada y no saturada. Nivel freático. Balances de masa. Contaminantes no convencionales. Trazadores y tiempos de residencia. Aplicaciones.
- Tema 5. Ecohidráulica y transporte de contaminantes en aguas someras. Descripción matemática. Trazadores y tiempos de residencia. Cuantificación de flujos de energía y masa en superficie y fondo. Predicción de eventos de anoxia. Contaminación no convencional: hidrocarburos. Modelación de vertidos superficiales y submarinos: modelos de turbulencia, mezcla en campo cercano y lejano. Aplicaciones.
Práctico
Práctica:
- Práctica 1. Caso práctico de modelación de hidrodinámica y transporte multidimensional en acuíferos con MODFLOW y MT3DMS. Procesos de intrusión salina. Dinámica de interfase: agua dulce – agua salada.
- Práctica 2. Caso práctico modelación de hidrodinámica y transporte multidimensional en laguna costera. Salida de campo. Medida experimental y modelado de la variabilidad de flujos biogeoquímicos y calor en interfase agua-atmósfera y agua-sedimento. Cuantificación de eventos de anoxia. Modelación de tiempos de renovación. Cuantificación de impacto de escenarios de cambio climático y evaluación de riesgo.
Salida de campo y visita técnica. Salida a sistema acuático somero. Visita a sistema de monitorización en tiempo real de variables físico-químicas en interfase agua-atmósfera y agua-sedimento e indicadores de calidad de las aguas superficiales y subterráneas o vertidos en la zona e instalaciones para tratamiento de datos.
Seminario:
- Vertidos submarinos y superficiales en sistemas acuáticos someros. Caracterización y herramientas de modelado. Técnicas de toma de muestras.
Bibliografía
Bibliografía fundamental
Boudreau & Jorgensen Ed. (2001): The benthic boundary layer. Ed. Oxford Press.
Clark M. M. (2009) Transport modelling for environmental engineers and scientists. 2nd Ed. Wiley.
Holzbecher, E. (2007) Environmental Modelling using Matlab. Ed. Springer
Lick, W. (2008): Sediment contaminant transport in surface waters. CRC Press, PP. 416.
Wang, A.F. and Anderson, M.P. (1995). Introduction to groundwater modeling. Academic Press (1995)
Bibliografía complementaria
Cucco, A., Umgiesser, G., Ferrarin, C., Perilli, A., Melaku, C., Solidoro, C. (2009). Eulerian and lagrangian transport time scales of a tidal active coastal basin. Ecological Modelling, 7, 913-922.
Enlaces recomendados
- Open Access ebook Collection, IWA : http://www.iwapublishing.com/open-access-ebooks
- Colección libros electrónicos, Biblioteca UGR: https://biblioteca.ugr.es/pages/biblioteca_electronica/libros_enciclopedias_electronicos/libros
- Scopus: www.scopus.com
Metodología docente
Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final.)
Evaluación Ordinaria
La evaluación ordinaria es continua a través de :
- Asistencia y participación en actividades de la asignatura: 15%
- Exámen individual: 30%.
- Ejercicios y prácticas individuales: 15%
- Ejercicios y prácticas en grupo: 25%
- Pruebas orales individuales o en grupo: 10%
Para aprobar la asignatura es necesario obtener una calificación mínima de 5 sobre 10 en el examen individual.
Evaluación Extraordinaria
El 100 % de la calificación se obtendrá del examen teórico-práctico presencial a individual con el contenido de todo el temario impartido en la asignatura según lo descrito en la guía docente.
Evaluación única final
El 100 % de la calificación se obtendrá del examen teórico-práctico presencial a individual con el contenido de todo el temario impartido en la asignatura según lo descrito en la guía docente.