ENGAIGGEOA - Ingeniería del Agua y Geoambiental

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1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: ETSECCPB - Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona ECA - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA GEOLÓGICA Y DE MINAS (Plan 2013). (Unidad docente Obligatoria) MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA DEL TERRENO E INGENIERÍA SÍSMICA (Plan 2009). (Unidad docente Optativa) 6 Idiomas docencia: Castellano Profesorado Responsable: Otros: MAARTEN WILLEM SAALTINK DANIEL FERNANDEZ GARCIA, MAARTEN WILLEM SAALTINK Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: Capacidad para proyectar y ejecutar tratamientos de aguas y gestión de residuos (urbanos, industriales o peligrosos) Conocimiento adecuado de modelización, evaluación y gestión de recursos geológicos, incluidas las aguas subterráneas, minerales y termales Capacidad para evaluar y gestionar ambientalmente proyectos, plantas o instalaciones. Metodologías docentes La asignatura consiste de clases teóricas en las cuales el profesorado expone los conceptos y materiales básicos de la materia, presenta ejemplos y realiza ejercicios. Además de las clases teóricas, hay tres ejercicios que consisten en la elaboración de cálculos relacionados con los temas explicados en las clases teóricas, que los alumnos hacen en casa y que después de entregarlos se explican en clase. Por último, hay clases en que se utiliza códigos de ordenador para llevar a cabo unos ejercicios. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Conocimiento adecuado de modelización, evaluación y gestión de recursos geológicos, incluidas las aguas subterráneas, minerales y termales. Capacidad para proyectar y ejecutar tratamientos de aguas y gestión de residuos (urbanos, industriales o peligrosos). Capacidad para evaluar y gestionar ambientalmente proyectos, plantas o instalaciones. Capacidad para análisis y diagnóstico en infraestructuras en el campo de la hidráulica y su relación con el medio ambiente. Capacidad para proyectar, dimensionar, construir y mantener infraestructuras hidráulicas. Capacidad para realizar el cálculo, la evaluación, la planificación y la regulación de los recursos hídricos, tanto de superficie como subterráneos. Capacidad para el análisis y diagnóstico de los procesos en ingeniería ambiental, tales como regeneración de aguas para su reutilización en diferentes fenómenos naturales, para la protección del medio ambiente. Capacidad para proyectar y dimensionar sistemas de depuración y tratamiento de aguas, así como de residuos (urbanos, industriales o peligrosos). Capacidad para la modelización, evaluación y gestión de recursos geológicos, incluidas las aguas subterráneas, minerales 1 / 5

2 y termales. Capacidad para evaluar y gestionar ambientalmente proyectos, plantas o instalaciones. Capacidad para análisis y diagnóstico en infraestructuras en el campo de la hidráulica y su relación con el medio ambiente. Capacidad para proyectar, dimensionar, construir y mantener infraestructuras hidráulicas. Capacidad para realizar el cálculo, la evaluación, la planificación y la regulación de los recursos hídricos, tanto de superficie como subterráneos. Capacidad para el análisis y diagnóstico de los procesos en ingeniería ambiental, tales como regeneración de aguas para su reutilización en diferentes fenómenos naturales, para la protección del medio ambiente. Capacidad para proyectar y dimensionar sistemas de depuración y tratamiento de aguas, así como de residuos (urbanos, industriales o peligrosos). Capacidad para la modelización, evaluación y gestión de recursos geológicos, incluidas las aguas subterráneas, minerales y termales. Capacidad para evaluar y gestionar ambientalmente proyectos, plantas o instalaciones. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Grupo grande/teoría: 25h 58,8m 17.32% Grupo mediano/prácticas: 13h 01,2m 8.68% Grupo pequeño/laboratorio: 13h 01,2m 8.68% Actividades dirigidas: 1h 58,8m 1.32% Aprendizaje autónomo: 96h 64.00% 2 / 5

3 Contenidos Modelización de recursos geológicos Dedicación: 60h Grupo grande/teoría: 15h Grupo mediano/prácticas: 4h Grupo pequeño/laboratorio: 6h Aprendizaje autónomo: 35h Nivel piezométrico, Ley de Darcy, Ecuación de balance de agua subterránea, Aproximación de Dupuit Principios DF, Cálculo conductancia, Ensamblaje matrices del sistema, Ancho de banda, Discretización temporal, Esquema explícto e implícito, Estabilidad numérica, Implementación condiciones de contorno Taller de Modflow Ejemplo de una aplicación de DF a un caso concreto de flujo Procesos de transporte, Ecuación de balance de masa conservativa (forma divergente y convectiva), Equación de balance de masa con procesos de adsorción y degradación, Ecuación de calor Comparación eq. flujo y transporte, Ensamblaje matrices del sistema, caso 1D, Ponderación centrada y a contracorriente, Particularidades 2D/3D, Implementación condiciones de contorno Método de trayectorias de partículas, Aplicaciones a perímetros de protección y tiempos de viaje de contaminantes, Método de las trayectorias aleatorias (o "random walk"), Método de las Características (o "MOC") Taller de Modflow/MOC Saturación y humedad, Energía, presión y nivel, Retención, Ley de Darcy no saturado Vapor, Humedad relativa, Ley psicrométrica, Difusión de vapor, Radiación (solar y de onda larga), Evapotranspiración, Métodos de Penman-Monteith, Thornthwaite y Hargreaves Modelos de balance de agua, ecuación de Richards, formulación multi-componente multifase Taller de cálculo de recarga mediante modelo de balance de agua Ejemplo de una aplicación a un caso concreto de flujo no saturado Conocer la ecuación de flujo de agua subterránea Entender como se resuelve la ecuación de flujo mediante el método de DF Familiarizarse con el código Modflow Conocer la ecuación de transporte de solutos y calor en el agua subterránea Entender como se resuelve la ecuación de transporte mediante el método de DF Entender como se resuelve la ecuación de transporte mediante métodos Lagrangianos Familiarizarse con el código Modflow/MOC Conocer los conceptos y procesos de flujo no saturado Conocer los conceptos y procesos de evaporación Saber los suposiciones y métodos para calcular la recarga 3 / 5

4 (Bio)Química de agua Dedicación: 33h 36m Grupo grande/teoría: 8h Grupo mediano/prácticas: 2h Grupo pequeño/laboratorio: 4h Aprendizaje autónomo: 19h 36m Ley de acción de masa, actividad, tipos reacciones (acid/base, redox, gas/líquido, adosorción/intercambio catiónico, precipitación/disolución), leyes cinéticas Sistema calcária, secuancia redox, FeII/FeIII, evaporitas,... Tipos de datos hidrogeoquímicos, maneras de presentación (Diagramas de Piper, Stiff,...) Ecuaciones a resolver (especiación, modelación "inversa", mezcla de aguas, evaporación), Métodos numéricos Taller de Phreeqc Matriz estequiométrica, especies primarias/secundarias, matriz de componentes, Formulación de transporte reactivo Conocer las leyes hidrogeoquímicas Conocer el funcionamiento de algunos sistemas hidrogeoquímicos típicos Conocer los datos típicos hidrogeoquímicos y los métodos de presentación Saber formular un problema hidrogeoquímico y concer su métodos de resolución Familiarizarse con el código Phreeqc Saber aplicar matrices a las leyes hidrogeoquímicas, entender el concepto de especies primarias y componentes químicos Ingeniería de agua Dedicación: 24h Grupo grande/teoría: 10h Aprendizaje autónomo: 14h Depuración de agua Recarga artificial Diseño de Pozos Gestión y explotación de recursos hídricos Intercambiadores geotérmicos 4 / 5

5 Otros Dedicación: 7h 11m Grupo grande/teoría: 2h Grupo pequeño/laboratorio: 1h Aprendizaje autónomo: 4h 11m Exámen teórico de todo el curso Presentación en clase de un trabajo hecho para cada grupo Evaluación Sistema de calificación La evaluación se hace mediante notas para los ejercicios hechos en casa, un exámen teórico y una nota para un trabajo. La nota final se calcula mediante la siguiente fórmula: Nfin = 0.3*Nej + 0.3*Nex + 0.4*Ntra donde Nfin es la nota final, Nej es la nota promedia de los ejercicios hechos en casa, Nex es la nota del examen y Ntra la del trabajo. Normas de realización de las actividades Si no se realiza alguna de las actividades de laboratorio o de evaluación continua en el periodo programado, se considerará como puntuación cero. Bibliografía Básica: C.A.J. Appelo and D. Postma. Geochemistry, groundwater and pollution, 2nd edition. Taylor & Francis, ISBN J. Bear and A.H.D. Cheng. Modeling Groundwater Flow and Contaminant Transport. Springer, ISBN J. Bundschuh and M. Zilberbrand. Geochemical Modeling of Groundwater, Vadose and Geothermal Systems. CRC Press/Balkema, ISBN E. Custodio. y R. Llamas. Hidrologia Subterránea. Barcelona: Ed. Omega, R.A. Freeze and J.A. Cherry. Groundwater New Jersey: Prentice-Hall, P. Huyakorn and G. Pinder. Computational Methods in Subsurface Flow. San Diego: Academic Press, B.J.. Merkel and B. Planer-Friedrich. Groundwater Geochemistry, A Practical Guide to Modeling of Natural and Contaminated Aquatic Systems, 2ª edición. Berlin - Heidelberg: Springer-Verlag, ISBN C. Zheng and G.D. Bennett. Applied Contaminant Transport Modeling: Theory and Practice. Van Nostrand Reinhold, / 5