Desarrollo y gestión de metodologías y herramientas para la gestión integral del medio acuático portuario
- Autores: Paloma Fernández Valdor
- Directores de la Tesis: Araceli Puente Trueba (dir. tes.), Aina García Gómez (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2017
- Idioma: inglés
- Títulos paralelos:
- Development and validation of methodologies and tools for an integrated management of aquatic harbor systems
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Antonio Juanes de la Peña (presid.), Maria Rosa Darbra Roman (secret.), Maria Joao da Anunciaçao Franco Bebianno (voc.)
- Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Ciencias y Tecnologías para la Gestión Ambiental de Sistemas Hídricos
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: UCrea
- Resumen
- español
Las zonas portuarias son consideradas sistemas complejos desde el punto de vista medioambiental, dada su localización en la zona costera y la gran variedad de mercancías que se manipulan en ellas (Darbra et al., 2004). En este sentido, la calidad del medio acuático se encuentra entre los 17 indicadores de estado utilizados en el diseño de las estrategias medioambientales portuarias (Peris-Mora et al., 2005), y ocupa la octava posición en la lista de las diez prioridades ambientales de los puertos europeos (ESPO-ECOPORTS, 2016). Además, las aguas portuarias se encuentran dentro del marco de aplicación de la Directiva Marco del Agua (2000/60/CE, DMA), habiéndose identificado, en Europa, un total de 583 masas de agua muy modificadas (HMWBs) por la presencia de puertos (Kampa y Laaser, 2009). La totalidad de estas masas, según la DMA, debe alcanzar un estado de calidad definido como “buen potencial ecológico”. La legislación y el creciente interés socioeconómico por el desarrollo sostenible de estas áreas ha empujado a la comunidad científica a desarrollar herramientas y procedimientos que permitan aportar soluciones para el mantenimiento de la calidad del medio acuático portuario, sin menoscabo de la economía sobre la que se sustentan (Juanes et al., 2013).
Las metodologías existentes para la evaluación de riesgos ambientales, a nivel de puerto, se centran en contaminantes específicos introducidos por emisiones puntuales, sin integrar a las emisiones difusas o las fuentes de episodios contaminantes. En relación al riesgo ambiental producido por los derrames de hidrocarburos, las metodologías existentes hacen uso de escenarios hipotéticos y los resultados suelen basarse en modelos numéricos sofisticados, sin tener en cuenta las consecuencias específicas de los productos involucrados. Por otra parte, los métodos y las herramientas utilizadas para estimar los riesgos ambientales no suelen validarse mediante la cuantificación del impacto ambiental real a través de campañas específicas de toma de datos en campo. Esta Tesis Doctoral se centra en la propuesta de métodos y herramientas que permitan abordar estas limitaciones con el objetivo de gestionar el medio acuático portuario bajo un enfoque integral.
El objetivo general de esta Tesis es desarrollar herramientas y metodologías dirigidas al análisis cuantitativo del riesgo ambiental en áreas portuarias, que permitan mejorar la gestión integral del medio acuático en dichas zonas. Las aproximaciones desarrolladas en esta tesis están basadas en el análisis probabilístico o estocástico con el objeto de reflejar la variabilidad espacial y temporal del riesgo ambiental. Las metodologías propuestas son validadas mediante un caso de estudio real situado en el Mar Mediterráneo, en el Puerto de Tarragona.
Los objetivos específicos de la Tesis se centran en los siguientes aspectos:
1. Desarrollar una metodología para la integración del riesgo ambiental de los múltiples efectos producidos en los sistemas acuáticos como consecuencia de las actividades portuarias.
2. Desarrollar una metodología para la definición de escenarios de riesgo de emisiones difusas relacionadas con el manejo de hidrocarburos.
3. Desarrollar una herramienta basada en Sistemas de Información Geográfica para la estimación de la afección de derrames de hidrocarburos.
4. Desarrollar una metodología para la evaluación del riesgo ambiental de instalaciones de manejo de hidrocarburos.
Los estudios desarrollados son los siguientes:
• Capítulo III: Método para la obtención de mapas de priorización en áreas portuarias: en este capítulo se desarrolla una metodología para la elaboración de mapas de priorización mediante la integración del riesgo ambiental de los múltiples efectos producidos en los sistemas acuáticos como consecuencia de las actividades portuarias. A partir de los datos obtenidos de su implementación en el puerto de Tarragona, se lleva a cabo un estudio sobre la relación entre el impacto ambiental y el riesgo estimado.
• Capítulo IV: Método para la definición de escenarios de riesgo de emisiones difusas: se presenta un método para la definición de escenarios en el análisis del riesgo ambiental de emisiones difusas. Este método se implementa en una instalación de manejo de hidrocarburos situada en el Puerto de Tarragona.
• Capítulo V: Herramienta SIG para la evaluación del riesgo ambiental de derrames de hidrocarburos: en este capítulo se presenta la herramienta SPILL Tool. Consiste en una herramienta SIG para la definición del área de afección potencial de instalaciones de manejo de hidrocarburos. La nueva herramienta se valida mediante la comparación entre los resultados obtenidos por la herramienta SPILL Tool y por un modelo numérico calibrado. La validación se realiza en el caso de estudio concreto de una instalación de manejo de hidrocarburos situada en el Puerto de Tarragona.
• Capítulo VI: Método para la estimación del riesgo ambiental de derrames de hidrocarburos: en este capítulo se propone una metodología para la definición espacial y temporal del riesgo ambiental de instalaciones de manejo de hidrocarburos mediante la incorporación del factor de consecuencias. Para ello, se lleva a cabo un estudio sobre la relación entre el impacto real medido y el riesgo estimado mediante la aproximación “Weight of Evidence” en una instalación de manejo de hidrocarburos en el Puerto de Tarragona.
Las metodologías y herramientas propuestas en esta Tesis se han desarrollado y validado a través de su implementación en el puerto de Tarragona. Para ello, se han definido dos escalas de trabajo espaciales: una escala global a nivel de puerto y una escala local a nivel de instalación.
Los resultados obtenidos en esta tesis permiten obtener conclusiones específicas derivadas de cada procedimiento desarrollado:
• Mapas de priorización: los mapas de priorización resultado de la implementación de la metodología que se presenta en el Apartado 5 permiten calcular la variabilidad espacial y temporal de los contaminantes y sus efectos así como realizar la integración de los mismos, obteniendo mapas de riesgo fácilmente interpretables. La metodología propuesta para el desarrollo de mapas de priorización permite: i) identificar los peligros ambientales que afectan a las diferentes áreas del sistema acuático portuario; ii) identificar los contaminantes que afectan a la calidad del medio; y, iii) conocer la contribución de cada uno de ellos al efecto global de la actividad portuaria sobre el sistema.
• Escenarios de riesgo de emisiones difusas: la metodología presentada en el Apartado 6 permite la definición de un reducido número de escenarios para la evaluación del riesgo ambiental de instalaciones de manejo de hidrocarburos en áreas portuarias. Los escenarios se basan en la combinación de tipos de derrame específicos de la instalación (cantidad y densidad) y las condiciones locales meteorológicas y oceanográficas más probables. La metodología permite seleccionar escenarios de riesgo aun siendo escasa la información de partida.
• Herramienta SPILL Tool: la herramienta SPILL Tool presentada en el Apartado 7 constituye una herramienta útil para el estudio de la evolución de derrames de hidrocarburos durante las primeras 2-4h después del vertido. Permite definir la variación espacial del riesgo ambiental asociado a una determinada instalación de manejo de hidrocarburos, y es capaz de representar el riesgo asociado a diferentes volúmenes y densidades de producto derramado, distintas localizaciones de los puntos de derrame, así como diferentes condiciones ambientales. Se caracteriza por ser rápida, simple y con posibilidades de ser manejada por una gran cantidad de usuarios potenciales “no expertos“.
• Estimación del riesgo ambiental de instalaciones de manejo de hidrocarburos: el procedimiento presentado en el Apartado 8 permite la estimación del riesgo ambiental de instalaciones de manejo de hidrocarburos teniendo en cuenta las consecuencias de los contaminantes específicos manejados en las mismas. Las consecuencias son estimadas con base en la persistencia de los contaminantes en el medio acuático y en su efecto potencial. Este método permite conocer la contribución de una determinada instalación al efecto global de la actividad portuaria sobre el sistema acuático, lo cual facilita la definición de medidas preventivas y correctoras, el diseño de programas de vigilancia de la calidad ambiental, la asignación de usos a áreas específicas (p.ej., áreas recreativas) o incluso la ubicación o reubicación de instalaciones de manejo de mercancías.
Por lo tanto, en esta tesis se han desarrollado aproximaciones cuantitativas basadas en análisis estocásticos y probabilísticos para la evaluación del riesgo de los peligros ambientales en áreas portuarias. Los resultados obtenidos han aportado metodologías y herramientas para la gestión integral del medio acuático a una escala portuaria así como a una escala local a nivel de instalación.
- English
The general objective of this thesis is to develop methodologies and tools to improve the integrated management of aquatic harbor systems, by the advance in the knowledge of quantitative approaches to assess the environmental risk of hazards in harbor areas. These approaches are based on stochastic or probabilistic analysis to reflect the spatial and temporal variability of risk and are validated through field data. In order to achieve this general objective, a series of specific objectives were pursued through conducting four specific studies: i) to develop a methodology to integrate environmental risks of multiple contaminants from activities liable to generate negative effects on harbor areas; ii) to develop a procedure to define environmental risk scenarios of non-point oil sources; iii) to develop an easy-to-use GIS based tool to estimate the potential affected area produced by spills from oil handling facilities; and, iv) to develop a method to assess the environmental risk of oil handling facilities.
- español
