Renewal time as a tool for water quality control in ports environments

Tesi en modalitat de compendi de publicacions

Detalles Bibliográficos
Autor: Samper Garcia, Yaiza Julia|||0000-0002-2723-4654
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2024
País:España
Institución:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Repositorio:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:upcommons.upc.edu:2117/455481
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/2117/455481
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-455481
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:627 - Enginyeria de ports i costes
502 - Natura. Estudi, conservació i protecció de la natura
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
Àrees temàtiques de la UPC::Desenvolupament humà i sostenible
id ES_4d72d9dd812676785fd4a9c6b00a7c46
oai_identifier_str oai:upcommons.upc.edu:2117/455481
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Renewal time as a tool for water quality control in ports environments
title Renewal time as a tool for water quality control in ports environments
spellingShingle Renewal time as a tool for water quality control in ports environments
Samper Garcia, Yaiza Julia|||0000-0002-2723-4654
627 - Enginyeria de ports i costes
502 - Natura. Estudi, conservació i protecció de la natura
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
Àrees temàtiques de la UPC::Desenvolupament humà i sostenible
title_short Renewal time as a tool for water quality control in ports environments
title_full Renewal time as a tool for water quality control in ports environments
title_fullStr Renewal time as a tool for water quality control in ports environments
title_full_unstemmed Renewal time as a tool for water quality control in ports environments
title_sort Renewal time as a tool for water quality control in ports environments
dc.creator.none.fl_str_mv Samper Garcia, Yaiza Julia|||0000-0002-2723-4654
author Samper Garcia, Yaiza Julia|||0000-0002-2723-4654
author_facet Samper Garcia, Yaiza Julia|||0000-0002-2723-4654
author_role author
dc.subject.none.fl_str_mv 627 - Enginyeria de ports i costes
502 - Natura. Estudi, conservació i protecció de la natura
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
Àrees temàtiques de la UPC::Desenvolupament humà i sostenible
topic 627 - Enginyeria de ports i costes
502 - Natura. Estudi, conservació i protecció de la natura
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
Àrees temàtiques de la UPC::Desenvolupament humà i sostenible
description Tesi en modalitat de compendi de publicacions
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024
2024-11-25
2026
2026-02-17
dc.type.none.fl_str_mv doctoral thesis
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
VoR
http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
dc.type.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv https://hdl.handle.net/2117/455481
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-455481
url https://hdl.handle.net/2117/455481
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-455481
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
eng
language_invalid_str_mv Inglés
language eng
dc.rights.none.fl_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.rights.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
dc.source.none.fl_str_mv reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
instname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
instname_str Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
reponame_str UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
collection UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869407692450168832
spelling Renewal time as a tool for water quality control in ports environmentsSamper Garcia, Yaiza Julia|||0000-0002-2723-4654627 - Enginyeria de ports i costes502 - Natura. Estudi, conservació i protecció de la naturaÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civilÀrees temàtiques de la UPC::Desenvolupament humà i sostenibleTesi en modalitat de compendi de publicacions(English) Currently, maritime transport plays a fundamental role in the global distribution of goods. In addition to their commercial function, ports are becoming of increasing importance in the recreational and tourism sectors. As a result, ports and the surrounding areas are subjected to strong environmental pressures, especially in the aquatic environment. This research analyses in six Spanish harbours the meteo-oceanographic variables that influence water inflows and outflows and, consequently, the renewal time of the harbours. This parameter can serve as an indicator of water quality in a semi-confined domain, as it is influenced by a wide range of factors, including environmental conditions, hydrodynamic characteristics and the harbour shape itself. The main objective of this doctoral thesis is to calculate and propose the use of the renewal time as a tool to control and improve water quality in port environments. The first part of this work is based only on observational data from measurement campaigns carried out in the ports of Barcelona, Tarragona and Castellón. This section analyses the meteorological and hydrodynamic conditions during the campaigns and investigates the occurrence of downwelling events under N/NE wind conditions, as well as upwelling events during S/W wind episodes. In addition, these events are related to variations in harbour renewal time and it is suggested that, under strong anticyclone conditions, the renewal time increases. The second study combines observations and numerical simulations to investigate the days with renewal times above the period mean in the ports of Huelva, Gijón and Cartagena. Using the results of the SAMOA system, it analyses the influence of atmospheric forcings such as wind and atmospheric pressure on the water exchanges between the port and the exterior. The results show that the majority of the days with a high renewal time can be attributed to wind events that favour the inflow of water into each port. Also, variations in atmospheric pressure lead to differences in water level between the inside and outside of the harbour, causing inflows or outflows of water that significantly affect the renewal time. In the third part of the thesis, the renewal time in the ports of Barcelona, Tarragona and Gijón is recalculated the LOCATE model, which integrates Eulerian hydrodynamic information from SAMOA and PARCELS, a Lagrangian particle solver. In this case, particle launches are simulated inside the harbours to study circulation and renewal trends both at the surface and at the bottom. The results show spatial variations both horizontally and vertically in all ports. Moreover, in the Mediterranean harbours (microtidal), the renewal time obtained at the bottom is higher than at the surface, however, in the Gijón harbour (mesotidal) the inverse is observed, it is higher at the surface. Throughout the three articles that compose it, the hydrodynamics of six Spanish ports have been characterized, combining the use of observational data with numerical simulations. This characterization allows for the study of water exchanges between the port and the exterior, as well as to calculate the renewal time, which is fundamental to guarantee the quality of the water in these semi-confined domains. The results have shown significant differences in the renewal time of the different harbours depending on the size and shape of the harbour, the environmental conditions and forcings, and the location and tidal regime. Therefore, it is essential to develop adapted management strategies based on the needs of each harbour to ensure adequate water quality.(Català) Actualment, el transport marítim exerceix un paper fonamental en la distribució global de mercaderies, convertint els ports en punts clau de la cadena de subministrament. A més de la seva funció comercial, estan guanyant cada vegada més importància en el sector recreatiu i turístic. En conseqüència, els ports i zones properes estan sotmesos a forts impactes ambientals, especialment a l’entorn aquàtic. Aquesta investigació analitza en sis ports espanyols les variables meteo-oceanogràfiques que influeixen en els fluxos d’entrada i sortida d’aigua i, alhora, en el temps de renovació dels ports. Aquest paràmetre pot servir com a indicador de la qualitat de l’aigua en un domini semiconfinat, ja que està influenciat per una àmplia varietat de factors, incloent-hi condicions ambientals, característiques hidrodinàmiques i la mateixa morfologia del port. L’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral és calcular i plantejar l’ús del temps de renovació com a eina per al control i la millora de la qualitat de l’aigua en entorns portuaris. La primera part d’aquest treball es basa únicament en dades d’observacions obtingudes a partir de campanyes de mesures realitzades als ports de Barcelona, Tarragona i Castelló. En aquesta secció, s’analitzen les condicions meteorològiques i hidrodinàmiques durant les campanyes i s’investiga l’ocurrència de fenòmens de downwelling sota condicions de vent del N/NE; així com d’upwelling durant episodis de vent del S/O. A més, es relacionen aquests esdeveniments amb variacions en el temps de renovació del port i es planteja que, sota condicions anticiclòniques intenses, el temps de renovació augmenta. El segon estudi combina observacions i simulacions numèriques per investigar els dies amb temps de renovació per sobre de la mitjana del període de campanya als ports de Huelva, Gijón i Cartagena. Utilitzant els resultats del sistema SAMOA, s’analitza la influència de forçaments atmosfèrics com el vent i la pressió atmosfèrica en els intercanvis d’aigua entre el port i l’exterior. Els resultats revelen que la majoria dels dies amb un temps de renovació elevat es poden explicar per episodis de vent que afavoreixen l’entrada d’aigua a cada port. Així mateix, les variacions de pressió atmosfèrica generen diferències en el nivell de l’aigua entre l’interior i l’exterior del port, cosa que genera fluxos d’entrada o sortida d’aigua que afecten significativament el temps de renovació. A la tercera part de la tesi, es torna a calcular el temps de renovació als ports de Barcelona, Tarragona i Gijón fent ús del model LOCATE, el qual inclou informació hidrodinàmica euleriana procedent de SAMOA i PARCELS, que és un model numéric de partícules lagrangianes. En aquest cas, es simulen llançaments de partícules a l’interior dels ports per estudiar la circulació i renovació de l’aigua. Els resultats mostren variacions espacials tant horitzontals com verticals en tots els ports. A més, als ports mediterranis (micromareals), el temps de renovació obtingut al fons és superior al de la superfície; no obstant això, al port de Gijón (mesomareal) passa el contrari, és més alt a la superfície. Al llarg dels tres articles que la formen, s’ha caracteritzat la hidrodinàmica de sis ports espanyols, combinant l’ús de dades observacionals amb simulacions numèriques. Aquesta caracterització permet estudiar els intercanvis d’aigua entre el port i l’exterior, així com calcular el temps de renovació, que és clau per garantir la qualitat de l’aigua en aquests dominis semiconfinat. Després d’aquest càlcul, els resultats han revelat diferències significatives en el temps de renovació dels diferents ports en funció de la mida i forma del port, de les condicions i forçaments ambientals i de la ubicació i el règim de marees. Per això, es constata la importància de desenvolupar estratègies de gestió adaptades i basades en les necessitats de cada port per garantir una qualitat de l’aigua adequada.(Español) En la actualidad, el transporte marítimo desempeña un papel fundamental en la distribución global de mercancías. Además de su función comercial, están ganando cada vez más importancia en el sector recreativo y turístico. Consecuentemente, los puertos y zonas próximas estan sometidos a una fuerte presión ambiental, especialmente en el medio acuático. Esta investigación analiza en seis puertos españoles las variables meteo-oceanográficas que influyen en los flujos de entrada y salida de agua y, a su vez, en el tiempo de renovación de los puertos. Este parámetro, está influenciado por una amplia variedad de factores, incluyendo condiciones ambientales, características hidrodinámicas y la propia morfología del puerto. El objetivo principal de esta tesis doctoral es calcular y plantear el uso del tiempo de renovación como herramienta para el control y la mejora de la calidad del agua en entornos portuarios. La primera parte de este trabajo, se basa únicamente en datos de observaciones obtenidos a partir de campañas de medidas realizadas en los puertos de Barcelona, Tarragona y Castellón. En esta sección, se analizan las condiciones meteorológicas e hidrodinámicas durante las campañas y se investiga la ocurrencia de fenómenos de downwelling bajo condiciones de viento del N/NE; así como de upwelling durante episodios de viento del S/W en los puertos de Barcelona y Tarragona. Además, se relacionan estos eventos con variaciones en el tiempo de renovación del agua en los puertos y se plantea que, ante situaciones anticiclónicas potentes, el tiempo de renovación incrementa. El segundo estudio combina observaciones y simulaciones numéricas para investigar los días con tiempos de renovación por encima de la media del periodo en los puertos de Huelva, Gijón y Cartagena. Utilizando los resultados del sistema SAMOA, se analiza la influencia de forzamientos atmosféricos como el viento y la presión atmosférica en los intercambios de agua entre el puerto y el exterior. Los resultados revelan que la mayoría de los días con un tiempo de renovación elevado pueden explicarse por los episodios de viento que favorecen la entrada de agua en cada puerto. A su vez, las variaciones de presión atmosférica generan diferencias en el nivel del agua entre el interior y el exterior del puerto, lo cual provoca flujos de entrada o salida de agua que afectan significativamente al tiempo de renovación. En la tercera parte de la tesis, se vuelve a calcular el tiempo de renovación en los puertos de Barcelona, Tarragona y Gijón utilizando el modelo LOCATE, el cual integra información hidrodinámica euleriana procedente del sistema SAMOA y PARCELS, que es un modelo numérico de partículas lagrangianas. En este caso, se simulan lanzamientos de partículas en el interior de los puertos para estudiar la circulación y renovación del agua. Los resultados muestran que en los puertos mediterráneos (micromareales), el tiempo de renovación obtenido en el fondo es mayor que en la superficie, sin embargo, en el puerto de Gijón (mesomareal) sucede al contrario, es mayor en la superficie. A lo largo de los tres artículos que la componen, se caracteriza la hidrodinámica de seis puertos españoles mediante observaciones y simulaciones numéricas. Esta caracterización permite estudiar los intercambios de agua entre el interior y el exterior de cada puerto, así como calcular su tiempo de renovación, que resulta clave para garantizar la calidad del agua en estos dominios semiconfinados. Tras este cálculo, los resultados revelan diferencias significativas en el tiempo de renovación de los distintos puertos en función del tamaño y forma del puerto, de las condiciones y forzamientos ambientales y de la ubicación y el régimen de mareas. Por ello, se constata la importancia de desarrollar estrategias de gestión adaptadas y basadas en las necesidades de cada puerto para garantizar una calidad del agua adecuada.Universitat Politècnica de Catalunya20242024-11-2520262026-02-17doctoral thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06VoRhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/2117/455481https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-455481reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPCinstname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)Inglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:upcommons.upc.edu:2117/4554812026-05-27T15:37:01Z
score 15.81155

Similares en LA Referencia