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MODELACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA RIO QUINDIO MUNICIPIOS DE

SALENTO, ARMENIA, CALARCÁ Y LA TEBAIDA, DEPARTAMENTO DEL

QUINDIO

ENMARCADO EN EL PROYECTO “PENSEMOS EN EL FUTURO, AHORREMOS AGUA”

Presentado a:

LINA MARIA GALLEGO ECHEVERRY Profesional Especializado

Subdirección de Gestión Ambiental CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DEL QUINDÍO

Preparó:

JOHANA PÉREZ CARREÑO Ingeniera Civil

Especialista en Ingeniería Hidráulica y Ambiental

Armenia, Noviembre de 2015

MODELACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA: RIO QUINDÍO, 2015

pág. 2

TABLA DE CONTENIDO

1. GENERALIDADES ....................................................................................................................................... 6

1.1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................................... 6 1.2 OBJETIVOS ................................................................................................................................................. 7 1.3 ALCANCE .................................................................................................................................................... 7 1.4 MARCO NORMATIVO .................................................................................................................................. 8

2. REVISIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIA .............................................................................................. 11

2.1 LOCALIZACIÓN ......................................................................................................................................... 11 2.2 RED HIDROGRÁFICA SUPERFICIAL ......................................................................................................... 12 2.3 OFERTA HÍDRICA SUPERFICIAL ............................................................................................................... 13 2.4 DEMANDA HÍDRICA ................................................................................................................................. 14 2.5 CALIDAD DEL AGUA ................................................................................................................................. 15

2.5.1 Generadores de vertimiento y cargas contaminantes .................................................................. 15 2.5.2 Reportes históricos de la calidad del agua .................................................................................... 17

3. MODELO MATEMÁTICO UNIDIMENSIONAL QUAL2K ................................................................................ 23

3.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES .............................................................................................................. 23 3.2 METODOLOGÍA ........................................................................................................................................ 24

4. MODELACION: COMPONENTE HIDRAULICO ............................................................................................. 26

4.1 ESPACIAMIENTO DE LA MALLA DE MODELACIÓN .................................................................................. 26 4.2 OBTENCIÓN DE LOS TIEMPOS DE VIAJE ................................................................................................. 28 4.3 DATOS HIDROMÉTRICOS Y MORFOLÓGICOS ........................................................................................ 29 4.4 CONDICIONES DE BORDE ....................................................................................................................... 32

4.4.1 Condiciones de borde externas ....................................................................................................... 32 4.4.2 Condiciones de borde internas ....................................................................................................... 32

4.5 RED FINAL DE MODELACIÓN ................................................................................................................... 34 4.6 CALIBRACIÓN COMPONENTE HIDRÁULICO ............................................................................................ 35

4.6.1 Resultados de la modelación del componente hidráulico ............................................................ 35

5. MODELACIÓN: COMPONENTE CALIDAD ................................................................................................... 38

5.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS DEL LABORATORIO ..................................................................................... 38 5.1.1 Observaciones Generales de los reportes de calidad ................................................................... 39 5.1.1.1 Análisis de las concentraciones obtenidas en los vertimientos puntuales identificados en el

rio Quindío con relación a la Resolución 0631 de 2015 ............................................................................. 43 5.2 CONSTANTES CINÉTICAS DE REACCIÓN ................................................................................................. 44

5.2.1 Constante de decaimiento de la DBO (Kd) ..................................................................................... 45 5.2.2 Constante de decaimiento de los coliformes (Kb) ......................................................................... 46

5.3 RESULTADOS DE LA CALIBRACIÓN DEL COMPONENTE DE CALIDAD.................................................... 47

6. VALIDACIÓN DEL MODELO DE SIMULACIÓN ............................................................................................ 52

7. PLANTEAMIENTO DE ESCENARIOS PARA ELRIO QUINDIO ....................................................................... 57

7.1 ESCENARIO 1: REDUCCIÓN DE UN 60% DE LA DBO Y SST EN LOS VERTIMIENTOS DE LA CENTRAL DE SACRIFICIO DE

ARMENIA Y CURTIEMBRES LA MARÍA. .......................................................................................................................... 57 7.1 ESCENARIO 2: REDUCCIÓN DE UN 80% DE LA DBO5 Y SST EN LOS VERTIMIENTOS DE LA CENTRAL DE SACRIFICIO DE

ARMENIA Y CURTIEMBRES LA MARÍA. .......................................................................................................................... 58


pág. 3

7.1 ESCENARIO 3: IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO CON REMOCIONES DEL 80% EN LOS TRIBUTARIOS

RECEPTORES DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS, QUEBRADAS LA FLORIDA, EL CAFETERO Y PESCADOR, AL IGUAL QUE LAS

PTAR DE FRIGOCAFÉ Y CURTIEMBRES LA MARÍA. ......................................................................................................... 58 7.2 RESUTADOS DE LAS SIMULACIONES ...................................................................................................... 60 7.3 OBSERVACIONES DE LOS RESULTADOS ................................................................................................ 61

7.3.1 DBO5.................................................................................................................................................. 61 7.3.2 SST .................................................................................................................................................... 62 7.3.3 OD ..................................................................................................................................................... 63 7.3.4 pH ...................................................................................................................................................... 63 7.3.5 Coliformes Fecales ........................................................................................................................... 63

8. RESULTADOS DE CALIDAD – RETORNO PCH EL BOSQUE DIA 20/08/2015 ........................................... 65

9. CONCLUSIONES ....................................................................................................................................... 67

10. BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................................... 69


pág. 4

LISTA DE TABLAS

TABLA 1. NORMA PARA VERTIMIENTOS A UN CUERPO DE AGUA PARA USUARIOS NUEVOS ..................................................... 8 TABLA 2. CRITERIOS DE CALIDAD PARA LA DESTINACIÓN DEL RECURSO ............................................................................ 8 TABLA 3. VALORES LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES RESOLUCIÓN 0631 DE 2015 QUE HACEN REFERENCIA AL ESTUDIO DE

MODELACIÓN – RIO QUINDÍO................................................................................................................... 10 TABLA 4. OBJETIVOS DE CALIDAD RIO QUINDÍO– CRQ ................................................................................................. 10 TABLA 5. DEMANDAS DE AGUA LOCALIZADAS SOBRE EL CAUCE PRINCIPAL DEL RIO QUINDÍO .............................................. 14 TABLA 6. CARGAS CONTAMINANTES DE LOS CENTROS POBLADOS AFERENTES AL RIO QUINDÍO........................................... 16 TABLA 7. CARGA CONTAMINANTE SECTOR INDUSTRIAL RIO QUINDÍO .............................................................................. 16 TABLA 8. VALORES OBTENIDOS EN LAS CAMPAÑAS DE MODELACIÓN DE LOS AÑOS 2009, 2012, 2013 Y 2015 SOBRE EL CAUCE

PRINCIPAL DEL RIO QUINDÍO .................................................................................................................... 17 TABLA 9. DESCRIPCIÓN CRONOLÓGICA DE LAS DIFERENTES SALIDAS DE CAMPO SOBRE EL RIO QUINDÍO ............................. 26 TABLA 10. LOCALIZACIÓN DE PUNTOS A MODELAR SOBRE EL RIO QUINDÍO ..................................................................... 27 TABLA 11. VARIABLES HIDROMÉTRICAS OBTENIDAS EL 26 DE MAYO DE 2015 DURANTE LA JORNADA DE AFORO PARA LA OBTENCIÓN

DE LOS TIEMPOS DE VIAJE ....................................................................................................................... 29 TABLA 12. TIEMPOS DE VIAJE – RIO QUINDÍO ............................................................................................................ 29 TABLA 13. VARIABLES HIDROMÉTRICAS OBTENIDAS LOS DÍAS 19 Y 20 DE AGOSTO DE 2015 DURANTE LA JORNADA DE AFORO Y

MUESTREO ........................................................................................................................................... 30 TABLA 14. CAUDAL MEDIO Y MÍNIMO MENSUAL MULTIANUAL UNIDAD HIDROGRÁFICA RIO QUINDÍO .................................... 31 TABLA 15. CONDICIONES DE BORDE INTERNAS EN LA MALLA DE MODELACIÓN, RIO QUINDÍO............................................. 33 TABLA 16. RED ESQUEMATIZADA PARA MODELACIÓN DE CALIDAD DEL AGUA – RIO QUINDÍO ............................................. 34 TABLA 17. FUENTES DIFUSAS INCLUIDAS COMO PARTE DEL BALANCE HÍDRICO DENTRO DEL RIO QUINDÍO ........................... 35 TABLA 18. VARIABLES HIDROMÉTRICAS OBTENIDAS EN LA CALIBRACIÓN HIDRÁULICA ....................................................... 36 TABLA 19. DATOS DE CALIDAD RIO QUINDÍO (CRQ) – CAMPAÑA DE MUESTREO 19 Y 20 DE AGOSTO DE 2015 ................. 38 TABLA 20. ÍNDICE DE BIODEGRADABILIDAD* DE LOS VERTIMIENTOS ............................................................................. 41 TABLA 21. CARGA CONTAMINANTE DE LOS VERTIMIENTOS IDENTIFICADOS EN LA MODELACIÓN .......................................... 43 TABLA 22. CUMPLIMIENTO DE LA RESOLUCIÓN 0631 DE 2015, PARA LOS VERTIMIENTOS PUNTUALES IDENTIFICADOS EN LA

CAMPAÑA DE MUESTREO ........................................................................................................................ 44 TABLA 23. CALIBRACIÓN DE LAS DESCARGAS DIFUSAS ................................................................................................ 48 TABLA 24. CONSTANTES CINÉTICAS DE REACCIÓN ...................................................................................................... 48 TABLA 25. RELACIÓN ESTADÍSTICA ENTRE LOS DATOS HISTÓRICOS OBSERVADOS Y EL MODELO SIMULADO PARA EL AÑO 201555 TABLA 26. ESCENARIO 1 ........................................................................................................................................ 58 TABLA 27. ESCENARIO 2 ........................................................................................................................................ 58 TABLA 28. ESCENARIO 3 ........................................................................................................................................ 59 TABLA 29. PORCENTAJE DE REDUCCIÓN DE LA DBO 80%, RIO QUINDÍO ...................................................................... 62 TABLA 30. PORCENTAJE DE REDUCCIÓN DE LOS SST 80%, RIO QUINDÍO ...................................................................... 62 TABLA 31. PORCENTAJE DE AUMENTO DEL OD 80%, RIO QUINDÍO ............................................................................... 63 TABLA 32. PORCENTAJE DE REDUCCIÓN DE LOS CF, RIO QUINDÍO: ESCENARIO 3 ........................................................... 64

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. LOCALIZACIÓN RIO QUINDÍO - DEPARTAMENTO DEL QUINDÍO ........................................................................ 12 FIGURA 2. RED HIDROGRÁFICA – UNIDAD HIDROGRÁFICA RIO QUINDÍO .......................................................................... 13 FIGURA 3. VARIACIÓN DEL PROMEDIO DE CAUDALES MENSUALES MULTIANUALES, RIO QUINDÍO ......................................... 14 FIGURA 4. PRINCIPALES DEMANDAS EN LA UNIDAD HIDROGRÁFICA RIO QUINDÍO ............................................................. 15 FIGURA 5. VARIACIONES DE LOS PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA: TEMPERATURA ...................................................... 18 FIGURA 6. VARIACIONES DE LOS PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA: PH ...................................................................... 18


pág. 5

FIGURA 7. VARIACIONES DE LOS PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA: OD ..................................................................... 19 FIGURA 8. VARIACIONES DE LOS PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA: DBO ................................................................... 19 FIGURA 9. VARIACIONES DE LOS PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA: SST .................................................................... 20 FIGURA 10. VARIACIÓN DEL CAUDAL ......................................................................................................................... 20 FIGURA 11. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA METODOLOGÍA EMPLEADA ................................................................................ 24 FIGURA 12. PUNTOS DE AFORO Y MUESTREO, RIO QUINDÍO.......................................................................................... 28 FIGURA 13. OFERTA HÍDRICA RIO QUINDÍO ............................................................................................................... 31 FIGURA 14. CALIBRACIÓN COMPONENTE HIDRÁULICO, PERFIL LONGITUDINAL DEL CAUDAL - SIMULADO VS OBSERVADO ....... 36 FIGURA 15. CALIBRACIÓN COMPONENTE HIDRÁULICO, PERFIL LONGITUDINAL: VELOCIDAD - SIMULADO VS OBSERVADO ........ 37 FIGURA 16. CALIBRACIÓN COMPONENTE HIDRÁULICO, PERFIL LONGITUDINAL: PROFUNDIDAD DEL CAUCE - SIMULADO VS OBSERVADO

.......................................................................................................................................................... 37 FIGURA 17. MODELO DE CALIDAD DEL AGUA – RIO QUINDÍO ........................................................................................ 49 FIGURA 18. MODELO DE CALIDAD DEL AGUA – RIO QUINDÍO ........................................................................................ 49 FIGURA 19. MODELO DE CALIDAD DEL AGUA – RIO QUINDÍO ........................................................................................ 50 FIGURA 20. MODELO DE CALIDAD DEL AGUA – RIO QUINDÍO ........................................................................................ 50 FIGURA 21. MODELO DE CALIDAD DEL AGUA – RIO QUINDÍO ........................................................................................ 51 FIGURA 22. MODELO DE CALIDAD DEL AGUA – RIO QUINDÍO ........................................................................................ 51 FIGURA 23. VALIDACIÓN DEL MODELO DE SIMULACIÓN: TEMPERATURA DEL AGUA Y PH ................................................... 52 FIGURA 24. VALIDACIÓN DEL MODELO DE SIMULACIÓN: DBO, OD Y SST ...................................................................... 53 FIGURA 25. VALIDACIÓN DEL MODELO DE SIMULACIÓN: CAUDAL ................................................................................... 55 FIGURA 26. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LOS ESCENARIOS DE SANEAMIENTO: DBO5, OD Y PH .............................. 60 FIGURA 27. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LOS ESCENARIOS DE SANEAMIENTO: SST Y CF ........................................ 61 FIGURA 28. RIO QUINDÍO, VERTIMIENTO RETORNO PCH EL BOSQUE, REPORTE 20/08/2015 ....................................... 65 FIGURA 29. RIO QUINDÍO, VERTIMIENTO RETORNO PCH EL BOSQUE, REPORTE 20/08/2015 ....................................... 66


pág. 6

1. GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCIÓN

La normativa ambiental que reglamenta la formulación de planes de saneamiento y

manejo de vertimientos y los procesos de licenciamiento ambiental reconocen la

importancia de conocer la capacidad de autodepuración de rios y corrientes, lagos o

humedales e identificar los impactos en el uso y calidad del agua que generan los

vertimientos de agua residual doméstica y/o industrial en las fuentes receptoras. Es

por ello, que los modelos de transporte de contaminantes y de calidad del agua

permiten conocer la capacidad de autodepuración por dilución, dispersión longitudinal

y procesos de transferencia y/o reacción físico-químicas y biológicas en las fuentes

receptoras, dimensionándolas y seleccionando soluciones estructurales (ejemplo,

plantas de tratamiento) y no estructurales (ejemplo, tecnologías de producción más

limpias) requeridas para alcanzar estándares de calidad de agua en la fuente

receptora bajo diferentes niveles de contaminación y/o tratamiento. Para esto, se

requiere seguir una metodología rigurosa en la implementación y aplicación de los

modelos de calidad del agua para que puedan ser utilizados efectivamente como

herramientas útiles en la toma de decisiones de saneamiento y manejo de

vertimientos.

El actual estudio de modelación denominado “Modelación de la Calidad del agua del

rio Quindío”, es realizado mediante la aplicación del software QUAL2K elaborado por

la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), el cual siguiendo

una serie de pasos involucrados dentro de sus lineamientos, establece una

aproximación de una realidad existente y futura de los parámetros hidráulicos y de

calidad de la fuente hídrica a analizar, considerando este los diferentes vertimientos de

aguas residuales originadas por sus distintos usos a lo largo de la corriente principal.

En cumplimiento con la Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico,

la Corporación Autónoma Regional del Quindío viene adelantando estudios de

modelación de la calidad del agua en las principales fuentes hídricas del departamento

del Quindío. Durante los años 2009, 2012, 2013 y 2015 se ha monitoreado el rio

Quindío en los municipios de Salento, Armenia y La Tebaida, evidenciando así su

comportamiento a través del tiempo, lo que constituye una herramienta de


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planificación que permite en la actualidad y a futuro, identificar y preservar el recurso

hídrico.

1.2 OBJETIVOS

General

Realizar la modelación de la calidad del agua en rio Quindío, en un tramo

cercano a los 51 kilómetros.

Específicos

Determinar la capacidad de autodepuración de la corriente modelada e

identificar los impactos en el uso y calidad del agua que generan los

vertimientos de agua residual en las fuentes receptoras.

Elaborar escenarios de saneamiento partiendo de información existente.

1.3 ALCANCE

El estudio considera el muestreo en diferentes puntos sobre el rio Quindío, iniciando

desde la cuenca alta en la estación denominada Escobal (localizada sobre la finca que

lleva su mismo nombre) en el municipio de Salento, hasta la vereda Maravelez en el

municipio de La Tebaida, a tan solo 3 kilómetros antes de su confluencia con el rio La

Vieja.

Las actividades desarrolladas dentro de la elaboración del presente estudio son las

siguientes:

Trabajo de campo,

Determinación de tiempos de viaje

Campañas de aforo y muestreos de agua

Trabajo de oficina,

Obtención y ajuste de registros hidrométricos

Análisis Hidrológico de la fuente a modelar


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Procesamiento de la información físico-química y bacteriológica

Selección del Modelo de Simulación a implementar

Calibración del modelo

Escenarios de saneamiento utilizando el modelo ya calibrado

1.4 MARCO NORMATIVO

En Colombia, por medio del Decreto Único Reglamentario del Sector Ambiente y

Desarrollo Sostenible (Decreto 1076 de 2015), se encuentran compilados en un solo

cuerpo normativo todos los decretos reglamentarios vigentes expedidos hasta la

fecha, que desarrollan las leyes en materia ambiental. Teniendo en cuenta esta

finalidad este decreto no contiene ninguna disposición nueva, ni modifica las

existentes.

Para los usos del agua y residuos líquidos están reglamentados mediante los decretos

1594 de 1984 y 3930 de 2010, en donde se establecen las normas de vertimiento a un

cuerpo de agua.

Tabla 1. Norma para vertimientos a un cuerpo de agua para usuarios nuevos

PARÁMETRO DECRETO 1594 / 84

pH (min-max) 5.0 – 9.0

Temperatura

DBO5 Remoción en carga ≥ 80%

Sólidos Suspendidos Remoción en carga ≥ 80%

Grasas y/o Aceites Remoción en carga ≥ 80%

De igual forma, el Decreto 1594 de 1984 establece los criterios de calidad admisibles

para los diferentes usos del agua. Entre estos se encuentra el uso agrícola, pecuario,

recreativo y de consumo humano.

Tabla 2. Criterios de calidad para la destinación del recurso

Parámetro

Expresado Consumo Uso Uso

como Humano y

doméstico(1) Agrícola Recreativo(2)

pH Unidades 5 – 9 4.5 – 9.0 5.0 – 9.0

Oxígeno Disuelto (3) mg O2/L - - 6.1

Cloruros mg/L 250 - -

Tensoactivos mg/L 0.5 - 0.5


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Parámetro

Expresado Consumo Uso Uso

como Humano y

doméstico(1) Agrícola Recreativo(2)

Grasas y/o Aceites mg/L Ausente - Ausente

Coliformes Totales NMP/100ml 20000 < 5000 1000

Coliformes Fecales NMP/100ml 2000 < 1000 200

(1) Para su potabilización se requiere solamente tratamiento convencional (2) Contacto primario (3) 70% de la concentración de saturación

El Decreto 3930 del 2010, establece los parámetros mínimos que deben ser utilizados

en los modelos de simulación aplicables en la ordenación del recurso hídrico, los

cuales se presentan a continuación:

DBO5: Demanda bioquímica de oxígeno a cinco (5) días.

DQO: Demanda química de oxígeno.

SST: Sólidos Suspendidos Totales.

pH: Potencial del Ion hidronio, H+

T: Temperatura.

OD: Oxígeno disuelto.

Q: Caudal.

Datos Hidrobiológicos.

Coliformes Totales y Fecales.

La Resolución 0631 de 2015, establece en su Capítulo V los parámetros

fisicoquímicos y sus valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales

de aguas residuales domésticas (ARD) y de las aguas residuales de los prestadores

del servicio público de alcantarillado a cuerpos de aguas superficiales, a cumplirse a

partir del 01 de enero del 2016.


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Tabla 3. Valores límites máximos permisibles Resolución 0631 de 2015 que hacen referencia al estudio de modelación – rio Quindío

PARAMETRO UNIDADES

AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS -ARD Y

DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LOS PRESTADORES DEL

SERVICIO PUBLICO DE ALCANTARILLADO A CUERPOS DE AGUAS SUPERFICALES CON

UNA CARGA MAYOR A 625.00 Kg/día DBO5 Y

MENOR O IGUAL A 3000 Kg/día DBO5

BENEFICIO DUAL-

BOVINOS Y

PORCINOS

GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA

FABRICACION DE

ARTICULOS DE PIEL,

CURTIDO Y ADOBO DE

PIELES

pH unidades 6.0 a 9.0 6.0 a 9.0 6.0 a 9.0 6.0 a 9.0

DQO mg/l O2 180 800 200 1200

DBO5 mg/l O2 90 450 150 600

SST mg/l 90 225 100 600

Así mismo, la Corporación Autónoma Regional del Quindío en su Resolución No. 1035

de Noviembre de 2008, “Por medio de la cual se establecen objetivos de calidad para

las fuentes hídricas del departamento del Quindío” resuelve en su Artículo Primero

cada uno de los objetivos de calidad de los diferentes cuerpos de agua en el

departamento a ser alcanzados antes del año 2017.

Tabla 4. Objetivos de calidad rio Quindío– CRQ

TRAMO PARAMETRO DE CALIDAD UNIDAD OBJETIVO DE CALIDAD

ESPERADO PARA EL AÑO 2017

TRAMO 1

Comprendido entre el nacimiento hasta la bocatoma del municipio

La Tebaida

Oxígeno disuelto (mg/l O2) Mayor o igual a 7.5

DBO (mg/l O2) <5

SST (mg/l) <20

pH unidades Entre [6.5-9.0]

Coliformes Totales NMP/100ml 20000

Coliformes Fecales NMP/100ml 2000

TRAMO II

Desde la central de sacrificio Frigocafé hasta el rio Barragán

Oxígeno disuelto (mg/l O2) Mayor a 5.0

DBO (mg/l O2) 30

SST (mg/l) 100

pH unidades Entre [6.5-9.0]


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2. REVISIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIA

2.1 LOCALIZACIÓN

El rio Quindío es la principal corriente del departamento del Quindío, su cauce principal nace al noreste del departamento a una altura de 3780 m.s.n.m. y desemboca a una altura de 1040 m.s.n.m. en la confluencia con el rio Barragán, dando origen al rio La Vieja La extensión territorial de la cuenca se enmarca entre las coordenadas 1141686.1 m E, 972745.5 m N y 1187987.2 m E, 1013447.9 m N. La unidad hidrográfica se encuentra en los municipios de Salento, Armenia, Calarcá y La Tebaida.

Presenta un área total de 26890.69 ha., por lo que constituye la mayor unidad hidrográfica en el departamento del Quindío dentro de la subzona hidrográfica del río La Vieja. El área hidrográfica del río Quindío se encuentra ubicada en la subzona hidrográfica 2612, según la clasificación del Instituto Colombiano de Hidrología y Estudios Ambientales (IDEAM).


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Figura 1. Localización Rio Quindío - Departamento del Quindío

2.2 RED HIDROGRÁFICA SUPERFICIAL

En su recorrido, el rio Quindío lleva consigo gran cantidad de tributarios que convergen en su cauce. A continuación se presentan los rios que la conforman.


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Figura 2. Red Hidrográfica – unidad hidrográfica rio Quindío

Sus principales tributarios son los rios Navarco, Boquerón, Santo Domingo, Verde y las quebradas Cárdenas, San José, Boquía, La Florida, El Pescador y La Picota, esta última cerca de la confluencia entre los rios Quindío y Barragán.

2.3 OFERTA HÍDRICA SUPERFICIAL

Del estudio de balances hídricos de las principales fuentes hídricas del departamento del Quindío realizado anualmente por la Corporación Autónoma Regional del Quindío se presenta la siguiente información de caudales medios anuales en la unidad hidrográfica del rio Quindío.


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Figura 3. Variación del promedio de caudales mensuales multianuales, rio Quindío

Fuente: Índice de Escasez, CRQ 2014

2.4 DEMANDA HÍDRICA

En la unidad hidrográfica del rio Quindío las principales demandas de agua que se presentan son abastecimiento humano y generación de energía, en una escala menor se presentan otras demandas relacionadas con actividades productivas de tipo industrial y agropecuario. De esta se abastecen los municipios de Salento (Quebradas Cruz Gorda, La Cristalina y Bolívar), Armenia (Cauce principal) y Buenavista (Quebrada La Picota). Igualmente se proporciona agua para Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH) ubicadas a lo largo del cauce principal. El Campestre, Bayona, La Unión y El Bosque.

Tabla 5. Demandas de agua localizadas sobre el cauce principal del rio Quindío

Entidad Unidades de Demanda Promedio captado

Agosto 2015 (m3/s)

Total Concesionado

(m3/s)

EPA Municipio de Armenia 1.097 1.5

ESAQUIN Municipio de La Tebaida* 0.15 0.15

Multipropósito PCH Campestre 0.650 2.7

PCH Bayona 0.612 2.7

PCH La Unión 0.000 2.7

ENREVSA PCH EL Bosque 0.881 3.6

*No existen reportes, por tanto se asume el total de la concesión

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

m3 /

s

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Caudal 17.50 12.04 15.78 19.72 16.70 10.39 7.74 8.66 9.76 20.00 22.61 17.97

RIO QUINDIO Caudal Medio Mensual Multianual


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Figura 4. Principales demandas en la unidad hidrográfica rio Quindío

2.5 CALIDAD DEL AGUA

Además de ser la principal fuente abastecedora de agua potable en el departamento del Quindío y conceder sus fluidos a cuatro pequeñas centrales hidroeléctricas, la unidad hidrográfica emplea agua en procesos agroindustriales tales como beneficio de café, plátano, cítricos, al igual que porcinos, bovinos, aves e industriales como curtiembres. Todo lo anterior, acompañado del uso recreativo enmarcado en actividades turísticas.

2.5.1 Generadores de vertimiento y cargas contaminantes

A continuación se presentan los principales sectores que generan mayor aporte de carga contaminante en la unidad hidrográfica del rio Quindío.

Centros urbanos

El rio Quindío hasta su cuenca media recibe vertimientos directos en su cauce principal del corregimiento de Boquía localizado antes de la bocatoma que surte al acueducto del municipio de Armenia (Bocatoma EPA). Igualmente, recibe vertimientos indirectos de los municipios de Salento, Armenia, Calarcá y Córdoba, a través de las quebradas El Mudo, La Florida, El Cafetero (conocido también como San Nicolás), El

1.097

0.15

0.650

0.612

0.881 Municipio de Armenia

Municipio de La Tebaida*

PCH Campestre

PCH Bayona

PCH La Unión

PCH EL Bosque


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Pescador y ríos Santo Domingo y Verde respectivamente. A continuación, se presenta la carga contaminante estimada por cada uno de los centros poblados que se encuentran en el área aferente del rio Quindío.

Tabla 6. Cargas contaminantes de los centros poblados aferentes al rio Quindío

Municipio / Centro

Poblado

Horizontes de proyección

Población (DANE)

Carga percápita

(kg DBO5/hab-

día)*

Carga percápita

(kg SST/hab-día)* K

g D

BO

5/dí

a

(Pro

duci

da)

Kg

SS

T/d

ía

(Pro

duci

da)

Sis

tem

a de

Tra

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o

Kg

DB

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día

(Ver

tida)

Kg

SS

T/d

ía

(Ver

tida)

Ver

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nto

Per

-Cáp

ita

(L/h

ab-d

ía)

Caudal

(L/s)

Con

cent

raci

ón

DB

O5

(mg/

L)

Con

cent

raci

ón S

ST

(mg/

L)

2005 2011 2011 2011 2011 2011

Armenia (20.3% de

la Población)

55.434 57.360 0,050 0,042 2.868 2.409 No 2.868 2.409 169,3 112,40 295 248

Calarcá

(Quebrada El Pescador

52%)

29.233 30.282 0,050 0,042 1.514 1.272 No 1.514 1.272 215,2 75,42 232 195

La María (Calarcá)

786 0,050 0,042 39 33 No 39 33 135,0 1,23 370 311

Boquia (Salento)

516 0,050 0,042 26 22 No 26 22 135,0 0,81 370 311

Fuente: Línea Base - Estudio de Ordenación del Recurso Hídrico en la Cuenca del Río la Vieja, CRQ, 2011.

Sector industrial

El sector industrial que se ubica en la cuenca del rio Quindío y que produce mayores afectaciones sobre el recurso, está compuesto por las curtiembres del sector La María y la Central de Beneficio de Carnes Frigocafé. A continuación se presenta la relación del sector industrial y la caracterización de los vertimientos según la base de datos para el cobro de la tasa retributiva de la CRQ.

Tabla 7. Carga contaminante sector Industrial rio Quindío

Usuario

Sector (avícola,

curtiembres,

industrial) Fu

ente

de

Vert

imie

nto

Localización Concentración

(mg/L) Caudal vertido (L/s)

Resultado estudio línea base

X Y DBO5 SST Carga DBO5

(kg/día)

Carga SST

(kg/día)

Central de sacrificio Frigocafé

Industria R. Quindío 1.156.896 992.895 S.D S.D S.D 46,27 17,38


pág. 17

Asociación curtiembres La María

Curtiembre R. Quindío 1.156.734 992.461 S.D S.D S.D 163,54 26,39

SD: Sin dato *CRQ, 2011.

2.5.2 Reportes históricos de la calidad del agua

En la Tabla 8 se presenta el consolidado de los resultados de calidad del agua en la corriente principal del rio Quindío tomados en las modelaciones de los años 2009, 2012, 2013 y 2015 realizadas por la CRQ.

Tabla 8. Valores obtenidos en las campañas de modelación de los años 2009, 2012, 2013 y 2015 sobre el cauce principal del rio Quindío

Corriente Muestreo

ESTACION LONGITUD

T (°C) pH DBO SST OD CT CF Caudal

Año (km) (mg/LO2) (mg/L) (mg/L02) (NMP/100mL) (NMP/100mL) (m3/s)

Rio

Qui

ndío

2009

Escobal 0 13.8 8.07 1.3 5.5 7.6 6.80E+02 6.80E+02 0.72

Bocatoma EPA 10.25 15.3 7.95 1.7 5.2 7.63 3.30E+04 3.30E+04 0.97

La María 25.59 21.4 8.29 1.2 9.6 7.06 1.60E+06 1.60E+05 0.89

Antes retorno PCH La Unión

29.3 21.7 7.84 3.05 22.6 6.52 1.59

Calle Larga 47.88 20 8.4 5.8 70 7 4.05

Maravelez 51.83 19 8.4 5 30 7.6 9.26

2012

Escobal 0 13.5 6.96 <5.7 4.4 8.7 0.92

Bocatoma EPA 10.25 15 7.56 <5.7 4.4 8.76 3.45

La María 25.59 19.1 7.83 <5.7 9.28 8.65 3.66

Después retorno PCH La Unión

29.3 19.6 7.67 <5.7 50.5 6.67 5.74

2013

Escobal 0 13 7.81 <5.7 4.6 7.47 <1.8x104 <1.8x104 1.19

Bocatoma EPA 10.25 16 7.91 <5.7 28 7.6 <1.8x103 <1.8x103 2.18

La María 25.59 20 8.1 <5.7 7 6.47 4.6x105 4.6x105 1.6


29.3 20 7.8 11.3 28 6.17 >1.6x105 >1.6x105 3.4

Calle Larga 47.88 20 7.91 3.27 9.53 7.96 1.60E+06 1.60E+06 4.37

Maravelez 51.83 21 8.19 2.99 8.07 8.21 1.60E+06 1.60E+06 5.89

2015

Escobal 0 13.1 7.78 0.68 2.8 7.94 2.40E+04 2.40E+04 0.84

Bocatoma EPA 10.25 16 7.97 0.61 2.7 8.1 7.00E+03 4.60E+03 2.23

La María 25.59 22.5 8.48 2.71 5.8 5.91 5.40E+04 5.40E+04 1.12


29.3 22.9 7.43 15.1 12.5 4.49 >1.60E+07 >1.60E+07 1.48

Calle Larga 47.88 23.6 7.96 2.54 3.9 7.52 6.80E+04 6.80E+04 1.8

Maravelez 51.83 25.1 8.31 0.86 4.9 7.63 7.80E+03 4.50E+03 4.44


pág. 18

Figura 5. Variaciones de los parámetros de calidad del agua: Temperatura

Figura 6. Variaciones de los parámetros de calidad del agua: pH

0

10

20

30

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

C

Abscisa (km)

Variación de la Temperatura del agua

Rio Quindío

2009

2012

2013

2015

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

un

ida

de

s

Abscisa (km)

Variación del pH - Rio Quindío

2009

2012

2013

2015


pág. 19

Figura 7. Variaciones de los parámetros de calidad del agua: OD

Figura 8. Variaciones de los parámetros de calidad del agua: DBO

4

5

6

7

8

9

10

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

mg

/lO

2

Abscisa (km)

Variación del Oxigeno Disuelto - Rio Quindío

2009

2012

2013

2015

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

mg

/lO

2

Abscisa (km)

Variación DBO - Rio Quindío

2009

2013

2015


pág. 20

Figura 9. Variaciones de los parámetros de calidad del agua: SST

Figura 10. Variación del caudal

Temperatura. Se presenta una tendencia creciente de esta variable relacionada directamente con la altura sobre el nivel del mar lo que hace que vaya en aumento hacia límites con el Valle del Cauca. En general se presenta un incremento de la temperatura en la cuenca media del rio Quindío, específicamente entre el caserío La María y antes del retorno de agua de la PCH La Unión (kilómetro 25), donde se halla localizada la zona industrial del municipio y reducción de la oferta hídrica por parte de las captaciones de agua para las pequeñas centrales hidroeléctricas. Para el año 2015, se ve

incrementada la temperatura un 11% respecto al año 2013 (de 18.3 C a 20.5

C), dada la presencia del fenómeno climatológico del Niño en Colombia.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

mg

/l

Abscisa (km)

Variación de los Sólidos Suspendidos Totales

Rio Quindío

2009

2012

2013

2015

Después del

retorno de la

PCH LaUnión

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

m3/s

Abscisa (km)

Variación del Caudal- Rio Quindío

2009

2012

2013

2015


pág. 21

pH. Entre los primeros 20 km de recorrido, el rio posee un comportamiento similar de este parámetro (cerca de 8 unidades). Luego entre el kilómetro 25 y 30, se presenta un descenso significativo disminuyendo los valores de pH casi 1 unidad, para luego llegar a sus condiciones iniciales al final del tramo de estudio (confluencia con el rio Barragán).

Oxígeno Disuelto. Al igual que los parámetros anteriores, el OD evidencia el mismo comportamiento en la cuenca media del rio Quindío. Dadas las actividades que se presentan en esta zona (vertimientos de aguas residuales domésticas e industriales, más captaciones y retornos provenientes de las PCH´s), el oxígeno disuelto decae, siendo el año más representativo el 2015 debido al descenso del caudal y continuo vertimiento. Contrario a lo anterior, para el año 2012 se evidencia una mayor concentración de este parámetro por presentarse dilución de los agentes contaminantes sobre la fuente hídrica a causa del aumento del caudal.

Demanda Bioquímica de Oxigeno. En las campañas de los años 2012 y 2013 no se contó con un valor exacto o menor al límite de detección de la técnica analítica aplicada (< 5.7 mg/l O2) para la estimación de la DBO, por lo que al comparar las concentraciones de los años 2009 y 2015 se evidencia un incremento en la cuenca media por localizarse allí los vertimientos industriales y domésticos que aumentan su valor. Para el año 2015 se presenta el año más crítico por la reducción significativa de los caudales en el rio Quindío.

Sólidos Suspendidos Totales. Las campañas presentan valores similares a través de los diferentes puntos monitoreados sobre el cauce principal del rio Quindío. Al final del tramo en estudio localizado después del retorno de la PCH La Unión (año 2012), se observa un incremento del 55% de los SST en comparación del monitoreo del año 2009 y 2013, los cuales se realizaron antes del retorno para ese entonces. El valor para el año 2013 en el punto Bocatoma EPA, supera en un 83% los valores obtenidos para los años 2009 y 2012, lo que se presume como un dato erróneo, dadas las condiciones vistas en campo.

Coliformes Totales y Fecales: Este parámetro va en aumento desde el kilómetro 25 (zona industrial) y decae a los 47 kilómetros luego de no versen involucrados vertimientos significativos luego de este punto hacia el final del tramo de estudio. Sin embargo antes del punto final, se tiene uno de los principales tributarios del rio Quindío como lo es el rio Verde, el cual posee concentraciones de 1.1E+04 NMP/100ml (campaña 2015) que no incrementan de forma significativa las concentraciones del rio Quindío al final del tramo de estudio. En general, se evidencia ceca de la desembocadura con el rio Barragán una notable disminución de este parámetro, lo que muestra síntomas


pág. 22

de autodepuración de los agentes contaminantes en el rio debido a los procesos naturales que se producen en ella.


pág. 23

3. MODELO MATEMÁTICO UNIDIMENSIONAL Qual2K

El modelo dinámico unidimensional Qual2k, simula la calidad del agua en ríos y arroyos de bajo caudal, asume zonas anóxicas y tramos longitudinalmente heterogéneos, maneja tributarios, fuentes puntuales y difusas. La EPA, (U.S. Environmental Protection Agency), lo aprobó en el 2007, se realizaron una serie de simulaciones en el arroyo “Southampton” en el Condado de Montgomery y Bucks, en Pennsylvania, USA en el 2008 (Capacasa, J;, 1998). En Colombia, fue validado en el río Bogotá, (IDEAM, 2010).

3.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES

El modelo presenta características útiles para la simulación de los rios y quebradas de montaña (cauces con pendiente longitudinal mayor al 1.0 %, Parraga 2004.) propios de nuestra región. A continuación se detallan algunas de sus cualidades:

Modelación en una sola dimensión (1D), en estado estacionario y con flujo no

uniforme.

Simula el cauce bien mezclado lateral y verticalmente.

Simula el ingreso de fuentes puntuales y difusas.

Simula las concesiones de agua como salidas puntuales y difusas.

Simula la diagénesis y el flujo hiporreico.

Permite la discretización espacial con tramos de diferentes longitudes.

Simula las dos formas de oxidación de la materia orgánica carbonosa: rápida

(DBOC5) y lenta (DBOC20 o DBOCultima).

Simula la anoxia.

Simula las bacterias (Coliformes totales o fecales)


pág. 24

3.2 METODOLOGÍA

La Figura 11, representa esquemáticamente la metodología aplicada para la modelación de la calidad del agua para una corriente hídrica.

Figura 11. Diagrama de flujo de la metodología empleada

Inicialmente se realizó la recopilación de información cartográfica con el fin de localizar la corriente principal junto a sus tributarios. A su vez, se evaluaron las diferentes estaciones a monitorear seleccionadas de acuerdo a su importancia geográfica y usos actuales (concesiones y vertimientos). Posteriormente, se georreferenciaron los puntos o secciones ya escogidos, para así determinar los tiempos de viaje de la masa de agua, cuyo fin es establecer un horario en la toma de muestras de calidad y cantidad sobre el tramo objeto de evaluación.

Definido el tramo, las secciones y los valores fisicoquímicos e hidrológicos a modelar, se construye el modelo de simulación teniéndose como objetivo, la identificación del comportamiento de los parámetros a modelar mediante el software QUAL2K. Para el presente estudio, se realizó una campaña de aforo y muestreo de la calidad del agua los días 19 y 20 de Agosto de 2015, esperando que esta información simule el comportamiento usual de la corriente hídrica bajo condiciones de caudales bajos, sin presencia de lluvias que modifiquen el estado del líquido en su trayectoria.

RECOPILACION DE INFORMACION

1. Caracterización de la Zona de

estudio

Definición del tramo de estudio

Elección de puntos de aforo y

muestreo

Obtención de tiempos de Viaje

Campaña de aforo y muestreo

2. Construcción del Modelo de

Simulación

3. Calibración del modelo de simulación

4. Simulación de escenarios de saneamiento

Conclusiones


pág. 25

Luego de ingresar los datos que requiere el modelo, se realiza el proceso de calibración, donde se pretende aproximar los valores modelados con los valores reales tomados en la fuente hídrica, siendo esta la parte más importante en la implementación de esta herramienta. Por último se efectúa la simulación de escenarios de saneamiento en relación con los objetivos de calidad esperados para el año 2017 (Resolución No. 1035 de Noviembre de 2008, CRQ).


pág. 26

4. MODELACION: COMPONENTE HIDRAULICO

Como etapa inicial en la implementación del modelo de simulación, el Componente Hidráulico se desarrolla según las actividades descritas en la Tabla 9, con el fin de identificar y localizar los diferentes usos del agua en la cuenca alta, media y baja los cuales incluyen vertimientos naturales, antrópicos, características hidráulicas e hidrométricas y condiciones de calidad hacia y sobre la fuente.

Tabla 9. Descripción cronológica de las diferentes salidas de campo sobre el rio Quindío

FECHA TIPO DE SALIDA

26/05/2015 Obtención de tiempos de viaje

19/08/2015 20/08/2015

Toma de muestras de agua (calidad) y aforos en los puntos seleccionados.

4.1 ESPACIAMIENTO DE LA MALLA DE MODELACIÓN

Las diferentes secciones transversales del rio se fijaron en función de:

Accesibilidad

Seguridad del personal

Condiciones hidráulicas

El tramo de estudio inicia aproximadamente a unos 10.3 kilómetros aguas arriba del punto de Bocatoma EPA en el municipio de Salento sobre el Valle de Cocora. Finalmente, el tramo se extiende hacia los límites entre los municipios de Armenia, Calarcá y La Tebaida en la vereda Maravelez, antes de la confluencia entre los rios Quindío y Barragán. Hidrológicamente la longitud natural del cauce es de 65.35 Km, para lo cual el presente estudio modelará un tramo cercano a los 51.83 Km.


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Tabla 10. Localización de puntos a modelar sobre el rio Quindío

SECCION

ESTACION CODIGO

ABSCISA DISTANCIA

ENTRE COORDENADAS

No. (Km) SECCIONES

∆x (m) Latitud Longitud a.s.n.m.

1 Escobal Q1 K00+000 0.00 4° 38' 12" 75° 31 ' 4" 2141

Quebrada Boquía V* K11+547 11.55 4° 38' 8" 75° 35 ' 17" 1730

2 Bocatoma EPA Q2 K10+250 1.30 4° 37' 40" 75° 35 ' 41" 1690

3 Concesión EPA C1 K10+260 0.01 4° 37' 40" 75° 35 ' 41" 1690

4 Rio Navarco V1 K12+100 1.84 4° 36' 59" 75° 36 ' 17" 1650

5 Concesión Campestre C2 K19+240 7.14 4° 34' 22" 75° 37 ' 55" 1522

6 Retorno Campestre R1 K22+890 3.65 4° 32' 57" 75° 38 ' 48" 1467

7 Concesión Bayona C3 K22+940 0.05 4° 32' 57" 75° 38 ' 48" 1467

8 Bocatoma La Tebaida Q3 K25+278 2.34 4°32' 00" 75° 39 ' 38" 1375

9 Retorno Bayona R2 K25+520 0.24 4°32' 00" 75° 39 ' 40" 1375

10 La María Q4 K25+590 0.07 4° 32' 00" 75° 39 ' 43" 1373

11 Central de Beneficio Armenia

V2 K26+133 0.54 4° 31' 50" 75° 39 ' 50" 1365

12 Curtiembres La María V3 K26+649 0.52 4° 31' 36" 75° 39 ' 55" 1355

13 Qda. La Florida V4 K28+566 1.92 4° 31' 29" 75° 40 ' 34" 1340

14 Qda. El Cafetero V5 K28+768 0.20 4° 31' 27" 75° 40 ' 48" 1335

15 PCH Q5 K29+301 0.05 4° 31' 17" 75° 40 ' 51" 1325

16 Concesion El Bosque C4 K31+980 2.68 4° 30' 44" 75° 41 ' 07" 1320

17 Qda. El Pescador V6 K33+250 1.27 4° 30' 2" 75° 41 ' 16" 1300

18 Retorno El Bosque R3 K38+986 5.74 4° 27' 38" 75° 42 ' 50" 1210

19 Calle Larga Q6 K47+875 8.889 4° 25' 12" 75° 44 ' 54" 1128

20 Rio Verde V7 K51+125 3.25 4° 23' 47" 75° 45 ' 48" 1125

21 Maravelez Q7 K51+825 0.70 4° 23' 44" 75° 46 ' 4" 1120 Q: Estación sobre el rio V: Vertimiento C: Captación R: Retorno a.s.n.m.: altura sobre el nivel del mar *Punto monitoreado pero no incluido en la modelación. Estación de control.


pág. 28

Figura 12. Puntos de aforo y muestreo, rio Quindío

4.2 OBTENCIÓN DE LOS TIEMPOS DE VIAJE

Se requiere la obtención de los tiempos de viaje en los diferentes puntos dentro del rio Quindío para así conocer cuánto tiempo tarda la masa de agua en trasladarse de una estación a otra, lo cual permite, en la medida de lo posible, tomar las muestras de agua de la misma masa de forma homogénea, además de poder realizar una óptima planificación del muestreo.

A continuación se explica la metodología utilizada para la obtención de los tiempos de viaje según el modelo matemático Qual2k (Chapra y Pelletier 2003) y su resultado.

El tiempo de viaje (Tn) de una corriente hídrica es igual a la sumatoria de los tiempos de residencia (tn) de cada tramo discretizado, es decir:


pág. 29

Dónde:

Tabla 11. Variables hidrométricas obtenidas el 26 de mayo de 2015 durante la jornada de aforo para la obtención de los tiempos de viaje

Punto Abscisa Estación Velocidad Área Total Prof. Media Ancho Caudal

(m/s) (m2) (m) (m) (m3/s)

Q2 K10+250

Bocatoma EPA 0.81 2.88 0.15 19.40 2.34

Q4 K25+590 La María 0.33 6.61 0.33 20.00 2.17

Q6 K47+875 Calle Larga 0.48 12.05 0.41 29.50 5.81

Tabla 12. Tiempos de viaje – Rio Quindío

ESTACÍON A(m2) x (m) Q

(m³/s) Volumen

(m³) Q medio

(m³/s) T viaje (seg)

T viaje (min)

T viaje (min)

T viaje (hora)

Horas parciales

Bocatoma EPA 2.88 0.000 2.34 0.00 2.34 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

La María 6.61 15340.000 2.17 72744.84 2.26 32241.90 537.37 537.37 8.96 8.96

Calle Larga 12.05 21802.000 5.81 203330.90 3.99 50906.48 848.44 1385.81 23.10 14.14

4.3 DATOS HIDROMÉTRICOS Y MORFOLÓGICOS

El método de aforo para la obtención de los tiempos de viaje y la toma de muestras de agua, fue seleccionado de acuerdo con lo establecido por el IDEAM en su “Guía para el monitoreo de cuerpos de agua, 1999”. El tipo de aforo implementado fue por vadeo; se seleccionaron un mínimo de 11 secciones verticales dentro de cada sección


pág. 30

transversal elegida (punto de monitoreo); la velocidad de flujo se obtuvo por medio de un molinete de eje horizontal.

Tabla 13. Variables hidrométricas obtenidas los días 19 y 20 de agosto de 2015 durante la jornada de aforo y muestreo

No. Estación Velocidad

(m/s) Área Total

(m2) Prof. Media

(m) Ancho

(m) Caudal (m3/s)

1 Escobal 0.505 1.667 0.278 6.000 0.841

2 Quebrada Boquía 0.208 1.980 0.220 9.000 0.412

3 Antes Bocatoma EPA 0.818 2.719 0.151 18.000 2.226

3' Captación EPA (dato CRQ)

1.097

4 Rio Navarco 0.238 4.040 0.337 12.000 0.963

4' Captación PCH Campestre (dato empresa)

0.650

5 Retorno PCH Campestre

0.650

5' Captación PCH Bayona (dato empresa)

0.612

6 Antes bocatoma La Tebaida 0.190 5.210 0.407 12.800 0.989

7 Retorno PCH Bayona

0.624

8 Puente La María 0.154 4.641 0.247 18.800 0.716

Retorno PCH Unión*

9 Frigocafé 0.563 0.015 0.049 0.300 0.008

10 Curtiembres La María

0.006

11 Quebrada La Florida 0.213 1.128 0.223 5.050 0.240

12 Quebrada El Cafetero 0.658 0.158 0.197 0.800 0.104

13 PCH 0.410 3.565 0.297 12.000 1.484

14 Retorno PCH La Unión (fuera de Servicio)

14' Captación PCH El Bosque

1.007

15 Quebrada El Pescador 0.166 1.278 0.290 4.400 0.212

16 Retorno PCH El Bosque**

0.881

17 Calle Larga 0.277 6.493 0.234 27.700 1.797

18 Centro Poblado rio Verde 0.266 5.482 0.222 24.700 1.459

19 Maravelez 0.367 12.110 0.311 39.000 4.443

*PCH fuera de servicio, el retorno se hace en un punto intermedio del caserío La María, sobre la margen del municipio de Calarcá. ** En el momento de la visita, se entrega por parte del operario el registro de caudales horarios del mes de Agosto hasta día 20 a las 8 a.m de este mes.


pág. 31

Caudal de muestreo

Basados en los datos de caudal medio mensual multianual obtenidos en la desembocadura del rio Quindío en el estudio “Línea Base, Ordenación del Recurso Hídrico en la Cuenca del Rio la Vieja, CRQ, 2011”, se ha estimado el tipo de caudal aforado el día 20 de Agosto de 2015 en la campaña de muestreo.

Tabla 14. Caudal medio y mínimo mensual multianual unidad hidrográfica rio Quindío

Caudal medio mensual multianual (m3/s)

Ene. Feb. Mar Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Prom.

Qmedio 17.18 15.76 17.27 20.82 19.47 13.89 11.79 8.55 7.79 16.86 22.52 21.58 16.12

Qminimo 4.16 3.25 3.12 6.57 6.79 4.78 4.22 3.02 2.73 3.16 5.02 6.81 4.47

Fuente: Estudio Línea Base, Ordenación del Recurso Hídrico en la Cuenca del Río la Vieja, CRQ, 2011

Figura 13. Oferta hídrica rio Quindío

Fuente: Línea Base, CRQ 2011.

Según el promedio anual de caudales mensuales vistos en la tabla anterior, se observa que el caudal aforado el día 20/08/2015 se encuentra por debajo del promedio de los caudales mínimos reportados en el tramo final del rio Quindío antes de la unión con el rio Barragán. Para el ejercicio o la aplicación del modelo de calidad del agua, es muy importante la toma de muestras en las condiciones vistas, donde existe poca dilución del agua en presencia de agentes externos como los son los vertimientos de

0

5

10

15

20

25

Ene. Feb. Mar Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.

m3/s

Mes

CAUDAL PROMEDIO MENSUAL MULTIANUAL

RIO QUINDIO

Qmedio Promedio Med. Aforado (20/08/2015)


pág. 32

aguas residuales, para así con ello determinar la capacidad de autodepuración o recuperación de la fuente bajo condiciones reducidas de oferta hídrica.

4.4 CONDICIONES DE BORDE

4.4.1 Condiciones de borde externas

Las condiciones de borde externas corresponden a las fronteras o límites del tramo a modelar de cualquier corriente hídrica principal (estación Escobal y Maravelez). La localización de las fronteras abiertas del modelo y la definición de las condiciones hidrodinámicas y de calidad del agua a imponer en dichos limites, son denominadas como condiciones de frontera. Estas constituyen en uno de los aspectos más relevantes dentro del proceso de implementación del modelo matemático.

4.4.2 Condiciones de borde internas Las condiciones de borde internas de una corriente hídrica a modelar, corresponden a los diferentes afluentes y derivaciones existentes a lo largo del cauce principal, como son los rios y quebradas tributarias, vertimientos de aguas residuales (pecuarias, industriales, agrícolas y domésticas), concesiones y retornos de agua. Los caudales y las características de calidad para las condiciones de borde internas son las obtenidas durante el día de muestreo en el rio Quindío. En la Tabla 15 se presentan todas las condiciones de borde internas correspondientes al rio incluidas en la modelación matemática.

Tributarios Como afluentes de la corriente principal, son evaluados aquellos que poseen mayor impacto a nivel de calidad sobre la corriente principal definidas como fuentes receptoras de aguas residuales o de mayor aporte de agua como ríos y quebradas. Estos son: rios Navarco y Verde y las quebradas La Florida, El Cafetero (se considera también como vertimiento puntual del centro de Armenia) y El Pescador.

Vertimientos de aguas residuales. Se refiere a la descarga directa de las aguas servidas de la Central de Beneficio “Frigocafé” y de las fábricas de Curtiembres; básicamente aguas residuales industriales. Este tipo de vertimientos directos es incluido en la modelación como descargas laterales; poseen caudales bajos, y su influencia en las características hidráulicas son casi nulas o despreciables mientras que su impacto es alto en las características de calidad de la fuente receptora.


pág. 33

Concesiones de agua A lo largo del rio Quindío existen diferentes puntos de captación directa relacionados principalmente con el abastecimiento de agua para el acueducto del casco urbano del municipio de Armenia y La Tebaida. Asimismo, en la cuenca media se localizan cuatro captaciones para la generación de energía eléctrica (PCH).

Retornos de agua Se refiere a los retornos de agua vueltos a la corriente principal del rio Quindío. Estos afectan la hidrodinámica del rio y aumenta la oxigenación del cuerpo receptor. Para los tramos en estudio se consideraron aquellos provenientes de las Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH), después del proceso de generación de energía.

Tabla 15. Condiciones de borde internas en la malla de modelación, rio Quindío

PUNTO CODIGO ESTACION ABSCISA

(km) CAUDAL

(m3/s) CONDICION

Q1 Escobal K00+000 0.8413 Estación

1 C1 Concesión EPA K10+260 1.0970 Concesión

2 V1 Rio Navarco K12+100 0.9625 Tributario

3 C2 Concesión Campestre K19+240 0.6500 Concesión

4 R1 Retorno Campestre K22+890 0.6500 Retorno

5 C3 Concesión Bayona K22+940 0.6120 Concesión

6 C4 Concesión La Tebaida k25+300 0.1500 Concesión

7 R2 Retorno Bayona K25+520 0.6240 Retorno

8 V2 Central de Beneficio Armenia K26+133 0.0083 Vertimiento

9 V3 Curtiembres La María K26+649 0.0062 Vertimiento

10 V4 Quebrada La Florida K28+566 0.2401 Tributario

11 V5 Quebrada El Cafetero K28+768 0.1037 Vertimiento

12 C5 Concesión El Bosque K31+890 1.0070 Concesión

13 V6 Quebrada El Pescador K33+250 0.2119 Tributario

14 R3 Retorno El Bosque K38+986 0.8808 Retorno

15 V7 Rio Verde K51+125 1.4587 Tributario

Q7 Maravelez K51+825 4.4425 Estación

C: Concesión de aguas V: Vertimiento R: Retorno


pág. 34

4.5 RED FINAL DE MODELACIÓN

El grid o malla de modelación, quedó conformada por 7 secciones transversales, las cuales corresponden a las secciones localizadas en las salidas de campo como estaciones de aforo y de toma de muestras de agua. En la siguiente figura se representa la malla de modelación para el rio Quindío, donde se especifican las distancias entre las secciones a implementar.

Tabla 16. Red esquematizada para modelación de calidad del agua – rio Quindío

Q1 0 1 K00+000 Escobal

1

1* K05+125

2

Q2 2 K10+250 Bocatoma EPA

3

C1 K10+260

V1 K12+100

C2 K19+240

R1 K22+890

C3 K22+940

Q3

4

3 K25+278 Bocatoma La Tebaida

R2 K25+520

Q4 5 4 K25+590 La María

V2 K26+133

6

V3 K26+649

V4 K28+566

V5 K28+768

4* K25+590

7

Q5 5 K29+301 PCH

C4 K31+980

8

V6 k33+250

R4 K38+986

Q6 6 K47+875 Calle Larga


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V7 k51+125

9

Q7 7 K51+825 Maravelez

*Estaciones interpoladas

Con base en los diferentes análisis efectuados, la red esquematizada en el rio Quindío para fines de la modelación numérica, queda definida de la siguiente manera: 7 secciones transversales (dos interpoladas – estabilidad numérica), 2 condiciones de borde externas (estación Escobal y Maravelez), 15 fronteras internas (3 vertimientos, 4 tributarios, 5 concesiones y 3 retornos).

4.6 CALIBRACIÓN COMPONENTE HIDRÁULICO

Durante la campaña de muestreo para la corriente en estudio, se obtuvo información de caudales y parámetros de calidad solamente en los tributarios de mayor interés en el rio Quindío, debido a su localización. Partiendo de este hecho, fue necesario tener en cuenta dentro de este componente, las fuentes difusas de agua necesarias para el balance de caudales no aforados en campo, es decir, es necesario introducir estos valores de caudal ya que la medición en campo no es específicamente exacta y se pierden ciertas cantidades de agua entre tramo y tramo.

Tabla 17. Fuentes Difusas incluidas como parte del balance hídrico dentro del rio Quindío

Fuente Difusa

Diffuse Abstraction

Diffuse Inflow Localización entre la

abscisa (m) m3/s

Fuente Difusa 1 D1 - 1.370 0.00 6.80

Fuente Difusa 2 D2 0.570 - 8.80 21.80

Fuente Difusa 3 D3 - 0.145 22.30 25.80

Fuente Difusa 3 D4 0.288 - 26.30 29.30

Fuente Difusa 3 D5 0.120 - 31.80 47.80

6Fuente Difusa 3

D5 - 1.190 48.00 51.80

4.6.1 Resultados de la modelación del componente hidráulico

Un modelo es una representación discreta y simplificada de una situación continua y compleja de un flujo real. Los diferentes tramos de una fuente hídrica o un canal son


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representados por elementos equivalentes o simplificados (unidimensionales, bidimensionales o tridimensionales), en los cuales se considera que el flujo sigue o responde a ciertas leyes físicas (continuidad y cantidad de movimiento), representadas mediante ecuaciones diferenciales que incluyen diferentes coeficientes empíricos. En el proceso de implementación del sistema de modelación matemática, inicialmente se lleva a cabo la fase de calibración del modelo hidrodinámico, el cual se constituye el módulo básico del sistema de modelación. Una vez lograda la calibración del modelo hidrodinámico, se procede a efectuar la calibración de los modelos de transporte y de calidad de agua, en la medida en que la información de campo disponible lo permita.

En la Tabla 18 se presentan los resultados de las variables hidrométricas, obtenidas después de la calibración hidráulica. Asimismo, en las siguientes Figuras se muestran los perfiles longitudinales de las variables observadas comparadas con las calculadas por el modelo (simuladas).

Tabla 18. Variables hidrométricas obtenidas en la calibración hidráulica

Abscisa (km)

Profundidad media (m)

Ancho Cauce (m)

Perímetro mojado (m)

Área húmeda (m2)

Velocidad media (m/s)

Caudal (m³/s)

0.00 0.280 6.000 6.560 1.650 0.510 0.841

10.25 0.150 18.000 18.300 2.690 0.800 2.148

25.27 0.390 12.800 13.580 5.025 0.200 0.989

25.59 0.250 18.800 19.300 4.716 0.240 1.532

29.30 0.300 12.000 12.600 3.566 0.420 1.486

47.88 0.240 27.700 28.180 6.622 0.270 1.794

Figura 14. Calibración componente hidráulico, perfil longitudinal del caudal - Simulado vs Observado

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

m3 /

s

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Componente Hidráulico Perfil Longitudinal - Caudal

Simulado

Observado


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Figura 15. Calibración componente hidráulico, perfil longitudinal: velocidad - Simulado vs Observado

Figura 16. Calibración componente hidráulico, perfil longitudinal: profundidad del cauce - Simulado vs Observado

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

m/s

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Componente Hidráulico Perfil Longitudinal - Velocidad

Simulado

Observado

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

m

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Componente Hidráulico Perfil Longitudinal - Profundidad

Simulado

Observado


pág. 38

5. MODELACIÓN: COMPONENTE CALIDAD

5.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS DEL LABORATORIO

Los datos de entrada (Inputs) para el modelo de “Calidad del agua” en el rio Quindío, fueron obtenidos por medio de la toma de muestras en el cauce principal y dos tributarios de mayor interés hídrico, de forma simultánea. Estas muestras fueron posteriormente analizadas en el laboratorio de aguas de la CRQ.

Tabla 19. Datos de calidad rio Quindío (CRQ) – Campaña de muestreo 19 y 20 de agosto de 2015

PUNTO DE MONITOREO

Caudal (m3/s)

Temp. Agua (˚C)

SST (mg/l)

OD (mg/l)

DBO5

(mg/l) DQO

(mg/l) pH

(unidades)

Coliformes Fecales

(NMP/100ml)

Coliformes Totales

(NMP/100ml)

Escobal 0.841 13.1 2.8 7.94 0.68 3.95 7.78 2.40E+04 2.40E+04

Bocatoma EPA 2.226 16.0 2.7 8.1 0.61 5.45 7.97 4.60E+03 7.00E+03

Rio Navarco 0.963 18.0 3.8 7.64 0.75 6.02 8.39 2.30E+03 2.30E+03

Retorno Campestre 0.650 19.7 3.8 7.97 4.39 9.02 8.67 1.70E+03 3.30E+03

Bocatoma La Tebaida 0.989 21.3 1.9 7.88 1.05 2.82 8.62 3.30E+03 4.90E+03

Retorno Bayona 0.624 20.1 1.6 7.65 2.17 5.64 8.4 4.90E+03 4.90E+03

La María 1.120 22.5 5.8 5.91 2.71 11.5 8.48 5.40E+04 5.40E+04

Central de Beneficio Armenia 0.008 24.9 15184 0.35 6780 33600 7 1.60E+11 1.60E+11

Curtiembres La María 0.006 24.5 281 * 335 771 8.14 1.60E+11 1.60E+11

Qda. La Florida 0.240 21.4 32.9 5.49 48.3 73.5 7.73 >1.60E+11 >1.60E+11

Qda. El Cafetero 0.104 22.5 148 3.18 224 374 7.39 1.60E+11 1.60E+11

PCH 1.484 22.9 12.5 4.49 15.1 30.8 7.43 >1.60E+07 >1.60E+07

Qda. El Pescador 0.212 21.4 4.9 4.79 14.6 21.6 7.31 4.00E+04 6.80E+04

Retorno PCH El Bosque* 0.881 21.5 682 6.25 116 188 7.37 4.70E+09 4.70E+09

Calle Larga 1.797 23.6 3.9 7.52 2.54 18.8 7.96 6.80E+04 6.80E+04

Rio Verde 1.459 21.4 3.7 7.44 0.94 3.38 8.01 1.10E+04 1.10E+04

Maravelez 4.443 25.1 4.9 7.63 0.86 4.32 8.31 4.50E+03 7.80E+03

Sobre el rio Quindío *Estos datos serán utilizados como escenario critico en la cuenca medio baja del rio Quindío, ya que la calidad reportada fue un evento atípico

(operaciones de mantenimiento en la planta) el cual no fue reportado aguas abajo en la siguiente estación - Calle Larga, debido a los horarios establecidos para la toma de muestras.


pág. 39

5.1.1 Observaciones Generales de los reportes de calidad

Temperatura

Existe una tendencia creciente de esta variable relacionada directamente con la altura sobre el nivel del mar lo que hace que esta vaya en aumento de tramo a tramo, debido a que el punto final se encuentra próximo al rio La Vieja (límites con el Valle del Cauca). Además, y muy importante es que las mediciones de temperatura en las estaciones van asociadas al aumento o disminución de la temperatura ambiente que se produce en el transcurso del día. La temperatura influye directamente en la disociación de sales y gases, por lo tanto en la conductividad eléctrica y el pH. Se aprecia un aumento de la temperatura del 7% entre las estaciones Bocatoma La Tebaida y PCH (en una distancia cercana a los 4 kilómetros). Lo anterior es atribuido a las diferentes actividades de tipo antrópico que se dan en la zona.

pH

El análisis de esta variable es fundamental para establecer la calidad del agua, permite identificar las condiciones acidas o alcalinas de una corriente cuyos valores extremos puede repercutir seriamente en la flora y fauna acuáticas. En todo momento los valores se encuentran dentro de los establecidos por el Decreto 1594/84 (entre 6 y 9 unidades): de 7.43 a 8.48 unidades aceptables para la mayoría de la fauna y flora acuática.

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0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00

C

Abscisa (km)

Variación de la temperatura del agua - Rio Quindío

Esc

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Boc

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0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00

un

idad

es

Abscisa (km)

Variación del Potencial de Hidrógeno - Rio Quindío


pág. 40

OD

Indicador importante de la calidad del agua. El oxígeno disuelto en el agua proviene del oxígeno en el aire que se ha disuelto en el agua, por lo que están muy influenciados por las turbulencias del rio (que aumentan el OD) o rios sin velocidad (en los que baja el OD). Los niveles de oxígeno disuelto típicamente pueden variar de 7 y 12 mg/l. Los niveles bajos de OD pueden encontrarse en áreas donde el material orgánico (vertimientos de plantas de tratamiento, granjas, plantas muertas y materia animal) está en descomposición. Las bacterias requieren oxígeno para descomponer desechos orgánicos y, por lo tanto, disminuyen el oxígeno del agua. Algunos tipos de larvas de mosca y mosquito se hallan localizados entre los 4mg/l a 1mg/l. El nivel más bajo de OD encontrado el día del muestreo se encuentra localizado en la estación PCH, luego de recibir las aguas residuales de tipo doméstico e industrial (4.49 mg/l O2). Entre las estaciones Bocatoma La Tebaida y PCH el decaimiento en la concentración del oxígeno disuelto fue de un 43%.

DBO5 y DQO

Estos parámetros permiten reconocer gradientes que van desde una condición relativamente natural o sin influencia de la actividad humana, hasta agua que muestra indicios o aportaciones importantes de descargas de aguas residuales municipales y no municipales.

DBO5: Este parámetro mide la cantidad de oxígeno que requieren los microorganismos para descomponer la materia orgánica presente en el agua. Es un parámetro que mide la cantidad de materia susceptible de ser consumida u oxidada por medios biológicos, entre mayor valor se presente mayor nivel de contaminación existe.

El rio Quindío en gran parte de su trayecto presenta niveles de DBO5 bajos en las primeras tres estaciones y final del tramo en estudio, representativo este de aguas no contaminadas, valores que se encuentran entre los 0.61 a 1.05 mg/l O2. Se tiene una concentración mayor de 15.1 mg/l O2 en la estación PCH, lego de recibir los vertimientos de tipo industrial y doméstico de la ciudad de Armenia, es decir, sobre este punto se consideran aguas superficiales con indicio de contaminación.

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mg

/l O

2

Abscisa (km)

Variación del Oxígeno Disuelto - Rio Quindío


pág. 41

DQO: Este parámetro estima la cantidad de materia orgánica en el agua que es oxidada o degradada por medios químicos, al igual que la DBO, entre mayor valor se presente mayor nivel de contaminación existe.

A lo largo del rio Quindío se presentan concentraciones de DQO entre 3.95 mg/l O2 y 30.8 mg/l O2. Esta última equivalente a aguas superficiales con indicio de contaminación, lo que se clasifica como “Aceptable”; valores entre 20 <DQO < 40 mg/l O2. (Tomado de: Escala de clasificación de la calidad del agua, CONAGUA, México).

Relación DQO/DBO

La relación entre la DQO y DBO biodegradable, permite identificar si la materia orgánica presente en el agua es muy biodegradable, moderadamente o poco biodegradable.

Índice de biodegradabilidad:

DQO/DBO = 1.5 Materia orgánica muy degradable

DQO/DBO = 2 Materia orgánica moderadamente degradable

DQO/DBO = 10 Materia poco degradable

Tabla 20. Índice de biodegradabilidad* de los vertimientos

PUNTO DE MONITOREO DQO/DBO OBSERVACIÓN

Central de Beneficio Armenia 5.0 De moderadamente a poco degradable

Curtiembres La María 2.3 Moderadamente degradable

Qda. La Florida 1.5 Muy degradable

Qda. El Cafetero 1.7 Muy degradable

Qda. El Pescador 1.5 Muy degradable

*Biodegradables: Sustancias que pueden ser degradadas o transformadas por los microorganismos (bacterias y hongos). Por ejemplo tenemos al papel, al cartón, algunos detergentes y desechos orgánicos (excremento, alimentos).

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mg

/l O

2

Abscisa (km)

Variación de la Demanda Bioquimica y Quimica de Oxigeno - Rio Quindío

DBO

DQO


pág. 42

SST

La concentración de sólidos suspendidos totales es importante para los ecosistemas fluviales por razones de calidad ecológica y del agua, los sólidos inorgánicos en suspensión atenúan la luz, principalmente a través del proceso de dispersión lo cual disminuye el proceso fotosintético en la flora acuática. Se ha demostrado las alteraciones en las relaciones depredador-presa (por ejemplo el agua turbia podría hacer difícil para los peces para ver a su presa – insectos). Los sólidos en suspensión también influyen en la actividad metabólica y proporcionan un área de superficie para la absorción y el transporte de una gran variedad de componentes.

El rio Quindío presenta niveles de SST entre 1.9 y 12.5 mg/l. Los mayores niveles se registran luego del paso del rio por el caserío La María. Ya cerca a la desembocadura con el rio Barragán (estación Maravelez), la concentración de SST se ve reducida a 4.9 mg/l.

Coliformes Totales y Fecales

Esta variable se relaciona directamente con la presencia de bacterias procedentes del intestino humano y de animales de sangre caliente, pero también ampliamente distribuidas en la naturaleza, especialmente en suelos, semillas y vegetales. La mayor concentración de este parámetro se encuentra en el tramo La María - PCH donde el rio recibe parte de los vertimientos de aguas residuales domésticas del casco urbano de Armenia y el caserío La María, además de los vertimientos de tipo industrial de la central de beneficio “Frigocafé”. Por otro lado, se observa para la última estación (Maravelez) una reducción de los coliformes fecales y totales de hasta un 99% en relación al valor reportado en la estación PCH, esto debido principalmente a los

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Abscisa (km)

Variación de los Sólidos Suspendidos Totales Rio Quindío

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NM

P/1

00m

l

Abscisa (km)

Variación de los Colifomes Fecales y Totales - Rio Quindío


pág. 43

procesos naturales que se producen en el rio ante la inexistencia de vertimientos significativos en el último tramo antes de su desembocadura con el rio Barragán.

En relación con la normatividad colombiana, los Coliformes Fecales no estarían cumpliendo con el Decreto 1594/84 en cuanto a la destinación del recurso para consumo humano en la captación de agua para el acueducto del municipio de Armenia y La Tebaida; los valores deberán son menores a 2000 NMP/100mly estos reportan concentraciones de 4600 NMP/100ml y 3300 NMP/100ml respectivamente.

5.1.1.1 Análisis de las concentraciones obtenidas en los vertimientos puntuales

identificados en el rio Quindío con relación a la Resolución 0631 de 2015

Para la identificación de los valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales de aguas residuales domesticas de los prestadores del servicio público de alcantarillado y no domésticas que vierten a fuertes superficiales (caso rio Quindío), se evalúa previamente la carga contaminante en kg/día de DBO5 con el fin de identificar la Tabla de los parámetros fisicoquímicos y sus valores límites máximos permisibles a cumplir.

Tabla 21. Carga contaminante de los vertimientos identificados en la modelación

ESTACION DBO5

(mg/l O2) Caudal (m3/s)

Caudal (l/s)

Carga Contaminante kg/día DBO5

Retorno Campestre 4.39 0.650 650.00 246.54

Retorno Bayona 2.17 0.624 624.00 116.99

Central de Beneficio Armenia 6780 0.008 8.28 4848.97

Curtiembres La María 335 0.006 6.18 178.79

Qda. La Florida 48.3 0.240 240.12 1002.06

Qda. El Cafetero 224 0.104 103.70 2006.92

Qda. El Pescador 14.6 0.212 211.88 267.28

Retorno El Bosque 116 0.881 880.76 8827.33


pág. 44

Tabla 22. Cumplimiento de la Resolución 0631 de 2015, para los vertimientos puntuales identificados en la campaña de muestreo

5.2 CONSTANTES CINÉTICAS DE REACCIÓN

En el modelo se hace fundamental conocer las distintas constantes que determinan la tasa a la que reaccionan los diferentes parámetros de calidad. Las constantes que serán necesarias hallar son las siguientes:

Constante de decaimiento de la DBO (Kd)

Constante de reaireación (K2).

PUNTO DE MONITOREO SST

(mg/l) DBO

(mg/l) DQO

(mg/l) pH

(unidades)

Retorno Campestre

V1 3.8 4.39 9.02 8.67

Cumplimiento Resolución 0631 de 2015 - Generación de Energía eléctrica

< 100 CUMPLE < 150 CUMPLE < 200 CUMPLE (6-9) CUMPLE

Retorno Bayona

V2 1.6 2.17 5.64 8.4


< 100 CUMPLE < 150 CUMPLE < 200 CUMPLE (6-9) CUMPLE

Central de Beneficio Armenia

V3 15184 6780 33600 7.00

Cumplimiento Resolución 0631 de 2015 -Beneficio Dual(Bovinos y Porcinos)

< 225 NO CUMPLE < 450 NO CUMPLE < 800 NO CUMPLE (6-9) CUMPLE

Curtiembres La María

V4 281 335 771 8.14

Cumplimiento Resolución 0631 de 2015 - Fabricación de artículos de piel, curtido y

adobo de pieles < 600 CUMPLE < 600 CUMPLE < 1200 CUMPLE (6-9) CUMPLE

Qda. La Florida

V5 32.9 48.3 73.5 7.73

Cumplimiento Resolución 0631 de 2015 - Aguas residuales domésticas ( 3000

Kg/día DBO5>) < 90 CUMPLE < 90 CUMPLE < 180 CUMPLE (6-9) CUMPLE

Qda. El Cafetero

V6 148 224 374 7.39

Cumplimiento Resolución 0631 de 2015 - Aguas residuales domésticas ( 3000

Kg/día DBO5>) < 90 NO CUMPLE < 90 NO CUMPLE < 180 NO CUMPLE (6-9) CUMPLE

Qda. El Pescador

V7 4.9 14.6 21.6 7.31

Cumplimiento Resolución 0631 de 2015 - Aguas residuales domésticas ( 625 Kg/día

DBO5<) < 90 CUMPLE < 90 CUMPLE < 180 CUMPLE (6-9) CUMPLE

Retorno El Bosque

V8 682 116 188 7.37


< 100 NO CUMPLE < 150 CUMPLE < 200 CUMPLE (6-9) CUMPLE


pág. 45

Constante de decaimiento de los coliformes (Kb).

5.2.1 Constante de decaimiento de la DBO (Kd)

Método de la cinética de primer orden

La tasa de remoción de la materia orgánica es proporcional a la cantidad de esta que se encuentre presente en el instante del análisis. Además se ha demostrado que la cinética de esta reacción se puede suponer para efectos prácticos como de primer orden, es decir:

dL/dT= -KdL (1)

Dónde:

L = Cantidad de Materia orgánica oxidable en el tiempo t, mg/L Kd = Coeficiente promedio de remoción de la DBO en el río, dia-1

Método de cálculo entre tramos

La constante de desoxigenación se puede calcular mediante la siguiente ecuación (Romero, 2004):

Kde = [(1/∆t) Ln (LA/LB)] (2)

Kd = (Kde/2.3) (3)

Dónde:

Kde : Constante de desoxigenación (base e), día-1

Kd : Constante de desoxigenación (base 10), día-1

LA : DBOC en el punto A, mg/l LB : DBOC en el punto B, mg/l Δt : Tiempo de viaje entre A y B, días A : Punto localizado aguas arriba B : Punto localizado aguas abajo

Si bien es cierto, que existen otro muchos métodos para determinar la constante de desoxigenación - el método de mínimos cuadrados, método de Thomas, método de la pendiente de Thomas, método de los puntos de Rhame - para llevar a cabo la modelación se decide por la metodología del cálculo de tramos, método más intuitivo y


pág. 46

de mayor facilidad de manejo, y el cual permite obtener las constantes entre cada tramo (estaciones de muestreo), lo que da una representación muy aproximada de los valores de decaimiento que se dan en el cauce.

Además, la bondad de este método frente al método de cinética de primer orden, es que no hace falta estimar la constante de desoxigenación a los 20 días, ya que no es representativo de la situación que ocurre en la quebrada, en general, las fuentes de montaña tienen una alta capacidad de reaireación por la turbulencia que se genera en rápidos y caídas, y por lo tanto el nivel de oxígeno disuelto se mantiene alto favoreciendo la degradación aerobia de la materia orgánica y la nitrificación de las diferentes especies de nitrógeno. Adicionalmente, por la baja profundidad de la corriente, la luz solar penetra la columna facilitando la mortalidad de sustancias patógenas. A su vez, en las piscinas y zonas muertas o de almacenamiento de las fuentes de montaña, bajo condiciones de caudal bajo, la materia orgánica particulada y los sólidos suspendidos se sedimentan y pueden quedar temporalmente atrapados, aumentando la capacidad efectiva de autopurificación.

Así pues, un método empírico como es el método de cálculo entre tramos, permite obtener valores de la constante de desoxigenación similares a los obtenidos después del proceso de calibración del modelo.

Constante de reaireación (K2)

Se ha demostrado que la tasa de transferencia de oxígeno a las corrientes por el fenómeno de reaireación depende de la hidrodinámica de los dos medios, de la intensidad, de la turbulencia y la superficie del agua, además de la relación entre el área superficial y el volumen del agua, como se muestra a continuación:

CCKVCCAKdt

dCSSL 2/ (4)

Donde KL es el coeficiente de absorción o de transferencia de masa y K2 es el coeficiente de reoxigenación.

5.2.2 Constante de decaimiento de los coliformes (Kb)

Se utilizará la siguiente fórmula:


pág. 47

KB = KB = KB1 + KBluz + KB(sed) - Ka(crecimiento) (5)

Dónde:

KB : Constante de decaimiento de los coliformes, dia-1

KB1 : Decaimiento por salinidad, dia-1

KBluz : Decaimiento por la luz, dia-1

KB(sed) :Decaimiento por sedimentación, dia-1

Ka(crecimiento) : Tasa de crecimiento de los coliformes, dia-1

La concentración de coliformes en aguas naturales se viene usando como indicador de contaminación potencial por patógenos desde 1890. Los factores que afectan a la aparición y desaparición de coliformes son múltiples, factores físicos, físico-químicos y bioquímicos-biológicos.

Tradicionalmente la desaparición de coliformes se trata como una cinética de primer orden (como casi todas las tasas relacionadas en el proceso de modelación). Lombardo va un poco más allá, y en un esfuerzo por describir la dinámica de los coliformes separa la cinética en tres ecuaciones de primer orden para Coliformes totales (CT), Coliformes fecales (CF) y estreptococos fecales (SF).

Existen muchos planteamientos sobre el decaimiento de los coliformes, otro interesante es la que propuesta por Lantrip (1983), en la cual propone una ecuación que modela el decaimiento, siendo este una combinación de la combinación de modelos que dependen de la intensidad lumínica y de los que no. La dificultad para la aplicación de este modelo, sería el conocimiento del valor de la intensidad lumínica y la temperatura para sustituir en la ecuación de Lantrip.

5.3 RESULTADOS DE LA CALIBRACIÓN DEL COMPONENTE DE CALIDAD

Una vez definidos los parámetros de calibración que tienen mayor sensibilidad además del ajuste manual de los valores de calidad para las descargas difusas, se inició el proceso de calibración del modelo seleccionado. Los parámetros con los menores efectos se dejaron fijos durante el proceso teniendo como base los valores reportados en la literatura científica.

La temperatura fue el primer parámetro de calidad del agua en ajustarse, y posteriormente se procedió con el ajuste de la DBO5, el OD, los SST y los CF. Con este ajuste manual preliminar de los parámetros de calibración, se realizaron las corridas del modelo. La calibración se efectuó comparando los resultados del modelo con los datos medidos en las estaciones sobre el cauce del rio Quindío.


pág. 48

A continuación se presentan los valores óptimos de los diferentes parámetros de calibración, además de los diferentes perfiles longitudinales para las variables temperatura del agua, DBO5, OD, SST, pH y CF.

Tabla 23. Calibración de las descargas difusas

Fuente Difusa

Localización entre

la abscisa (m)

Caudal (m3/s)

Temp. Agua°C

SST (mg/l)

OD (mg/l O2)

DBO5 (mg/l O2)

pH (unidades)

Coliformes Fecales

(NMP/100ml)

Fuente Difusa 1 D1 0.00 6.80 1.37 14.00 2.50 7.80 - 7.0 -

Fuente Difusa 2 D2 8.80 21.80 -0.57 - - - - - -

Fuente Difusa 3 D3 22.30 25.80 0.15 24.00 35.00 0.50 15.00 7.0 990000

Fuente Difusa 4 D4 26.30 29.30 -0.29 - - - - - -

Fuente Difusa 5 D5 31.80 47.80 -0.12 - - - - - -

Fuente Difusa 6 D6 48.00 51.80 1.19 25.00 7.75 8.00 - 7.0 -

Tabla 24. Constantes cinéticas de reacción

Estación Constante de reaireación

(1/d)

Velocidad de sedimentación

(m/d)

Tasa de Oxidación

(1/d)

Constante de decaimiento

de los coliformes

Velocidad de sedimentación

de los coliformes

Escobal 8.000 - - - -

Bocatoma EPA - 14.500 - - -

La María - 120.000 45.000 95.000 20.000

*Interpolada 120.000 50.000 35.000 95.000 30.000

PCH 230.000 17.000 23.500 150.000 30.000

Calle Larga 220.000 4.500 110.000 30.000


pág. 49

Figura 17. Modelo de calidad del agua – rio Quindío Perfil longitudinal de Temperatura

Figura 18. Modelo de calidad del agua – rio Quindío

Perfil longitudinal de DBO5

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

C

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Perfil longitudinal: Temperatura del Agua

Calibrado Observado Vertimiento-Retorno

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

mg

/l O

2

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Perfil longitudinal: DBO5



pág. 50

Figura 19. Modelo de calidad del agua – rio Quindío Perfil longitudinal de OD

Figura 20. Modelo de calidad del agua – rio Quindío Perfil longitudinal de pH

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

mg

/l O

2

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Perfil longitudinal: OD


4.50

5.00

5.50

6.00

6.50

7.00

7.50

8.00

8.50

9.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

un

idad

es

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Perfil longitudinal: pH



pág. 51

Figura 21. Modelo de calidad del agua – rio Quindío Perfil longitudinal de SST

Figura 22. Modelo de calidad del agua – rio Quindío

Perfil longitudinal de CF

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

mg

/l

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Perfil longitudinal: SST


2.E+03

5.E+06

1.E+07

2.E+07

2.E+07

3.E+07

3.E+07

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

NM

P/1

00M

L

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Perfil longitudinal: Coliformes Fecales



pág. 52

6. VALIDACIÓN DEL MODELO DE SIMULACIÓN

La validación o verificación del modelo de simulación, como su nombre lo indica, pretende certificar o garantizar que los resultados obtenidos de un modelo calibrado para una época específica, sirva para otras épocas cuando las condiciones sean similares. Con ello se pretende identificar un rango máximo o mínimo de los datos de calidad sobre cada punto monitoreado a partir de la información histórica. Para lo anterior, los diferentes modelos de calidad simulados para el año 2015 serán comparados con los valores obtenidos en las campañas de muestreo de los años 2009 y 2013 dadas las condiciones de caudales bajos en el rio Quindío. (Se excluye el año 2012 dado que solo fue posible realizar el modelamiento hasta la cuenca media debido a la presencia de lluvias).

Figura 23. Validación del modelo de simulación: Temperatura del Agua y pH

10

12

14

16

18

20

22

24

26

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0

C

Abscisa(km)

Verificación de la información obtenida: Temperatura del Agua

2009

2013

2015

Modelo 2015


pág. 53

Figura 24. Validación del modelo de simulación: DBO, OD y SST

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0

un

idad

es

Abscisa(km)

Verificación de la información obtenida: pH

2009

2013

2015

Modelo 2015


pág. 54

0

5

10

15

20

25

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0

mg

/l O

2

Abscisa(km)

Verificación de la información obtenida: DBO5

2009

2013

2015

Modelo 2015

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0

mg

/l O

2

Abscisa(km)

Verificación de la información obtenida: Oxigeno Disuelto

2009

2013

2015

Modelo 2015

0

5

10

15

20

25

30

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0

mg

/l

Abscisa(km)

Verificación de la información obtenida: SST

2009

2013

2015

Modelo 2015


pág. 55

Figura 25. Validación del modelo de simulación: Caudal

Gráficamente se puede observar que los diferentes modelos de calidad y cantidad calculados para el año 2015 poseen cierta similitud en cuanto a la variación entre tramos a lo largo del cauce principal y los obtenidos a través de los años; tendencias crecientes o decrecientes.

De acuerdo a lo anterior se presenta la siguiente tabla, los parámetros estadísticos medidos para cada una de las variables físicas y químicas en cada estación de muestreo, en ella se relaciona el coeficiente de variación respecto a la media de los valores obtenidos.

Tabla 25. Relación estadística entre los datos históricos observados y el modelo simulado para el año 2015

Parámetro calidad

Estación 2009 2013 2015 Modelo

simulado 2015 Media de los

datos Desv.

Estándar Coef. de

Variación

Temperatura

Escobal 13.8 13.0 13.1 13.1 13.3 0.37 3%

Bocatoma EPA 15.3 16.0 16.0 16.5 15.9 0.49 3%

La María 21.4 20.0 22.5 21.4 21.3 1.02 5%


21.7 20.0 22.9 22.1 21.7 1.23 6%

Calle Larga 20.0 20.0 23.6 23.9 21.9 2.18 10%

Maravelez 19.0 21.0 25.1 24.5 22.4 2.90 13%

pH

Escobal 8.1 7.8 7.8 7.8 7.9 0.14 2%

Bocatoma EPA 8.0 7.9 8.0 8.4 8.0 0.21 3%

La María 8.3 8.1 8.5 8.4 8.3 0.16 2%

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0

m3 /

s

Abscisa(km)

Verificación de la información obtenida: Caudal

2009

2013

2015

Modelo 2015


pág. 56

Parámetro calidad

Estación 2009 2013 2015 Modelo

simulado 2015 Media de los

datos Desv.

Estándar Coef. de

Variación


7.8 7.8 7.4 8.0 7.8 0.23 3%

Calle Larga 8.4 7.9 8.0 8.3 8.1 0.24 3%

Maravelez 8.4 8.2 8.3 8.4 8.3 0.10 1%

OD

Escobal 7.6 7.5 7.9 7.9 7.7 0.24 3%

Bocatoma EPA 7.6 7.6 8.1 7.8 7.8 0.23 3%

La María 7.1 6.5 5.9 7.3 6.7 0.62 9%


6.5 6.2 4.5 1.3 4.6 2.40 52%

Calle Larga 7.0 8.0 7.5 6.7 7.3 0.57 8%

Maravelez 7.6 8.2 7.6 7.1 7.6 0.44 6%

DBO5

Escobal 1.3 0.7 0.7 0.9 0.36 40%

Bocatoma EPA 1.7

0.6 0.3 0.9 0.75 88%

La María 1.2

2.7 2.7 2.2 0.86 39%


3.1 11.3 15.1 19.8 12.3 7.08 58%

Calle Larga 5.8 3.3 2.5 2.2 3.5 1.63 47%

Maravelez 5.0 3.0 0.9 0.8 2.4 2.00 83%

SST

Escobal 5.5 4.6 2.8 2.8 3.9 1.35 34%

Bocatoma EPA 5.2

2.7 2.6 3.5 1.47 42%

La María 9.6 7.0 5.8 5.7 7.0 1.82 26%


22.6 28.0 12.5 12.6 18.9 7.69 41%

Calle Larga

9.5 3.9 3.8 5.7 3.29 57%

Maravelez

8.1 4.9 4.8 5.9 1.86 31%

Caudal (m

3/s)

Escobal 0.7 1.2 0.8 0.8 0.9 0.20 23%

Bocatoma EPA 1.0 2.2 2.2 2.1 1.9 0.61 32%

La María 0.9 1.6 1.1 1.5 1.3 0.34 26%


1.6 3.4 1.5 1.5 2.0 0.94 47%

Calle Larga 4.1 4.4 1.8 1.8 3.0 1.40 47%

Maravelez 9.3 5.9 4.4 4.4 6.0 2.27 38%

Los parámetros de calidad como la temperatura del agua y pH, poseen un coeficiente de variación bajo respecto a la media, al igual que el OD. Esto se relaciona con cierta similitud entre los parámetros a través de los años, lo que hace pensar que la calidad del agua en relación a estos paramentos varía poco en condiciones de caudales medios a bajos. Sin embargo el Oxígeno Disuelto a través de los años va en descenso en el punto denominado PCH, lo que hace que el coeficiente de variación entre los datos sea alto (52%). Respecto a los demás parámetros (DBO, SST y Caudal), se tienen coeficientes de variación Altos, es decir, son más sensibles a las variaciones físico-quimias que alteren el comportamiento natural del rio.

Dado lo anterior, es necesario continuar con los muestreos sincronizados y reportes de caudal instantáneo, lo cual hace posible la verificación de cualquier modelo de simulación en una época específica. La información puede ser utilizada, como en el caso de la calibración del modelo, para mostrar tendencias del comportamiento de los parámetros de calidad o para tener una base estadística de ellos.


pág. 57

7. PLANTEAMIENTO DE ESCENARIOS PARA ELRIO QUINDIO

Los escenarios de saneamiento son representaciones hipotéticas del comportamiento de una sustancia contaminante en un cuerpo de agua, que ha sido modelada por medio de un programa de computador o técnicas matemáticas, y a la cual se le aplica un tratamiento que también es simulado por el programa o las técnicas matemáticas.

Una vez se ha ejecutado, calibrado y verificado el modelo de simulación, se procede a construir diferentes escenarios de saneamiento, siendo utilizado este como una herramienta de planificación. El modelo de simulación implementado para el rio Quindío, de acuerdo a su calibración, tiene validez para niveles bajos. Con esto, ya se tiene un modelo de simulación listo para la formulación de escenarios de saneamiento.

Es así como se estima un porcentaje de tratamiento para cada una de las descargas puntuales que se han introducido previamente, para lo cual el modelo hará la presunción de que estas cargas tienen algún tipo de tratamiento y efectuará las operaciones respectivas con una disminución en la carga de DBO, SST y un aumento en la concentración de OD.

En los escenarios de saneamiento que se proponen, el objetivo es darle características optimas al agua producida por los vertimientos, para ello se considera un aumento del Oxígeno Disuelto a los vertimientos generados por las industrias de la Central de Sacrificio y Curtiembres La María, donde se obtuvieron valores de 0.37 mg/l O2. Para ello, se propone instalar sistemas físicos o mecánicos (agitadores o resaltos hidráulicos) que provoquen la reaireación superficial del efluente de salida, para una mejor entrega al cauce con niveles de OD cercanos a 2 mg/l O2.

A continuación se hará una breve descripción de cada uno de los tres escenarios de saneamiento propuestos para la temporada de caudales bajos.

7.1 Escenario 1: Reducción de un 60% de la DBO y SST en los vertimientos de la Central de Sacrificio de Armenia y Curtiembres La María.

Se plantea una remoción del 60% de estas cargas contaminantes. A pesar de que existe un sistema de tratamiento, se proyectará una remoción adicional o una mayor eficiencia en el tratamiento actual que logre remover hasta un 60% de estos contaminantes en las condiciones analizadas en campo.


pág. 58

Tabla 26. Escenario 1

Sin Remoción (reportado el día del muestreo) 60% Remoción

DBO SST DBO SST

Central de Beneficio Armenia 6780 15184 2712 6073.6

Curtiembres La María 335 281 134 112.4

7.1 Escenario 2: Reducción de un 80% de la DBO5 y SST en los vertimientos de la Central de Sacrificio de Armenia y Curtiembres La María.

Se plantea una remoción del 80% de estas cargas contaminantes. A pesar de que existe un sistema de tratamiento, se proyectará una remoción adicional o una mayor eficiencia en el tratamiento actual que logre remover hasta un 80% de estos contaminantes en las condiciones analizadas en campo.



DBO SST DBO SST



7.1 Escenario 3: Implementación de sistemas de tratamiento con remociones del 80% en los tributarios receptores de aguas residuales domésticas, quebradas La Florida, El Cafetero y Pescador, al igual que las PTAR de Frigocafé y Curtiembres La María.

Dado que se tienen estudios para el saneamiento de la quebrada La Florida donde se existe una idea aproximada de la localización de la PTAR (punto cerca de la confluencia con el rio Quindío), se pretende que este sistema llegue a tener una remoción del 80% de las cargas contaminantes producidas por el casco urbano del municipio de Armenia. Por otro lado, no se cuenta con estudio alguno que pretenda tratar las aguas residuales de la quebrada El Cafetero, a pesar de ser este un vertimiento de mayor impacto negativo en comparación con la quebrada La Florida. De igual forma, se realizará la simulación con remociones del 80% de los valores de calidad reportados el día del muestreo (año 2015) para las quebradas.


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DBO SST DBO SST



Qda. La Florida 48.3 32.9 9.66 6.58

Qda. El Cafetero 224 148 44.8 29.6

Qda. El Pescador 14.6 4.9 2.92 0.98


pág. 60

7.2 RESUTADOS DE LAS SIMULACIONES

Figura 26. Resultados de la aplicación de los escenarios de saneamiento: DBO5, OD y pH

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00

mg

/l O

2

Abscisa (km)

Rio Quindío: Escenarios Perfil Longitudinal DBO5

Objetivo de Calidad 2015 Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00

mg

/l O

2

Abscisa (km)

Rio Quindío: Escenarios Perfil Longitudinal OD


6.00

6.50

7.00

7.50

8.00

8.50

9.00

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00

un

idad

es

Abscisa (km)

Rio Quindío: Escenarios Perfil Longitudinal pH

Objetivos de Calidad 2015 Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3


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Figura 27. Resultados de la aplicación de los escenarios de saneamiento: SST y CF

7.3 OBSERVACIONES DE LOS RESULTADOS

7.3.1 DBO5

a) Cumplimiento Objetivos de Calidad CRQ. El objetivo de calidad para el Tramo 1 (Nacimiento- Bocatoma La Tebaida), se cumple con valores menores a 5 mg/lO2, para la condición actual y los escenarios de saneamiento planteados. Igualmente para el Tramo 2, se cumple esta condición con valores menores a 30 mg/lO2.

b) Escenario 2 y 3 de saneamiento. La reducción del 80% en los niveles de este parámetro, evidencia una reducción del 54% entre el promedio de valores de la

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00

mg

/l

Abscisa (km)

Rio Quindío: Escenarios Perfil Longitudinal SST


0.0E+00

5.0E+03

1.0E+04

1.5E+04

2.0E+04

2.5E+04

3.0E+04

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

NM

P/1

00m

l

Abscisa (km)

Rio Quindío: Escenarios Perfil Longitudinal Coliformes Fecales

Objetivo de Calidad 2015


pág. 62

condición actual y la obtenida los escenarios 2 y 3. (Condición actual =3.93 mg/lO2 y Escenario 2 y 3 = 1.07 mg/lO2).

Tabla 29. Porcentaje de reducción de la DBO 80%, rio Quindío

Abscisa (km) Condición año 2015 (mg/lO2)

Escenario 80% (mg/lO2)

% de Reducción

0.00 0.68 0.68

10.25 0.26 0.26

25.27 1.10 1.10

25.59 2.67 2.67

29.30 19.78 0.81 96%

47.88 2.20 1.37 38%

51.83 0.80 0.57 29%

7.3.2 SST a) Cumplimiento Objetivos de Calidad CRQ. Como se observa en la gráfica, se cumplen los objetivos de calidad menor a 20 mg/l y 100 mg/l en todo el tramo del rio Quindío.

b) Escenario 2 de saneamiento. La reducción del 80% en los niveles de este parámetro, evidencia una reducción del 38% entre el promedio de valores de la condición actual y la obtenida en el escenario 2. (Condición actual =7.05 mg/lO2 y Escenario 2= 3.39 mg/lO2).En general se mantienen valores bajos de los SST en el cauce principal del rio Quindío.

c) Escenario 3 de saneamiento. La reducción del 80% en los niveles de este parámetro, evidencia una reducción del 55% entre el promedio de valores de la condición actual y la obtenida en el escenario 3. (Condición actual = 7.05 mg/lO2 y Escenario 3 = 2.69 mg/lO2).

Tabla 30. Porcentaje de reducción de los SST 80%, rio Quindío

Abscisa (km) Condición año 2015

(mg/l)

Escenario 2 (mg/l)

% de Reducción

Escenario 3 (mg/l)

% de Reducción

0.00 2.80 2.80 2.80

10.25 2.61 2.61 2.61

25.27 1.88 1.88 1.88

25.59 5.69 5.69 5.69

29.30 12.59 3.11 75% 3.11 75%

47.88 3.77 2.69 29% 1.20 68%

51.83 4.81 4.38 9% 3.78 21%


pág. 63

7.3.3 OD a) Cumplimiento Objetivos de Calidad CRQ. El Tramo 1 cumple el objetivo de calidad mayor o igual a 7.5 mg/lO2. Caso contrario para el Tramo 2, el cual se encuentra por debajo de los 5 mg/lO2. Para la condición simulada bajo el escenario 3 (80%) se tiene un valor de 5.77 mg/lO2 en el punto más crítico (Estación PCH), cumpliendo así con el objetivo de calidad propuesto para el tramo 2.

b) Escenario 2 de saneamiento. Se aprecia un aumento de este parámetro con la aplicación del escenario de saneamiento propuesto. Para el escenario 2 se tiene en promedio un incremento del 28% donde se alcanzan el objetivo de calidad propuesto para el segundo tramo.

c) Escenario 3 de saneamiento. Se aprecia un aumento de este parámetro con la aplicación del escenario de saneamiento propuesto. Para el escenario 3 se tiene en promedio un aumento del 29% donde se alcanzan el objetivo de calidad propuesto para el segundo tramo.

Tabla 31. Porcentaje de aumento del OD 80%, rio Quindío


(mg/l)

Escenario 2 (mg/l O2)

% de Reducción

Escenario 3 (mg/l O2)

% de Reducción

0.00 7.94 7.94 7.94

10.25 7.78 7.78 7.78

25.27 7.59 7.59 7.59

25.59 7.29 7.29 7.29

29.30 1.27 5.77 78% 5.77 78%

47.88 6.68 6.94 4% 7.12 6%

51.83 7.13 7.20 1% 7.24 2%

7.3.4 pH a) Cumplimiento Objetivos de Calidad CRQ. Como se observa en la gráfica, que para todo el tramo modelado se cumple el objetivo de calidad entre 6.5 a 9 unidades.

b) Escenarios de saneamiento. No se aprecia aumento significativo de este parámetro con la aplicación de los escenarios de saneamiento propuestos. Estos se mantienen entre 7.78 y 8.48 unidades.

7.3.5 Coliformes Fecales a) Cumplimiento Objetivos de Calidad CRQ. No se cumple el objetivo de calidad propuesto por la CRQ y el decreto 1594 de 1984 en la destinación del agua para consumo humano para el primer tramo del rio Quindío, donde se encuentran las captaciones de agua para los acueductos de las zonas urbanas de los municipios de


pág. 64

Armenia y La Tebaida, según el modelo, estos arrojan valores mayores a 2000 NMP/100ml.

b) Escenarios de saneamiento primer tramo. De acuerdo a los reportes obtenidos para los días 19 y 20 de Agosto de 2015, no se cuenta con tributaros que aumenten las concentraciones de este parámetro en los dos puntos de captación, por lo cual su concentración podría estar asociada a fuentes difusas que se presentan a lo largo del primer tramo. De acuerdo a lo anterior, no fue posible a partir del modelo de calidad generar reducciones para el cumplimiento de este objetivo. Las concentraciones de CF para los acueductos de EPA y La Tebaida fueron de 4600 NMP/100ml y 3300 NMP/100ml respectivamente.

c) Escenarios de saneamiento segundo tramo.

Con la reducción de un 99% de los CF en los vertimientos de la Central de Beneficio de Armenia, curtiembres la María y las quebradas La Florida, El Cafetero y El Pescador se tienen valores que superan el decreto 1594 de 1984 en la destinación del agua para consumo humano1 y otros usos.

Tabla 32. Porcentaje de reducción de los CF, rio Quindío: Escenario 3


(NMP/100ml)

Escenario 3 (NMP/100ml))

% de Reducción

0.00 2.40E+04 2.40E+04

10.25 3.75E+03 3.75E+03

25.27 1.62E+03 1.62E+03

25.59 4.94E+04 4.94E+04

29.30 2.69E+07 2.63E+05 99%

47.88 2.05E+07 2.05E+06 90%

51.83 4.05E+06 4.07E+04 99%

1Para su potabilización se requiere solamente tratamiento convencional


pág. 65

8. RESULTADOS DE CALIDAD – RETORNO PCH EL BOSQUE DIA

20/08/2015

En la cuenca baja del rio Quindío, se evidenció el día 20 de agosto de 2015 (segundo día de muestreo), una condición atípica en el retorno de agua de la PCH El Bosque sobre el kilómetro 38.8 de la corriente principal. Las condiciones de calidad evidenciadas y presentadas en los reportes de calidad del laboratorio, dieron como resultado un aumento considerable de las concentraciones de SST, DBO y CF, las cuales no fueron incorporadas dentro del modelo de calidad, ya que los horarios establecidos para la toma de muestras en el punto siguiente, no reportaron estos resultados.

De acuerdo a lo anterior, se presenta a continuación los posibles resultados de calidad ocasionados por la masa de agua vertida al rio Quindío entre las estaciones Calle Larga y Maravelez.

Figura 28. Rio Quindío, vertimiento retorno PCH El Bosque, reporte 20/08/2015

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

mg

/l

Abscisa (km)

Rio Quindío Perfil longitudinal: SST

Observado Vertimiento-Retorno

Calibrado Con Vertimiento PCH Bosque


pág. 66

Figura 29. Rio Quindío, vertimiento retorno PCH El Bosque, reporte 20/08/2015

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

mg

/l O

2

Abscisa (km)

Rio Quindío Perfil longitudinal: DBO5

Observado Vertimiento-RetornoCalibrado Con Vertimiento PCH Bosque

2.E+03

5.E+07

1.E+08

2.E+08

2.E+08

3.E+08

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

NM

P/1

00M

L

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Perfil longitudinal: Coliformes Fecales


0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

mg

/l O

2

Abscisa (km)

Rio Quindío - Calibración Perfil longitudinal: OD



pág. 67

9. CONCLUSIONES

En términos generales, el modelo de calidad del agua del rio Quindío reproduce en forma aceptable los valores de Oxígeno Disuelto, Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO5), Sólidos Suspendidos Totales (SST), pH y Temperatura en las diferentes estaciones ubicadas a lo largo de la corriente. Se contó con una campaña de monitoreo con propósitos de calibración en siete (7) estaciones sobre el cauce principal.

La calidad del agua en el rio Quindío registrada los días 19 y 20 de agosto de 2015, cumple con los Objetivos de Calidad determinados por la Corporación Autónoma Regional del Quindío en su Resolución No. 1035 de Noviembre de 2008, para la DBO, SST y pH. Por el contrario, el OD no cumple para el segundo tramo (luego de la Central de Beneficio) con un valor inferior a los 5 mg/l O2. Igualmente no se cumplen los objetivos de calidad y el decreto 1594/84 para los Coliformes Fecales (destinación del recurso para consumo humano y otros usos) para en el tramo comprendido entre el nacimiento del rio Quindío hasta la bocatoma del municipio de La Tebaida, donde se encuentran valores por encima de 2000 NMP/100ml.

A pesar de cumplir con estos objetivos de calidad, las condiciones vistas en el rio Quindío podrían mejorar, en especial en el sector de mayor impacto localizado en el sector La María, donde sumado a los vertimientos del sector industrial (Central de Beneficio y Curtiembres), se haya localizado el centro poblado La María, donde se vierten una a una las descargas de cada una de la viviendas allí asentadas. Adicional a esta situación, cerca del puente ¨La María¨ existe una descarga de aguas residuales de caudal considerable proveniente de algunas urbanizaciones ubicadas en la avenida Centenario.

Según los escenarios de saneamiento planteados, se observa que de haber una remoción del 80% de los parámetros de calidad de la DBO y SST, para los vertimientos del sector industrial y las quebradas La Florida y El Cafetero, el rio Quindío aumentaría sus niveles de calidad cerca de un 54%, (Escenario 3).

Como resultado de los reportes de SST en el retorno de la PCH El Bosque, se observa de acuerdo al modelo, el gran impacto que ocasiona sobre el rio Quindío. Con una concentración vertida de 682 mg/l de SST, el rio pasa de un valor de 3.77 mg/l a 49.34 mg/l. En relación a lo anterior, se aconseja para mitigar este tipo de impactos ambientales, realizar labores de mantenimiento


pág. 68

y/o suspensión de la generación de energía en las PCH (atribuido al lavado de tanques) en periodos de caudales medio a altos, donde la dilución de las concentraciones sea mayor y por ende, el impacto ambiental no se vea afectado.


pág. 69

10. BIBLIOGRAFIA

Adela L.; Gloria G.(2010). Métodos analíticos para la evaluación de la calidad fisicoquímica del agua. Universidad Nacional de Colombia.

Chapra, S. (1997). Surface water-qualitymodeling. The McGraw Hill Inc. NY

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CRQ, CARDER, CVC, Universidades del Valle, Tecnológica de Pereira y del Quindío, Definición línea base, Ordenación del Recurso Hídrico en la Cuenca del Río la Vieja Mediante el Desarrollo de una Metodología con Criterios de Eficiencia Económica e Implementación de Herramientas de Apoyo a la Decisión, 2011.

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