Calidad del Agua – Perspectiva Global

Estudios, conceptos y ejemplos internacionales

Sesion 1-3a – Programa de Monitoreo-Caso de Estudio

Gidahatari – gestión sostenible del agua

Fiesta Hotel & Casino, Lima, Peru

Saturday, 3 November 2012 (1130-1245 hours)

Esquema de la Sesión:

• La salinidad y la Química Principales iones:

– Programas nacionales de monitoreo (USGS, WRD).

– Estudios de caso de Cuenca - Estados Unidos.

– Cuencas hidrográficas caso internacional de estudio.

• Nutrientes

• Temperatura

Principales iones, sólidos disueltos, y conductancia específica

• La clave principal es aprovechar las interrelaciones entre pares de estas variables.

• Razón 1: Un eficiente y rentable programa de monitoreo.

• Razón 2: Comparar los resultados entre los distintos ajustes fisiográficos.

Interrelaciones Ion / DS / SC - Una vista previa de sus aplicaciones y ventajas

• Balance ion principal: aniones= cationes.

• Los principales iones comprenden los sólidos disueltos (DS), así como la conductancia específica (SC).

• La mayoría de las regresiones son lineales, sin embargo, hay excepciones que deben ser observadas.

• Los coeficientes de regresión son se interés

“Trucos” para esta categoría de componentes de la Calidad del Agua:

• DS es igual a aproximadamente 0.55-0.65 de SC.

• SC dividido entre 100 es igual a iones principales

(en unidades de miliequivalentes por litro).

• “Herramientas“ históricas para caracterizar los

principales iones de la calidad del agua

– Diagrama Stiff (ejemplos)

– Diagrama de Piper (un ejemplo)

Cuenca del río Yampa, Colorado & Wyoming

Cuenca del Río Yampa Programa de Monitoreo- Revisión

Fuente: Wentz and Steele, 1980, USGS WRI 80-8.

• Área de la Cuenca: 8, 080 m2 (20,900 Km2).

• Usos del Agua: agricultura, recreación, suministro de agua para las ciudades, minas y plantas de energía.

• Muestreos trimestrales, de agosto de 1975 hasta septiembre 1976.

• 92 Puntos de monitoreo (algunas muestras faltan)

• Cooperación de Stakeholder; carga residual de modelos de evaluación de la capacidad asimilativa, impactos relacionados con energía, estudios de aguas subterráneas y modelamiento del embalse.

Temperatura estacional del Río Yampa, Colorado y Wyoming

Perfiles de corriente de los rios Yampa y Little Snake Rivers,

CO & WY

Relación No lineal: Flujo vs. SC Cuenca del río Yampa, Colorado &

Wyoming

Área metropolitana de la Cuenca de Denver

Embalse T-P vs. Clorofila-a

Cuenca Alta de Clear Creek, Colorado (USA)

• Perspectiva Histórica.

• Delimitación de las cuestiones.

• Identificación de los participantes.

• Descripción de Cuencas / Actividades.

• Hidrológicos / Calidad de las Aguas-Características.

Clear Creek Superior Química del Agua y Control de

Nutrientes

[Enfoque en las variaciones Estacionales y Anuales de SC y TP como indicadores]

Cuenca Superior Clear Creek – Puntos de Monitoreo

Cuenca Superior Clear Creek– Mapa de puntos de Monitoreo

(Actualizado)

Cuenca Superior Clear Creek

Actuales puntos de Monitoreo

•Timothy Steele

•TDS Consulting

•Evergreen Colorado U.S

•International Symposium

•New Water Policies – The Water Framework Directive

•Barcelona 17th and 18th of May 2006

Clear Creek – Lago Standley

UCC Monitoreo de CA. Enfoque del Programa

Cuenca Superior Clear Creek Variaciones estacionales en conductancias específicas

Clear Creek at Golden (Site CC-60), Specific Conductances, 1994-2010

y = 0.1102x + 213.9

R2 = 0.0015

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

2/7/

199

48/

16/1

994

5/25

/199

512

/7/1

995

7/15

/199

64/

1/199

710

/8/1

997

6/18

/199

82/

8/199

98/

17/1

999

5/17

/200

012

/7/2

000

7/16

/200

14/

2/200

210

/16/2

002

6/11

/200

32/

2/200

48/

10/2

004

5/26

/200

512

/1/2

005

7/10

/200

64/

10/2

007

10/1

7/2

007

6/18

/200

82/

2/200

98/

11/2

009

Survey Date

Sp

ecif

ic C

on

du

cta

nce, u

S/c

m

Errores en el valor anual

promedio-con frecuencias de medición diferentes

Cuenca Superior Clear Creek, Colorado Impacto del Cambio del Programa de Medición

West Fork Clear Creek below Empire (Site CC-20), Specific Conductances, 1994-2008

0

100

200

300

400

500

2/7/

1994

7/11

/199

4

2/6/

1995

7/10

/199

5

2/5/

1996

7/15

/199

6

2/24

/199

7

7/14

/199

7

2/9/

1998

7/13

/199

8

2/8/

1999

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/199

9

2/7/

2000

7/17

/200

0

2/5/

2001

7/16

/200

1

2/4/

2002

7/15

/200

2

2/3/

2003

7/14

/200

3

2/2/

2004

7/12

/200

4

5/26

/200

5

5/24

/200

7

5/28

/200

9

Survey Date

Sp

ecif

ic C

on

du

cta

nce, u

S/c

m

El sistema de análisis de datos SYSLAB - USGS (Steele, 1972; 1973)

Notas: Más aplicable a componentes químicos conservadores (iones principales, sólidos disueltos, conductancia específica y

caudal) También se ha aplicado a los nutrientes y metales traza.

Diagramas Stiff – Ejemplos para agua superficial

en el Suroeste de Wyoming

Diagrama Piper

– Ejemplo Wyoming Nota: Esta gráfica se aplica sólo para

los iones más importantes.

Caso de Estudio - Calidad del Agua, Nutrientes

• Centrarse en especies de nitrógeno y fósforo

• Los impactos en todos los tipos de cuerpos de agua

• Estándar de agua bebible para NO3-N = 10 mg / L

• Impactos en el Reservorio – eutrofización

• Impactos de las aguas residuales domésticas / municipales , riego y minería

Caso de Estudio - Nutrientes

• Caudal y Embalses de EE.UU.

• Cuenca Alta Clear Creek, Colorado

• Área Metropolitana de Denver

• Internacional

– Alemania

– México

Cambiar a más remoción de Fósforo, Blackhawk/Central City WWTP, NFCC

CC-13a Black Hawk/Central City WWTPs, Total Phosphorus, 1994-2010

(New facility on line beginning in August 2005 )

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

2/7/

1994

7/11

/199

4

2/6/

1995

7/10

/199

5

2/5/

1996

7/15

/199

6

2/24

/199

7

7/14

/199

7

2/9/

1998

7/13

/199

8

2/8/

1999

7/12

/199

9

2/7/

2000

7/17

/200

0

2/5/

2001

7/16

/200

1

2/4/

2002

7/15

/200

2

2/3/

2003

7/14

/200

3

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2004

7/12

/200

4

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7/05

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02/0

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0/06

02/0

5/07

07/1

6/07

02/1

1/08

07/2

8/08

02/0

2/09

07/1

3/09

02/0

1/10

Survey Date

To

tal-

Ph

osp

ho

rus C

on

cen

trati

on

, m

g/L

North Fork Clear Creek vs. WWTP, Concentración Total de Nitrógeno

North Fork Clear Creek at mouth (Site CC-50), Total Nitrogen, 1994-2009

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

2/7

/1994

7/1

1/1

994

2/6

/1995

7/1

0/1

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2/5

/1996

7/1

5/1

996

2/2

4/1

997

7/1

4/1

997

2/9

/1998

7/1

3/1

998

2/8

/1999

7/1

2/1

999

2/7

/2000

7/1

7/2

000

2/5

/2001

7/1

6/2

001

2/4

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7/1

5/2

002

2/3

/2003

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4/2

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2/2

/2004

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2/2

004

2/7

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/2006

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0/2

006

2/5

/2007

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6/2

007

2/1

1/2

008

7/2

8/2

008

2/2

/2009

7/1

3/2

009

5/2

7/2

010

Survey Date

To

tal N

itro

gen

as N

, m

g/L

CC-13a Black Hawk/Central City WWTPs, Total Nitrogen, 1994-2010

(New facility on line beginning in August 2005 )

y = -0.0927x + 15.471

R2 = 0.2893

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

2/7/

1994

2/6/

1995

2/5/

1996

2/24

/199

7

2/9/

1998

2/8/

1999

2/7/

2000

2/5/

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2/4/

2002

2/3/

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02/0

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2/09

02/0

1/10

Survey Date

To

tal-

Nit

rog

en

Co

ncen

trati

on

, m

g/L

Cómo conseguir un programa de monitoreo

Separate PP presentation file to follow

Cómo obtener un Programa de Monitoreo Separate PP presentation file to follow

Source: Exponent (2000) T-P Data vs. Daily Qs

Rios & Reservorios – Área Metropolitana de Denver

Reservorio T-P vs. Chlorofila-a Área Metropolitana de Denver, Colorado

Resumen – Química del Agua ¿Qué hemos aprendido?

• La representación gráfica de los datos es muy útil – Delimitación de los valores atípicos y datos anómalos

– Identificación de las relaciones bi-variadas (regresiones)

• Control de calidad / garantía de calidad (QA / QC) - un factor clave del programa de monitoreo

• Muestra / programación de medición - la preocupación

• "Mentiras, malditas mentiras y estadísticas" - breve reseña

Análisis estadísticos de calidad del agua

References: Conover (1971); Helsel and Hirsch (1995)

• Centrarse en valores medios y extremos (máx / min), y el número de valores

• Distribución de frecuencias (excedentes %)

• Desviación estándar y coeficiente de asimetría.

• Pruebas no paramétricas para las tendencias en el tiempo