Procesos hidrodinámicos y su relación con floraciones algales en el embalse San Roque, Córdoba, Argentina

Abstract

La ciudad de Córdoba se abastece de agua potable principalmente de los embalses San Roque y Los Molinos. Ambos embalses sufren episodios de floraciones algales debido a la acumulación de nutrientes de origen antrópico. En particular, el embalse San Roque experimenta floraciones de cianobacterias potencialmente tóxicas Microcystis aeruginosa y dinoflagelados Ceratium hirundinella, anoxia, mortandad de peces, liberación de olores desagradables y cambios de color a lo largo del año. Los nutrientes llegan al embalse a través de sus tributarios y de la población circundante, Villa Carlos Paz, cuyos líquidos urbanos son parcialmente tratados y liberados en el embalse.

En esta tesis se presenta una simulación numérica tridimensional de la floración algal en el embalse San Roque ocurrida en 2017, abarcando el período enero-mayo. La simulación se configuró y calibró a partir de otras modelaciones numéricas y mediciones periódicas realizadas por INA-CIRSA. Se utilizaron imágenes satelitales para identificar patrones de distribución de la biomasa fitoplanctónica en la superficie del embalse. Además, se analizaron los efectos de los niveles embalsados sobre la eutrofización mediante operaciones de manejo del embalse. Se propusieron cuatro modelaciones independientes modificando los aportes de nutrientes: sin planta depuradora, con trasvase de cuenca, con todos los líquidos depurados y con una disminución del 10% del fósforo generado.

La simulación permitió calibrar parámetros de calidad de agua, reproduciendo valores medidos y presentando patrones similares a los identificados en imágenes satelitales. Los resultados muestran incrementos de la biomasa fitoplanctónica de hasta un 8% para niveles un metro por debajo y reducciones de hasta un 12% para niveles un metro por encima. El tratamiento total de efluentes cloacales generados por Villa Carlos Paz muestra mejoras significativas, con disminuciones de hasta un 65%. La representatividad de los muestreos muestra correlaciones mayores a 0.80 en el centro y la garganta del embalse.

The city of Córdoba is supplied with potable water mainly from the San Roque and Los Molinos reservoirs. Both are characterized by strong episodes of algal blooms due to the accumulation of nutrients of anthropic origin. The San Roque reservoir experiences blooms of potentially toxic cyanobacteria Microcystis aeruginosa and dinoflagellates Ceratium hirundinella, anoxia, fish death, release of unpleasant odors, and color changes throughout the year. Nutrients reach the reservoir through its tributaries and the surrounding population, Villa Carlos Paz, whose urban fluids are partially treated and released into the reservoir.

This thesis presents a tridimensional numerical simulation of the algal bloom in the San Roque reservoir that occurred in 2017, covering the period January-May. The simulation was configured and calibrated based on other numerical models and periodic measurements carried out by INA-CIRSA. Satellite images were used to identify distribution patterns of phytoplankton biomass on the reservoir surface. The effects of water levels on eutrophication were analyzed through reservoir management operations. Four independent models were proposed, modifying nutrient inputs: without treatment plant, with basin transfer, with all liquids treated, and with a 10% decrease in phosphorus generated.

The simulation allowed the calibration of water quality parameters, reproducing measured values and presenting patterns similar to those identified in satellite images. Results show increases in phytoplankton biomass of up to 8% for water levels one meter below and reductions of up to 12% for levels one meter above. Treating all sewage effluents generated by Villa Carlos Paz shows significant improvements, with decreases of up to 65%. Sampling representativeness shows correlations greater than 0.80 in the center and the throat of the reservoir.