Implementación de modelos de calidad del agua en 1D y 2D con determinantes convencionales de contaminación en un tramo de la subcuenca alta del Río Bogotá (Villapinzón-Puente Santander)

Abstract

Considerando los estándares exigidos en cuanto a la regulación de los vertimientos a los diferentes sistemas fluviales, así como el uso desmedido del recurso, que han contribuido a un aumento en los niveles de contaminación, disminuyendo su capacidad de recuperación y abundancia para el abastecimiento adecuado de las comunidades, en esta investigación, se evalúan y exponen las capacidades, limitaciones y usos de los modelos de calidad de agua para el desarrollo de un análisis comparativo de la respuesta entre un modelo de una dimensión y uno de dos dimensiones, los cuales son herramientas para la toma de decisiones y evaluación de la capacidad de respuesta de los afluentes, en la búsqueda de encontrar un criterio adecuado para el uso de uno u otro sobre los ríos de montaña tomando como caso de estudio el tramo de aproximadamente 50 km de la cuenca alta del Río Bogotá, desde su nacimiento y por su paso en los municipios de Villapinzón y Chocontá hasta un punto previo al ingreso de su paso por el municipio de Suesca, Departamento de Cundinamarca, en el sitio identificado como Puente Santander.

Conforme a modificaciones pertinentes acordes a la índole académica del trabajo de investigación, se toma como base metodológica los lineamientos dispuestos en la Guía Nacional de Modelación del Recurso Hídrico para aguas superficiales continentales, establecida por medio del artículo primero de la Resolución 959 de 2018 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, desarrollándose en tres fases principales, primeramente una ambientación y antecedentes sobre el uso de modelos de calidad y los estudios pertinentes elaborados del afluente de estudio, así como su caracterización, encontrando parámetros hidráulicos y tasas de decaimiento calibrados de los determinantes convencionales de calidad, para posteriormente exponer e implementar una metodología de selección de modelos para cada una de las escalas dimensionales tras la debida descripción de sus capacidades y limitantes, decantando en el uso del modelo WASP y IBER para la escala uni- y bidimensional, respectivamente, y finalizando por la debida comparación cualitativa de los resultados entre las respuestas de ambos lenguajes con una gran diferencia en los costos computacionales y de insumos para la construcción de ellos. Palabras Clave: modelación hidrológica, hidráulica y de calidad del agua, modelos distribuidos, río Bogotá, WASP, IBER.

Taking into account the required standards in terms of regulation for discharges in different river systems, as well as the excessive use of the resource, which have contributed to an increase in pollution levels, decreasing its recovery capacity and abundance for the adequate supply of communities, in this research, the capabilities, limitations and uses of water quality models are evaluated and exposed for the development of a comparative analyze of the response between a one-dimensional model and a two-dimensional model, which are tools for decision-making and evaluation of the tributaries response capacity, finding an adequate criterion for the use of one or another on mountain rivers, taking as a case study the reach with approximately 50 km length, in the high-basin of the Bogotá River, from its source and through its passage through the towns Villapinzón and Chocontá up to a point prior to the entry of its path by Suesca, Department of Cundinamarca, at a place defined as Puente Santander. According to relevant modifications considering the academic nature of the research work, the guidelines set forth in the National Guide for Modeling Water Resources for continental surface waters, established through the first article of Resolution 959 of 2018 of the Ministry of Environment and Sustainable Development, are taken as a methodological basis, developing in three main phases, firstly, a familiarization and background on the use of water quality models and relevant studies carried out on the reach of interest, as well as its characterization, finding hydraulic parameters and calibrated decay rates of the quality standard parameters, to subsequently expose and implement a model selection methodology for each of the dimensional scales after the due description of their capabilities and limitations, opting for the use of the WASP and IBER models for the one- and two-dimensional scale, respectively. Finally, the due qualitative comparison of the results between the responses of both languages with a great difference in the computational costs and inputs on the implementation of each model.