Guía docente de Contaminación en Interfases (MA9/56/7/36)

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, interfases entre masas de agua en contacto con distintas características físico-químicas y en  membranas entendidas en sentido amplio, y su influencia en la calidad del agua en sistemas acuáticos naturales y artificiales, (2) modelos predictivos de transporte y mezcla o contaminación en cuencas fluviales, acuíferos y captaciones, (3) modelos ecohidráulicos y de contaminación en sistemas acuáticos someros, sistemas de lagunaje, vertidos y emisarios.

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 acuáticos artificiales, con aplicación a casos de estudio reales en distintos escenarios climáticos, gestión y de explotación de los recursos hídricos. 

Haber cursado las asignaturas de los módulos obligatorios del Máster. 

En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR" publicado en esta ubicación: https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0

El alumno sabrá/comprenderá:

• Comprender y describir matemáticamente los principales procesos de transferencia de masa y energía en las interfases naturales y artificiales, así como los procesos físico-químicos, hidromorfológicos y biológicos relevantes para las mismas.
• 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 hidromorfológicos, físico-químicos y biológicos implicados en formas particulares de contaminación en las interfases naturales (agua-sedimento, agua-aire, frentes salinos, ... ), artificiales (membranas, ...), y en general, en interfases entre medios acuáticos con distintas características físico-químicas. Así como, cuantificar las variables que determinan dichos procesos y sus escalas de tiempo.
• Identificar y caracterizar los procesos hidrogeoquímicos implicados en formas particulares de contaminación en sistemas acuáticos someros y en medios porosos saturados, no saturados y sus múltiples interfases naturales o artificiales, así como sus variables más significativas y su variabilidad temporal.
• Comprender las bases técnicas de los sistemas de teledetección y monitorización aplicados a la cuantificación de la calidad ecológica y química de ecosistemas acuáticos y sus interfases.

El alumno será capaz de:

• Utilizar modelos predictivos como herramientas para analizar el funcionamiento de sistemas acuáticos, naturales y artificiales, con interfases acuáticas relevantes para su dinámica, tales como sistemas acuáticos someros, sistemas de lagunaje, cuencas fluviales, acuíferos, membranas, captaciones, vertidos y emisarios. Y explotar los resultados obtenidos para para  cuantificar: (1) el impacto de las acciones antrópicas y los forzamientos naturales sobre su estado ecológico y/o químico, (2) la variabilidad de los flujos de masa y energía a través de sus interfases, y (3) el impacto de estrategias de conservación, restauración, gestión o explotación de estos sistemas. 
• Desarrollar e implementar y aplicar modelos predictivos basados en balances de masa y en sub-modelos de procesos específicos para el estudio de formas particulares de contaminación en interfases acuáticas naturales o artificiales, tales como las interfases agua-atmósfera y agua-sedimento.
• Estimar niveles de contaminación física, química y biológica mediante el uso de herramientas de análisis dimensional y modelos predictivos avanzados en sistemas acuáticos, naturales y artificiales, con interfases acuáticas relevantes para su dinámica, tales como sistemas acuáticos someros, sistemas de lagunaje, cuencas fluviales, acuíferos, membranas, captaciones, vertidos y emisarios.  
• Aplicar con criterio modelos avanzados, herramientas de teledetección y SIG, y explotar bases de datos ambientales y climáticas, para la caracterización y la predicción de la contaminación, flujos, y procesos de transporte y mezcla en sistemas acuáticos someros, sistemas de lagunaje, cuencas fluviales, acuíferos, membranas, captaciones, vertidos y emisarios, con el fin de predecir su evolución espacio-temporal en distintos escenarios climáticos y de gestión de los recursos hídricos.  

• Tema 1. Interfases en masas de agua. Fuentes de contaminación natural y de origen antropogénico.  Contaminantes convencionales y no convencionales: hidrocarburos. Interfases naturales: agua-sedimento, agua-aire, frentes salinos, vertidos y emisarios. Interfases artificiales: membranas. Procesos, agentes y escalas en interfases naturales y artificiales. Dinámica de capa límite y balances de masa y energía. Casos de estudio y aplicación a sistemas acuáticos someros, sistemas de lagunaje, cuencas fluviales, acuíferos, membranas, captaciones, vertidos y emisarios.
• Tema 2. Procesos hidrológicos y de transporte y mezcla en cuencas fluviales. Balances de masa y energía: cuantificación. Modelos predictivos en hidrología. Casos de estudio.   
• Tema 3. Dinámica y contaminación en ecosistemas acuáticos someros y sistemas de lagunaje. Hidrodinámica, transporte y mezcla en aguas someras. Modelos predictivos avanzados. Sistemas SIG y teledetección. Casos de estudio.  
• Tema 4. Flujos en interfases naturales y artificiales. Modelado de membranas: tipología y procesos, indicadores de eficiencia. Vertidos y emisarios: tipología y procesos de dilución, modelos de turbulencia, mezcla en campo cercano y lejano. Flujos biogeoquímicos en interfase agua-sedimento: capa límite, procesos de resuspensión y bioturbación. Casos de estudio. 
• Tema 5.  Contaminación en acuíferos y captaciones. Hidrodinámica y transporte en medios porosos saturados y no saturados. Contaminantes convencionales y no convencionales. Trazadores y tiempos de residencia. Modelos predictivos avanzados de calidad del agua en acuíferos. Sistemas de seguimiento y monitorización. Casos de estudio.

• Práctica 1. Modelado de procesos hidrogeológicos en cuenca vertiente mediante modelo IBER en zona de estudio. Cuantificación de balances de masa, energía y flujos. Análisis de escenarios e influencia de presiones naturales y antropogénica. 

• Práctica 2. Modelado de procesos hidrodinámicos y transporte de contaminantes en sistema somero mediante modelo IBER en zona de estudio.  Análisis de influencia de condiciones climáticas en capacidad de dilución de vertidos e impacto en ecosistema.

• Práctica 3. Modelado de eventos de contaminación en sistema somero o sistema de lagunaje, mediante modelo de calidad de agua de IBER y modelo biogeoquímico 1DV. Cuantificación de flujos en interfase agua-aire y agua-sedimento. Análisis de escenarios climáticos e influencia de forzamientos naturales y antropogénicos. Análisis de impactos sobre ecosistemas. 

• Práctica 4. Modelado de dinámica y contaminación en acuíferos mediante modelo Visual MODFLOW. Análisis de escenarios,  evaluación de impacto en calidad del agua en captaciones y masas de agua próximas.  

• Seminarios: Sistemas de teledetección y SIG aplicados a la monitorización de la calidad del agua y los ecosistemas: herramientas y algoritmo de tratamiento de imágenes. Caracterización de indicadores de fisico-químicos y biológicos de calidad de las aguas. 

• Salida de campo y vista técnica a zona de estudio. 

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)

M. Sanz-Ramos, L. Cea, E. Bladé, D. López-Gómez, E. Sañudo, G. Corestein, G. GarcíaAlén, and J. L. Aragón-Hernández, Iber v3: Manual de referencia e interfaz de usuario de las nuevas implementaciones, Grupo de Ingeniería del Agua y del Medio Ambiente (GEAMA), Universidad de A Coruña y Flumen Institute, Universitat Politècnica de Catalunya, España, 2022, manual técnico sobre las nuevas características y funcionalidades de Iber v3. 

Chow, V. T., Maidment, D. R., & Mays, L. W. (1996). Hidrología aplicada. McGraw-Hill.

• 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
• Manual de referencia hidráulico de Iber. Modelización bidimensional del flujo en lámina libre en aguas poco profundas (https://www.iberaula.es/54/iber-model/downloads)
• Modelo Iber: https://www.iberaula.es/

La evaluación ordinaria es continua a través de :

• Asistencia y participación en actividades de la asignatura: 15%
• Examen individual: 30%
• Ejercicios y prácticas individuales: 15%
• Ejercicios y prácticas en grupo: 25%
• Pruebas orales individuales o en grupo: 15%

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.

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.