SIMULATION OF POLLUTION SPREADING OF THE KVARNER BAY SEA FROM COASTAL SEWAGE

Cilj ovog rada je definiranje biološkog modela sanitarne kakvoće stanja mora u Kvarnerskom zaljevu s posebnim naglaskom na priobalno more grada Rijeke gdje se nalazi komunalni ispust (onečišćivač) i plaže za kupanje i rekreaciju, te računalna simulacija gibanja mora, advekcije i difuzije spregnute s kemijskim reakcijama fekalnih koliforma i fekalnih streptokoka te otopljenog kisika. Za kompjutorsku simulaciju korišten je softver MIKE3 danskog hidrološkog instituta. Period simulacije obuhvaća 36 sati od početka ispusta oblaka onečišćenja, što je dovoljan period za dostatno razrjeđenje koncentracije bakterija. Za spektar vjetrova iz svih osam smjerova tipičnih za Kvarnerski zaljev, te dva različita intenziteta, umjeren i orkanski, forsirano je gibanje morskih masa s realnim rubnim i početnim uvjetima preuzetim iz meteoroloških izvješća i mjernih postaja, uz istovremeno ispuštanje kanalizacijskih voda. Postignuta je mrežna konvergencija, te je zaključeno da treba raditi s dvije mreže: grubom, za područje cijelog zaljeva i finijom za sjeverni dio zaljeva oko ispusta Delta i grada Rijeke. Kod svih vjetrova oblak kritičnog onečišćenja fekalnih koliforma granične koncentracije od 100 bakterija po 100 ml mora se kreće uglavnom u smjeru paralelnom s obalom i to ili u smjeru istoka ili zapada, ne izlazi na površinu mora, ostaje negdje na dubini od 10 do 20 m ispod površine. To je rezultat strujnog polja gibanja masa Kvarnerskog zaljeva , koje pri buri ima svojstvo da se topli površinski sloj mora istiskuje iz zaljeva kroz Mala i Vela vrata, dok donji hladni slojevi ulaze u zaljev. Pri tome je prosječna vertikalna komponenta brzine uz obalu oko 1 mm s-1, dovoljna da nakon 3 sata podigne hladnu vodu uz sjevernu obalu Kvarnerskog zaljeva za 10 m i značajno rashladi površinski priobalni sloj. Osnovni je zaključak da je gradski kanalizacijski ispust Delta dobro projektiran i izveden, te su sva sanitarna onečišćenja unutar zakonom i pravilnicima ograničenih vrijednosti. Ispust je dovoljno udaljen od obale da zalazi u dijelove zaljeva gdje su lokalne struje uglavnom u smjeru paralelnom s obalom te se oblak onečišćenja ne približava zonama za kupanje i rekreaciju. Čak i ako se poveća protok ispusta za 50% onečišćenja će i dalje biti unutar dozvoljenih granica.The goal of this work is the definition of water quality model of Rijeka bay sea, with special emphasis on coastal sea of city of Rijeka where sewage disposal site and recreation and swimming area are situated, as well as computer simulation of the sea motion with advection and diffusion coupled by chemical reactions of fecal coliforms, fecal streptococci and dissolved oxygen. Danish hydrodynamic Institute software MIKE3 is used for computer simulation. The simulation period is 36 hours following the discharge of the pollution plume, which period is sufficient for significant extinction of bacteria. For the wind spectra typical for Rijeka bay, and for two intensities, moderate and high, the forcing of sea flow with real boundary and initial conditions taken from meteorological predictions and measurements and sewage discharge were simulated. Mesh convergence has been obtained, with the conclusion that it is sufficient to work with two mesh sizes: coarse, for the whole bay and fine, for the north part of the bay close to sewage discharge and city of Rijeka. For all winds, the pollution plume with the concentration more than 100 fecal coliforms and 100 fecal streptococci per 100 ml of water, is conveyed mostly parallel to the coast in direction east or west, it does not rise to surface but stays at 10 to 20 meters below the surface. This is the result of the sea motion of Rijeka bay: bora wind conveys surface water layer out of bay through Small and Big doors while deep cold layers of water enter the bay. Mean vertical velocity component close to coast is about 1 mms-1 high enough to rise cold water in 3 hours and significantly cools surface coastal sea. Main conclusion is that the sewage discharge Delta is well designed and constructed and all sanitary pollution are within regulatory given boundaries. The discharge site is far enough from the coast where local streams are mostly parallel to coast and the pollution plume does not come close to swimming and recreational areas. Even if discharge is increased 50% the pollution will be within regulatory given boundaries