Resumen: - El control periódico de la calidad de los cuerpos acuíferos naturales es de vital importancia, ya que se preservan como reservorios de aguas destinadas al consumo humano. La Cuenca hidrográfica del Mar Caribe está conformada por un grupo de subcuencas, entre ellas: Miquija–Goaigoaza, ubicada en la vertiente norte del Parque Nacional San Esteban (PNSE). El Instituto Nacional de Parques (INPARQUES) ha observando alteraciones en el ecosistema, deterioro y variación de caudal de estos recursos hídricos. Es por eso que se determinaron parámetros fisicoquímicos y microbiológicos en los puntos de muestreos, comparando estos valores obtenidos con los límites permisibles del Decreto 883. Los resultados obtenidos muestran incumplimiento de la norma en los siguientes parámetros, oxígeno disuelto, coliformes totales y fecales. La estimación de los caudales mensuales de ambos ríos en estudio, se realizó mediante el diseño de un modelo matemático, aplicando la metodología Box–Jenkins apoyado en caudales históricos y actuales. Finalmente, el presente trabajo da respuesta a la evaluación de la calidad y el caudal de estos ríos, mediante el análisis y la representación gráfica, evidenciando su deterioro a medida que se avanza en su recorrido, teniendo el caudal un comportamiento no estacionario.
Palabras clave:ríosríos, parámetros de calidad parámetros de calidad, estudio de caudales estudio de caudales, modelo matemático modelo matemático.
Abstract: - The periodic control of the quality of the natural aquifer bodies is of vital importance, since they are preserved as reservoirs of water destined for human consumption. The hydrographic basin of the Caribbean Sea is made up of a group of sub-basins, including: Miquija-Goaigoaza, located on the northern slope of the San Esteban National Park (PNSE). The National Institute of Parks (INPARQUES) has observed alterations in the ecosystem, deterioration and variation of flow of these water resources. That is why physicochemical and microbiological parameters were determined at the sampling points, comparing these values obtained with the permissible limits of Decree 883. The results obtained show non-compliance with the norm in the following parameters, dissolved oxygen, total and fecal coliforms. The estimation of the monthly flows of both rivers under study was carried out by designing a mathematical model, applying the Box–Jenkins methodology supported in historical and current flows. Finally, the present work responds to the evaluation of the quality and the flow of these rivers, through the analysis and graphic representation, evidencing its deterioration as it progresses in its path, the flow having a non-stationary behavior.
Keywords: rivers, quality parameters, study of flows, mathematical model.
Artículos científicos
Evaluación de la calidad y el caudal de aguas de una subcuenca hidrográfica ubicada en un parque nacional
Evaluation of the quality and water flow of a hydrographic basin located in a national park
Universidad de Carabobo
Recepción: 10 Diciembre 2018
Aprobación: 23 Marzo 2019
El agua es un recurso esencial para el sostenimiento de la vida en todos sus niveles de organización. Sin embargo, las fuentes superficiales están siendo contaminadas cada vez más debido al incremento de actividades humanas. Venezuela está entre los primeros quince países del mundo, en mayor disponibilidad de agua dulce, pero con graves problemas en la calidad del suministro de agua destinada al consumo humano, siendo las poblaciones menos favorecidas las más afectadas. Además el país cuenta con muy pocos avances en materia de tratamiento de aguas servidas.
El país cuenta con abundantes recursos de aguas superficiales y subterráneas, y su territorio es drenado por más de un millar de ríos, 124 de los cuales poseen cuencas mayores de 1.000 km², aproximadamente 85 % del total de las aguas que anualmente se generan como escorrentía de superficie corresponde a la margen derecha del río Orinoco y 15 % al generado en el resto del país, los ríos del territorio venezolano se dirigen fundamentalmente hacia dos grandes vertientes marítimas: la del Océano Atlántico y la del Mar Caribe.
Entre los ríos que forman parte de la cuenca hidrográfica del Mar Caribe, se encuentran los que conforman la subcuenca Miquija y Goaigoaza, ubicada en la vertiente norte del Parque Nacional San Esteban, Municipio Puerto Cabello del Estado Carabobo. Dentro del proceso de Ordenación del Territorio, el Parque Nacional San Esteban posee un papel fundamental como importante reservorio de recursos naturales y escénicos, destacándose como fuente de recursos hídricos, que preservados en el espacio y en el tiempo, representan un significativo aporte para el desarrollo de actividades económicas localizadas fuera del Parque Nacional San Esteban, fundamentalmente satisface la demanda de agua para el consumo regional. La administración y manejo del Parque Nacional San Esteban está a cargo del Instituto Nacional de Parques (INPARQUES).
El daño a una subcuenca hídrica suele relacionarse por la evidente pérdida de la biodiversidad en el ecosistema acuático determinado, afectando a la calidad de vida de los individuos allí residentes, e inclusive precipitando la muerte masiva de los mismos, en casos de intoxicaciones agudas, eso sin contar con algunos de los principales contaminantes de los ríos, tales como: agentes infecciosos que causan trastornos gastrointestinales; aguas residuales y otros residuos que tienden a demandar oxígeno; productos químicos y nutrientes vegetales.
En el trabajo de investigación de Villa [1], se evaluó la calidad del agua por medio de análisis físico- químicos y microbiológicos, permitiendo así la determinación de las posibles causas de contaminación, para finalmente realizar propuestas de tratamiento y control de la contaminación del río Yacuambi, en función de los contaminantes que afecten al cauce y de los vertidos que recibe.
Por otro lado, Masías enfocó el estudio de la calidad del agua en el valle del río Apurimac realizando análisis físico-químicos bajos las normas vigentes establecidas y evaluar de esta manera la calidad del recurso de estas microcuencas [2]. Los resultados obtenidos arrojaron que el vertido de los ácidos inorgánicos es la causa probable de la contaminación con metales pesados, con grados alarmantes encontrados en las microcuencas. Además, el 90 % de las microcuencas presentaba turbidez, situación que debería investigarse mediante análisis microbiológicos para posteriores investigaciones.
Los ríos cuentan con una capacidad de auto depuración de sus aguas la cual se define como el conjunto de fenómenos físicos, químicos y biológicos, que tienen lugar en el curso del agua de modo natural y que provocan la destrucción de materias extrañas incorporadas a un río. Los compuestos que pueden ser degradados por los ríos son llamados biodegradables. Pero hay compuestos que son persistentes y que no pueden ser transformados por el curso de agua, estos son denominados no biodegradables o permanentes. El desarrollo de esta investigación tendrá un aporte en el área de la Química Ambiental, pues La evaluación de la calidad y el caudal de las aguas de la subcuenca hidrográfica Miquija y Goaigoaza le permitirán a INPARQUES conocer no solo los parámetros físicos–químicos y microbiológico bajo la “norma para la clasificación y el control de la calidad de los cuerpos de agua y vertidos o efluentes líquidos” establecida en el Decreto N° 883, sino también conocer de forma científica, ha sido la variación del caudal a lo largo del tiempo. El objeto de este trabajo se basó en la evaluación de la calidad y el caudal de las aguas de la subcuenca hidrográfica Miquija–Goaigoaza, como requerimiento de INPARQUES, con el objetivo de abrir un historial (base de datos) que les permita monitorear el comportamiento de la subcuenca a fin de tomar las medidas necesarias para salvaguardar el recurso agua.
Equipos. GPS marca Garmin, modelo: etrex 10; Medidor de pH marca HANNA Instruments; Turbidimetro marca HANNA Instruments; Medidor de oxígeno disuelto marca HANNA Instruments; Medidor de Conductividad marca HANNA Instruments; Kit de Dureza total marca SQUICA; Sólidos totales disueltos marca Digital Aid; Anemómetro marca JDC Electronic SA.
Materiales. Varilla de altura, cinta métrica, captador de muestra, guantes de latex, frascos de vidrio esterilizados, cava con hielo, cámara fotográfica digital, reloj, pilas alcalinas, bolígrafos y etiquetas
Reactivos. Cloruro de potasio (KCl) marca Merck, Buffer de pH = 4,00 marca Merck, Buffer de pH = 7,00 marca Merck, Buffer de pH = 10,00 marca Merck, Solución de estándar primario de 10 FTU marca HANNA Instruments, Solución electrolítica marca HANNA Instruments, Solución de calibración marca HANNA Instruments.
Figura 1
Subcuenca Miquija-Goaigoaza delimitada por los linderos del PNSE.
La zona de estudio seleccionada de acuerdo a los requerimientos solicitados por las autoridades del Parque Nacional (INPARQUES) se muestra en la Figura 1, la cartografía de la subcuenca hidrográfica delimitada por los linderos del Parque Nacional San Esteban (PNSE).
Las coordenadas de los puntos de muestreo establecidos se muestran en las Tablas 1 y 2 para los ríos Miquija y Goaigoaza respectivamente. Esta selección se realizó en campo y los criterios para dividir las zonas en alta, media y baja, se basaron de acuerdo a la delimitación geográfica establecida que tenían estos ríos dentro del PNSE y una vez realizado el recorrido guiado por los guardaparques durante la selección de los puntos, ellos indicaron cuales eran las zonas alta, media y baja de cada ríos. En la Figura 2 se visualizan geográficamente la ubicación de cada zona para ambos ríos.
Puntos seleccionados para el muestreo en el río Miquija.
Puntos seleccionados para el muestreo en el río Goaigoaza.
Figura 2
Puntos seleccionados para el muestreo identificando las zonas: alta, media y baja de los ríos.
Finalmente una vez definido los puntos de muestreos se efectuó la planificación para llevar a cabo el muestreo en los puntos ya identificados y georeferenciados. La Figura 3 muestra detalladamente la planificación del cronograma de monitoreo que contempla las actividades realizadas para dar cumplimento con la toma de muestras.
Figura 3
Cronograma de monitoreo para la toma de muestras.
La encuesta realizada estuvo estructurada en tres secciones: la primera en las características de la población, la segunda en la condición actual de los ríos y sus alrededores y la tercera referida al conocimiento y conciencia ambiental en la población. La validación del instrumento estuvo certificada por dos especialistas en el área, quienes dieron revisión y posterior aprobación para el uso de la misma. La utilidad de la encuesta aplicada a los guardaparquesy a los habitantes de la zona, fue conocer las posibles fuentes de contaminación de la subcuenca Miquija-Goaigoaza y poder constatar estos resultados con el recorrido visual, para establecer la selección de los puntos de muestreo. El instrumento de recolección de datos fue validado por la Escuela de Ingeniería Química y por el Laboratorio de Procesos Estocásticos del Instituto de Matemáticas y Cálculo Aplicado de la Facultad de Ingeniería.
El protocolo de muestreo empleado fue el expuesto en la norma COVENIN 2709:2002 [3], donde se define el tipo de muestra a captar, modalidad de captación, tipo de muestreo, captación, preservación y manejo de muestras.
Parámetros fisicoquímicos. Los parámetros evaluados se seleccionaron de acuerdo con lo establecido en el Decreto N° 883 [4], donde se describe específicamente las normas para la clasificación y el control de la calidad de los cuerpos de agua y vertidos por efluentes líquidos, se identificó el tipo de agua y los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos que deben ser monitoreados. Los parámetros fisicoquímicos determinados in situ fueron: oxígeno disuelto, pH, conductividad, turbidez y sólidos totales disueltos.
Parámetros microbiológicos. Para la captación de muestras de parámetros microbiológicos se consideró lo establecido en la Norma Covenin 2709:2002 [3] en cuanto a su captación, preservación y manejo de las muestras. Las muestras deben ser refrigeradas a 4 °C una vez captadas para ser trasladadas de forma segura al laboratorio, y en envases de vidrio con tapa de rosca. Para el análisis microbiológico de Coliformes Totales y Fecales presentes en la muestra de agua se realizó la técnica por filtración de membrana. Los Métodos utilizados para realizar estos análisis fueron: 9221-B (coliformes totales) [5] y NMP 9221-E (coliformes fecales) [5]
En el caso de la dureza total se determinó dicho parámetro mediante el método titulométrico con EDTA [6].
En primer lugar se identificó el modelo Box–Jenkins, el cual permitirá estimar los caudales mensuales de los ríos en estudio. Seguidamente se utilizó el software estadístico Gretl (GNU Regression Time series Library) para estimar los parámetros del modelo identificado, con el fin de encontrar patrones para una predicción hacia el futuro de los caudales mensuales. Los modelos Box–Jenkins están explicados en varios libros de econometría (ver por ejemplo [7]).
De acuerdo a los resultados mostrados en la Figura 4, se puede resaltar que en cuanto a la información sobre las características de la población el 90 % de la encuesta fue respondida por la comunidad, quienes representan la mayor proporción de los habitantes del sector. Seguido a esto, respecto a la condición actual de los ríos y sus alrededores, los encuestados consideran que el 65 % de los cambios en el río, se vienen dando desde hace tres años, por otro lado, el factor de mayor contaminación son los desechos sólidos en un 74 %. Finalmente, respecto a la información referida al conocimiento y conciencia ambiental en la población, un 44 % reconoce que la contaminación del agua acarrea consecuencias como enfermedades, además el 85 % considera muy importante cuidar el ambiente.
Figura 4
Resultados de las encuestas aplicadas en la zona de estudio.
Valores promedios obtenidos por semana en la toma de muestra de los parámetros medidos “in situ” en el río Miquija.
Valores promedios obtenidos por semana en la toma de muestra de los parámetros medidos “in situ” en el río Goaigoaza.
Durante 4 semanas se determinaron los parámetros fisicoquímicos. Se captaron 9 muestras para ambos ríos por cada semana, para un total de 36 muestras. Los valores obtenidos se muestran en las Tablas 3 y 4. Mientras que, para el caso de los parámetros microbiológicos, se tomó en consideración 4 puntos críticos entre ambos ríos por cada semana (dos puntos para cada río, dos en la zona baja de Miquija, uno en la zona media y el otro en la zona baja de Goaigoaza), para un total de 8 muestras captadas en las 2 semanas establecidas para el estudio; estos valores obtenidos se encuentran reflejados en la Tabla 5.
Datos obtenidos en el análisis microbiológico de las muestras captadas en los puntos críticos en los ríos Miquija-Goaigoaza.
La calidad del agua tal como se encuentra en la naturaleza, depende de las características de la cuenca hidrográfica y lamentablemente este recurso está siendo afectado, directa y severamente por los diferentes usos que se le da a la cuenca. Por ello es importante identificar posibles alteraciones en sus características fisicoquímicas y microbiológicas.
Río Miquija. La Figura 5 muestra los resultados obtenidos para el río Miquija en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos determinados, según el subtipo de agua 1B.
Figura 5
Representación de la condición del río Miquija en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 1B.
Como se puede observar en la Figura 5, en el caso del río Miquija, para el tipo de agua 1, subtipo de agua 1B, el parámetro Oxígeno Disuelto (OD) se encuentra en toda su zona de estudio (alta, media y baja) por debajo del límite establecido en el Decreto Nº 883 [4]. Un valor bajo de Oxígeno Disuelto (OD) en estas zonas se presume puede deberse a varios factores: a) por un incremento de temperaturas en el agua, desde la zona alta a la baja, esto se debe a que la incidencia del sol es más directa en la zona baja por la disminución de espacios boscosos debido a los asentamientos, zonas pobladas y la deforestación presente, b) la evidencia de caudales reducidos a lo largo del río y corrientes tranquilas lo que da paso a una baja tasa de aireación en la fuente, y c) un elevado transporte de material orgánico fino que puede ser fácilmente lavado y consumido por los microorganismos.
Los valores reportados de pH, turbidez, dureza, sólidos totales no tienen mayor incidencia sobre el equilibrio ambiental, se encuentran dentro de los límites permisibles; sin embargo se debe tener especial atención con los coliformes totales presentes, que a pesar de cumplir con los límites del decreto son un indicador de la contaminación del agua y tienen un origen fecal de humanos y animales; mucho más, considerando que este tipo de agua 1B contempla agua para uso doméstico y que puede ser acondicionada, teniendo el río Miquija una característica vital y es la presencia de un Dique Toma, cuya función es concentrar agua cruda para ser conducida a través de un tubo matriz a la Planta Potabilizadora de Puerto Cabello.
Figura 6
Representación de la condición del río Miquija en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 2A.
La Figura 6 muestra la condición del río Miquija en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 2A.
En el caso de la Figura 6, para el tipo de agua 2, subtipo de agua 2A, los parámetros Coliformes Totales y Fecales se encuentra en su zona baja muy por encima del límite permisible establecido en el Decreto Nº 883 [4]. Es en esta zona de la subcuenca donde se concentra la mayor parte de la población, donde hay mayor actividad humana y es de considerar que el 19 % de la población manifestó en las encuestas descargan las aguas residuales directamente al río, las cuales a su vez son transportadas por escorrentía superficial y se concentran en este cuerpo de agua; se debe tener especial atención con este grupo de coliformes, considerando que este tipo de agua 2A contempla agua destinada para uso agropecuario, que pueden ser empleadas para el riego de vegetales destinados al consumo humano, lo cual puede ser perjudicial para la salud de la población.
Figura 7
Representación de la condición del río Miquija en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 4A.
Finalmente, la Figura 7 muestra la condición del río Miquija en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 4A.
Para el tipo de agua 4, subtipo 4A, se evidencia que los parámetros coliformes totales y fecales se encuentran en su zona baja por encima del límite permisible establecido en el Decreto Nº 883 [4]; el 90 % de la condición en ambos grupos coliformes incumple la norma lo que hace inferir igualmente un nivel de contaminación fecal, a consecuencia de lo expresado en el subtipo anterior, los asentamientos y el tipo de destino final que dan a sus aguas residuales; aunado en este caso al uso del recurso como balneario y sitio de recreación siendo empleada para el contacto humano total, permitiendo la deposición directa de organismos patógenos en estas aguas.
Figura 8
Representación de la condición del río Goaigoaza en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 2A.
Río Goaigoaza. En el caso del río Goaigoaza se puede observar en la Figura 8, la condición del río Goaigoaza en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 2A. Los parámetros coliformes totales y fecales se encuentra en su zona media y baja por encima del límite permisible establecido en el Decreto Nº 883 [4]. Estos valores igualmente son atribuidos a contaminación fecal y es que en estas zonas de la subcuenca es donde se concentra la mayor parte de la población, quienes descargan directamente las aguas residuales sobre el recurso. Por otro lado, los valores reportados de sólidos totales no tienen mayor incidencia sobre el equilibrio ambiental del recurso, se encuentran dentro de los límites permisibles.
Figura 9
Representación de la condición del río Goaigoaza en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 4A.
Posteriormente se puede observar en la Figura 9, la condición del río Goaigoaza en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 4A.
En la Figura 9, para el tipo de agua 4, subtipo 4A, los parámetros Coliformes Totales y Fecales en las zonas media y baja no cumplen con los límites permisibles establecidos en el Decreto Nº 883 [4]; el 90 % de la condición en ambos grupos de coliformes incumple la norma, reportando en este caso valores que son bastante elevados y que limitan considerablemente los usos del agua; manejándose las mismas características de contaminación que el río Miquija, tal como: el uso como balneario y lugar de recreación empleando el recurso para el contacto humano total permitiendo la deposición directa de organismos patógenos sobre él.
A continuación se procede a comparar los resultados obtenidos en la representación estadística de la data experimental, con los límites permisibles establecidos en el decreto n° 883, de acuerdo a los tipos y subtipos de agua propuestos, para los ríos Miquija y Goaigoaza, a partir de las Tablas 6 y 7 respectivamente.
Tal y como se muestra en la Tabla 6 y 7, en el caso del río Miquija, para el tipo de agua 1, subtipo de agua 1B, que indica que son aguas destinadas al uso doméstico, que pueden ser acondicionadas por medio de tratamientos convencionales de coagulación, floculación, sedimentación, filtración y cloración, se puede evidenciar que los valores reportados del parámetro oxígeno disuelto (OD) se encuentra en toda su zona de estudio por debajo del límite establecido en el Decreto Nº 883, comprometiendo así no sólo la supervivencia de todos los organismos acuáticos, sino la calidad del recurso. Los parámetros pH, turbidez, dureza, sólidos totales y coliformes totales se encuentran dentro de los límites permisibles.
Comparación de los resultados contra los límites permisibles del decreto 883 según el tipo de agua en el río Miquija.
Comparación de los resultados contra los límites permisibles del decreto 883 según el tipo de agua en el río Miquija (Continuación).
Para el tipo de agua 2, subtipo de agua 2A, que indica que son aguas destinadas a usos agropecuarios, que pueden ser empleadas para el riego de vegetales destinados al consumo humano, se evidencia que los valores reportados de Coliformes totales y fecales en la zona baja se encuentran muy por encima del límite permisible establecido en el Decreto Nº 883, viéndose comprometido así el ecosistema y la salud de la población que se sirve del consumo de estos vegetales que siembran y riegan con estas aguas esos espacios. El parámetro Sólidos Totales, se encuentran dentro de los límites permisibles.
Finalmente para el tipo de agua 4, subtipo 4A, que indica que son aguas destinadas a balnearios, deportes acuáticos, pesca deportiva, comercial y de subsistencia, que pueden ser empleada para el contacto humano total, se evidencia que los valores reportados de coliformes totales y fecales en la zona baja no cumplen con una de las condiciones que establece el Decreto Nº 883, pues sólo cumplen con la condición del 10 % lo que implica por lo tanto que el recurso está comprometido con este parámetro. Hay que resaltar que el valor para el 90 % de las muestras de Coliformes Fecales es bastante alto referido a lo que establece la norma. El parámetro Moluscos infectados con S. mansoni se encontró ausente.
Una vez comparado los resultados obtenidos con los límites permisibles establecidos en el Decreto 883, se puede indicar que las aguas del rio Miquija en cada uno de los subtipos propuestos se encuentra comprometida en al menos uno o dos parámetros, a saber: oxígeno disuelto (OD), coliformes totales y fecales; aún y que sin embargo algunos de sus parámetros cumplan con la normativa. Lo que hace presumir el progresivo deterioro del recurso generado por las diversas actividades antrópicas.
Tal y como se muestra en la Tabla 8, en el caso del río Goaigoaza, para el tipo de agua 2, subtipo de agua 2A, que indica que son aguas destinadas a usos agropecuarios, que pueden ser empleadas para el riego de vegetales destinados al consumo humano, se evidencia que los valores reportados de coliformes totales y fecales en las zonas media y baja, consideradas como zonas críticas de estudio se encuentran por encima del límite permisible establecido en el Decreto Nº 883, viéndose comprometido así el ecosistema y la salud de la población que se sirve del consumo de estos vegetales que siembran y riegan en estos espacios. El parámetro sólidos totales, se encuentran dentro de los límites permisibles.
Comparación de los resultados contra los límites permisibles del decreto 883 según el tipo de agua en el río Goaigoaza.
Finalmente para el tipo de agua 4, subtipo 4A, que indica que son aguas destinadas a balnearios, deportes acuáticos, pesca deportiva, comercial y de subsistencia, que pueden ser empleada para el contacto humano total, se evidencia que los valores reportados de coliformes totales y fecales en las zonas media y baja no cumplen con una de las condiciones que establece el Decreto Nº 883, pues sólo cumplen con la condición del 10 % lo que implica por lo tanto que el recurso está comprometido con este parámetro, ya que el otro 90 % de los valores de las muestras de coliformes fecales y totales son bastante altos referidos a lo que establece la norma. El parámetro moluscos infectados con S.mansoni se encontró ausente.
Una vez comparado los resultados obtenidos con los límites permisibles establecidos en el Decreto 883, se puede indicar que las aguas del río Goaigoaza en cada uno de los subtipos propuestos se encuentra comprometida en al menos uno o dos parámetros, a saber: coliformes totales y fecales; aún y que sin embargo algunos de sus parámetros cumplan con la normativa. Lo que hace presumir el progresivo deterioro del recurso generado por la intervención de la mano del hombre. Llama la atención que, el oxígeno disuelto (OD) en este río denota niveles de concentración bajos, parámetro que es imprescindible para mantener la vida acuática aunque no se encuentra normado dentro de estos subtipos de agua.
A continuación, se muestra los resultados obtenidos para cada río, una vez aplicada la metodología del modelo Box–Jenkins, utilizando el software especializado Gretl.
Río Miquija. El modelo que está mejor adaptado a los datos de caudal del río Miquija es estacional de período s = 12, integrado de orden 1, autorregresivo en la parte estacional (AR) de orden 1 y media móvil (MA) de orden 4, modelo SARIMA(0, 1, 4)(1, 1, 0)12. La estacionalidad fue determinada por el periodograma de los datos, el orden de integración por la prueba de raíces unitarias, los órdenes AR y MA fueron determinados mediante una búsqueda exhaustiva de los modelos posibles.
(1)donde:
∆Qt : Diferencia de caudal en un tiempo t;
∆12Qt : Diferencia de caudal de 12 meses atrás;
et−4: error de 4 meses atrás;
et : error en el tiempo.
Todos los caudales tienen unidades (L/s).
Río Goaigoaza. El modelo que está mejor adaptado a los datos de caudal del río Goaigoaza integrado de orden 1, autorregresivo (AR) de orden 4, por lo cual queda de la forma ARIMA(4, 1, 0).
De acuerdo a los resultados de la Tabla 9, el modelo que mejor se adapte a los datos del río Goaigoaza está dado por la ecuación (2)
(2)Las raíces de los polinomios autorregresivos y media móvil de los modelos estimados en las Tablas 9 y 10 garantizan que los modelos cumplen con la hipótesis de Box–Jenkins, ya que todos los módulos de las raíces son mayores a 1, lo cual garantiza la estabilidad de la serie y permite realizar pronósticos.
Modelo mejor aceptado a los datos del caudal del río Miquija: usando las observaciones 2008:02– 2010:11. Variable dependiente ΔQt.
Modelo mejor aceptado a los datos del caudal del río Goaigoaza: usando las observaciones 2004:07 – 2006:09. Variable dependiente ∆Qt .
Es importante resaltar que, estadísticamente estos modelos son considerados un modelo inicial por contar solo con 3 años de data mensual, ya que para realizar un modelo más formal, haría falta por lo menos 30 años en datos anuales de acuerdo a lo establecido por Guajarati [7].
Mediante los modelos matemáticos estimados para cada río, dados en las ecuaciones (1) y (2), fue efectuado el pronóstico estadístico del caudal, cuyos resultados están en la Figuras 10 y 11.
Río Miquija. Para intervalos de confianza del 95 %, los resultados del pronóstico del caudal para el río Miquija están en la Tabla 11.
Figura 10
Pronóstico del caudal del río Miquija utilizando el modelo estimado.
Valores obtenidos de la predicción del caudal (Qt) en el río Miquija.
Figura 11
Pronóstico del caudal del río Goaigoaza utilizando el modelo estimado.
Valores obtenidos de la predicción del caudal (Qt) en el río Goaigoaza.
Río Goaigoaza. Para intervalos de confianza del 95 %, los resultados del pronóstico del caudal para el río Goaigoaza están en la Tabla 12.
En las Figuras 10 y 11, se puede observar que los valores ajustados (en azul) siguen de cerca los valores de los datos originales en el tiempo, en un intervalo de confianza del 95 % (en Verde); lo que permite generar buenas estimaciones de caudal en el tiempo.
Para la evaluación del caudal, apoyados en el modelo matemático ajustado, junto con la curva pronóstico de los ríos Miquija y Goaigoaza, se puede inferir que el comportamiento de los presentes ríos ha sido No Estacionario a lo largo del tiempo. Lo que permite ratificar que los cambios de caudal en el tiempo también son atribuidos a las afectaciones ambientales evidenciadas, tales como: asentamientos ilegales, tala y quema de árboles, desarrollo de actividad agrícola, agropecuaria, balnearia y construcción de presas de gaviones, lo cual conduce a la disminución y desvío de estos recursos hídricos.
Se seleccionaron 9 puntos para el monitoreo dentro de la subcuenca, de acuerdo al análisis del P.O.R.U, las encuestas y el recorrido por las zonas. La captación de las muestras se efectuó sobre 9 puntos de monitoreo para la obtención de los parámetros fisicoquímicos; contemplando 4 puntos críticos de ellos para los análisis microbiológicos. La concentración del oxígeno disuelto en el río Miquija en sus zonas: alta, media y baja es de 1,5 mg/L, 1,7 mg/L y 1,9 mg/L respectivamente, el cual se encuentra por debajo de los 4mg/L, según el subtipo de agua 1B establecidos en la norma. La concentración de coliformes totales y fecales en el análisis muestral de puntos críticos del río Miquija, en su zona baja es de 1157,85 NPM/100 mL y 1081,242 NPM/100 mL respectivamente, los cuales se encuentran por encima del límite permisible, según el subtipo de agua 2A y 4A establecido en la norma, mientras que el río Goaigoaza, en su zona media y baja es de 2160 NPM/100 mL para ambos sectores, los cuales se encuentran por encima del límite permisible, según el subtipo de agua 2A establecido en la norma. La concentración de coliformes fecales en el análisis muestral de puntos críticos del río Goaigoaza en su zona media y baja es de 1151,775 NPM/100 mL para ambos sectores, los cuales superan significativamente el límite permisible establecido por la norma, para el subtipo de agua 4A.
Con los datos de los caudales históricos, se logró identificar un modelo matemático para cada río en estudio, que estima en el tiempo los caudales mensuales, a través de la herramienta estadística Gretl se pudo realizar el estudio exhaustivo de la serie datos históricos, para lograr la mejor modelación de los datos. Las aguas presentes en los ríos Miquija y Goaigoaza, no cumplen con los límites permisibles establecidos en el Decreto 883 conforme a la clasificación del agua Tipo 1 (1B), Tipo 2 (2A) y Tipo 4 (4A). El comportamiento del caudal a lo largo del tiempo en los ríos Miquija y Goaigoaza ha sido No estacionario, pudiendo atribuir estos cambios a las afectaciones ambientales reflejadas en el presente estudio. La calidad y caudal de agua en la subcuenca hidrográficas Miquija-Goaigoaza se encuentra comprometida para cada uno de los tipos de aguas y usos para los cuales pueden ser destinados estos recursos hídricos. Las fuentes de contaminación que están incidiendo en mayor proporción en los ríos Miquija y Goaigoaza son los agentes patógenos.
El presente Trabajo Especial de Grado fue reconocido por la Escuela de Ingeniería Química, de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Carabobo, Venezuela, con Mención Honorífica por su aporte de nuevos registros ambientales en la Subcuenca Miquija – Goaigoaza, ubicada en la vertiente norte del Parque Nacional San Esteban (PNSE), Estado Carabobo – Venezuela.
http://servicio.bc.uc.edu.ve/ingenieria/revista/v26n1/art08.pdf (pdf)
Los autores agradecen al Instituto Nacional de Parques – INPARQUES por el apoyo recibido en el acceso y guía a la zona de estudio, así como también al Instituto Autónomo del Sistema Integrado de Emergencias, Desastres y Apoyo a la Gestión de Riesgo del Estado Carabobo, Venezuela
- I.A.S.I.E.D.A.G.R.E.C por facilitar los equipos de campo para la determinación de los parámetros fisicoquímicos, finalmente a la Hidrológica del Centro - Hidrocentro C.A y la Secretaria de Ordenación del Territorio, Ambiente y Recursos Naturales por facilitar la data histórica que sirvió de base para la estimación de los caudales mensuales mediante los modelos matemático elaborado para cada río de estudio.
ing.milagrosjimeneznoda@gmail.com
Figura 1
Subcuenca Miquija-Goaigoaza delimitada por los linderos del PNSE.
Puntos seleccionados para el muestreo en el río Miquija.
Puntos seleccionados para el muestreo en el río Goaigoaza.
Figura 2
Puntos seleccionados para el muestreo identificando las zonas: alta, media y baja de los ríos.
Figura 3
Cronograma de monitoreo para la toma de muestras.
Figura 4
Resultados de las encuestas aplicadas en la zona de estudio.
Valores promedios obtenidos por semana en la toma de muestra de los parámetros medidos “in situ” en el río Miquija.
Valores promedios obtenidos por semana en la toma de muestra de los parámetros medidos “in situ” en el río Goaigoaza.
Datos obtenidos en el análisis microbiológico de las muestras captadas en los puntos críticos en los ríos Miquija-Goaigoaza.
Figura 5
Representación de la condición del río Miquija en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 1B.
Figura 6
Representación de la condición del río Miquija en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 2A.
Figura 7
Representación de la condición del río Miquija en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 4A.
Figura 8
Representación de la condición del río Goaigoaza en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 2A.
Figura 9
Representación de la condición del río Goaigoaza en función de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos obtenidos, según el subtipo de agua 4A.
Comparación de los resultados contra los límites permisibles del decreto 883 según el tipo de agua en el río Miquija.
Comparación de los resultados contra los límites permisibles del decreto 883 según el tipo de agua en el río Miquija (Continuación).
Comparación de los resultados contra los límites permisibles del decreto 883 según el tipo de agua en el río Goaigoaza.
Modelo mejor aceptado a los datos del caudal del río Miquija: usando las observaciones 2008:02– 2010:11. Variable dependiente ΔQt.
Modelo mejor aceptado a los datos del caudal del río Goaigoaza: usando las observaciones 2004:07 – 2006:09. Variable dependiente ∆Qt .
Figura 10
Pronóstico del caudal del río Miquija utilizando el modelo estimado.
Valores obtenidos de la predicción del caudal (Qt) en el río Miquija.
Figura 11
Pronóstico del caudal del río Goaigoaza utilizando el modelo estimado.
Valores obtenidos de la predicción del caudal (Qt) en el río Goaigoaza.
