PROYECTO DE GRADO POR : Ing. Leo Rodríguez Badillo

1. ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN Y MODELAMIENTO DE PARÁMETROS FÍSICO QUÍMICOS EN EL CURSO MEDIO-ALTO DEL RÍO PUYO • ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO • UNIDAD DE GESTIÓN DE POSTGRADO • MAESTRÍA EN SISTEMAS DE GESTIÓN AMBIENTAL PROYECTO DE GRADO POR: Ing. Leo Rodríguez Badillo DIRECCIÓN DE PROYECTO: Ing. Oliva Atiaga M. Sc. OPONENTE:Ing. José Luis Carrera M. Sc. 2013

2. INTRODUCCIÓN

3. INTRODUCCIÓNAntecedentes El río Puyo es un cauce hídrico permanente, tributario de la margen izquierda del río Pastaza. Alcanza una longitud de ap. 37 km Conforma una subcuenca que abarca aproximadamente 370 km2 En sus márgenes se asienta la ciudad de Puyo y otros centros poblados cuyas descargas líquidas han deteriorado la aptitud del recurso. El problema se ha incrementado debido a una rápida expansión urbanística y a la falta de adopción de medidas de tratamiento de las aguas residuales. Por estos motivos, se justifica la realización de estudios que contribuyan al diagnóstico y caracterización de la problemática que faciliten el aprovechamiento racional del río.

4. INTRODUCCIÓNModelamiento de Calidad de Agua El análisis y modelamiento de la calidad del agua en un medio receptor es una práctica de ingeniería ambiental muy común que contribuye al diseño de estrategias para la preservación de los recursos hídricos (PETRONI, 2000). Uno de los primeros modelos desarrollados para predecir los efectos de la descarga de material orgánico biodegradable sobre el oxígeno disuelto de un río o corriente de agua fue el modelo matemático de Streeter-Phelps el cual ha dado origen además a algunos modelos derivados. El modelo de Streeter-Phelps determina la evolución que sufre la materia orgánica biodegradable vertida en un punto de un río y la concentración de oxígeno disuelto que se deriva de ello.

5. OBJETIVOS Objetivo general Realizar un análisis de la contaminación del agua en el curso medio-alto del Río Puyo (entre las poblaciones de Fátima y Unión Base, provincia de Pastaza) mediante el modelamiento de dos parámetros físico químicos Objetivos específicos Identificar los principales afluentes que incorporan materia orgánica contaminante al segmento Determinar el caudal del Río Puyo en ocho puntos en cinco fechas distintas Evaluar la calidad del agua en los mismos en base a dos parámetros físico-químicos Realizar un modelamiento de la variación de la calidad de agua considerando el aporte de los afluentes identificados.

6. METODOLOGÍA

7. METODOLOGÍA El proceso metodológico empleado para el desarrollo del proyecto comprendió cinco etapas: a) Recopilación de información secundaria b) Identificación del área de estudio y puntos de muestreo c) Levantamiento de línea de base hidrológica. d) Determinación de calidad de agua e) Modelamiento de calidad de agua

8. Revisión de información secundaria • Se recolectó información secundaria de la zona de estudio respecto a indicadores demográficos, urbanísticos y meteorológicos y socioeconómicos • Identificación del área de estudio y • selección puntos de muestreo • Identificación mediante observación directa, georeferenciación, registro fotográfico y registro cartográfico las principales descargas líquidas puntuales al curso del río. • Tras la identificación y reconocimiento previo se seleccionaron 8 puntos de muestreo a lo largo del río y seis afluentes • En cada punto se identificaron tramos uniformes, con flujo libre de agua y facilidades de acceso. METODOLOGÍA

9. Se utilizaron técnicas manuales para la estimación de los caudales mediante la fórmula de Manning. Las actividades desarrolladas en esta etapa del estudio fueron: • Caracterización del cauce del río: Se tomó información en campo respecto a variables como: ancho (m), longitud de la sección (m), profundidad (m) y la velocidad de flujo (m/s) y pendientes con la ayuda de cintas métricas , regletas y miras. Los datos permitieron el cálculo del área transversal (A), así como el área y el perímetro mojado. METODOLOGÍA Determinación de parámetros hidrológicos • Con los datos obtenidos se procedió a calcular el caudal del rio mediante la ecuación: • Q= A*V

10. Se determinó la calidad de agua a través de análisis físico-químicos de4 0 muestras combinadas, a razón de cinco muestras por punto y una muestra combinada para cada afluente . • Las muestras obtenidas fueron enviadas para su análisis al Laboratorio de Aguas y Suelos del CESTTA de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH), determinándose la temperatura, pH y concentración de Oxígeno Disuelto (OD) y de Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), mediante las normas PEE/LAB-CESTTA/45 APHA 4500-O C y PEE/LAB-CESTTA/46 APHA 5210 B, respectivamente. METODOLOGÍADeterminación de calidad de agua • Para la interpretación individual de los resultados se tomó en cuenta el Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria (TULAS, 2004), Libro VI de Calidad Ambiental, Anexo I (Calidad de Aguas), considerando criterios para uso recreacional, conservación de flora y fauna y uso humano

11. METODOLOGÍA • Modelamiento de calidad de agua • Se utilizó el modelo matemático de Streeter-Phelps a partir de los datos de campo para los 8 puntos de muestreo y los afluentes respecto a los valores promedio de DBO5 y Oxígeno Disuelto. La ecuación de Streeter y Phelps que permite el desarrollo del modelo es la siguiente (DOMENECH y PERAL , 2006): Donde: DO: Demanda de oxígeno DOO: Demanda de oxígeno inicial MD: Materia degradable (oxidable) Kre: Constante cinética de reaireación Kox: Constante cinética de oxidación

12. Área de Estudio Curso medio-alto del Río Puyo (entre las poblaciones de Fátima y Unión Base) Provincia de Pastaza.

13. RESULTADOS

14. RESULTADOS Ubicación de puntos de muestreo RÍO PUYO

15. RESULTADOS Identificación de afluentes

16. RESULTADOS Aspectos socioeconómicos y de vivienda POBLACIÓN

17. RESULTADOS Aspectos socioeconómicos y de vivienda Dotación de agua en la vivienda

18. RESULTADOS Clima Altitud media: 950 m.s.n.m Temperatura máxima: 31.0 °C • Temperatura mínima: 8,6 °C • Temperatura promedio: 20,3 °C. • Humedad relativa: 89%. • Heliofanía promedio: 23%.

19. RESULTADOS Caracterización Hidrológica

20. RESULTADOS Caracterización Hidrológica

21. RESULTADOS Calidad de Agua Valores medidos en campo

22. RESULTADOS Concentraciones Promedio Calidad de Agua

23. RESULTADOS Calidad de Agua Valores medidos en campo Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5)

24. RESULTADOS Calidad de Agua Valores medidos en campo Influencia de los afluentes en la DBO5 del río

25. RESULTADOS Calidad de Agua Valores medidos en campo Oxígeno Disuelto (OD)

26. RESULTADOS Calidad de Agua Valores medidos en campo Influencia de los afluentes en la concentración de OD del río

27. RESULTADOS Modelamiento Materia Orgánica

28. Determinación de k(constante cinética) Modelamiento Materia Orgánica

29. II. Cálculo de DBOU Modelamiento Materia Orgánica

30. III. Desarrollo del modelo Modelamiento Materia Orgánica Ecuación para Balance Ecuación para Degradación

31. III. Desarrollo del modelo Modelamiento Materia Orgánica

32. RESULTADOS Modelamiento Materia Orgánica Concentración modelada

33. RESULTADOS Modelamiento Materia Orgánica Concentración modelada versus concentración real

34. RESULTADOS Modelamiento Oxígeno Disuelto

35. RESULTADOS Modelamiento Oxígeno Disuelto Concentración y déficit modelados

36. RESULTADOS Modelamiento Oxígeno Disuelto Resultados modelados vs. datos medidos

37. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

38. CONCLUSIONES • Se identificaron seis afluentes principales en el tramo medio del río Puyo, de los cuales dos de ellos aportan materia orgánica de manera importante (Pambay y Citayacu) en caudales de 2.10 y 0.86 m3/s respectivamente. • Se determinó el caudal en ocho puntos del tramo medio del río, observándose valores de entre 3.26 m3/s (Fátima) y 21.10 m3/s (Unión Base), a lo largo de 15.8 km de recorrido.

39. CONCLUSIONES • En la evaluación de DBO5se establecieron diferencias entre el tramo comprendido entre los km 1 y 6.7, con condiciones aceptablespara el desarrollo de biota acuática y uso humano recreativo, y el tramo comprendido entre los km 6.7 y 15.8, donde existe alteración de las mismas. • En la aplicación del modelo para materia orgánica a partir de estos datos, se infirió que a pesar del aporte de aguas residuales las condiciones del río hacen que su autodepuración sea parcialmente posible. La comparación entre el modelo realizado y los datos medidos confirman la tendencia.

40. CONCLUSIONES • En la determinación de Oxígeno Disuelto se identificó una tendencia relativamente uniforme en la cual el parámetro se mantiene dentro de niveles aceptables para uso recreativo y conservación de flora y fauna. • La aplicación del modelo para este parámetro confirma esta situación, destacando que la concentración y saturación de oxígeno no constituye un factor crítico en las condiciones de calidad de agua del río.

41. RECOMENDACIONES • Las autoridades seccionales deberían tomar en cuenta los resultados del presente estudio para la adopción de medidas de descontaminación del recurso hídrico, como: • Diseño y construcción de sistemas de tratamiento para las descargas domésticas colectadas en sistemas municipales, • Estrategias de ordenamiento territorial y regulación en el uso del suelo que faciliten la conducción de efluentes hacia dichos sistemas

42. RECOMENDACIONES • Es conveniente llevar a cabo nuevas investigaciones respecto a la caracterización y modelación de otros parámetros de interés ambiental en las aguas del Río Puyo en el tramo estudiado, como DQO, coliformes fecales, fosfatos o nitratos. • De igual manera revestiría validez la caracterización y modelación de oxígeno disuelto y materia orgánica aguas arriba y aguas abajo del tramo estudiado, a fin de estudiar la dinámica de los contaminantes previa o posterior a la zona de influencia urbana. • Es igualmente recomendable comparar e integrar los resultados obtenidos en esta investigación estudios realizados en otros campos de conocimiento y aplicación relacionados con el Río Puyo

43. AGRADECIMIENTO • Universidad Estatal Amazónica • Municipio de Pastaza

44. MUCHAS GRACIAS