Applying reactive models to column experiments to assess the hydrogeochemistry of seawater intrusion: optimising ACUAINTRUSION and selecting cation exchange coefficients with PHREEQC

Three sets of laboratory column experimental results concerning the hydrogeochemistry of seawater intrusion have been modelled using two codes: ACUAINTRUSION (Chemical Engineering Department, University of Alicante) and PHREEQC (U.S.G.S.). These reactive models utilise the hydrodynamic parameters determined using the ACUAINTRUSION TRANSPORT software and fit the chloride breakthrough curves perfectly. The ACUAINTRUSION code was improved, and the instabilities were studied relative to the discretisation. The relative square errors were obtained using different combinations of the spatial and temporal steps: the global error for the total experimental data and the partial error for each element. Good simulations for the three experiments were obtained using the ACUAINTRUSION software with slight variations in the selectivity coefficients for both sediments determined in batch experiments with fresh water. The cation exchange parameters included in ACUAINTRUSION are those reported by the Gapon convention with modified exponents for the Ca/Mg exchange. PHREEQC simulations performed using the Gains-Thomas convention were unsatisfactory, with the exchange coefficients from the database of PHREEQC (or range), but those determined with fresh water – natural sediment allowed only an approximation to be obtained. For the treated sediment, the adjusted exchange coefficients were determined to improve the simulation and are vastly different from those from the database of PHREEQC or batch experiment values; however, these values fall in an order similar to the others determined under dynamic conditions. Different cation concentrations were simulated using two different software packages; this disparity could be attributed to the defined selectivity coefficients that affect the gypsum equilibrium. Consequently, different calculated sulphate concentrations are obtained using each type of software; a smaller mismatch was predicted using ACUAINTRUSION. In general, the presented simulations by ACUAINTRUSION and PHREEQC produced similar results, making predictions consistent with the experimental data. However, the simulated results are not identical to the experimental data; sulphate (total S) is overpredicted by both models, most likely due to such factors as the kinetics of gypsum, the possible variations in the exchange coefficients due to salinity and the neglect of other processes.

Durability and compressive strength of blast furnace slag-based cement grout for special geotechnical applications

Special foundations, most prominently micropiles and soil anchors, are frequently used in construction today. In Spain, the grout for these special technical applications is generally prepared with portland cement, although the codes and standards in place stipulate only the minimum compressive strength required, with no mention of cement type. Those texts also establish a range of acceptable water:cement ratios. In the present study, durability and compressive strength in cement grout prepared with blast furnace slag cement at different w/c ratios are characterised and compared to the findings for a reference portland cement grout. The results show that slag grout exhibits greater durability than the portland cement material and complies with the compressive strength requirements laid down in the respective codes.

Reduction of emerging micropollutants, organic matter, nutrients and salinity from real wastewater by combined MBR–NF/RO treatment

To study the possibility of producing better water quality from municipal wastewater, a membrane bioreactor (MBR) pilot plant with flat sheet (FS) and hollow fiber (HF) membranes coupled with another pilot plant equipped with nanofiltration (NF)/reverse osmosis (RO) membranes were operated to treat municipal wastewater from the wastewater treatment plant (WWTP) Rincón de León, Alicante (Spain). This study was focused on improving the quality of the permeate obtained from the MBR process when complemented by NF or RO stages with respect to salinity, organic matter and nutrients. Furthermore, the removal efficiencies of 10 EMPs were evaluated, comparing the reductions achieved between the wastewater treatment by MBR (adsorption to sludge and biodegradation) and the later treatment using NF or RO (mainly size exclusion). The results showed that the high quality of water was obtained which is appropriate for reuse with salinity removal efficiencies higher than 97%, 96% for total organic carbon (TOC), 91% for nitrates View the MathML sourceNO3- and 99% for total phosphorous (TP). High removal efficiencies were obtained for the majority of the analyzed EMP compounds.

Water reduction in waste-activated sludge by resettling and filtration in batch. Phase (1): pilot-scale experiments to optimize performance

This article describes an effective procedure for reducing the water content of excess sludge production from a wastewater treatment plant by increasing its concentration and, as a consequence, minimizing the volume of sludge to be managed. It consists of a pre-dewatering sludge process, which is used as a preliminary step or alternative to the thickening. It is made up of two discontinuous sequential stages: the first is resettling and the second, filtration through a porous medium. The process is strictly physical, without any chemical additives or electromechanical equipment intervening. The experiment was carried out in a pilot-scale system, consisting of a column of sedimentation that incorporates a filter medium. Different sludge heights were tested over the filter to verify the influence of hydrostatic pressure on the various final concentrations of each stage. The results show that the initial sludge concentration may increase by more than 570% by the end of the process with the final volume of sludge being reduced in similar proportions and hydrostatic pressure having a limited effect on this final concentration. Moreover, the value of the hydrostatic pressure at which critical specific cake resistance is reached is established.

Energy consumption in an urban wastewater treatment plant: the case of Murcia Region (Spain)

Of all the costs associated with the operation and maintenance of wastewater treatment plants (WWTPs), those associated with energy use tend to be the most significant. From this point of view, it is hence logical that energy efficiency and saving strategies should be one of the current focuses of debate amongst those involved with the management of WWTPs. The present study's objective is to determine the correlation between size and energy consumption for a WWTP. To this end, 90 WWTPs currently in service were analysed and their energetic impact quantified in terms of kWh/m3 of water treated. The results obtained demonstrate that energy consumption ratio increases as the size of WWTPs decreases, either in terms of treatment volume or population equivalent served.

Brackish groundwater desalination by reverse osmosis in southeastern Spain. Presence of emerging contaminants and potential impacts on soil-aquifer media

Desalinated brackish groundwater is becoming a new source of water supply to comply with growing water demands, especially in (semi-) arid countries. Recent publications show that some chemical compounds may persist in an unaltered form after the desalination processes and that there is an associated risk of mixing waters with different salinity for irrigation. At the university of Alicante campus (Spain), a mix of desalinated brackish groundwater and water from the existing aquifer is currently applied for landscape irrigation. The presence of 209 emerging compounds, surfactants, priority substances according to the 2008/105/EC Directive, 11 heavy metals and microbiological organisms in blended water and aquifer samples was investigated. Thirty-five compounds were detected (pesticides, pharmaceuticals and surfactants) among them two priority substances α-endosulfan and Ni were found above the permitted maximum concentration. Blended water used for landscape irrigation during the summer period is supersaturated with respect to carbonates, which may ultimately lead to mineral precipitation in the soil-aquifer media and changes in hydraulic parameters.

Efectos del cambio climático y usos del suelo sobre los recursos hídricos de la cuenca del río Tordera (Barcelona, España)

Se presentan los efectos del cambio global en la cuenca del río Tordera (España) para el periodo 2000-2050, escenarios climáticos A2 (medio-alto) definidos por el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC, 200) y escenarios socioeconómicos (cambios previstos en la cuenca) denominados estable y tendencial. Los efectos sobre los recursos hídricos se han analizado de forma conjunta superficial-subterránea mediante una metodológica de tipo acoplado. Para establecer los impactos futuros sobre los recursos hídricos se ha seleccionado el Modelo de Circulación Global ECHAM5 (Max Planck Institute). Los resultados obtenidos indican una disminución de la precipitación del 11.3% y un aumento de la temperatura de 1ºC, respecto a los valores históricos de la zona. De acuerdo a la proyección futura (2050) sobre cambios en los recursos hídricos, la escorrentía superficial obtenida mediante simulación con el código HEC-HMS 3.4 experimenta una reducción del 31.8% respecto al valor histórico y la recarga natural, estimada mediante VISUAL-Balan, se reduce en un 11.7%. El balance en el acuífero deltaico simulado mediante MODFLOW 2009.1 Pro muestra igualmente una disminución de los parámetros del balance. Los cambios del uso del suelo previstos de acuerdo a la legislación vigente (escenarios socioeconómicos) no conducen a la generación de un impacto apreciable en los recursos hídricos; según los escenarios definidos la variación de precipitación y temperatura son los parámetros fundamentales del cambio previsto.

Azudes y acueductos del sistema de riego tradicional de la Vega Baja del Segura (Alicante, España)

En el presente trabajo se describen y analizan las principales obras hidráulicas del sistema de riego tradicional de la comarca de la Vega Baja del Segura, concretamente, los azudes y los acueductos. Los azudes de toma, construidos en el cauce del río Segura, representan el inicio del sistema, desde donde parte una extensa y compleja red de acueductos constituida por acequias y azarbes, como elementos fundamentales, que distribuyen el agua para el regadío. En este estudio se ha llevado a cabo una amplia y profunda investigación documental, tomado datos de campo y captado imágenes in situ que, junto con los diagramas aportados, resultan imprescindibles para comprender la magnitud del sistema. Los resultados obtenidos han servido no sólo para catalogar y caracterizar los elementos que integran el sistema hidráulico del regadío tradicional de la Vega Baja del Segura, sino también para poner de manifiesto un ejemplo real de optimización de recursos hídricos en una zona del sureste peninsular español de escasa e irregular pluviometría. Asimismo, el estudio efectuado revela un sistema de riego sumamente eficiente desde un punto de vista cuantitativo y no tanto desde el cualitativo, debido a la presencia, entre otros contaminantes, de altas concentraciones de sales.

Implementación del contenido de las asignaturas del Máster de Ingeniería Geológica

La adaptación al espacio Europeo de Educación Superior (EEES) del título de Ingeniería Geológica que se imparte actualmente en la Universidad de Alicante consistirá en la implantación el próximo curso 2014/15 del Máster Universitario en Ingeniería Geológica. La Universidad de Alicante ha decidido, al menos por el momento, no implantar el correspondiente título de grado, apostando por la continuidad de esta rama de la Ingeniería a través de la estructura de un máster. Máster que vendría a sustituir lo que en la actualidad es el segundo ciclo de la titulación de Ingeniería Geológica. Durante el curso 2012/13 la red denominada “Desarrollo curricular del máster universitario oficial en Ingeniería Geológica”, formada por un equipo multidisciplinar de profesores y una alumna de la antigua titulación, trabajó en la confección de los criterios a seguir para una correcta confección de las guías docentes de la titulación. La actual red docente, en base al trabajo anteriormente realizado, ha desarrollado, durante el presente curso académico, las fichas de las asignaturas de este nuevo título, siendo éste el objetivo principal del trabajo realizado. Para ello, se ha llevado a cabo una labor de coordinación entre los integrantes de la red, que representan los principales ámbitos de conocimiento implicados en la titulación, con el fin de dar forma al desarrollo curricular del Máster Universitario Oficial en Ingeniería Geológica. La metodología empleada para tal fin ha abarcado desde reuniones de la red al completo, reuniones de mesas sectoriales por tipo de materia y conversaciones bilaterales entre representantes de asignaturas dependientes. Estas reuniones han sido tanto presenciales como virtuales, a través de la herramienta Skype, así como conversaciones telefónicas.

Red de Coordinación de seguimiento de los tres Primeros Cursos del Grado de Ingeniería Civil de la Escuela Politécnica Superior (3110)

El objetivo de esta red de investigación se encuentra basado en el análisis de los resultados obtenidos en el Curso Académico 2012-13, correspondientes a las asignaturas de primer, segundo y tercer curso del Grado de Ingeniería Civil, de forma que se pueda proceder a la mejora de los procedimientos de trabajo del profesorado implicado en el desarrollo de las asignaturas de los cursos indicados, dentro del marco creado por la implantación del EEES. Para ello se han analizado las metodologías empleadas en las distintas asignaturas analizadas, los calendarios y plazos asignados a cada una de ellas, los procedimientos de evaluación y los resultados de los mismos. Al mismo tiempo, se ha reflexionado sobre la posibilidad crear una comisión que analizara las necesidades de conocimiento de las distintas asignaturas, adecuando el contenido de las ofertadas en los primeros cursos a las exigencias de los posteriores, y ofreciendo de esta forma al alumno una formación homogénea a lo largo Grado de Ingeniería Civil.

Implementación de materias del ciclo integral del agua en los estudios de GIC y MICCP

En este documento se plantea una estrategia para coordinar las asignaturas del área de ingeniería hidráulica concernientes al ciclo integral del agua y una metodología para su implementación en los estudios de Grado en Ingeniería Civil y de Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos. Los objetivos son: corregir redundancias temáticas, completar vacíos en los contenidos y establecer una secuencia lógica de enseñanza-aprendizaje, con la finalidad de que el alumno adquiera una base de conocimiento integrada e integral del ciclo hídrico urbano. El estudio implica tres puntos estratégicos: la descripción de los elementos constituyentes del ciclo integral del agua, la caracterización de los conocimientos a adquirir y la adecuación del proceso de enseñanza-aprendizaje. La metodología adoptada ha consistido en definir los conocimientos que deben adquirir los alumnos sobre el ciclo integral del agua, acotar la extensión de los mismos y secuenciar el proceso de enseñanza-aprendizaje. El contraste de estos aspectos con las guías docentes de las asignaturas implicadas permite detectar posibles carencias o redundancias y, en su caso, proponer las modificaciones oportunas. De los resultados obtenidos se extraen conclusiones prácticas sobre la adquisición de competencias y el desarrollo de habilidades en las materias del ciclo hídrico urbano.

Comparison among monitoring strategies to assess water flow dynamic and soil hydraulic properties in agricultural soils

Irrigated agriculture is usually performed in semi-arid regions despite scarcity of water resources. Therefore, optimal irrigation management by monitoring the soil is essential, and assessing soil hydraulic properties and water flow dynamics is presented as a first measure. For this purpose, the control of volumetric water content, θ, and pressure head, h, is required. This study adopted two types of monitoring strategies in the same experimental plot to control θ and h in the vadose zone: i) non-automatic and more time-consuming; ii) automatic connected to a datalogger. Water flux was modelled with Hydrus-1D using the data collected from both acquisition strategies independently (3820 daily values for the automatic; less than 1000 for the non-automatic). Goodness-of-fit results reported a better adjustment in case of automatic sensors. Both model outputs adequately predicted the general trend of θ and h, but with slight differences in computed annual drainage (711 mm and 774 mm). Soil hydraulic properties were inversely estimated from both data acquisition systems. Major differences were obtained in the saturated volumetric water content, θs, and the n and α van Genuchten model shape parameters. Saturated hydraulic conductivity, Ks, shown lower variability with a coefficient of variation range from 0.13 to 0.24 for the soil layers defined. Soil hydraulic properties were better assessed through automatic data acquisition as data variability was lower and accuracy was higher.

Empleabilidad en la Ingeniería Civil. Fortalezas y debilidades desde el punto de vista de alumnos y egresados

La actual situación económica de España ha reducido notablemente la empleabilidad de los estudiantes de la rama de la construcción/ingeniería. Paralelamente la matriculación en las titulaciones de Grado en Ingeniería Civil (GIC) y Master en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos (MICCP) ha sufrido un descenso, aunque con un menor impacto del que podría esperarse de la reducción en la empleabilidad. Este trabajo recoge los resultados de un estudio de campo realizado sobre actuales estudiantes de GIC y egresados/estudiantes de MICCP. Entre las principales conclusiones obtenidas en este estudio cabe destacar que los alumnos consideran el estado económico del país la principal causa de la falta de empleo en el sector. Consideran necesaria la mejora en la formación en herramientas informáticas, ven su gran capacidad de trabajo como la mejor de sus fortalezas y consideran que el nivel del profesorado debería mejorar en términos generales. Existe asimismo un pesimismo más o menos extendido en cuanto a sus requerimientos salariales que se agrava en la población de alumnos egresados, y estiman de manera mayoritaria que encontrarán trabajo entre los 6 meses y 1 año posteriores a obtener el título universitario.

Implementación del contenido de las asignaturas del Máster de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos

El desarrollo del contenido de las asignaturas a impartir en el Máster de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos, supone, teniendo como base la información remitida a la Agencia Nacional de Acreditación (ANECA) para su aprobación, implementar todos aquellos parámetros que definirán los criterios a aplicar para que el alumnado pueda adquirir los conocimientos y competencias asociadas a cada una de las asignaturas en las que vaya recibir docencia en este primer curso de implantación del Máster de Ingeniería de Caminos en la Universidad de Alicante. Para ello, a partir de las reuniones previas tanto de la Comisión del Área de Titulación como de las correspondientes a esta Red, se han podido poner en común los criterios generales a aplicar en una mayoría de las asignaturas, ya sea en los formatos o en los criterios de evaluación, de forma que el alumno pueda percibir estrategias similares (que no iguales o idénticas por imposible) que le permitan avanzar de forma coherente a lo largo de la titulación. En este aspecto, se ha partido de las recomendaciones ofrecidas en las distintas reuniones y comisiones de los representantes de las Escuelas de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de España, entre los cuales se encontraba representada la Universidad de Alicante, así como de las directrices marcadas por el Ministerio de Educación. Debe tenerse en cuenta que la puesta en funcionamiento de un Máster de carácter profesionalizante (según Orden CIN 309/2009) [1] como el de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos en la Universidad de Alicante, ha obligado a los departamentos y docentes implicados en su desarrollo, a establecer criterios específicos relacionados con los sistemas de evaluación, enseñanza y planificación de la materia a impartir.