1. Marcomodelacion.pdf

MODELACIÓN DE DETERMINANTES CONVENCIONALES DE CALIDAD DEL AGUA

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Curso de Educación Continuada Junio de 2016 Luis Alejandro Camacho Botero, Ph.D. Diap. No. 1

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Metodología para la implementación de un modelo predictivo de calidad del agua, del aire o del subsuelo

Luis Alejandro Camacho Botero, M.Sc., Ph.D. Profesor - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Facultad de Ingeniería – Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambiental CIIA

Diap. No. 2

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Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Pregunta de investigación Ejemplo: Cómo obtener un modelo predictivo hidráulico y de calidad del agua en ríos?

Diap. No. 3

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Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

METODOLOGÍA UTILIZADA PARA LA OBTENCIÓN DE LOS MODELOS PREDICTIVOS DE CALIDAD DEL AGUA DE LOS RÍOS BOGOTÁ Y MAGDALENA

Metodología resultado de estudios integrales de saneamiento: Casos Río Bogotá, Río Magdalena (Uniandes) Río Virilla-Grande de Tárcoles, Río Teusacá, Canal del Dique (Unal)

Diap. No. 4

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Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

METODOLOGÍA PROPUESTA 1. INVESTIGACION PRELIMINAR

ESTANDARES DETERMINANTES IMPACTOS

Diap. No. 5

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Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

INVESTIGACIÓN PRELIMINAR Usos actuales y prospectivos del agua Escenario Prospectivo Actividad Socioeconómica Cuenca Alta

Cuenca Media

Cuenca Baja

Escenario más probable

Hoy

Escenario más probable

Agroindustria

Urbanización

Urbanización

Urbanización

Agricultura Tradicional

Urbanización

Industria

Industria

Agroindustria (flores)

Industria

Urbanización

Turismo y recreación

Urbanización

Agroindustria

Industria

Agroindustria

Energía

Transporte

Agricultura Comercial

Agricultura Comercial

Transporte

Agricultura Comercial

Turismo y recreación

Energía

Explotación Forestal

Comercio

Agricultura Comercial

Ganadería esp. mayores

Ganadería esp.menores

Agricultura tradicional

Explotación Minera

Transporte

Explotación Minera

Ganadería esp. menores

Ganadería esp. mayores

Ganadería esp. mayores

Energía (Muña)

Transporte

Transporte

Ganadería esp.menores

Hoy

Diap. No. 6

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Hoy

Escenario más probable

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

DATOS HISTÓRICOS Variación Histórica del Oxígeno Disuelto en el río Bogotá 9 8

Oxigeno Disuelto (m g/l)

7 1987

6

1989 5

1991

4

1993 1996

3

1973

2 1 0 0

20

40

60

80

100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

Abscisa (Km )

Chía Diap. No. 7

Juan Amarillo

Fucha

Tunjuelo

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DATOS HISTÓRICOS Variación Histórica de DBO en el río Bogotá 110 100 90 1987

DBO (m g/L)

80

1989

70

1991

60

1993

50

1996

40

1973

30

1999

20 10 0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

Abscisa (Km )

Chía Diap. No. 8

Juan Amarillo

Fucha

Tunjuelo

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INVESTIGACION PRELIMINAR

DATOS HISTÓRICOS Curva de Duració n Estació n La Isla 100 90 80 70 60 Caudal

CURVA DE DURACION CAUDALES

50 40 30 20 10 0

Diap. No. 9

0

10

20

30 40 50 60 70 Porcentaje de Tiempo Excedido

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80

90

100

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Estudios Hidrológicos

Curvas de calibración nivel caudal Nariño:

Q  237.4778  1.0075449 N 1.2350386

R2 = 0.99986

Arrancaplumas:

Q  10.112315  0.058945959 N 

R2 = 0.99938

Diap. No. 10

2

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Estudios Hidrológicos Tabla 11 - Resultados de análisis de frecuencia estación Nariño a. Caudales mínimos semanales Periodo de Probabilidad de Caudal Desviación Intervalo de 3 retorno no excedencia (m /s) estándar confianza (95%) 50 0,98 432 69,4 678 950 25 0,96 479 55,6 659 877 10 0,9 531 40,6 621 780 5 0,8 553 32,8 575 704 3 0,6667 585 29,3 528 643 2,33 0,5708 640 28,3 498 609 2,00 0,5 700 27,7 477 586 1,50 0,3333 768 27,1 426 532 1,25 0,2 814 27,6 378 486

Análisis de frecuencias series anuales, caudales mínimos diarios, mínimos semanales, máximos diarios Diap. No. 11

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Estudios Hidrológicos

Diap. No. 12

Periodo de retorno 50 25 10 5 3 2,33 2 1,50 1,25

b. Caudales mínimos diarios Probabilidad de Caudal Desviación 3 no excedencia (m /s) estándar 0,02 263 40,2 0,04 290 33,7 0,1 333 26,9 0,2 376 24,1 0,3333 417 23,7 0,4292 443 23,9 0,5 462 24,3 0,6667 510 25,7 0,8 557 28,7

Intervalo de confianza (95%) 184 342 224 356 280 386 328 423 371 464 397 490 415 510 460 560 501 614

Periodo de retorno 100 50 25 10 5 3 2,33 2 1,5

c. Caudales máximos diarios Probabilidad de Caudal Desviación 3 No excedencia (m /s) estándar 0,99 5670 708 0,98 5350 554 0,96 5010 419 0,90 4530 281 0,80 4130 216 0,66670 3780 190 0,57080 3580 180 0,50 3450 173 0,333 3150 158

Intervalo de confianza (95%) 4280 7060 4260 6430 4190 5830 3980 5080 3700 4550 3410 4150 3230 3930 3110 3790 2840 3460

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METODOLOGÍA PROPUESTA

2. INSPECCIÓN DE CAMPO

SITIOS DE MEDICIÓN PROCESOS DOMINANTES

Diap. No. 13

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COMPLEJIDADES Cuenca media Entender apropiadamente condiciones anaerobias e interacciones columna agua – sedimento Cuenca alta y la cuenca baja Representar adecuadamente fenómenos de transporte propios de ríos de montaña

Diap. No. 14

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SITIOS DE MEDICIÓN CUENCA ALTA

Abajo Villa Pinzón – Q.San Pedro Arriba Villa Pinzón

Abajo – Sisga

Diap. No. 15

PTAR Gachancipá Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Abajo- PTAR Chocontá

RB Abajo - Tocancipá Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

SITIOS DE MEDICIÓN CUENCA MEDIA

La Balsa

Colector Patio Bonito Diap. No. 16

R.Frío

RB La Isla Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

La Virgen

RB Mondoñedo Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

SITIOS DE MEDICIÓN CUENCA BAJA

R.Apulo

D. Cadena Nueva - La Guaca

Salto del Tequendama

Descarga Tocaima Diap. No. 17

RB Desembocadura

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R.Magdalena Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Mediciones Río Magdalena Desembocadura Río Bogotá

Estación Nariño

Pte. Ospina

Estación Arrancaplumas Diap. No. 18

Bocatoma Cambao

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METODOLOGÍA PROPUESTA 3. IMPLEMENTACIÓN O SELECCIÓN DE UN MODELO MATEMATICO Y VERIFICACION DEL CÓDIGO MODELO APROPIADO PARA EL SISTEMA FÍSICO MODELADO BIEN CODIFICADO

Diap. No. 19

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SELECCIÓN DEL MODELO • QUAL2-E (EPA) No maneja bien condiciones anaeróbicas Requiere correcciones para su aplicación Río Bogotá Interacciones agua sedimentos se modelan exógenamente No es amigable • QUAL2-K (Chapra, 2001 – EPA 2002) Ok. Condiciones anaeróbicas, Ok Interacciones agua sedimentos se manejan endógenamente Facilidad de uso, amigabilidad

Diap. No. 20

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SELECCIÓN DEL MODELO QUASAR (Whitehead, et al. 1997) • Sencillez modelo conceptual. Muy costoso • Requiere modificaciones. Dinámica a nivel planeamiento?

OTIS (Runkel, 1998), ADZ (Beer y Young, 1983) • Ok. Procesos de transporte Ríos de Montaña • Requieren extensión para su aplicación como • modelos de calidad •MIKE-11 • Complejidad justificada a este nivel ? • Manejo de condiciones anaeróbicas? Metanogénesis? Costo? Diap. No. 21

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METODOLOGÍA PROPUESTA 4. INVESTIGACIÓN HIDRÁULICA PRELIMINAR Y ENSAYOS CON TRAZADORES PARÁMETROS HIDRÁULICOS Y DE TRANSPORTE MODELOS DE TIEMPO DE VIAJE

Diap. No. 22

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INVESTIGACIÓN HIDRÁULICA

Tabla 44 – Características de las secciones transversales trapezoidales de los subtramos de estudio Subtramo Ancho base (m) z Purificación - Coello 80 6.67 Coello - Nariño 100 5.00 Nariño - Ambalema 160 5.26 Ambalema – Sabandija 150 8.11 Sabandija - Arrancaplumas 55 5.93

Secciones transversales medias Diap. No. 23

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INVESTIGACIÓN HIDRÁULICA Las Huertas

Vel., Prof., Ancho

50 40

y = 26.303x 0.1001 R2 = 0.8537

30 y = 0.9958x 0.3557 R2 = 0.8675

20 10 0 12.00

22.00

y = 0.0594x 0.4971 R2 = 0.8542 32.00

42.00

52.00

62.00

72.00

82.00

Caudal

Diap. No. 24

Velocidad

Prof.

Ancho

Potencial (Velocidad)

Potencial (Prof.)

Potencial (Ancho)

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CALIBRACIÓN HIDRÁULICA Puente Vargas - La Balsa, Rio Bogotá 12 La La La La

11 10

Balsa Balsa Balsa Balsa

Observados HecRas St. Venant MDLC

Caudal[m3/s]

9 8 7 6 5 4 3

Diap. No. 25

0

50

100

150

200

250 300 Tiempo[hr]

350

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400

450

500

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EXPERIMENTOS CON TRAZADORES CUENCA MEDIA

Diap. No. 26

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EXPERIMENTOS CON TRAZADORES CUENCA BAJA

Diap. No. 27

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METODOLOGÍA PROPUESTA 5. PROGRAMACIÓN DE TOMA DE MUESTRAS

METODOLOGÍA

SITIOS DETERMINANTES ACUERDOS LABORATORIO

Diap. No. 28

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Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

MEDICIONES DE CAMPO Y ANÁLISIS DE LABORATORIO

• Aforos de caudal, T, pH, conductividad y • • • • •

Oxígeno disuelto, Vel. Viento (40 sitios) DBO total y soluble, DQO total y soluble, NTK, amonio, nitratos, fósforo total y soluble, alcalinidad, Clorofila-a Coliformes totales, Coliformes fecales SST y Análisis de muestras de columna agua sedimento (Demanda béntica)

Diap. No. 29

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Campo Mat. Org. Nutrientes

Fito. Patógenos

Sedimentos

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TOMA DE LA MUESTRA

• Siguiendo la masa de agua • Integrada en la sección transversal

Diap. No. 30

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MODELO DE TRANSPORTE Ejemplo tiempos de viaje cuenca media

12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0

84 87 98 104 133 135 145 161 161 162 162 165 166 178 179 181 182 183 192 193 202 203 206 213 213

Tiempo medio de viaje (d)

Río Bogota-Cuenca Media Tiempo medio de Viaje del soluto M1

Distancia (Km ) Q max TR 2 años Q min TR 2 años

Diap. No. 31

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Embalse del Guájaro

Ciénaga Luisa

Bahía Cartagena

Ciénaga Jobo

Pasacaballos Ciénaga Capote

DIA 1 Bahía Barbacoas

DIA 3

Ciénaga Aguas Claras

Calamar

Ciénaga Matuya

Ciénaga Juán Gómez

DIA 2 Ciénaga María La Baja Diap. No. 32

CAMPAÑA DE MEDICIONES

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AFOROS Aforos - Uninorte

Diap. No. 33

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Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

TOMA DE MUESTRAS Y EQUIPOS Toma de muestras y equipos

Diap. No. 34

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TOMA DE MUESTRAS Y EQUIPOS Toma de muestras y equipos

Diap. No. 35

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Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

PERSONAL TÉCNICO

Diap. No. 36

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EQUIPOS

Diap. No. 37

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METODOLOGÍA PROPUESTA 6. CAMPAÑAS DE MEDICIONES Y ANÁLISIS DE LABORATORIO

DATOS PARA CALIBRACIÓN DEL MODELO

Diap. No. 38

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CAUDALES CAMPAÑAS 1 - 5 Perfil de Caudales Río Bogotá 120

Caudal (m 3/s)

100 80 60 40 20

K 335 + 774

K 282+274

K 269 + 774

K 249 + 274

K 247 + 774

K 212 + 950

K 202 + 908

K 192 + 340

K 180 + 539

K 177 + 999

K 166 + 199

K 162 + 337

K 160 + 915

K 144 + 915

K 132 + 915

K 103 + 665

K 84 + 415

K 81 + 040

K 78 + 170

K 76 + 670

K 69 + 170

K 52 + 750

K 36 + 670

K 31 + 170

K 23 + 920

K 18 + 920

K 15 + 720

K 10 + 670

K 1 + 930

K0+0

0

Abscisa (Km) Campaña 1

Diap. No. 39

Campaña 2

Campaña 3

Campaña 4

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Campaña 5

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

OXÍGENO DISUELTO - CAMPAÑAS 1 - 5 Perfil Longitudinal Rio Bogotá Oxígeno Disuelto (mg/l) 9

Cuenca Alta

Oxigeno Disuelto (mg/l)

8

Cuenca Media

Cuenca Baja

7 6 5 4 3 2 1

K 0 + 000 K 1 + 930 K 10 + 670 K 15 + 720 K 18 + 920 K 23 + 920 K 31 + 170 K 36 + 670 K 52 + 750 K 69 + 170 K 76 + 670 K 78 + 170 K 81 +040 K 84 + 415 K 103 + 665 K 132 + 915 K 144 + 915 K 160 + 915 K 162 + 337 K 166 + 199 K 177 + 999 K 180 + 539 K 192 + 340 K 202 + 908 K 212 + 950 K 247 + 774 K 249 + 274 K 269 + 774 K 282+274 K 335 + 774

0

Distancia (km) Campaña 1 Diap. No. 40

Campaña 2

Campaña 3

Campaña 4

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Campaña 5 Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

ESCHERICHIA COLI

Diap. No. 41

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DBO5 TOTAL

Diap. No. 42

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AMONIO Perfil Longitudinal Rio Bogotá Amonio (mg/l)

30

Cuenca Media

Cuenca Alta

Cuenca Baja

Amonio (mg/l)

25

20

15

10

5

K 0 + 000 K 1 + 930 K 10 + 670 K 15 + 720 K 18 + 920 K 23 + 920 K 31 + 170 K 36 + 670 K 52 + 750 K 69 + 170 K 76 + 670 K 78 + 170 K 81 +040 K 84 + 415 K 103 + 665 K 132 + 915 K 144 + 915 K 160 + 915 K 162 + 337 K 166 + 199 K 177 + 999 K 180 + 539 K 192 + 340 K 202 + 908 K 212 + 950 K 247 + 774 K 249 + 274 K 269 + 774 K 282+274 K 335 + 774

0

Distancia (km) Campaña 1 Diap. No. 43

Campaña 2

Campaña 3

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Campaña 4

Campaña 5 Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Campañas 1 y 2 de mediciones de calidad del agua y aforos RM Parámetros de campo y toma de muestras

Oxígeno Río Bogotá

Diap. No. 44

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METODOLOGÍA PROPUESTA 7. CALIBRACIÓN Y VERIFICACIÓN DEL MODELO

MODELO CALIBRADO Y VERICADO PREDICTIVO (LISTO PARA REALIZAR SIMULACIONES DE ESCENARIOS)

Diap. No. 45

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CALIBRACIÓN ENTRADAS MEDIDAS

SALIDAS MEDIDAS

-

Salida

error

longitud SALIDAS CALCULADAS

PARAMETROS Diap. No. 46

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CALIBRACIÓN Son muchos los procesos que interactúan y las heterogeneidades espaciales y temporales que se desconocen Se requiere mayor atención en el proceso de calibración y más cuidado en la proposición de soluciones determinísticas Se ha vuelto una práctica común incluir límites de confianza con los resultados de los modelos Es necesario y honesto hacer un análisis de incertidumbre Diap. No. 47

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COMPORTAMIENTO

MEDIDA DE IDENTIFIABILIDAD

COMPORTAMIENTO ACUMULADO

PARAMETRO

PARAMETRO Diap. No. 48

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Identificación y sensibilidad - Modelo de 2 parámetros

Diap. No. 49

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SENSIBILIDAD PARAMÉTRICA - GLUE 1

1

0.8

0.8

0.6

0.6

0.6

0.4

0.4

0.4

0.2

0.2

0.2

0.2

0.4 0.6 DescC

0.8

1

0.2

0.4

0.6 HydrolN

0.8

1

0.2

1

1

1

0.8

0.8

0.8

0.6

0.6

0.6

0.4

0.4

0.4

0.2

0.2

0.2

0.05

0.1

0.15 DenitN

0.2

0.25

1

1.5

2

0.1

0.2

0.3 HydrolP

0.4

0.5

H

0.4

0.6 NitrifA

0.8

1

1-R2

1 0.8

L

0.2

0.4 0.6 HydrolPOM

0.8

1

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0.5 vs

Función objetivo para OD

Diap. No. 50

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SENSIBILIDAD PARAMÉTRICA - GLUE 1

1

0.8

0.8

0.6

0.6

0.6

0.4

0.4

0.4

0.2

0.2

0.2

0.2

0.4 0.6 DescC

0.8

1

0.2

0.4

0.6 HydrolN

0.8

1

0.2

1

1

1

0.8

0.8

0.8

0.6

0.6

0.6

0.4

0.4

0.4

0.2

0.2

0.2

0.05

0.1

0.15 DenitN

0.2

0.25

1

1.5

2

0.1

0.2

0.3 HydrolP

0.4

0.5

H

0.4

0.6 NitrifA

0.8

1

1-R2

1 0.8

L

0.2

0.4 0.6 HydrolPOM

0.8

1

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0.5 vs

Función objetivo para SRP

Diap. No. 51

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Banda de Incertidumbre - GLUE Model output and associated confidence limits (UCI=0.95, LCI=0.05) 3.5

Discharge [m 3s -1]

Oxígeno disuelto [mgl-1]

Observed Confidence Limits 3

2.5

2

1.5

1

0.5

dCFL

0 1 0.5 0 1

Diap. No. 52

2

3

4

5 6 Time [samples]

7

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

8

9

10

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

CALIBRACIÓN

Diap. No. 53

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

VERIFICACIÓN

Diap. No. 54

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

TEMPERATURA CAMP - 2 Bogotá Tibitoc - Alicachín (8/14/2001) Cam paña de Mediciones No. 2

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -20

0

20

40

60

Temp(C) Diap. No. 55

80

100

120

140

160

Temp-data

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

OXÍGENO DISUELTO CAMP - 2 Bogotá Tibitoc - Alicachín (8/14/2001) Cam paña de Mediciones No. 2

8 7 6 5 4 3 La Balsa

2 La Virgen

PTAR Salitre El Cortijo

El Espino

1

Muña Hda. San Fco. Saucedal La Isla Las Huertas Mondoñedo

Vuelta Grande

0 -20

0

20

40

DO(mg/L) Diap. No. 56

60

80

DO-data

100

120

140

160

Dos(mg/L)

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

TN Y TP CAMP - 2 Bogotá Tibitoc - Alicachín (8/14/2001) Cam paña de Mediciones No. 2

30000

25000

20000 PTAR Salitre El Cortijo

Muña Mondoñedo

15000

10000

5000 El Espino

0 -20

0

20

40

TP-data

Diap. No. 57

60

80

TP

TN

100

120

140

160

TN-data

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

FÓSFORO ORGÁNICO CAMP - 2 Bogotá Tibitoc - Alicachín (8/14/2001)

4000 3500 3000 2500 PTAR Salitre El Cortijo

2000

Muña Mondoñedo

1500 El Espino

1000 500 0 -20

0

20

40

60

Po-data

Diap. No. 58

80

100

120

140

160

Po (ugP/L)

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

VERIFICACIÓN CAMPAÑA 4 CUENCA ALTA Bogotá AA Villapinzon - Hda Triunfo OD Campaña de Mediciones No. 4 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -10

0

10

20

30

DO(mg/L)

Diap. No. 59

40

DO-data

50

60

70

80

90

Dos(mg/L)

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Coliformes Fecales C1 - RM Río Magdalena - (Pte. Variante - Arrancaplumas) Coliformes Fecales 1.E+08

Concentracion (NMP/100ml)

1.E+07

1.E+06

1.E+05

1.E+04

1.E+03

1.E+02

1.E+01 0

Modelo obser

Diap. No. 60

20

40

60

80

100

120

140

160

Abscisa (Km)

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Coliformes Fecales C2 - RM Río Magdalena - (Pte. Variante - Arrancaplumas) Coliformes Fecales 1.E+09

Concentracion (NMP/100ml)

1.E+08 1.E+07 1.E+06 1.E+05 1.E+04 1.E+03 1.E+02 1.E+01 0

Modelo obser

Diap. No. 61

20

40

60

80

100

120

140

160

Abscisa (Km)

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

METODOLOGÍA PROPUESTA 7. SIMULACIONES DE ESCENARIOS DE SANEAMIENTO

ANALISIS Y COMPARACION DE ALTERNATIVAS – SOPORTE PARA SELECCIÓN DE TECNOLOGÍA

Diap. No. 62

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

BANDA DE CONFIANZA SITUACION ACTUAL BANDA DE CONFIANZA CONDICIONES ACTUALES INCERTIDUMBRE EN EL CAUDAL Q min:TR 2 años, Qmax:TR 2 años R. Bogotá VillaPinzón - Magdalena Oxígeno Disuelto 9.0 8.5

Cuenca Alta

Cuenca Media

Cuenca Baja

8.0 7.5 7.0

6.0

Concentración (mg/l)

5.5 5.0 4.5

Salto del Tequendama Cadena de Generación

E M B A L S E

6.5

D E L

4.0 3.5 3.0

M U Ñ A

2.5 2.0 1.5 1.0 0.5

Distancia (Km)

Diap. No. 63

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

340

330

320

310

300

290

280

270

260

250

240

230

220

210

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

0

10

0.0 Ox.Saturación Condicion actual

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

POT ACTUAL – OXÍGENO DISUELTO Bogotá Tibitoc - Alicachín (8/14/2001) ESCENARIO 3 - PTAR´s SALITRE, FUCHA Y TUNJELO - CONDICIONES ACTUALES - CON COMPUERTAS

8 7 6 5 4 3

P TA R Salitre P TA R Fucha

2

P TA R Tunjuelo

La Virgen

1

Muña Mondoñedo

0 50

60

70

80

90

DO(mg/L)

Diap. No. 64

100

DO-data

110

120

130

140

150

Dos(mg/L)

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

BANDAS DE INCERTIDUMBRE Condicion actual y probable ESCENARIO PROBABLE A 10 AÑOS Y ESCENARIO ACTUAL Condiciones Críticas - Caudales Mínimos Oxígeno Disuelto 9.5 9.0

Cuenca Alta

Cuenca Media

Cuenca Baja

8.5 8.0 7.5 7.0

6.0

Concentración (mg/l)

5.5 5.0

Salto del Tequendama Cadena de Generación

E M B A L S E

6.5

4.5 D E L

4.0 3.5 3.0

M U Ñ A

2.5 2.0 1.5 1.0 0.5

Condición a 10 años

Diap. No. 65

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

340

320

330

310

290

Distancia (Km)

300

270

280

250

260

240

220

230

210

190

200

170

180

150

160

140

120

130

110

90

100

80

60

70

50

30

40

20

0

10

0.0

Ox.Saturación Condición Actual

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Usos del Agua Cuenca Baja CALIDAD Y USOS POSIBLES (Por parámetro) PRINCIPALES PARAMETROS PARA DETERMINAR EL REUSO DEL AGUA

SITUACION FUTURA (AÑO 2012)

SITUACION ACTUAL (AÑO 2002) Promedio

Usos

Crítico

Usos

5%

95%

Crítico

Oxígeno disuelto OD (mg/L)

4.4

1_2_3_4_5_6_7. (5)

0.4

1_2_3_4_5_6. (5)

4.9

6.7

1_2_3_4_5_6_7

DBO5 Total (mg/L)

30

1_2_3_4_5_6_7

71

1_2_3_4_5_6_7

22.6

14.3

1_2_3_4_5_6_7

SST (mg/L)

135

1_6_7

220

1_6_7

23.1

18.0

1_2_3_4_5_6_7

Ausente Ausente Ausente Ausente

1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5

PH Flotantes y Espumas Grasas y aceites Sólidos de fondo Olor Comp.Amoniacales (mg/L)

7.26 Ausente(7) Ausente(7) Ausente(7) Ausente(7) 15.89

1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5

7.26 Ausente(7) Ausente(7) Ausente(7) Ausente(7) 27.57

1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5

Cadmio (mg/L) Cobre (mg/L) Cromo (mg/L) Niquel (mg/L)

0 0.02 0.034 0.027

1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6 1_2_3_4_5_6 1_2_3_4_5_6

0.011 0.037 0.095 0.035

1 1_2_3_4_5_6 1_2_3_4_5 1_2_3_4_5_6

1_2_3_4_5_6_7 1_2_3_4_5_6 1_2_3_4_5_6 1_2_3_4_5_6

Plomo (mg/L)ç

0.036

1_2_3_4_5_6_7

0.044

1_2_3_4_5_6_7

1_2_3_4_5_6_7

Ausente Ausente Ausente Ausente

Coliformes totales NPM/100ml

9.50E+07

1_2 3.10E+08

1_2

1_2

Coliformes fecales NMP/100 ml)

1.48E+07

1 9.30E+07

1

1

(5): El valor adoptado es tomado del decreto 1594/84

MODELO

(7): Valor tomado a partir del conocimiento de los expertos a partir de observaciones

Diap. No. 66

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Río Bogotá - EAAB-UNAL 2010 Herramienta de simulación de tiempos de viaje calibrada

SIMULACIÓN TRAMO R.B. Estación LG El Cortijo -R.B. Puente Mondoñedo 1000 Conductividad aguas arriba Conductividad simulada

900

Conductividad [S/cm]

800 700 600 500 400 300 200 100

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Tiempo [hr]

Diap. No. 67

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Río Bogotá Herramienta de Simulación de Escenarios calibrada para condiciones actuales

Diap. No. 68

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Río Bogotá Herramienta de Visualización de Resultados y Comparación de Escenarios

Diap. No. 69

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Utilidad de los modelos – Algunos Ejemplos

Oxígeno disuelto

Simulación de escenarios

Diap. No. 70

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Coliformes totales

Utilidad de los modelos – Algunos Ejemplos

Diap. No. 71

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Ejemplo Resultados Oxígeno disuelto

Simulación de escenarios (Banda máximos - mínimos)

Diap. No. 72

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Ejemplo Resultados

Diap. No. 73

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho

Marco de modelación propuesto Resultado de proyectos e investigaciones previas: • Camacho L.A., Díaz-Granados M., Giraldo E., (2002) “Contribución al desarrollo del modelo de calidad del agua del Río Bogotá” XX Congreso Latinoamericano de Hidráulica, La Habana Cuba. • Camacho, L.A. y Díaz-Granados (2003) “Metodología para la Obtención de un Modelo Predictivo de Transporte de Solutos y Calidad del Agua en Ríos – Caso Río Bogotá” Agua 2003, Cartagena.

• Universidad de los Andes – EAAB (2003) “Modelación de la calidad del agua del Río Bogotá”, Informe Final • Universidad de los Andes – Acuagyr (2005), “Modelación de la calidad del rio Magdalena y caracterización de las aguas lluvias y residuales de Girardot”, Informe Final • Universidad Nacional de Colombia - – EAAB (2012) “Modelación dinámica de la calidad del agua del Río Bogotá”, Informe Final Diap. No. 74

Modelación de la Calidad del Agua de Determinantes Convencionales Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Introducción Marco de modelación Luis A. Camacho