Desarrollo de herramientas para el análisis y modelación de calidad de aguas en humedales. Aplicación en el ámbito del Parque Natural de La Albufera de Valencia

Abstract

[EN] Albufera Lake is one of the most important natural areas of Valencia. In spite of this, water quality has deteriorated considerably. One of the main objectives of the EU Water Framework Directive is to get a good ecological status of water bodies. For this reason, it is an essential task to analyse quantity and quality of water. Most important processes that contributes to bad ecological status of the lake is eutrophication. This process reduces biodiversity and water quality worsens. In this final project, a methodology to model and calibrate the water quality in shallow systems such as constructed wetlands, has been developed. Given the good results obtained in reducing nutrients, encourage a complete study to improve its management. I have implemented a calculation tool based on mechanistic modeling of complete mixture according to the equation in law of conservation of mass. Developing models enables to improve and to facilitate decision-making, moreover, the use of scenarios facilitates the analysis and optimization of different actions or situations. Having a global vision of the system is required to make a good decisions. To achieve the objectives of water quality it is essential to involve all the stakeholders. Tancat Milia is the case of study analysed. This place consists in an isolated stretch of land where the water level is controlled by hydraulic pumps. It comprises for three sectors; a first subsurface wetland, a second surface wetland and finally a small lagoon. The model calculates the concentrations of constituents present in the system, allowing to quantify the influence of each process. The use of scenarios allows us to analyse the adequacy of the implemented measures in order to optimize the processes of purification in the artificial wetland. The system has important reductions in nutrients in the entry flows. The yields in phosphorus represents over 50% and the effluent concentrations is about 0.1 mgP/l. It is very positive because phosphorous is the limiting nutrient. Chlorophyll a concentrations are reduced from 100 mg/l to 25 μg/l. With these values and according to The Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) classification, the hypertrophic state of Albufera Lake could be reversed, achieving quality objectives.

[ES] El Parque Natural de La Albufera de Valencia constituye uno de los espacios naturales más importantes de la Comunidad Valenciana, a pesar de ello, la calidad de sus aguas presenta un deterioro considerable. Uno de los principales objetivos de la Directiva Marco del Agua es alcanzar el buen estado ecológico de las masas de agua, para ello, el análisis conjunto de cantidad y calidad del agua es una tarea imprescindible. Uno de los principales procesos que contribuyen al mal estado ecológico del lago es la eutrofización, que reduce la biodiversidad y empeora la calidad del agua. En este Trabajo Final de Master se ha desarrollado una metodología propia para modelar y calibrar la calidad del agua en sistemas someros, como los humedales artificiales. Los buenos rendimientos en depuración obtenidos en este tipo de sistemas motivan un estudio en profundidad para la mejora de su gestión. Se ha implementado una herramienta de cálculo basada en modelación mecanicista de mezcla completa según la ecuación de la conservación de la materia. El desarrollo de modelos permite mejorar y facilitar la toma de decisiones, que junto con el uso de escenarios facilita el análisis y la optimización de diferentes acciones o situaciones. En este tipo de sistemas complejos es necesario una visión global para una gestión conjunta entre todos los actores implicados, de modo que permita alcanzar los objetivos establecidos. El caso de estudio analizado es el tancat de Milia que consiste en una extensión aislada de terreno, en la que se controla el nivel del agua por medio de bombas hidráulicas. En ella se distinguen tres sectores, un primer humedal subsuperficial, un segundo humedal superficial y finalmente una pequeña laguna. El modelo generado calcula las concentraciones de los principales constituyentes presentes en el medio, permitiendo cuantificar la influencia de cada proceso. Mediante el uso de escenarios se analiza la idoneidad de las medidas aplicadas con el fin de optimizar los procesos de depuración del humedal artificial. El propio sistema del tancat consigue grandes reducciones de nutrientes presentes en los caudales de entrada. En el caso del fósforo se consiguen rendimientos superiores al 50% con efluentes alrededor de 0.1 mgP/l siendo muy positivo al tratarse del nutriente limitante. También se consigue reducir en valor promedio las concentraciones de clorofila a de los 100 μg/l a los 25 μg/l. Con estos valores y según los estudios de clasificación de la Organización de Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE) se podría revertir el estado hipereutrófico del lago de La Albufera y alcanzar los objetivos de calidad.