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LAGOS Y RESERVORIOS
• Eutroficación
• Relaciones empíricas
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• Modelos de eutroficación
• Dimensionalidad
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EUTROFICACIÓN
•
•
•
•
•
Eutrófico = Rico en nutrientes
Aporte antropogénico excesivo
Observado como florecimiento algal
Disminución de OD
Aporte de nutrientes limitantes (P, N)
ESTADO TRÓFICO
Estado trófico
Oligotrófico Mesotrófico Eutrófico
Nivel general de producción
Bajo
Medio
Alto
Biomasa
Baja
Media
Alta
Fracciones de algas verdosas ó azulverdosas
Bajas
Variables
Altas
Contenido de oxígeno hipolimnético
Alto
Variable
Bajo
Deficiencias de uso multipropósito
Pocas
Variable
Muchas
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• Dimensionalidad
RELACIONES EMPÍRICAS
Vollenweider
Chl  0,37 X
0, 79
Chlmax  0,74 X 0,89
Chl, Chlmax :
X=P/(1+tx0,5) :
P:
tw :
concentraciones media y máxima clorofila-a ago [mg/m3]
concentración media corregida del aporte de fósforo
conc. media anual aporte total de fósforo [mg/m3]
tiempo de residencia medio del agua en el lago [años]
RELACIONES EMPÍRICAS
Criterio de estado trófico en base a
concentración de equilibrio de clorofila-a,
[Cl-a], para lagos templados:
• [Cl-a] < 2,7 g/l:
• 2,7 < [Cl-a] < 9 g/l:
• [Cl-a] > 9 g/l:
oligotrófico
mesotrófico
eutrófico
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MODELOS DE BALANCE DE NUTRIENTES
• Modelo cerodimensional (modelo de lago-reactor)
dP 1
 ( Le  Qs P )   P
dt V
P : P: concentración de fósforo total en el lago [ML-3]
Le :
carga de fósforo aportada al lago [MT-1 ]
Qs :
caudal de salida del lago [L3 T-1]

S
H
S : tasa de sedimentación [LT-1]
H : profundidad media
MODELO DE LAGO-REACTOR
P(t )  P0 e

t

Le

V
t


1  e 


Concentración de equilibrio:
Peq 
Le
Le

V
Qs  V




P(0)  P0

V
Qs  V
COMPLEJIZACIÓN DEL MODELO DE
LAGO REACTOR
• Adición de carga interna desde los sedimentos
(desorción)
• Consideración de estratificación térmica
• Distinción entre forma particulada y disuelta
de fósforo
• Consideración del proceso de transporte entre
el epilimnio y el hipolimnio a través de la
termoclina
• Inclusión de interacciones entre el agua y los
sedimentos (“enterramiento permanente” de
una fracción del fósforo depositado)
MODELO UNIDIMENSIONAL
T 1  
T 
h

 AKv

 t A z 
 z  C p
Kv 
K vo
1  0,1Ri 
Ri 
1/ 2
N2
U
z
2
g 
N 
o z
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MODELOS DE FÓSFOROFITOPLANCTON
• Modelo cerodimensional (modelo de lago-reactor)
dPP 1
 ( L p  Qs PP )   c PP   d PP
dt
V
PP :
Lp :
c :
d :
concentración de fitoplancton en el lago [ML-3]
carga de fitoplancton aportado al lago [ML-3]
tasa de crecimiento del fitoplancton [T-1]
tasa de decaimiento del fitoplancton [T-1]
MODELO DE LAGO-REACTOR
PP (t )  PP0e

t


LP
Qs  V  d   c 
PPeq 
Qs  V  d   c 
t
[1  e  ]
Concentración de equilibrio:
LP

PP(0)  PP0

V
Qs   d   c V
DINÁMICA DE CRECIMIENTO DEL
FITOPLANCTON
Tasa de crecimiento:
c = cmax SUMLIM (luz, temperatura, nutrientes)
NUTLIM
LIGTLIM
TEMPLIM
MODELOS MULTICOMPONENTES
Modelo de Jorgensen:
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• Dimensionalidad
BALANCE DE OXIGENO
(MODELO OD-DBO)
dDO
  a DO   d DBO
dt
dDBO
  d DBO
dt
DO  ODs  OD
CONCENTRACION DE SATURACION
DE OXIGENO DISUELTO
ODs = 14,61996 - 0,40420 T + 0,00842 T 2 - 0,00009 T 3
BALANCE DE OXIGENO
(MODELO OD-DBO)
DBO  DBO0e
 d t
d
DO 
DBO0  e t  e t   DO0e  t
a d
d
a
a
MODELO DE OD-DBO
d
DBO
DOD
Descomposición
bioquímica
Reaireación
a
DISCRIMINACION DE DBO
DBOC
d
Descomposición
bioquímica
DOD
n
DBON
Nitrificación
Reaireación
a
DISCRIMINACION CICLO NITROGENO
d
DBOC
Descomposición
bioquímica
n
NH3
m
Mineralización
NO
DOD
Nitrificación
Reaireación
NO3
a
CINETICA DE EUTROFICACION
Mortandad algal
C
c
f
DBOC
n
NH3
 'm
Mineral.
C
m
Mineral.
PO
NO
Mortandad algal
f
Reaireación
a
Descomp. bioq.
Crecimiento algal
PI
d
DOD
Nitrificación
NO3
c
Crec. algal
C
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DIMENSIONALIDAD