La Fase I del estudio logro caracterizar el comportamiento de varios parámetros del Río Cauca y sus tributarios (Represa Salvajina y el municipio de la Virginia). Se implemento un modelo matemático unidimensional además de la esquematización del sistema fluvial, calibración, verificación y análisis de sensibilidad. La Fase II se realizaron: monitoreos e investigaciones de campo para obtener procesos de evaluación, seguimiento y optimización de las inversiones para sostenibilidad del recurso hídrico y los ecosistemas en la cuenca del Río Cauca (y tributarios principales).

I Fase: el Río Cauca brinda beneficios a diferentes departamentos situados desde el Páramo de Sotará (Macizo Colombiano) hasta el Brazo de Loba (Río Magdalena) como zona se estudio se tomó un tramo de 460 Km de 1350 Km de longitud entre la represa de la salvajina y la Virginia. En esta fase se realizó un análisis de la evolución temporal y espacial de características y parámetros hidráulicos, morfológicos, sedimentológicos, físico-químicos y bacteriológicos del agua; además de evaluación y comparación de la información disponible en los períodos Pre y Post Salvajina es decir antes y después de enero de 1985 que dio inicio a la construcción del embalse de Salvajina constituyendo una variación importante en la calidad del agua del Río Cauca. La información se obtuvo de 9 estaciones hidrométricas. En cuanto a la hidrología del Río: existen 7 afluentes los más importantes en la margen derecha y 5 en la margen izquierda. El Qmedio varía de 126 a 53 m3/s en Virginia. Desde la construcción de la represa el régimen varió más en época de estiaje y en menor medida en invierno. En cuanto a la caracterización hidráulica y la morfológica: las relaciones entre los parámetros hidráulicos y geométricos presentaron un ajuste aceptable. Las relaciones entre el factor rugosidad de Chezy y niveles del agua no presento una correlación aceptable. Al compararse los datos y correlaciones en esta fase concluyeron que donde la extracción de material se dio a gran escala; se generó una mayor variación en el Pre y Post Salvajina. Además se utilizaron varias ecuaciones como la de Williams para el cálculo de los caudales a banca llena por un buen ajuste. En 3 tramos se dieron valores de pendientes de valor: 7*10 -4, 2*10-4, 1.5*10-4, que se ajustan a la forma cóncava del tramo en estudio del río; para la forma de fondo en el lecho del río según el uso de 3 metodologías se concluyó que las formas de fondo son: dunas, fondo plano y rizos; el cauce es meándrico y de sinuosidad media de 2-3.06. La variación de pendientes se obtuvo con la formulación de Shulits. Para los sedimentos la gradación fue pobre, la uniformidad del tamaño de granos era relativa; y de buena gradación cuando la curva granulométrica era más extendida; en los periodos Pre y Post Salvajina, respectivamente. Según ensayos granulométricos un 90% era de mayores tamaños (0.1-1mm) dándose en los 50 Km aguas debajo del embalse. Del tramo: La Balsa a Anacaro de manera general en dirección aguas abajo existe un incremento en la carga promedio; sin embargo; por año desde que se construyo el embalse de Salvajina por el efecto de retención que ocurre; en promedio se reduce un 28% de los sedimentos lo que se puede comparar en los periodos Pre Salvajina y Post Salvajina así de tramo a tramo: 2.86 *106-6.75 *106 Tn y después 0.70 *106-4.58 *106 Tn. A partir de los datos de sedimentación en suspensión de las estaciones se obtuvieron ecuaciones que relacionaban el caudal líquido y el caudal sólido de sedimentos totales en suspensión los periodos en estudio. Para obtener la carga en el fondo del Río se realizo el Balance de Lane. En cuanto a la modelación matemática- hidrodinámica, se uso el sistema de modelación llamado MIKE 11 para la simulación de flujo, calidad del agua, transporte de sedimentos procesos morfológicos de erosión y sedimentación de los cuerpos de agua; considerándose varios parámetros para calibrar el modelo hidrodinámico. Estos fueron: coeficiente de rugosidad,

intercambios de agua entre el cauce principal y aguas subterráneas (se tuvo en cuenta planicies de inundación), posterior a ello y su verificación se ejecutó un análisis de sensibilidades determinándose la influencia de parámetros físicos y numéricos. Para modelar la morfología: se necesito de información geométrica y sedimentológica de un periodo importante de tiempo, sin embargo en este estudio la información disponible, a excepción de los caudales, era escasa y no muy confiable, por ello la calibración del modelo morfológico la realizaron para los periodos de I-1986 y X-1986. Para los cambios que se darían de fondo el modelo que utilizaron fue de sedimentación y erosión uniformemente distribuida sobre toda la sección transversal. Descartaron algunas curvas granulométricas no representativas, modificándose factores de calibración, investigaron a las secciones transversales para discriminar algunas.

II Fase: Está fase comprende en su planificación los siguientes estudios de: Evaluación económica y social del estudio, Diseño, programación y ejecución de estudios específicos, Optimización del sistema de modelación matemática Mike 11 (ajustar mas el modelo), Implementación y aplicación de un SIG (simulación de crecientes), Aplicaciones de los modelos hidrodinámico, sedimentológico y morfológico (pronóstico), [Diseño de una base de datos (información, procesamiento), Diseño Plan de Muestreo (control), Calibración y verificación del modelo de simulación, Aplicaciones del modelo numérico, Análisis de parámetros críticos, Clasificación del Río Cauca y sus principales tributarios con índices] de calidad de agua. En sus avances en resumen han identificado, medido y valorado impactos positivos del proyecto, como incrementar eficiencia, beneficios, etc. 270 muestras de material del lecho utilizando el equipamiento adecuado y análisis de laboratorio lo realizaron, 14 perforaciones en 12 secciones transversales a distancias de 40Km y profundidades entre 3-8 m; posicionamiento de 27 nuevos puntos de control topográfico en el río y 14 para los tributarios, realizaron la batimetría de la parte húmeda, el monitoreo de: temperatura, OD, pH, conductividad, Q, DQO y DBO también los han ejecutado, toda esta información actualizada la han utilizado para la modelación matemática optimizando la esquematización.

COMETARIO:

Como el autor concluye este sistema de modelación es una valiosa herramienta y confiable pero dependiendo los propósitos para lo cual es utilizado en este caso: gestión, planificación y evaluación de impactos. Esto ayuda para la toma de decisiones de un manejo más sustentable del recurso. Sin embargo siempre se tiene que tener en cuenta la información que se está ingresando y que datos faltan o no son confiables para poder calibrar el modelo o para obtener datos de campo de los sitios donde la información no es aceptable. El autor recomienda la implementación de estaciones hidrométricas y son muy necesarias pues entre más volumen de datos de buena calidad se obtenga, los resultados serán más confiables y entregarán una idea aproximada del lo que va a ocurrir en la realidad, en diferentes escenarios. No hay que olvidar tampoco los factores externos para la modelación, es decir, de donde proviene esta contaminación para generar las respectivas recomendaciones. Es importante conocer de la información base para saber que metodologías, ecuaciones, operaciones y software a utilizar que se ajusten a la cantidad y calidad de nuestros datos; por ejemplo: al utilizar el programa ArcGIS un software comercial (también hay que tener en cuenta que muchos software comerciales no utilizan estándares que se ajusten o acoplen a la realidad de una zona especifica a diferencia de los software libres), las operaciones

a realizarse en la georeferenciación varían según la cantidad de puntos que consideremos y la precisión con la que los coloquemos; es similar la lógica en el momento de la toma e ingreso de datos para una simulación por ello hay consideraciones a seguir al momento de muestreo en campo, pues esta definen muchas veces la metodología posterior para el mapeo y calculo mediante ecuaciones. Ahora, no solo estos son los factores que se deben tener en cuenta siempre un análisis del “que” ocasiona el problema es muy importante al momento de generar recomendaciones de manejo, inversión, distribución, conservación o restauración del recurso hídrico.

Las tasas de reaireación miden la velocidad con la que el O2 de la atmósfera es transferido a los cuerpos de agua. Su uso es la cuantificación de los procesos de reaireación en los modelos OD de calidad agua. Para determinar estas tasas se utilizan ecuaciones empíricas predictivas. En este estudio se determinó experimentalmente el valor real de la tasa de reaireación en los ríos de montaña colombianos y estableció la ecuación predictiva aplicable a las condiciones de los ríos. Después del modelo de Streeter y Phelps (1925), muchos investigadores desarrollaron formulas predictivas que correlacionan Ka con las propiedades hidráulicas de la corriente. La reaireación puede ser medida en campo. Se usan 4 métodos: balance de O2 en estado estable, desoxigenación con Sulfito de Na, oscilación diurna del O2 e inyección de sustancias volátiles. Seleccionaron un tramo del Río Guavio de fácil acceso. 2 sitios fueron muestreados ubicados a 53.77 m y 240 m del sitio de inyección de trazadores. Por la mezcla altamente turbulenta, los sitios están localizados a una distancia que cumple ela condición de mezcla completa del trazador (28.7m). Cumplieron con el criterio del tiempo de residencia mínimo estimado a partir de la tasa de volatilización del gas. Utilizaron el método: inyección instantánea en la realización de los experimentos. Utilizaron los trazadores NaCl y Rodamina WT como trazadores conservativos y el gas SF6 como trazador volátil (no conservativo). Saturaron una mezcla de agua y Rodamina dentro de un reactor inyectando una cantidad del gas SF6 logrando un equilibrio entre la concentración disuelta del gas en la mezcla Rodamina-agua y la presión del gas dentro del reactor. Esta mezcla se inyecta en el río de manera instantánea.

La investigación experimental se desarrolló en 2 fases. En la primera inyectaron Sal para determinar tiempos preliminares de arribo y viaje de trazadores en ambos sitios. En la segunda, se inyectaron la Rodamina y SF6 al interior del reactor y Sal desde otro recipiente. Antes de liberar los trazadores al río, se preparó una mezcla

de SF6 y Rodamina en un reactor metálico. Determinaron: la masa del gas disuelta en el líquido al interior del reactor, la presión de gas requerida al interior del reactor. Se debe tomar las muestras del trazador volátil. Mediante la medición de la conductividad en campo. Determinaron, en la primera fase, el tiempo de arribo, de la concentración pico y de pasaje de la distribución del trazador Sal, que constituyeron un buen estimativo preliminar de los tiempos correspondientes de la Rodamina inyectada en la segunda fase. Las muestras del trazador volátil las recolectaron en botellas de vidrio ultra hermético y analizaron en el laboratorio determinando la concentración del SF6 mediante cromatografía de gases con captura de electrones. Evitaron la formación de burbujas de aire dentro de las botellas y previnieron la volatilización del gas antes del análisis. Las muestras se recolectaron sumergiendo los viales en el río y cubrieron con una tapa roscada con una Septa de Teflón. Las muestras fueron transportadas al laboratorio, almacenadas boca abajo y analizadas a los 5 días de toma. Para distribuciones de concentración de los trazadores utilizaron 2 Fluorímetros y 2 conductivímetros previamente calibrados. Determinaron las concentraciones del SF6 al tiempo en el que se presentó la concentración pico del trazador Rodamina WT. Para la concentración de SF6 se intercambio 5 ml de agua por 5 ml de nitrógeno (N2). Agitaron las muestras manualmente durante un minuto garantizando la saturación de la fase gaseosa con el SF6 y reposó 10 minutos. Tomaron un volumen de 0.2 ml de la fase gaseosa con una jeringa de cierre Luer e inyectaron al cromatógrafo.

Calibraron los modelos de Advección–Dispersión y de Almacenamiento Temporal utilizando el software OTIS, una hoja de cálculo Excel y el programa didáctico de modelación del transporte de solutos. La determinación de la tasa de reaireación en el tramo del río la realizaron mediante el método de la Concentración Pico por su bajo costo de implementación. El coeficiente de intercambio del gas se determina por el cambio en la relación entre la concentración pico del trazador conservativo y la del gas, aguas arriba y aguas abajo. Después se calculó la tasa de reaireación. Al evaluar los resultados concluyeron que el modelo de mejor ajuste fue el modelo TS. Calcularon el coeficiente de intercambio del gas trazador, y después la tasa de reaireación, Los valores de las tasas de reaireación experimental compararon con los resultados que brindan 37 ecuaciones predictivas a partir de variables hidráulicos del tramo. Utilizaron un análisis estadístico a través del Error Medio Multiplicativo. Encontraron una ecuación que mejor se ajusta los datos experimentales. Encontraron que las tasas de reaireación en el río Guavio, son mejor descritas por los modelos de disipación de energía y que este tipo de modelos tienen mayor habilidad de describir la reaireación en aguas turbulentas, pues este tipo de ríos tiene apreciables macrorugosidades. Se utilizó la metodología experimental de presaturación, esta elimina la necesidad de equipos voluminosos para dosificar el gas trazador y evita los problemas ocasionados por una tasa de dosificación diferente de los trazadores. Se debe utilizar junto con los trazadores SF6 y la Rodamina, un tercer trazador (NaCl), al interior del mismo reactor para ser inyectado de manera simultánea. Con este se puede controlar en campo los tiempos de llegada y tiempos de la concentración pico y sirve en la calibración de los parámetros de transporte de solutos.

COMETARIO:

El método de trazadores permite calcular la tasa de reaireación de un río de alta montaña, hay que tener en cuenta las ecuaciones y metodologías de campo. La manera de transporte y manejo de las muestras son de gran importancia pues de estas se derivan los datos que se obtendrán de los análisis de laboratorios para

implementarlos en modelos de otros sitios y después ajustarlos a nuestra realidad. Es importante la calibración de los equipos y qué tipo de trazadores se van a utilizar en el proceso, el costo del software. Los trazadores que se utilicen determinaran la metodología de análisis de laboratorio. La mezcla y las concentraciones a las que deben realizar en el reactor necesitan de un trazador auxiliar que intervenga en el proceso, para evitar problemas en el procedimiento y obtener resultados que en una herramienta estadística emita los mejores resultados para el ajuste en el modelo, y poder obtener valores reales de la tasa de reaireación según las condiciones turbulentas del cuerpo de agua analizado.