Capitulo 7

Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
MODELACIÓN DE CAMPO
CERCANO Y LEJANO
1
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
CONTENIDO
1
INTRODUCCION ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5
2
MODELO DE DILUCIÓN INICIAL --------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
2.1 CAMPO CERCANO---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
2.1.1
Comportamiento Campo cercano mes de enero ------------------------------------------------------------------ 8
2.1.2
Comportamiento Campo cercano mes de febrero ------------------------------------------------------------- 10
2.1.3
Comportamiento Campo cercano mes de marzo --------------------------------------------------------------- 11
2.1.4
Comportamiento Campo cercano mes de abril ----------------------------------------------------------------- 12
2.1.5
Comportamiento Campo cercano mes de mayo ---------------------------------------------------------------- 13
2.1.6
Comportamiento Campo cercano mes de junio ----------------------------------------------------------------- 14
2.1.7
Comportamiento Campo cercano mes de julio ------------------------------------------------------------------ 15
2.1.8
Comportamiento campo cercano mes de agosto -------------------------------------------------------------- 16
2.1.9
Comportamiento campo cercano mes de septiembre --------------------------------------------------------- 17
2.1.10
Comportamiento campo cercano mes de octubre --------------------------------------------------------- 18
2.1.11
Comportamiento Campo cercano mes de noviembre ----------------------------------------------------- 19
2.1.12
Comportamiento campo cercano mes de diciembre ------------------------------------------------------ 20
2.2 COMPORTAMIENTO DEL CAMPO LEJANO ------------------------------------------------------------------------------------------ 20
2.2.1
Comportamiento campo lejano mes de enero ------------------------------------------------------------------ 21
2.2.2
Comportamiento campo lejano mes de febrero ---------------------------------------------------------------- 22
2.2.3
Comportamiento campo lejano mes de marzo ------------------------------------------------------------------ 23
2.2.4
Comportamiento campo lejano mes de abril -------------------------------------------------------------------- 24
2.2.5
Comportamiento campo lejano mes de mayo------------------------------------------------------------------- 25
2.2.6
Comportamiento campo lejano mes de junio ------------------------------------------------------------------- 26
2.2.7
Comportamiento campo lejano mes de julio -------------------------------------------------------------------- 27
2.2.8
Comportamiento campo lejano mes de agosto ----------------------------------------------------------------- 28
2.2.9
Comportamiento campo lejano mes de septiembre ----------------------------------------------------------- 29
2.2.10
Comportamiento campo lejano mes de octubre ------------------------------------------------------------ 30
2.2.11
Comportamiento campo lejano mes de noviembre -------------------------------------------------------- 31
2.2.12
Comportamiento campo lejano mes de diciembre --------------------------------------------------------- 32
3
BIBLIOGRAFIA------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 33
2
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Comportamiento campo cercano enero 3 de 2009. ------------------------------- 8
Figura 2: Comportamiento campo cercano en enero 16 de 2009. -------------------------- 9
Figura 3: Comportamiento campo cercano en enero 27 de 2009. -------------------------- 9
Figura 4: Comportamiento campo cercano en febrero 14 de 2009. ----------------------- 10
Figura 5: Comportamiento campo cercano en febrero 26 de 2009. ----------------------- 10
Figura 6: Comportamiento campo cercano en marzo 17 de 2009. ------------------------ 11
Figura 7: Comportamiento campo cercano en marzo 30 de 2009. ------------------------ 11
Figura 8: Comportamiento campo cercano en abril 16 de 2009. --------------------------- 12
Figura 9: Comportamiento campo cercano en abril 29 de 2009. --------------------------- 12
Figura 10: Comportamiento campo cercano en mayo 17 de 2009. ----------------------- 13
Figura 11: Comportamiento campo cercano en mayo 28 de 2009. ----------------------- 13
Figura 12: Comportamiento campo cercano en junio 18 de 2009. ------------------------ 14
Figura 13: Comportamiento campo cercano en junio 27 de 2009. ------------------------ 14
Figura 14: Comportamiento campo cercano en julio 14 de 2009. ------------------------- 15
Figura 15: Comportamiento campo cercano en julio 29 de 2009. ------------------------ 15
Figura 16: Comportamiento campo cercano en agosto 15 de 2009.---------------------- 16
Figura 17: Comportamiento campo cercano en agosto 30 de 2009.---------------------- 16
Figura 18: Comportamiento campo cercano en sept. 15 de 2009. ------------------------ 17
Figura 19: Comportamiento campo cercano en sept. 27 de 2009. ------------------------ 17
Figura 20: Comportamiento campo cercano en octubre 14 de 2009. --------------------- 18
Figura 21: Comportamiento campo cercano en octubre 27 de 2009.--------------------- 18
Figura 22: Comportamiento campo cercano en nov. 15 de 2009. ------------------------- 19
Figura 23: Comportamiento campo cercano en nov. 26 de 2009. ------------------------- 19
Figura 24: Comportamiento campo cercano en diciembre 17 de 2009.------------------ 20
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales enero 3 (a) y 16 (b) de 2009
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales enero 27 de 2009. ----------- 21
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales febrero 14 (a) y 26 (b) 2009
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales marzo 17 (a) y 30 (b) 200923
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales abril 16 (a) y 29 (b) 2009 -- 24
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales mayo 17 (a) y 28 (b) 2009. 25
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales junio 18 17 (a) y 27 (b) 2009.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 26
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales julio 14 (a) y 29 (b) 2009.-- 27
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales agosto 15 (a) y 30 (b) 2009.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales septiembre 15 (a) y 27 (b)
2009. ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales octubre 14 (a) y 27 (b) 2009.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 30
3
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales noviembre 15 (a) y 26 (b)
2009. ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales noviembre 15 (a) y 26 (b)
2009. ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 32
4
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
1
INTRODUCCION
Cuando las aguas residuales son dispuestas en el océano, la boyancia y el
momentum se combinan para formar una pluma que incrementa su tamaño en
función de la distancia de viaje hasta la superficie de atrapamiento en el agua
marina. El proceso de atrapamiento se marca lentamente cuando la pluma alcanza
una posición de boyancia neutral con respecto al ambiente marino o cuando llega a
la superficie. La dilución inicial es considerada como la mezcla rápida que ocurre
entre el agua residual descargada en la profundidad y el agua marina circundante.
Según Roberts (1979) el proceso dispersivo de la descarga de aguas residuales en
el mar tienen tres fases. La dilución inicial, donde las fuerzas de empuje por los
difusores y el momentum, además de los efectos dinámicos de corrientes locales
resultan en una rápida mezcla y dilución del contamínate en el cuerpo de agua
receptor. Una segunda fase dada la boyancia de la pluma debido a las diferencias de
densidades entre el agua dispuesta y el agua marina. y finalmente la difusión
turbulenta y la adveccion causada por las corrientes oceánicas.
Los emisarios submarinos pueden ser modelados apropiadamente bien sea por
modelos a escala o modelos matemáticos. Estos últimos han sido usados para
estudiar las características y el comportamiento de las plumas formadas luego de la
descarga de aguas residuales en el océano. Existen en la actualidad muchos
modelos que analizan la trayectoria y la dilución de la pluma de aguas residuales
dispuesta en el océano. Algunos de estos se han desarrollado utilizando el análisis
dimensional en combinación con resultados experimentales para cuantificar los
coeficientes o parámetros incluidos en ellos. Otros han sido teóricamente obtenidos
usando un análisis integral para una descarga en particular o condición ambiental.
Los primeros trabajos de modelación de la descarga de emisarios submarinos
involucraron el procesos de convección de la pluma boyante y no su momentum.
Rouse et al. (1952) estudió la boyancia de la pluma con una fuente continua de calor
en un ambiente no estratificado. Las ecuaciones de continuidad de masa, momentum
y energía fueron integradas para asumir una aproximación Gausiana en la
distribución lateral de la velocidad y la temperatura atreves de la pluma. Los
resultados fueron usados para describir la distribución de la velocidad y la
temperatura en función del flujo de la masa y la altura de flotación. Priestly y Ball
(1955) estudiaron las plumas térmicas en ambientes en diversos ambientes
(estratificados y no estratificados), quienes usaron las misma ecuaciones de Rouse.
Fan (1967) llevó a cabo una serie de estudios experimentales examinando las
trayectorias, anchos y diluciones logradas en ambientes tanto estratificados como no
estratificados. Este fue uno de los primeros estudios experimentales en examinar los
efectos del ascenso de la pluma y su dilución en un fluido en movimiento. Fan (1967)
introdujo el concepto de fuerza de arrastre que actúa sobre el chorro flotante.
Schatzmann (1979) además de incluir un término de arrastre aporto la formulación de los
parámetros que permiten el gradiente de presión inducida por el flujo cruzado. Slawson
5
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
(1967) y Csanady (1971) utilizaron un enfoque integral para examinar los efectos de
las condiciones atmosféricas sobre la trayectoria de plumas de emisarios. Su trabajo
se plasmó en la validación de la ley de "dos tercios", que se considera importante
para el estudio de la trayectoria de la pluma. El análisis dimensional se convirtió en
una herramienta popular para la resolución de la altura de ascenso y dilución de
fluidos flotantes. Muchos trabajos han utilizado este enfoque. Wright (1977) identificó
cuatro regímenes de flujo distintos para un chorro ascendente basado en el estudio
de la cantidad de movimiento o de la flotabilidad en el sistema. Cada régimen de
flujo fue acompañado por una constante de arrastre diferente. Wright et al. (1982)
utilizaron este mismo concepto para cuantificar los coeficientes de arrastre para los
vertimientos en ambientes estratificados.
Antes de 1980 la mayoría de los investigadores usaron el método de Euler para
resolver los problemas de líquidos flotantes. Middleton (1979) introdujo el enfoque de
Lagrange, lo que es utilizado para determinar directamente las escalas temporales
asociadas con el surgimiento de una pluma turbulenta, forzada en un entorno estable
o estratificado. Además, Middleton (1979) introdujoó lo que se denominó un "Ángulo
de fase" cuantificando la importancia relativa del flujo inicial de impulso y flotabilidad.
Existen diversos modelos especialmente desarrollados para simular el
comportamiento de la descarga de emisarios submarinos. El Visual Plume,
implementado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos
(USEPA- United States Environmental Protection Agency) posee una interfaces para
manejar los modelos UM3 y RBS. El primero de ellos formulado por Frick et
al.,(2000) es de tipo lagranjeano. El RSB, también llamado NRFIELD, utiliza
formulaciones empíricas basadas en experimentos realizados por Roberts (1979) y
Roberts et al., (1989) para ambientes homogéneos y estratificados, respectivamente.
El modelo CORMIX (Cornell Mixing Zone Expert System) está compuesto por varia
rutinas para analizar la geometría y la dilución de la pluma formada apartir de la
descarga de agua residuales por difusores múltiples (Akar y Jirka, 1991). Los modelo
NRFIELD y UM3 permite alimentar cualquier perfil de densidad para las
simulaciones, mientras que en el CORMIX, el usuario tienen solo cuatro posibilidades
de perfiles de densidades que vienen programados con el modelo.
Estudios que evalúen la eficiencia de los modelos de campo cercano son muy
escasos. Carvalho et al., (2002) comparó los resultados de dos modelos frente a
mediciones realizadas en la cercanías de la descarga del emisario de Ipanema (Br)
en ambientes estratificados y homogéneos. En términos generales los modelos
evaluados lograron predecir con eficiencia el comportamiento de la pluma. De
acuerdo a los resultados, el NRFIELD presentó la mejor aplicabilidad al estimar la
altura de atrapamiento de la pluma. Roberts et al., (2002) también cita una buena
concordancia entre los resultados de este modelo y las mediciones realizadas en el
campo cercano del emisario de Boston (E.U.A.). La determinación de la altura de
atrapamiento de la pluma es de extrema relevancia en la cuantificación de la
6
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
radiación solar incidente sobre la misma y por consiguiente en la determinación de la
tasa de decaimiento bacteriano.
7
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2
MODELO DE DILUCIÓN INICIAL
Después de la descarga de los difusores, la pluma de agua residual asciende
rápidamente atreves de la columna de agua debido a su diferencia de densidad con
el agua marina circundante. En el ascenso la pluma se diluye y aumenta su densidad
gradualmente. Eventualmente la pluma puede ser atrapada cuando alcanza cierto
nivel, en caso contrario aflora a la superficie. Bien sea en la superficie o en el nivel de
atrapamiento, la pluma alcanza un nivel de boyancia neutra. Los modelo de campo
cercano son usados para predecir el nivel de atrapamiento de la pluma o su acenso a
la superficie, su espesor y la dilución alcanzada. En este documento se usó el
modelo plume3, desarrollado por Tate (2002) para este propósito. El plume3 asimila
perfiles de velocidad, densidad, salinidad y temperatura en la columna de agua y
tiene en cuenta el ángulo de disposición de los difusores y la geometría de la fuente
(axial o lineal).
2.1
CAMPO CERCANO
2.1.1 Comportamiento Campo cercano mes de enero
En las figuras de la 1 a la 3 se presenta el comportamiento del campo cercano y la
dilución en el mes de enero. La línea negra representa al centro de la pluma boyante
mientras que las azules corresponden a los límites de la misma. La línea roja
muestra el valor de la dilución lograda.
Figura 1: Comportamiento campo cercano enero 3 de 2009.
8
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
Figura 2: Comportamiento campo cercano en enero 16 de 2009.
Figura 3: Comportamiento campo cercano en enero 27 de 2009.
En el mes de enero de 2009 la pluma afloro a la superficie logrando diluciones entre
140 y 400
9
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.2 Comportamiento Campo cercano mes de febrero
Figura 4: Comportamiento campo cercano en febrero 14 de 2009.
Figura 5: Comportamiento campo cercano en febrero 26 de 2009.
En el mes de febrero la pluma aflora a la superficie logrando diluciones entre 90 y
110.
10
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.3 Comportamiento Campo cercano mes de marzo
Figura 6: Comportamiento campo cercano en marzo 17 de 2009.
Figura 7: Comportamiento campo cercano en marzo 30 de 2009.
En el mes de marzo la pluma de agua residual dispuesta aflora a la superficie con
diluciones entre 95 y 110.
11
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.4 Comportamiento Campo cercano mes de abril
Figura 8: Comportamiento campo cercano en abril 16 de 2009.
Figura 9: Comportamiento campo cercano en abril 29 de 2009.
En la primera mitad del mes de abril la pluma de agua residual aflora a la superficie
con una dilución cercana a 80. Al final del mes, aparece una pluma atrapada en un
nivel de 27 metros, es decir la pluma no aflora a la superficie. La dilución lograda en
este periodo es de 80.
12
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.5 Comportamiento Campo cercano mes de mayo
Figura 10: Comportamiento campo cercano en mayo 17 de 2009.
Figura 11: Comportamiento campo cercano en mayo 28 de 2009.
En el mes de mayo la pluma se queda atrapada en el fondo. En la primera parte del
mes el atrapamiento sucede a los 27 metros mientras que al finalizar este periodo el
nivel de boyancia neutral ocurre por debajo de los 15 metros, logrando diluciones de
84 y 30 respectivamente
13
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.6 Comportamiento Campo cercano mes de junio
Figura 12: Comportamiento campo cercano en junio 18 de 2009.
Figura 13: Comportamiento campo cercano en junio 27 de 2009.
El nivel de boyancia neutra para la primera parte de este mes es menor a 10 metros,
lo que ocasiona que la pluma no aflora a la superficie, la dilución es de 9. Hacia el
final del mes la pluma aflora a la superficie con una dilución de 80.
14
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.7 Comportamiento Campo cercano mes de julio
Figura 14: Comportamiento campo cercano en julio 14 de 2009.
Figura 15: Comportamiento campo cercano en julio 29 de 2009.
Las diluciones es este mes son mayores de 100 cuando la pluma alcanza la
superficie de la masa de agua.
15
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.8 Comportamiento campo cercano mes de agosto
Figura 16: Comportamiento campo cercano en agosto 15 de 2009.
Figura 17: Comportamiento campo cercano en agosto 30 de 2009.
La pluma aflora a la superficie con diluciones entre 95 y 120
16
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.9 Comportamiento campo cercano mes de septiembre
Figura 18: Comportamiento campo cercano en sept. 15 de 2009.
Figura 19: Comportamiento campo cercano en sept. 27 de 2009.
En septiembre la pluma se queda atrapada por debajo de los 15 metros de
profundidad en la columna de agua con diluciones muy pequeñas.
17
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.10 Comportamiento campo cercano mes de octubre
Figura 20: Comportamiento campo cercano en octubre 14 de 2009.
Figura 21: Comportamiento campo cercano en octubre 27 de 2009.
En octubre la pluma no aflora a la superficie, se queda atrapada a 40 metros del
fondo con una dilución de 35.
18
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.11 Comportamiento Campo cercano mes de noviembre
Figura 22: Comportamiento campo cercano en nov. 15 de 2009.
Figura 23: Comportamiento campo cercano en nov. 26 de 2009.
En Noviembre la pluma es atrapada por debajo de los 20 metros para los primeros
días del mes, finalizando este periodo la altura de boyancia neutra se alcanza a los
40 metros, las diluciones son de 45.
19
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
2.1.12 Comportamiento campo cercano mes de diciembre
Figura 24: Comportamiento campo cercano en diciembre 17 de 2009.
En diciembre la pluma aflora a la superficie con una dilución de 160
2.2
COMPORTAMIENTO DEL CAMPO LEJANO
En el campo lejano, la pluma se desplaza con las corrientes, y la turbulencia
oceánica lo dispersa. Debido a la variación de la velocidad y dirección de las
corrientes, incluidas las fluctuaciones aleatorias de éstas, el transporte del penacho a
un lugar determinado es muy intermitente. Para determinar el destino del efluente
descargado por el emisario, se uso un modelo local de circulación impulsado por
forzantes de frontera (tanto en la superficie y la lateral) y predice elevación de la
superficie, circulación, estratificación, y coeficientes de mezcla en función del tiempo.
Este modelo provee los campos de velocidades y condiciones hidrográficas para la
modelación de la circulación en el campo lejano, y ha sido probado ampliamente in
más de 100 estudios en regiones estuarinas y costas oceánicas.
La siguientes graficas muestran las concentraciones pronosticadas de coliformes.
Los resultados se presentan en términos de la frecuencia de excedencia de la norma
de coliformes fecales, expresada en porcentajes, con que se superan ciertos niveles
de coliformes. Las regiones en las probablemente se superan los límites fijados por
la normatividad en Colombia en más de un 20 % se presenta en color oscuro, y la
frecuencia de violación de la norma de coliformes fecales entre el 20 y el 10% se
muestra en color rojo para cada situación.
20
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
1741000
1740000
1739000
1738000
1738000
1739000
1740000
1741000
2.2.1 Comportamiento campo lejano mes de enero
1737000
1736000
1736000
1737000
20
1735000
1734000
1733000
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
Bahia de
Santa Marta
1731000
Bahia de
Santa Marta
1731000
UTM
1732000
1732000
1733000
1734000
1735000
10
UTM
989000
982000
983000
984000
(a)
985000
986000
987000
988000
989000
(b)
1732000
1733000
1734000
1735000
1736000
1737000
1738000
1739000
1740000
1741000
Figura 25. Frecuencia de excedencia coliformes fecales enero 3 (a) y 16 (b) de
2009
1731000
Bahia de
Santa Marta
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
Figura 26. Frecuencia de excedencia coliformes fecales enero 27 de 2009.
21
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
El modelo de dilución mostro que la pluma del emisario aflora a la superficie, en
estas figuras se muestran el tamaño del campo lejano generado por el emisario. La
extensión del campo lejano no afecta ni las playas de Taganga y ni la de Santa
Marta, que son los sitios mas cercanos donde se da el uso del agua para contacto
primario.
1739000
1738000
1737000
1736000
1739000
1737000
1736000
1738000
1740000
1740000
1741000
1741000
2.2.2 Comportamiento campo lejano mes de febrero
20
1731000
UTM 982000
983000
984000
985000
(a)
986000
987000
988000
989000
1732000
Bahia de
Santa Marta
Bahia de
Santa Marta
1731000
1732000
1733000
1733000
1734000
1734000
1735000
1735000
10
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
(b)
Figura 27. Frecuencia de excedencia coliformes fecales febrero 14 (a) y 26 (b)
2009
El comportamiento del campo lejano en el mes de febrero muestra la misma
tendencia del periodo anterior. En este época del año aun que la pluma aflora a la
superficie el penacho no alcanza la línea costera.
22
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
UTM
1741000
1740000
1739000
1738000
1737000
1736000
1735000
1734000
982000
983000
984000
985000
986000
(a)
987000
988000
989000
1732000
1733000
1731000
Bahia de
Santa Marta
Bahia de
Santa Marta
1731000
1732000
1733000
1734000
1735000
1736000
1737000
1738000
1739000
1740000
1741000
2.2.3 Comportamiento campo lejano mes de marzo
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
(b)
Figura 28. Frecuencia de excedencia coliformes fecales marzo 17 (a) y 30 (b)
2009
En este periodo no se afectan las playas ni sitios utilizados con fines recreacionales
23
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
UTM
1741000
1740000
1739000
1738000
1737000
1736000
1735000
1734000
982000
983000
984000
985000
(a)
986000
987000
988000
989000
1732000
1733000
1731000
Bahia de
Santa Marta
Bahia de
Santa Marta
1731000
1732000
1733000
1734000
1735000
1736000
1737000
1738000
1739000
1740000
1741000
2.2.4 Comportamiento campo lejano mes de abril
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
(b)
Figura 29. Frecuencia de excedencia coliformes fecales abril 16 (a) y 29 (b) 2009
A finales de este periodo la extensión del campo lejano disminuye dado que
empiezan a circular aguas de transición entre el periodo de surgencia y de
estratificación.
24
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
1741000
1740000
1739000
1738000
1737000
10
1734000
983000
984000
985000
(a)
986000
987000
988000
989000
1732000
1733000
982000
Bahia de
Santa Marta
1731000
Bahia de
Santa Marta
1731000
UTM
20
1735000
1736000
1739000
1737000
1732000
1733000
1734000
1735000
1736000
1738000
1740000
1741000
2.2.5 Comportamiento campo lejano mes de mayo
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
(b)
Figura 30. Frecuencia de excedencia coliformes fecales mayo 17 (a) y 28 (b)
2009.
La extensión del campo lejano muestra un área reducida debido a la estratificación
de las aguas
25
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
UTM
1741000
1740000
1739000
1738000
1737000
1736000
1735000
1734000
982000
983000
984000
985000
(c)
986000
987000
988000
989000
1732000
1733000
1731000
Bahia de
Santa Marta
Bahia de
Santa Marta
1731000
1732000
1733000
1734000
1735000
1736000
1737000
1738000
1739000
1740000
1741000
2.2.6 Comportamiento campo lejano mes de junio
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
(d)
Figura 31. Frecuencia de excedencia coliformes fecales junio 18 17 (a) y 27 (b)
2009.
El campo cercano presenta el comportamiento típico de aguas de transición entre
ambiente estratificado a surgencia en la época menor de lluvias
26
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
UTM
1741000
1740000
1739000
1738000
1737000
1736000
1735000
1734000
982000
983000
984000
985000
(a)
986000
987000
988000
989000
1732000
1733000
1731000
Bahia de
Santa Marta
Bahia de
Santa Marta
1731000
1732000
1733000
1734000
1735000
1736000
1737000
1738000
1739000
1740000
1741000
2.2.7 Comportamiento campo lejano mes de julio
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
(b)
Figura 32. Frecuencia de excedencia coliformes fecales julio 14 (a) y 29 (b)
2009.
El área afectada por el campo lejano aumenta en su extensión dada la ausencia de
una columna de agua estratificada. En esta época del año la pluma aflora a la
superficie.
27
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
UTM
1741000
1740000
1739000
1738000
1737000
1736000
1735000
1734000
982000
983000
984000
985000
(a)
986000
987000
988000
989000
1732000
1733000
1731000
Bahia de
Santa Marta
Bahia de
Santa Marta
1731000
1732000
1733000
1734000
1735000
1736000
1737000
1738000
1739000
1740000
1741000
2.2.8 Comportamiento campo lejano mes de agosto
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
(b)
Figura 33. Frecuencia de excedencia coliformes fecales agosto 15 (a) y 30 (b)
2009.
28
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
1741000
1740000
1739000
1738000
1736000
1735000
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
1732000
1733000
1734000
10
Bahia de
Santa Marta
1731000
Bahia de
Santa Marta
1731000
UTM
20
1737000
1739000
1736000
1732000
1733000
1734000
1735000
1737000
1738000
1740000
1741000
2.2.9 Comportamiento campo lejano mes de septiembre
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
Figura 34. Frecuencia de excedencia coliformes fecales septiembre 15 (a) y 27
(b) 2009.
La dispersión de la pluma de agua residual dispuesta muestra un área reducida por
el atrapamiento de la pluma en el fondo de la columna de agua
29
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
1741000
1740000
1739000
1738000
1737000
10
1734000
983000
984000
985000
(a)
986000
987000
988000
989000
1732000
1733000
982000
Bahia de
Santa Marta
1731000
Bahia de
Santa Marta
1731000
UTM
20
1735000
1736000
1739000
1737000
1732000
1733000
1734000
1735000
1736000
1738000
1740000
1741000
2.2.10 Comportamiento campo lejano mes de octubre
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
(b)
Figura 35. Frecuencia de excedencia coliformes fecales octubre 14 (a) y 27 (b)
2009.
Se muestra el comportamiento típico de un campo lejano con pluma atrapada
30
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
UTM
1741000
1740000
1739000
1738000
1737000
1736000
1735000
1734000
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
1732000
1733000
1731000
Bahia de
Santa Marta
Bahia de
Santa Marta
1731000
1732000
1733000
1734000
1735000
1736000
1737000
1738000
1739000
1740000
1741000
2.2.11 Comportamiento campo lejano mes de noviembre
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
Figura 36. Frecuencia de excedencia coliformes fecales noviembre 15 (a) y 26
(b) 2009.
El campo lejano muestra el final de un periodo de aguas estratificada (octubre 14) y
la transición a agua se surgencia. En la primera el área de dispersión es menor dado
el atrapamiento de la pluma en el fondo de la columna de agua.
31
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
1738000
1739000
1740000
1741000
2.2.12 Comportamiento campo lejano mes de diciembre
1736000
1737000
20
1732000
1733000
1734000
1735000
10
1731000
Bahia de
Santa Marta
UTM
982000
983000
984000
985000
986000
987000
988000
989000
Figura 37. Frecuencia de excedencia coliformes fecales noviembre 15 (a) y 26
(b) 2009.
En esta época se presenta la mayor extensión de área de dispersión en el campo
lejano, es un periodo caracterizado por vientos fuertes que aumenta la capa de
mezcla en la columna de agua.
32
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
3
BIBLIOGRAFIA
ALKAN, U., ELLIOT, D.J., EVISON, L.M., 1995, “Survival of Enteric Bacteria in
Relation to Simulated Solar Radiation and Other Environmental Factors in Marine
Waters” Water Resource, v.29, n. 9, pp 2071-2081.
ALLEN, M. A, 1997, “The Public Health Significance of Bacterial Indicators in Drinking
Water”. In D. Kay e C. Fricker, Coliforms and E. coli: Problem or Solution?” Ed.
London, p.176-181.
ANDERSON, S.A., TURNER, S.J., LEWIS, G.D., 1997, “Enterococci in The New
Zealand Environment: Implications for Water Quality Monitoring”, Water Science
technology, v.35, n. 10-11, pp 325-331.
ARAUJO, M.A., GUIMARÃES, V.F., MENDONÇA-HAGLER, L.C., HAGLER, A.N.,
1990, “Staphylococcus aureus and Fecal Streptococci in Fresh and Marine Surface
Waters of Rio de Janeiro, Brazil”. Rev. Microbiol. v. 21, pp. 141-147.
ARAUJO, F., VAN WEERELT, M., FRANCO, G.M.O., SOARES, C.A.G., HAGLER,
A.N., MENDONÇA-HAGLER, L.C., 1991, Microbial Levels of Coastal Waters of Rio
de Janeiro (RJ, Brasil). In: Magoon et al (eds)oca, Coastal Zone V.4, 1991 pp 32463258.
BAROSS, J.A., HANUS F.J., MORITA, R.Y., 1975, “Survival of Human Enteric and
Other Sewage Microorganisms Under Simulated Deep-Sea Conditions”. Applied
Microbiology, v. 30, n. 2, pp. 309-318.
BELLAIR J.T., PARR-SMITH G.A., WALLIS I.G, 1977. “Significance of Diurnal
Variations in Fecal Coliform Die-off rates in the Design of Ocean Outfalls”. Journal of
Water Pollution Control Federation. 49:2022-2030.
BLENINGER T., 2006, Coupled 3D Hydrodynamic Models for Submarine Outfalls:
Environmental Hydraulic Design and Control of Multiport Diffusers. Tese de D.Sc.,
Universidade de Karlsruhe, Alemanha.
BORDALO, A.A., ONRASSAMI, R., DECHSAKULWATANA, 2002, “Survival of Faecal
Indicator Bacteria in Tropical Estuarine Waters (Bangpakong River, Thailand)”
Journal of Applied Microbiology, v. 93, pp. 864-871.
BORGES, L.Z., 2003, Caracterização da Água Cinza para Promoção da
Sustentabilidade dos Recursos Hídricos. Tese de M.Sc., UFPR, Curitiba, PR, Brasil.
184
33
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
BORREGO, J.J., ARRABAL, F., VICENT, A., GOMEZ, L.F., ROMERO, P., 1983
“Study of Microbial Inactivation in the marine Environment”. Journal Water Pollution
Control Fed. , v.21, pp. 969-979.
BRAVO, J. M. & VICENTE, A. 1992. “Bacterial die-off from sewage discharged
through submarine outfalls”. Water Science Technology, 25(9): 9-16.
CABELLI, V.J., 1983, “Health Effects Quality Criteria for Marine Recreational Waters”.
U.S. Environmental Prot. Agency. www.epa.gov/nerlcwww/mrcprt1.pdf
CARVALHO, J.L.B., 2003, Modelagem e Análise do Lançamento de Efluentes
Através de Emissários Submarinos. Tese de D.Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro,
RJ, Brasil.
DAVIERO, G.J., ROBERTS, P.J.W., 2006, “Marine Wastewater Discharges from
Multiport Diffusers. III: Unstratified Stationary Water” ”Journal of Hydraulic
Engineering, v.132, n. 4, pp. 404-410.
FISCHER, H.B., LIST, E.J., KOH, R.C.Y., IMBERGER, J., BROOKS, N.H., 1979,
Mixing in Inland and Coastal Waters. 1 ed. New York, Academic Press, Inc.
GELDREICH, E.E. 1970. “Applying bacteriological parameters to recreational water
quality”. J. Am. Water Works Assoc. 62:113-120.
NOBLE, R.T., LEE, I.M., SCHIFF, K.C., 2004, “Inactivation of Indicator
Microorganisms from Various Sources of Faecal Contamination in Seawater and
Freshwater”, Journal of Applied Microbiology, v. 96, pp. 464-472.
PEDROSO, M.Z., FRANÇA, J.P., RODRIGUES, P.F., DOS SANTOS, A. CAMPOS,
O. 2003, “Uma Síntese Sobre Colífagos como Indicadores de Contaminação
Fecal”.O Mundo na Saúde, v. 27, n. 4 pp. 559-563.
ROBERTS, P.J.W., 1979,“Line Plume and Ocean Outfall Dispersion”. Journal of
Hydraulics Division, ASCE, 105 (HY4), pp. 313-330.
188
ROBERTS, P.J.W., SNYDER, W.H., BAUMGARTNER, D.J., 1989(I), “Ocean Outfall
I: Submerged Wastefield Formation”. Journal of Hydraulics Engineering, ASCE, v.
115, n. 1 (Jan), pp. 1-25.
ROBERTS, P.J.W., SNYDER, W.H., BAUMGARTNER, D.J., 1989(II), “Ocean Outfall
II: Spatial Evolution of Submerged Wastefield”. Journal of Hydraulics Engineering,
ASCE, v. 115, n. 1 (Jan), pp. 26-48.
34
Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
ROBERTS, P.J.W., SNYDER, W.H., BAUMGARTNER, D.J., 1989(III), “Ocean Outfall
III: Effect of Diffuser Design on Submerged Wastefield”. Journal of
Hydraulics Engineering, ASCE, v. 115, n. 1 (Jan), pp. 49-70
ROBERTS, P.J.W., 1996, “Sea Outfall”. In Singh, V.P., Hager, W.H. (eds),
Environmental Hydraulics, chapter 3, Dordrecht, Kluwer Academic Publishers.
ROBERTS, P. J. W., HUNT, C. D., and MICKELSON, M. J. (2002). “Field and
modelstudies of the Boston outfall.” Proc., 2nd Int. Conf. on Marine Waste Water
Discharges, MWWD2002, Istanbul, Turkey.
ROSMAN, P.C.C., 2000, SisBAHIA – Sistema Base de Hidrodinâmica Ambiental –
Documentação de Referência Técnica. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil
ZHANG, X.Y. & ADAMS, E.E., 1999, "Prediction of near field plume characteristics
using far field circulation model, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 125, No.3
35