Després de vint anys de desenvolupament intens i les recents primeres aplicacions als 
rius catalans, escau de participar a la present etapa de reflexió iniciada per diversos estudiosos sobre les aportacions dels models de qualitat de les aigües als rius, llurs  avantatges i dificultats de realització , així corn les perspectives de noves aplicacions

Poch, Manel

Rigola i Lapeña, Miquel

Solà i Ferrando, Carles

Revistes Catalanes amb Accés Obert

MODELS DE QUALITAT D'AIGUA ALS RIUS:
APLICACIO I TENDENCIES FUTURES
per
MANUEL POCH, MIQUEL RIGOLA I CARLES SOLA
Dcpartament de Quimica Tccnica, Facultat de Ciencies.
Universitat Autonoma de Barcelona
RESUM
Despres de vint anus de dcsenvolupament intens i les reccnts primeres aplicacions als
rius catalans, escau de participar a la present etapa de refiexio iniciada per diversos estudiosos
sobre les aportacions dcls models de qualitat de les aigiies als rius, huts avantatges i dificultats
de realitzacio , aixi corn Ies perspectives de novcs aplicacions.
Introduccio
L'aigua presenta problemes de qualitat i de quantitat, que des d'un punt
de vista cientific han estat analitzats independentment, pero clue en l'aplicacio
practica sovint cal unir, especialment si tenim en compte que la qualitat s'ex-
pressa en tcrmes de concentracio. Aqucsta integracio, clue sera mcs forma en el
futur, ha nccessitat unes etapes preliminars de divisio i subdivisio per tal de for
patents els diferents components i processos elementals que tenon hoc en els
media aquatics , i que fa que la seva tecnologia sigui fonamentalment interdis-
ciplinaria.
Un riu no es presta a una experimentacio del tipus que normalment es prac-
tica en els laboratoris, rota condicions controlades i reproduIbles. Aquesta expe-
rimentacio de laboratori es limita a rcproduir alguns dels sous processos elemen-
tals, pets quals haurcm de fer unes hipotesis d'interaccio en considerar-los com
una part del proces mes complex. Hi ha en els rius, a mes, una component esto-
castica que dificulta la interpretacio dcls resultats, relacionada amb la comple-
xitat del sistema: es el gran nombre de mcsures que ens calen per a poder-ne
deduir rclacions quantitatives acurades, i no tan sols es el nombre de mesures
que es important, sing que cal que 1'indret de mesura, cl moment i la variable
mesurada hagin estat ben escollits.
iOutll. Soc. Cat. Cicu.], Vol. VII, Num. 2, 1986
236 M . POCH - M. RIGOLA - C. SOLA
Amb aquestes dificultats de tractament no ens ha d'estranyar que el desen-
volupament de models descrivint el comportament teoric dels rius i altres meths
aquatics, hagi absorbit 1'esforc de molts analistes, altrament atrets pel repte del
problema i l'interes del medi aquatic com a recurs fonamental per a la Vida.
I tampoc no ens ha d'estranyar que 1'acceptaci6 dels resultats obtinguts hagi
estat lenta per part dels estaments que havien d'emprar-los com a element en
la presa de decisions. Es per aixo que, periodicament, com passa ara, els esforcos
s'adrecin d'una forma molt intensa a la reconsideracio, valoracio i enfocament
dels resultats de la recerca previa.
Tot i aixi, no hi ha cap altra eina per a procedir a una planificacio objectiva
t consistent dels recursos aquatics, mes enlla de les decisions de tipus politic, i
a fi de substituir els raonaments simplement intuitius, amb tota certesa insu-
ficients per a gestinar fenomens tan complexos.
Els models de qualitat
Els models de qualitat intenten, en una primera fase, una descripcio sufi-
cient dels diferents fenomens fisico-quimics i biologics que tenen hoc en el medi
aquatic. En una segona fase aquests models es connecten amb models d'intencio
economica, amb els Iligams adients per a emprar-los com a instruments de pla-
nificacio.
Els models fenomenologics han d'incloure els diferents aspectes sota els quals
hom pot analitzar el medi. La complexitat del sistema es, pero, tan gran, que
ens cal fer una seleccio dels processos mes representatius per tal d'aconseguir
una simplificacio suficient que faci el model operable. El grau de simplicitat sera
funcio dels objectius que cerquem i tambe, i aquest es un punt critic que no
podem oblidar, de les lades disponibles, ja que un model mai no donara millors
resultats que 1'exactitud de les dales a partir de les quals ha estat elaborat.
El primer model descrit per Streeter i Phelps 1'any 1925, corresponent a
un sistema lineal de dues equacions descrivint 1'evoluci6 al llarg del riu, de la
demanda bioquimica d'oxigen i 1'oxigen dissolt, continua gaudint dels avantat-
ges propis d'un sistema simple, i es ampliament utilitzat. A partir dels anys sei-
xanta han estat definits models cada cop mes complexos per a incorporar altres
variables, i aixi els models fisico-quimics han derivat cap a models anomenats
ecologies, amb 20 o mes variables d'estat, on els diferents components de 1'es-
cala trofica estan compartimentats i interrelacionats.
Els models ecologies han introduit dues noves complications per a l'aplica-
cio dels models. Una d'elles es la no linealitat de moltes de les forlnulacions
matematiques que son necessaries per a descriure els fenomens biologics; l'altra
dificultat es la manta d'un conjunt de regles simples que descriguin aquests
fenomens (els tropismes dels sistemes biologics, per exemple).
[Butll. Soc. Cat. Cien.], Vol. VII, Num. 2, 1986
QUALII'AT D'AIGUA ALS RIDS 237
Malgrat aqucstes dificultats, alguns models ecologics han estat emprats en
aplicacions especifiques, bo i requerint on nombre considerable de mesures per
a poder verificar i validar el model (Thomann, 1982). La manca de capacitat
d'extrapolacio d'aquests models a condicions o rius diferents obliga a la deter-
minacio dels paramctres propis en cada cas.
Aplicac16 en la gestio de rius
La gestio dels rius es duta a terme en tres etapes:
- planejament
- disseny i construccio
- operacio.
Fins ara Ia principal aplicacio dcls models de riu ha estat en l'etapa de
planejament. Per a aquest fi els models fenomenologics han d'esser combinats
amb un model de criteri economic, normalment definint un criteri d'optimit-
zacio interpretant els objectius socio-economics.
A116 que volem aconseguir amb els models finals es predir les conditions de
futur. Si els models incorporen variables estocastiques per les quals poguessim
definir on espectre de probabilitats, els resultats de la simulacio es podrien
expressar tambe en termes probabilistics. Pero, quan introduIm el model socio-
economic, amb tota la incertesa de la hipotesi de desenvolupament, es millor
de referir els resultats com ]a interpretacio que el model matematic fa de defe-
rents escenaris sense necessitar lligams probabilistics.
L'aplicacio dels models a una etapa posterior de regulacio del sistema ope-
ratiu sera facilment realitzable si aconseguim de disposar de la informacio ne-
cessaria. La limitacio esta en el moment present en la insuficiencia de dades de
control dels rius. El correcte monitoratge dels rius es tin complement necessari
dels medis de depuracio per a aconseguir una gestio correcta i integrada en un
sentit ampli. A mes, el monitoratge es important per a determinar a curt ter-
mini violations dels estandards de qualitat, i, a llarg termini, les tendencies de
canvi de la qualitat de les aigues.
Els rius catalans
Amb 1'excepci6 del tram del riu Ebre que pertany a Catalunya, els nostres
rius mes importants presenten caracteristiques particulars similars. Son rius
curts, amb temps de residencia hidraulica inferior al que cal per a determina-
tions de DBO5, els pendents hi son forts, i tenen un alt reaireig i facil oxigena-
[But!!. Soc. Cat . Cicn.], Vol. VII, Num. 2, 1986
238 M . POCH - M. RIGOLA - C. SOLA
cio natural. Pateixen de carregues puntuals importants per llurs dimensions,
d'una contaminacio distribuida d'origen agricola i ramader poc estudiada; pero
potser mes important es el perill que tenen de contaminacions toxiques.
Per llurs caracteristiques naturals els rius catalans son diferents dels esco-
llits per la majoria d'analistes americans i europeus per als estudis que podrfem
considerar classics. Aixo que resulta evident en 1'estudi del riu Llobregat, pot
esser fet extensiu als altres rius nostres, en linies generals.
Per contra, les condicions d'alta concentracio humana, industrial, agricola i
ramadera, son similars a les de moltes conques estrangeres estudiades per aquests
mateixos motius.
Encara que el nivell de tractament en depuradores dels abocaments de les
nostres conques resta Iluny d'assolir els indexs d'altres indrets, els plans de sane-
jament endegats darrerament ens situarien en condicions similars a termini
mitja en aquest aspecte, i caldria, parallelament, no quedar endarrerits en els
avencos de monitoratge que el progres tecnologic pugui aportar a la millora del
medi ambient.
Questions de futur
Un cop exposats els aspectes mes problematics que la nostra experiencia
ens ha fet remarcar, fora interessant de fer un avant de les questions que en
un futur imminent ens han d'ocupar:
1) La integracio dels models
Cal que aquestes analisis individualitzades dels diferents aspectes del cicle
de 1'aigua, quantitatives i qualitatives, siguin integrades en models globals de
conca, els quals permetran una gestio integrada dels recursos aquatics, aplicant
quan calgui criteris multiobjectius. A curt termini, la dificultat principal seria
la capacitat dels estaments socio-politics per a definir els valors compensatoris
entre diferents objectius, si es que simultaniament no hi ha formacio adient
d'aquests estaments.
2) Monitoratge i especificat dels models
Representar situacions complexes amb models simples implica necessaria-
ment 1'especificitat d'aquests models, alhora que la qualitat del model depen de
les dades de que disposem. Endegar des d'ara un monitoratge correcte dels nos-
tres rius es especialment important en vista de la variabilitat de condicions que
permeten, per llurs particulars caracteristiques.
[Butll. Sm. Cat. Cien.], Vol. VII, Num. 2, 1986
1)[ .1127:11 1)211(,1 A ALA /Z1( 239
3) Gestio del problema dels taxies
Per problema de toxics entenem el derivat d'abocaments accidentals o acci-
dentalment incontrolats, en el suposit que els abocaments d'aigues amb subs-
tancies toxiques son previament tractats i controlats. Aquests abocaments pre-
senten unes caracterfstiques dinamiques especials. D'una banda solen esser de
produccio quasi-instantania. De 1'altra, llur evolucio, per raons diverses (adsor-
cio, assimilacio trofica, etc.), es tan poc coneguda com diversa i pot presentar
cicles d'evolucio molt Ilargs.
4) Aplicacio dels models a la gestio operativa
Si be els models han estat emprats principalment en funcions de planteja-
ment, derivaran en el futur cap a gestions operatives, on per exemple les fluc-
tuacions estacionals de cabal estiguin relacionades amb un diferent nivell de
funcionament de les depuradores. La condicio necessaria per a una completa
utilitzacio d'aquestes possibilitats es d'assolir el grau suficient de monitoratge
a que abans ens hem referit. Mentre que hom ja pot pensar en una utilitzacio
dels models per a un control en lfnia, el monitoratge es fonamental per a llur
control, tot fornint a mes 1'element imprescindible per a un control en bucle
tancat.
Conclusions
Els avantatges en la modelitzacio de 1'aigua dels rius en els darrers 20 anys
han seguit fonamentalment una linia de desenvolupament descriptiu dels feno-
mens que contribueixcn a 1'autodepuraci6 de les materies facilment biodegra-
dables, amb aplicacio sobretot a questions de planejament, i intentant de de-
mostrar la validesa del desenvolupament.
Demostrada aquesta validesa, el futur obre noves vies de desenvolupament
i aplicacio a la millora de les condicions del medi, aixi corn a la gestio d'un recurs
tan fonamental per a la Vida com es 1'aigua.
[Butll. Soc. Cat . Cicn.], Vol. VII, Num. 2, 1986


Models de qualitat d'aigua als rius: aplicació i tendències futures

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Revistes Catalanes amb Accés Obert