Papers by Marina Arbat Bofill
International Journal of Heat and Mass Transfer, 2005
ABSTRACT Within the displacement ventilation (DV) field, this paper presents an experimental stud... more ABSTRACT Within the displacement ventilation (DV) field, this paper presents an experimental study of thermal stratification in a ventilated room in which there is a heat source. The ventilation system maintains plume development up to a limiting height, above which the air stream is mixed. Temperature stratification arises within the test room. Its interface is of significant thickness and its position is identified by that of the maximum standard deviation of temperature fluctuations. The change in the height of this interface is studied under different experimental conditions. Results confirm the laws already obtained for zones close to and far away from the source and they also allow a law governing the transition between these two zones to be proposed.
The presence of a reservoir and its construction generate a direct impact in the rivers and in th... more The presence of a reservoir and its construction generate a direct impact in the rivers and in the surrounding landscape. The effects of the existing reservoirs, plus the combination of these with power plants (that use river water for cooling) or with the effects of the Climate Change, can cause significant changes in the thermal behavior of the river and, consequently, in the inhabiting communities. Water temperature is one of the most important variables of limnology studies: changes in the vertical temperature profile of a system modify the density of water and hence the stratification patterns. Most of the physical, chemical and biological processes that take place in a reservoir are controlled by the hydrodynamic and thermal evolution. The water temperature is the protagonist of this thesis because it is the key factor in most of the physical, chemical and biological processes occurring in aquatic ecosystems. The hydrodynamic model of a reservoir has to provide information abo...
La temperatura del agua es una variable fundamental para el estudio de la calidad ecológica de la... more La temperatura del agua es una variable fundamental para el estudio de la calidad ecológica de las masas de agua. Así, la temperatura del agua afecta a procesos físicos (densidad, viscosidad), químicos (tasas de reacción, solubilidad de gases) y biológicos (tasas de crecimiento, tasas metabólicas). En los embalses, el comportamiento hidrodinámico está íntimamente relacionado con la distribución vertical de calor. Además, el régimen térmico de un ecosistema fluvial determina las especies que se pueden encontrar en el mismo (Dodson, 2005), por lo que cambios en el régimen térmico de un embalse pueden afectar significativamente a la estructura de la comunidad ecológica (Prats et al., 2010) y a la calidad del agua que se extraiga del mismo.
La polución térmica es la degradación de la calidad del agua por cualquier proceso que cambia la ... more La polución térmica es la degradación de la calidad del agua por cualquier proceso que cambia la temperatura ambiente del agua (Hinrichs and Kleinbach, 2001). Una causa común de la polución térmica es el uso de agua de un río como refrigerante por las centrales nucleares o las centrales termoeléctricas. El combustible que utilizan se transforma en calor para producir esa energía y para enfriar una central se necesita mucha cantidad de agua, por lo que suelen construir sus instalaciones cerca de ríos, embalses o zonas costeras (EPA, 2008). Cuando el agua utilizada como refrigerante se devuelve al medio natural a una temperatura más alta, el cambio en la temperatura puede afectar al ecosistema, provocando problemas en las comunidades de flora y fauna, eutrofización, desequilibrios biológicos o aumentando la proliferación de organismos patógenos (Goel, 2006).
La dinamica de mezcla en la confluencia de los rios Ebro y Segre, situado en la cola del embalse ... more La dinamica de mezcla en la confluencia de los rios Ebro y Segre, situado en la cola del embalse de Ribarroja (NE Espana) depende de las diferentes caracteristicas de ambos rios (temperatura, flujo, concentracion de solidos en suspension). Este caso de estudio se utilizo para probar un modelo numerico hidrodinamico (FreeFlow 3D) al que se le ha anadido un modulo de balance termico superficial. Los resultados de la simulacion se compararon con las mediciones in situ (mediciones de la temperatura del agua, perfiles de CTD verticales e imagenes termicas superficiales obtenidas mediante sensores aeroportados). Los resultados obtenidos con las simulaciones numericas mediante FreeFlow 3D reproducen el ciclo termico diario, y se han observado los mismos patrones hidrodinamicos tridimensionales que en las mediciones de campo en la confluencia. The mixing dynamics at the confluence of the rivers Ebro and Segre, located at the tail of the Ribarroja reservoir (NE Spain) depend on the different...
Se han utilizado imagenes ASTER para la cartografia de temperatura superficial del agua en los em... more Se han utilizado imagenes ASTER para la cartografia de temperatura superficial del agua en los embalses de Mequinenza y Ribarroja, en el rio Ebro. La informacion espacialmente continua de esta cartografia revela el impacto del embalse sobre el gradiente termico natural del rio en dos epocas distintas del ano. Las imagenes de gran resolucion espacial del embalse de Ribarroja, adquiridas por el sensor hiperespectral aeroportado TASI, muestran patrones espaciales de temperatura que han contribuido a validar el modelo de simulacion termo-hidrodinamico de la zona.
Science of The Total Environment, 2016
The Sancho reservoir is an acid mine drainage (AMD)-contaminated reservoir located in the Huelva ... more The Sancho reservoir is an acid mine drainage (AMD)-contaminated reservoir located in the Huelva province (SW Spain) with a pH close to 3.5. The water is only used for a refrigeration system of a paper mill. The Sancho reservoir is holomictic with one mixing period per year in the winter. During this mixing period, oxygenated water reaches the sediment, while under stratified conditions (the rest of the year) hypoxic conditions develop at the hypolimnion. A CE-QUAL-W2 model was calibrated for the Sancho Reservoir to predict the thermocline and oxycline formation, as well as the salinity, ammonium, nitrate, phosphorous, algal, chlorophyll-a, and iron concentrations. The version 3.7 of the model does not allow simulating the oxidation of Fe(II) in the water column, which limits the oxygen consumption of the organic matter oxidation. However, to evaluate the impact of Fe(II) oxidation on the oxycline formation, Fe(II) has been introduced into the model based on its relationship with labile dissolved organic matter (LDOM). The results show that Fe oxidation is the main factor responsible for the oxygen depletion in the hypolimnion of the Sancho Reservoir. The limiting factors for green algal growth have also been studied. The model predicted that ammonium, nitrate, and phosphate were not limiting factors for green algal growth. Light appeared to be one of the limiting factors for algal growth, while chlorophyll-a and dissolved oxygen concentrations could not be fully described. We hypothesize that dissolved CO2 is one of the limiting nutrients due to losses by the high acidity of the water column. The sensitivity tests carried out support this hypothesis. Two different remediation scenarios have been tested with the calibrated model: 1) an AMD passive treatment plant installed at the river, which removes completely Fe, and 2) different depth water extractions. If no Fe was introduced into the reservoir, water quality would significantly improve in only two years. Deeper extractions (3m above the bottom) would also improve the water quality by decreasing the hypoxic zone. However, extractions at the epilimnion would increase the amount of hypoxic water in the reservoir.
Aquest estudi tracta sobre els episodis freatomagmàtics del Parc Natural de la Zona Volcànica de ... more Aquest estudi tracta sobre els episodis freatomagmàtics del Parc Natural de la Zona Volcànica de la Garrotxa (PNZVG),aporta importants apreciacions sobre el vulcanisme explosiu de magmes basàltics. En aquest tipus de magmes, com que laquantitat inicial de gasos sol ser baixa, l’explosivitat també hauria de ser baixa. Per tant, l’explosivitat que s’observa amb elsdipòsits de la zona es deu a la interacció de l’aigua meteòrica (superficial/subterrània) amb el magma. La modelització delsprocessos d’interacció aigua/magma es comença a estudiar en alguns treballs molt recentment, però encara es troba enestat inicial en el camp de la recerca i la modelació teòrica.Al PNZVG la diversitat de seqüències eruptives i la varietat dels dipòsits produïts en cada una d’aquestes, contrasta amb lamonotonia composicional del magma. Per aquest motiu, les diferències en el comportament eruptiu dels diferents volcansestudiats s’ha de buscar en l’efecte conjugat entre les diferents característriques geol...
Los modelos numéricos centrados en la hidrodinámica de embalses son una herramienta útil tanto pa... more Los modelos numéricos centrados en la hidrodinámica de embalses son una herramienta útil tanto para el estudio del comportamiento de los embalses como para las predicciones y la gestión sostenible de los mismos. Predecir el comportamiento de un embalse en base a distintos escenarios vendrá condicionado por la calidad de los datos disponibles y la precisión del esquema numérico, aunque también por la posibilidad de calibración utilizando registros existentes o experiencias previas en casos semejantes. Actualmente los modelos numéricos que se utilizan en el campo del estudio hidrodinámico de embalses pueden ser: unidimensionales (DYRESM), predicen la distribución de temperatura, salinidad y densidad en una vertical para lagos y embalses; modelos bidimensionales (CE-QUAL-W2), estudio longitudinal y vertical de la hidrodinámica y la calidad del agua, aplicable a grandes masas de agua; modelos tridimensionales (ELCOM) predicciones de velocidad, temperatura y salinidad en masas de agua na...
This study is about the phreatomagmatic episodes of the nature reserve of the La Garrotxa Volcani... more This study is about the phreatomagmatic episodes of the nature reserve of the La Garrotxa Volcanic Zone (PNZVG). It gives a new approach on explosive vulcanism of basaltic magmas. In this type of magmas, in which the initial quantity of gases is in usually low, the explosivity should also remain low. Therefore, the great explosivity that is observed in the tephra deposits of the zone is due to the interaction of the meteoric water (superficial or underground water) with the magma. The modelling of the processes of interaction water/magma is starting to be studied in some very recent works, but is still in an initial state of development in the field of scientific research and theoretical numerical modelling. At the PNZVG the diversity of eruptive sequences and the variety of deposits produced in each of these contrasts with the monotony of the magma chemistry. For this reason, the differences in the eruptive behaviour of the different studied volcanoes (explosive or non explosive) w...
Water temperatures have increased in the last decades in many rivers over the world. To assess th... more Water temperatures have increased in the last decades in many rivers over the world. To assess the effects of such increases on freshwater organisms and ecosystems, it is necessary to previously obtain good quality water temperature time-series data. However, long homogeneous data series are scarce and homogenization is necessary when reconstructing time-series from different sources. We studied annual water temperature trends in the Ebro River at Escatrón and Mequinensa, in the Segre River at Serós, and in the Cinca River at Fraga. In order to reconstruct sufficiently long data series, we used data from different sources: public administrations (Ebro Water Authority, Catalan Water Agency), private enterprises (electric companies) and research groups (Flumen). Time periods of the reconstructed data series are 1959-2000 for Escatrón and 1981-2009 for the other locations. Water temperatures were measured with different methodologies and different periodicity (once a month, daily, ever...
La temperatura del agua es una variable fundamental para el estudio de la calidad ecológica de la... more La temperatura del agua es una variable fundamental para el estudio de la calidad ecológica de las masas de agua. En esta comunicación se presenta un resumen de los trabajos llevados a cabo por el Instituto Flumen para el seguimiento de la temperatura del agua en el tramo inferior del río Ebro en las dos últimas décadas. Dichos estudios se iniciaron con motivo del análisis del impacto térmico de la central nuclear de Ascó sobre el río Ebro, ampliándose para incluir la influencia del sistema de embalses de Mequinenza, Riba-roja y Flix. Se observó que la magnitud del impacto causado por los embalses era semejante a la de la central nuclear. La central nuclear de Ascó tiende a elevar la temperatura del agua en unos 3 ºC, independientemente de la época del año. Por lo que respecta a los embalses, generan un calentamiento del agua de hasta 3 – 4 ºC en otoño-invierno, y un enfriamiento del agua de hasta 3 ºC en primavera-verano. En verano, el calentamiento causado por la central nuclear y...
El Instituto Flumen UPC-CIMNE lleva estudiando los embalses de Mequinenza, Ribarroja y Flix desde... more El Instituto Flumen UPC-CIMNE lleva estudiando los embalses de Mequinenza, Ribarroja y Flix desde la década de los 90, más recientemente también se han desarrollado modelos numéricos para el sistema de embalses. Los objetivos de este trabajo se resumen en 5 puntos: 1. Descripción de la instrumentación instalada en el embalse de Ebro; 2. Tratamiento y depurado de datos; 3. Hidrodinámica del embalse de Ribarroja de Ebro; 4. Modelación mediante CE-QUAL-W2; 5. Comparación y discusión de resultados.
En esta comunicación se presenta el módulo de transporte de sedimentos en suspensión implementado... more En esta comunicación se presenta el módulo de transporte de sedimentos en suspensión implementado recientemente en el modelo IBER (que está siendo desarrollado conjuntamente por el CEDEX, el CIMNE, el GEAMA de la UdC y el grupo de Investigación Flumen de la UPC) y una aplicación práctica del mismo en el entorno de la confluencia entre el Ebro y el Segre, en la población de Mequinenza.
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