Modelos determinístico y probabilístico para la estimación de la carga de nitratos en una cuenca rural

En este trabajo se desarrolló un modelo probabilístico que utiliza la teoría de la función de densidad de probabilidades derivada para estimar la carga media anual de nitratos transportada por el escurrimiento superficial, utilizando una relación funcional entre el escurrimiento y la carga de nitratos. El modelo determinístico hidrológico y de calidad de agua denominado Simulator for Water Resources in Rural Basins - Water Quality (SWRRB-WQ) fue utilizado para estimar la carga de nitratos en el escurrimiento superficial. Este modelo emplea como variable de entrada la precipitación diaria observada en la Estación del Aeropuerto de Olavarría durante el período 1988 a 2002. Para la calibración del modelo se aplicó una nueva metodología que estima la incertidumbre en los valores observados. Ambos modelos probabilístico y determinístico se aplican en una subcuenca rural del arroyo Tapalqué (provincia de Buenos Aires, Argentina) y finalmente se comparan los valores de la carga de nitratos estimados con los dos modelos con las observaciones realizadas en la sección del arroyo motivo de este estudio. Los resultados muestran que la carga media de nitratos obtenida con el modelo probabilístico es del mismo orden de magnitud que los valores medios observados y estimados con el modelo hidrológico y de calidad de agua SWRRB-WQ.

Uso de agua en industrias de elaboración de conservas de tomate y de durazno de Mendoza, Argentina

El objetivo de este trabajo es conocer, a nivel de cuenca, el volumen de agua utilizado por las industrias de elaboración de conservas de tomate y de durazno de Mendoza. Para ello se estima la materia prima utilizada en la elaboración de estas conservas a partir de datos de superficie cultivada para tal destino y de rendimientos por superficie obtenidos en el Registro Permanente de Uso de la Tierra de Mendoza y el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Se emplearon coeficientes de volumen de agua utilizada por unidad de materia prima procesada, que varían entre 5 y 25 L kg-1 de producto procesado, sin incluir el uso de agua para riego en fincas. Los resultados se analizaron para diferentes valores de coeficientes asociados a la eficiencia del uso del agua, en escenarios optimista y pesimista. Se concluye que las industrias elaboradoras de conservas de tomate y de durazno de Mendoza utilizan entre 0,66 y 6,15 hm3/año. El mayor consumo de agua de las conserveras de tomate ocurre en la cuenca Norte, alcanzando el 64,9% del total demandado por tales industrias. Para las conserveras de durazno, el mayor consumo se produce en la cuenca Sur con un 46% de total demandado.

Modelización de la pérdida de suelo en sierras del Sudoeste de la Provincia de Buenos Aires

El modelo U.S.L.E. (Universal Soil Loss Equation), desarrollado por Wischmeier y Smith en 1978, es un modelo paramétrico creado para estimar la pérdida anual de suelo. Engloba, dentro de los cinco factores intervinientes, todas las características de la cuenca, incluyendo tanto aspectos físicos como características edáficas, geológicas y geomorfológicas, sin olvidar las relacionadas con el clima, y el tipo de manejo y uso del suelo. El objetivo del trabajo fue estimar la pérdida de suelo a nivel de la cuenca hidrográfica del Arroyo Belisario, ubicada en el Partido de Tornquist, en el Sudoeste de la Provincia de Buenos Aires. Más de 1.200 ha (aproximadamente 50% de la cuenca), presentaron pérdidas de suelo mayores a las 50 tn.ha-1.año-1. Se observó que los factores K y LS son determinantes de los elevados valores presentes en la cabecera de la cuenca. La elaboración de la cartografía correspondiente a cada factor de la U.S.L.E se realizó con el Sistema de Información Geográfica Idrisi Andes. Se concluye que el modelo fue aplicado de manera correcta en la cuenca del Arroyo Belisario, brindando resultados que facilitarán la toma de decisiones para un futuro ordenamiento territorial.

Valoración económica de los efectos de la presión antrópica sobre el piedemonte mendocino : una aplicación de los experimentos de elección discreta

En general, el análisis socioeconómico de los sistemas naturales no se contempla en los dominios de la ciencia natural. En este trabajo, sin embargo, se estima el cambio en el bienestar social por los efectos de la presión antrópica sobre el piedemonte mendocino vía la menor provisión de servicios ambientales. Para ello, se utiliza el método de los experimentos de elección discreta para inferir el valor social de tres servicios ambientales generados en las cuencas ubicadas al oeste del Gran Mendoza (riesgo aluvional, cobertura vegetal y recreación) y los costos de programas diseñados para mitigar la intensidad de dichos efectos. Un incremento del riesgo aluvional es el efecto de origen antrópico sobre el piedemonte mendocino que más preocupa a la población, seguido de una disminución de la cobertura vegetal y de la recreación. Se estimó que un incremento del riesgo aluvional en 1% equivale en pérdida de bienestar individual a un gasto, en promedio, de 24,13 pesos, en moneda de 2013, al año, cifra que es equivalente en términos de bienestar a una disminución de 6% de cobertura vegetal. Esta información puede ayudar a los hacedores de políticas, gestores de territorio y ecologistas a tener en cuenta las preferencias sociales en el diseño de sus programas y actividades.

Evaluación espacial de procesos geodinámicos en el ambiente montañoso de la cuenca del río Cachapoal, Chile central. Impacto geodinámico sobre el potencial corredor de comercio Las Leñas, VI Región del Libertador Gral. Bernardo O'Higgins

En el contexto de la posible habilitación de una ruta entre Chile y Argentina a través del paso fronterizo Las Leñas en Chile central, alternativo al Cristo Redentor, se procedió a analizar las vulnerabilidades y los impactos provocados por la geodinámica en áreas montañosas. Se evaluaron procesos erosivos en los ambientes de baja, media y alta montaña en el valle del río Cachapoal. La alta energía de estos paisajes es causante de la generación y el aporte de sedimentos mediante erosión, la que es activada por las precipitaciones intensas y la acción periglacial. Las diferencias erosivas se entienden por la presencia de distintas formas del paisaje; así, los depósitos basales en alta montaña están asociados a movimientos del terreno en masa, y la erosión lineal se desarrolla sobre las terrazas fluviales ubicadas en fondo de valle, las que se encuentran estabilizadas por la mayor cobertura vegetal.

Evaluación espacial de procesos geodinámicos en el ambiente montañoso de la cuenca del río Cachapoal, Chile central. Impacto geodinámico sobre el potencial corredor de comercio Las Leñas, VI Región del Libertador Gral. Bernardo O'Higgins

En el contexto de la posible habilitación de una ruta entre Chile y Argentina a través del paso fronterizo Las Leñas en Chile central, alternativo al Cristo Redentor, se procedió a analizar las vulnerabilidades y los impactos provocados por la geodinámica en áreas montañosas. Se evaluaron procesos erosivos en los ambientes de baja, media y alta montaña en el valle del río Cachapoal. La alta energía de estos paisajes es causante de la generación y el aporte de sedimentos mediante erosión, la que es activada por las precipitaciones intensas y la acción periglacial. Las diferencias erosivas se entienden por la presencia de distintas formas del paisaje; así, los depósitos basales en alta montaña están asociados a movimientos del terreno en masa, y la erosión lineal se desarrolla sobre las terrazas fluviales ubicadas en fondo de valle, las que se encuentran estabilizadas por la mayor cobertura vegetal.

Evaluación espacial de procesos geodinámicos en el ambiente montañoso de la cuenca del río Cachapoal, Chile central. Impacto geodinámico sobre el potencial corredor de comercio Las Leñas, VI Región del Libertador Gral. Bernardo O'Higgins

En el contexto de la posible habilitación de una ruta entre Chile y Argentina a través del paso fronterizo Las Leñas en Chile central, alternativo al Cristo Redentor, se procedió a analizar las vulnerabilidades y los impactos provocados por la geodinámica en áreas montañosas. Se evaluaron procesos erosivos en los ambientes de baja, media y alta montaña en el valle del río Cachapoal. La alta energía de estos paisajes es causante de la generación y el aporte de sedimentos mediante erosión, la que es activada por las precipitaciones intensas y la acción periglacial. Las diferencias erosivas se entienden por la presencia de distintas formas del paisaje; así, los depósitos basales en alta montaña están asociados a movimientos del terreno en masa, y la erosión lineal se desarrolla sobre las terrazas fluviales ubicadas en fondo de valle, las que se encuentran estabilizadas por la mayor cobertura vegetal.

Conservación del Patrimonio Minero-Metalúrgico español

El patrimonio histórico minero-metalúrgico, muy extenso y valioso en España, por la gran tradición que estas actividades han tenido en nuestro país y que se remonta s i n interrupción a la más remota antigüedad, está amenazado por e l abandono progresivo que han sufrido gran par te de nuestras cuencas mineras. Ante el despunte de iniciativas, todavía l ocales y poco generalizadas , encaminadas a la protección de este patrimonio, urge establece r una metodología de inventario , catalogación, uso y gestión que pueda ser asumida y aplicada por los distintos agentes sociales interesados . Para ello se propone también la validación de esta metodología en una provincia española (Ciudad Real), donde se realizaría esta labor de inventario y catalogación, estableciéndose acciones encaminadas a la protección, uso y gestión del patrimonio histórico minerometalúrgico .

Geocronología de la Terraza Compleja de Arganda en el valle del río Jarama (Madrid, España)

La Terraza Compleja de Arganda (TCA), situada en el tramo bajo del río Jarama (Madrid), está formada por sucesivos apilamientos de secuencias fluviales denominados de abajo a arriba Arganda I, II, III y IV, en los que se han encontrado importantes yacimientos arqueológicos y paleontológicos del Pleistoceno (Áridos 1 y 2, Valdocarros o HAT), y numerosos conjuntos de industria lítica del Paleolítico inferior y medio. Hasta ahora, la única referencia cronológica disponible para la TCA era la proporcionada por el estadio evolutivo de los micromamíferos de los yacimientos Áridos 1 en Arganda I y Valdocarros en Arganda II. En este trabajo, se propone la equivalencia de las distintas unidades de la TCA con terrazas escalonadas y se establece un marco cronológico numérico, obtenido mediante dataciones de termoluminiscencia, luminiscencia ópticamente estimulada y racemización de aminoácidos. Arganda I (≈ T+30-32 m) se situaría hacia el final del MIS 11 o en el inicio del MIS 9, Arganda II (≈T+23-24 m) se correspondería con el inicio del MIS 7, Arganda III (≈T+18-20 m) se situaría entre el MIS 7 y el MIS 5, y Arganda IV comenzaría su deposición en el MIS 5 finalizando su sedimentación en el MIS 1 al sur de Arganda del Rey (Madrid).

La electrocoagulación en la reutilización de las aguas

El objetivo definitivo de esta investigación es la de buscar un sistema, que siendo sencillo y ocupando poco espacio, pueda aplicarse a las aguas de salida de una depuradora o aguas normales circulando por corrientes fluviales, alcanzando calidad para distintos usos. Así se investiga sobre la posibilidad de utilizar el proceso de electrocoagulación sobre distintos parámetros considerados en la normativa sobre reutilización de las aguas ?Real Decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas (BOE n.º 294, 08/12/2007)?. En la investigación se ha diseñado una planta piloto, a escala real 140 l/h, en la que el agua a tratar pasa secuencialmente a través de un depósito de pretratamiento, un depósito de procesamiento electroquímico, y un depósito de post-tratamiento, que puede pasar a un decantador o a un depósito de flotación. La experimentación realizada concluye sobre los buenos resultados de la aplicación del sistema de electrocoagulación, en relación con el grado de cumplimiento respecto a las normativas actuales de reutilización. Los resultados garantizan las posibilidades del proceso en la eliminación de: la turbidez, sólidos suspendidos totales (SST), DQO y fosfatos en fósforo total, así como en la eliminación de microorganismos. Estos resultados justifican que la electrocoagulación puede constituirse en un sistema de tratamiento y depuración de las aguas, tanto en la lucha contra su eutrofización, eliminando fosfatos, como en su mejora de forma previa al empleo de membranas, como en la mejora de la calidad de las aguas de salida de las depuradoras o circulante por los ríos. Su sencillez, facilidad de montaje y bajo consumo energético lo avalan.

Utilización del "dfot heat pulse method" para el estudio del bulbo mojado en goteros

Aunque se conocen muchos métodos precisos para medidas de humedad puntuales, hasta hace muy poco, no existían métodos in situ para la medida del contenido de humedad a escala de metros o de kilómetros, importantes cuando pensamos a nivel de cuenca hidrográfica. La fibra óptica ha sido muy utilizada en el área de las comunicaciones. Sin embargo, entre sus aplicaciones más recientes, destaca la de su uso para medir la temperatura incluso en grandes distancias (hasta 10 km) y con una alta frecuencia temporal, lo que ha abierto un amplio abanico de posibilidades muy importantes en el seguimiento medioambiental (Selker et al. 2006a; 2006b, Tyler et al. 2008; Westhoff et al., 2007; Freifeld et al., 2008). La precisión en la medida puede alcanzar ± 0,2ºC en una distancia de ± 25 cm. El método utilizado en los ensayos explicados en esta comunicación es el denominado “Distributed Fiber Optic Temperature Measurement” (medida distribuida de la temperatura con fibra óptica) o DFOT, que consiste en emitir un impulso óptico con láser y medir en el tiempo la señal reflejada en diferentes puntos de la fibra. Este método se ha utilizado en el estudio de filtraciones de minas abandonadas (Selker et al. 2006a) y en proyectos relacionados con el cambio climático, como en el estudio del deshielo en glaciares y balances hídricos en pequeñas cuencas (Selker et al. 2006b). Además, en medios porosos, se ha usado, con buenos resultados para la detección de rotura de diques en presas (Perzlmaier et al. 2004a y 2004b) y para la detección de entrada de agua en vertederos urbanos con cubierta vegetal (Weiss, 2003b). Imhoff et al. (2006) en su revisión de técnicas de medidas de contenido de agua en el suelo destaca el uso del “DFOT heat pulse method” (método DFOT del pulso de calor).

Evaluación de la escorrentía media anual obtenida por fórmulas climáticas y modelos regionales de clima

En regiones en las que no se dispone de un modelo hidrológico correctamente calibrado para estimar la escorrentía, se puede recurrir a la utilización de la escorrentía directa simulada por los modelos climáticos o a la escorrentía calculada a partir de fórmulas climatológicas que emplean variables climáticas básicas como la precipitación, temperatura y radiación solar, simuladas por los modelos regionales de clima (MRC). El presente trabajo compara el comportamiento de la escorrentía directa obtenida por 10 simulaciones de los MRC del proyecto europeo PRUDENCE y la escorrentía media anual calculada a partir de la aplicación de cinco fórmulas climatológicas (Schreiber, Ol’dekop, Budyko, Turc-Pike, Zhang et al.) basadas en el índice de aridez, definido por la relación entre la evapotranspiración potencial y la precipitación. Series temporales mensuales de escorrentía, precipitación, temperatura y radiación solar son generadas a partir de las simulaciones de los MRC en 338 cuencas de España que cubren la totalidad del territorio peninsular, bajo condiciones de clima actual (periodo 1961-1990). La evapotranspiración potencial se obtiene usando el método presentado por Hargreaves. Estas formas funcionales estiman la relación entre la evapotranspiración actual y la precipitación y a través de un balance hídrico se calculan los valores de escorrentía anual. El comportamiento general de las variables climáticas simuladas por los MRC se caracteriza por presentar menor sesgo para precipitación y temperatura que para escorrentía. Empleando estadísticos de comparación se analiza la capacidad que tiene la escorrentía directa y la escorrentía anual calculada a partir de las fórmulas climáticas para reproducir los valores observados de escorrentía natural estimada por el modelo hidrológico distribuido SIMPA en las cuencas españolas. En total se generaron 10 series mensuales de escorrentía directa y 50 series de escorrentía anual basadas en el índice de aridez (cada fórmula climática aplicada a las 10 simulaciones de los MRC). Los resultados muestran que la fórmula de Schreiber produce la mejor aproximación a los valores observados y por tanto minimiza el sesgo predominante en la variable escorrentía. Adicionalmente, estos resultados se validan con las capas de escorrentía media anual de alta resolución proporcionada por la UNH/GRDC (University of New Hampshire/Global Runoff Data Centre) que preservan la exactitud de las medidas de las aportaciones observadas en las principales estaciones hidrológicas de todo el mundo, y que en la actualidad es el “mejor estimador” de la escorrentía terrestre sobre grandes extensiones. En este caso, los resultados muestran también que la fórmula de Schreiber estima mejor los valores de escorrentía anual que la escorrentía directa simulada por MRC.

Mapa de peligrosidad por avenidas torrenciales en la isla de El Hierro

El objetivo de este proyecto es el estudio y creación de un mapa de cuencas peligrosas para avenidas torrenciales en la Isla de El Hierro, provincia de Santa Cruz de Tenerife (Islas Canarias). Para ello se realizará un estudio de la zona basado en los índices morfométricos que describen cada cuenca, empleando un sistema de información geográfica (ArcGIS). Se realizará un estudio cualitativo de todos los posibles índices morfométricos a aplicar y se seleccionarán aquellos más determinantes para evaluar la peligrosidad geológica. El análisis morfométrico permitirá caracterizar, por un lado, la configuración hídrica, y por otro lado, sus modelos de organización hidrológica y su capacidad de respuesta ante episodios extremos de precipitación. A partir de estas características, se determinarán las zonas de peligrosidad, generando un mapa de peligrosidad para las personas.

Modelización estocástica de la presión de los nitratos en la cuenca del río Llobregat

Este proyecto tiene como objetivo caracterizar la presión de los nitratos dentro de la cuenca del río Llobregat, España, entre los años 2000 y 2009. Con ello se consigue una herramienta que permite un análisis de las distintas fuentes de contaminación, una gestión y planificación de medidas correctoras y el cálculo de la presión de nitratos en un futuro, de acuerdo con el artículo 5 de la Directiva Marco del Agua y para la aplicación de la Directiva Europea sobre Nitratos. Para determinar dichas presiones, se ha usado un modelo estocástico que requiere pocos datos, siendo éstos de fácil accesibilidad: las precipitaciones y las longitudes de los ríos. Dividida la cuenca del Llobregat en nueve subcuencas, sólo se ha podido calcular la presión de los nitratos para cinco de ellas. Los resultados han demostrado que la mayor parte de la presión de los nitratos se debe a las fuentes difusas, siendo este tipo de fuente la que determina los cambios en la presión de los nitratos. En cuanto a las fuentes aisladas, se tienen que tener en cuenta debido a que su presencia en la presión de los nitratos es significante en varias subcuencas, alrededor del 20%, siéndolo aún más en las cuencas que no se han podido estudiar.

Optimización de la succión de sólidos sumergidos utilizando bombas centrífugas con velocidad variable

La acumulación de material sólido en embalses, cauces fluviales y en zonas marítimas hace que la extracción mecánica de estos materiales por medio de succión sea cada vez mas frecuente, por ello resulta importante estudiar el rendimiento de la succión de estos materiales analizando la forma de las boquillas y los parámetros del flujo incluyendo la bomba. Esta tesis estudia, mediante equipos experimentales, la eficacia de distintos dispositivos de extracción de sólidos (utilizando boquillas de diversas formas y bombas de velocidad variable). El dispositivo experimental ha sido desarrollado en el Laboratorio de Hidráulica de la E.T.S.I. de Caminos, C. y P. de la Universidad Politécnica de Madrid. Dicho dispositivo experimental incluye un lecho sumergido de distintos tipos de sedimentos, boquillas de extracción de sólidos y bomba de velocidad variable, así como un elemento de separación del agua y los sólidos extraídos. Los parámetros básicos analizados son el caudal líquido total bombeado, el caudal sólido extraído, diámetro de la tubería de succión, forma y sección de la boquilla extractora, así como los parámetros de velocidad y rendimiento en la bomba de velocidad variable. Los resultados de las medidas obtenidas en el dispositivo experimental han sido estudiados por medio del análisis dimensional y con métodos estadísticos. A partir de este estudio se ha desarrollado una nueva formulación, que relaciona el caudal sólido extraído con los diámetros de tubería y boquilla, caudal líquido bombeado y velocidad de giro de la bomba. Así mismo, desde el punto de vista práctico, se han analizado la influencia de la forma de la boquilla con la capacidad de extracción de sólidos a igualdad del resto de los parámetros, de forma que se puedan recomendar que forma de la boquilla es la más apropiada. The accumulation of solid material in reservoirs, river channels and sea areas causes the mechanical extraction of these materials by suction is becoming much more common, so it is important to study the performance of the suction of these materials analyzing the shape of the nozzles and flow parameters, including the pump. This thesis studies, using experimental equipment, the effectiveness of different solids removal devices (using nozzles of different shapes and variable speed pumps). The experimental device was developed at the Hydraulics Laboratory of the Civil University of the Polytechnic University of Madrid. The device included a submerged bed with different types of sediment solids, different removal nozzles and variable speed pump. It also includes a water separation element and the solids extracted. The key parameters analyzed are the total liquid volume pumped, the solid volume extracted, diameter of the suction pipe, a section of the nozzle and hood, and the parameters of speed and efficiency of the variable speed pump. The basic parameters analyzed are the total liquid volume pumped, the removed solid volume, the diameter of the suction pipe, the shape and cross-section of the nozzle, and the parameters of speed, efficiency and energy consumed by the variable speed pump. The measurements obtained on the experimental device have been studied with dimensional analysis and statistical methods. The outcome of this study is a new formulation, which relates the solid volume extracted with the pipe and nozzle diameters, the pumped liquid flow and the speed of the pump. Also, from a practical point of view, the influence of the shape of the nozzle was compared with the solid extraction capacity, keeping equal the rest of the parameters. So, a recommendation of the best shape of the nozzle can be given.