Determinación de la influencia de los factores hidrodinámicos y de calidad del agua en la demanda béntica de la Cuenca alta del río Bogotá

Abstract

Varios estudios han mostrado que la demanda béntica es un factor importante al realizar un balance de masa del oxígeno disuelto de un cuerpo de agua. Este factor es altamente dinámico ya que se encuentra en función de múltiples variables que abarcan las condiciones de la calidad del agua, la composición de sedimentos y los ecosistemas que se desarrollan en ellos, haciendo que su definición, medición y modelación sean complejas y sus resultados son poco comparables entre dos cuerpos de agua. El río Bogotá es conocido por sus grandes problemas de calidad del agua caracterizado por las bajas o nulas concentraciones de oxígeno disuelto. En esta tesis se seleccionaron cinco sitios en la cuenca alta del río Bogotá para la toma de muestras y medición de la demanda béntica (SOD por sus siglas en ingles) en el laboratorio. A partir del trabajo en campo y en laboratorio se generó un protocolo para el desarrollo de estas actividades. Los valores de SOD obtenidos en el laboratorio varían desde los 0.9 gm-2dia-1 hasta los 2.02 gm-2dia-1. Con los resultados obtenidos se buscaron correlaciones entre la SOD y diferentes determinantes y características de la corriente que permitieran entender el comportamiento de este factor en la cuenca alta del río Bogotá. Los resultados obtenidos en el laboratorio también se compararon con la SOD calculada internamente por el modelo Qual2K (Q2K) donde se encontró que los valores propuestos por el modelo son del mismo orden de magnitud que los valores experimentales. Los valores experimentales de la demanda béntica también fueron comparados con los valores directamente calibrados en los modelos HEC-RAS y AMQQ usados para la modelación de la calidad del agua del río Bogotá. El modelo HEC-RAS presenta una baja sensibilidad a esta magnitud y en el modelo AMQQ se incluyó un nuevo módulo de demanda béntica que complementa el modulo de oxígeno disuelto existente. Por último se desarrolló una aplicación en MATLAB® que permite calcular la demanda béntica de forma rápida e independiente del modelo AMQQ. / Abstract. Several studies have shown that sediment oxygen demand (SOD) is an important determinand for the mass balance of dissolved oxygen in a water body. This parameter is highly dynamic because it dependes on multiple variables affecting the conditions of water quality, sediment composition, and the ecosystems developing make the SOD estimation, measurement and modeling is therefore complex. The results are not comparable between two water bodies. The Bogota River is known for its great water large pollution characterized by low or null dissolved oxygen concentrations along a 70 km river stretch. In this work five sites were selected in the upper basin of the Bogota River for sampling and experimental measurement of the SOD in the laboratory. A protocol for field and laboratory work was generated. SOD values obtained in the laboratory range from 0.9 gm-2day-1 up to 2.2 gm-2day-1. With the obtained results correlations between SOD and different determinands and hydrodynamic characteristics were investigated attempting to understand the behavior of this parameter in the upper basin of the Bogotá River. The laboratory results were also compared with the endogenous calculation of SOD magnitude Qual2K (Q2K) model and found it was that the values calculated by the model are the same order of magnitude as the experimental values. The experimental values of SOD were also compared with the values directly calibrated within the HEC-RAS model and the AMQQ model used as dynamic quality model of the Bogota River. The HEC-RAS model shows a low sensitivity to the SOD magnitude and in the AMQQ model a new SOD module was added complete the existing dissolved oxygen calculation module. Finally, a MATLAB ® application that calculates the benthic demand quickly and independently in the AMQQ model was developed