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MODELACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA EN RÍOS (VERTIMIENTOS).

La modelación es la representación teórica de un fenómeno (En ocasiones natural), dicho modelo o representación busca definir un sistema lo más parecido a la realidad, con el propósito de predecir posibles resultados, reducir costos antes de implementar medidas o controlar las posibles fuentes de variación. Por otro lado, la calidad del agua se percibe como las características fisicoquímicas y microbiológicas que le conceden a esta una condición apta para consumo u otro fin. Los modelos que permiten entender cómo varía la calidad del agua a lo largo de un río, son en su mayoría descripciones basadas en modelos matemáticos. Un modelo matemático consta de al menos tres conjuntos básicos de elementos: Variables de decisión, parámetros y restricciones. Si bien un modelo puede servir para predecir el comportamiento de una variable a lo largo del río, existen variables complejas que no pueden ser fácilmente controladas.

 Esto hace que exista un grado de incertidumbre que puede ser grande si no se controla la calidad de los datos, en el caso que el modelo  requiera de información levantada en campo. 

En muchos casos los modelos que representan mejor la realidad suelen ser los más complejos o lo que requieren un mayor grado de información levantada en sitio, esto hace que en muchas ocasiones sea casi imposible determinar cómo reaccionará un ecosistema y un río luego de un vertimiento. Si bien en el mercado se encuentran diversos métodos y empresas que prestan servicios de modelación, no todas las metodologías son las ideales, esto depende de diversos factores técnicos que deben ser tenidos en cuenta a la hora de escoger el modelo y la metodología a implementar.

 

¿Cómo determino el modelo y la metodología de modelación?

Como ya lo mencionamos anteriormente, es necesario determinar que modelo o modelos se van a implementar para estudiar la calidad de un cuerpo de agua superficial, ya que esto determina qué información base necesito para alimentar el mismo, sus alcances y limitaciones. La metodología y modelo matemático deben estar en función de qué variables quiero o necesito medir o proyectar, esto debería ir en concordancia con el objetivo del proyecto. Dentro de las características más comunes que evalúan los modelos de calidad de agua en un río se encuentran: turbiedad, conductividad, Carga orgánica (DBO y DQO), oxígeno disuelto, PH y temperatura.  

¿Por qué es necesario modelar la calidad de agua de un cuerpo de agua superficial?

El agua es un recurso indispensable en diversos procesos naturales y antrópicos, siento estos últimos responsables de gran parte de la contaminación de las fuentes de agua superficial, cuyo efecto puede producir eutrofización, mortandad, malos olores, contaminación visual, entre otras patologías. El estado y los diferentes organismos institucionales están en la obligación de velar por la protección del recurso hídrico, implementando medidas que permitan proteger y evitar daños que podrían llegar a ser irreversibles. Es allí donde la modelación de ciertas características del agua se convierte en una herramienta para la toma de decisiones. Si bien es cierto que hay un grado de incertidumbre y que los ecosistemas son sistemas muy complejos, es posible determinar cómo reaccionará un río cuando este se ve afectado por uno o varios vertimientos de agua residual. Esto teniendo en cuenta condiciones como caudal, topografía, calidad, temperatura y pH; lo que permite determinar por ejemplo qué nivel de contaminación o carga es capaz de asimilar el río, cuánta agua puede ser utilizada sin que esto afecte el caudal ecológico del ecosistema o simplemente determinar los efectos adversos que una acción puede desencadenar a futuro. La normatividad colombiana exige realizar la modelación de la calidad del agua para diversos permisos o trámites ambientales, dentro de los cuales podemos encontrar los siguientes:

• Concesiones de agua
• Permisos de vertimientos
• Planes de contingencia para derrames de hidrocarburos
• Planes de manejo ambiental
• Licencias ambientales
• Procesos de extracción de minerales
• Estudios de impacto ambiental
• Estudios de factibilidad

Aunque estos son algunos procesos en los que es común u obligatorio realizar procesos de modelación, también las autoridades ambientales y las corporaciones autónomas regionales están en plena libertad de exigirlo cuando lo consideren necesario.

¿Qué necesito determinar para modelar la calidad del agua en un río?

Zona de mezcla

Es el recorrido o la longitud en función del flujo de agua, necesaria para que ocurra la mezcla uniforme de un vertimiento puntual, permitiendo una medición más representativa de las condiciones del agua en ese punto. Esta se determina de forma teórica a partir de condiciones particulares de la hidráulica del cuerpo de agua o con estudios de difusión.

Difusión y dispersión

La difusión un proceso irreversible donde el flujo de átomos o iones se transportan de una zona de mayor concentración a una más diluida. La dispersión es el cambio de dirección de las partículas al chocar unas con otras. La difusión y dispersión de contaminantes dentro de un río describen el comportamiento que tienen las partículas a lo largo de este.

Modelo de transporte de contaminantes

Es la metodología matemática adoptada para evaluar el problema, dentro de los modelos más comunes podemos encontrar los siguientes:

• Modelo ADE
• Experimentos de Trazadores
• Modelos TS y ADZ
• Stretter Phelps
• SIMOX I y II
• SWMM
• QUAL 2
• QUAL 2E
• MIKE 11
• QUAL 2K
• QUAL 2Kw

Normatividad ambiental Colombiana para modelación.

En Colombia existen diversos procesos en los que se exige realizar una modelación para evaluar los efectos adversos que podría tener determinado procesos en un ecosistema, sin embargo a la hora de realizar una modelación Colombia cuenta con la “Guía Nacional de modelación del recurso hídrico para aguas superficiales continentales”, emitida por el Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible.

Metodología recomendada para realizar una modelación

Para evaluar la calidad de un río en diversos procesos o estudios ambientales recomendamos la siguiente metodología para desarrollar el estudio, recuerde que cada una de estas fases son necesarias para garantizar la calidad de los resultados.

• Definición del problema
• Inspección de campo y georreferenciación
• Selección del modelo
• Técnicas de solución
• Investigación hidráulica preliminar y ensayos con trazadores
• Programa de monitoreo
• Calibración en la modelación
• Validación/Verificación de los modelos
• Determinar la sensibilidad del modelo
• Evaluar el grado de incertidumbre
• Implementación y análisis de la modelación

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