MODELO DE DISPERSION DE CONTAMINANTES EN AGUAS RASAS

Abstract

El estudio presenta un modelo de dispersión de contaminantes bidimensional construido sobre la base de un modelo hidrodinámico desarrollado en un trabajo anterior. El modelo acoplado se basa en la aproximación numérica de las ecuaciones bidimensionales que rigen la dinámica de las aguas rasas y la dispersión de sustancias. Tales ecuaciones son las de continuidad del cuerpo fluido, de movimiento en las direcciones X e Y, y de conservación de la concentración de una sustancia diluida. Las variables dependientes son las velocidades medias U y V en las direcciones X e Y respectivamente, el nivel del agua r¡ con respecto al plano de referencia y la concentración C de la sustancia diluida. La aproximación numérica está basada en el esquema de diferencias finitas explícito de Fischer. El modelo cuenta con las condiciones iniciales y de frontera adecuadas.El modelo ha sido probado con diversos experimentos teóricos, luego de los cuales se aplicó a la Bahía Paracas en Pisco. Realizándose en primer lugar, la simulación del proceso de dispersión de una sustancia contaminante proveniente de un solo emisor puntual con caudal constante en un flujo forzado por campos de viento uniformes provenientes del sur y del oeste. Luego, se realizaron las simulaciones con campos de viento real, con variación espacial de la magnitud y dirección del viento, para el caso de un solo emisor y también para el caso de los siete principales emisores de la Bahía Paracas. Esta aplicación permitirá reproducir los patrones de transporte de contaminantes como respuesta a la geografía y al sistema de vientos de la región.The study presents a two dimensional model of dispersion of pollutants built on the basis of a hydrodynamic model developed in a previous work. The coupled model is based on the numerical approach of the two dimensional shallow water flow equations and of the dispersion of substances. Thesc equations are of the continuity of the fluid body, of movement in directions X and Y, and conservation of the concentration of a diluted substance. The dependent variables are the average speeds U and V in directions X and Y respectively, the level of water 1J respect to the mean sea leve!and the concentration C of the diluted substance. The numerical approach is based on the Fischer's explicit finite difference scheme. The model has suitable initial and boundary conditions. The model has been tested under several theoretical experiments, after these tests, it was applied to the Paracas Bay. First, we did the simulatíon ofthe wínd dríven flow connected with the process of dispersion of pollutants for one single submarine outfall with constant flow for uniform wind fields from the south and from the west. After this, it was simulated a real wind field with space variation ofhis magnítude and direction, for the case of one single outfall and also for the seven main submarine outfalls ofthe bay. This application allows us to reproduce the dispersion ofpollutants pattems as answer ofthe geography'and the wind system ofthe region