Maestría en Hidrosistemas

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http://hdl.handle.net/10554/387

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Un marco metodológico integrado para la conservación duradera de los ecosistemas de agua dulce: Un estudio de caso en la cuenca del río Caquetá en Colombia
(Pontificia Universidad Javeriana) Nogales Pimentel, Jonathan; Vargas Luna, Andrés; Obregón Neira, Nelson; Batista Morales, Angélica María; Tania Fernanda, Santos
Introducción: Aunque los ecosistemas de agua dulce comprenden el 12% de todas las especies conocidas, su estudio ha logrado menos progreso en ejercicios de planificación sistemática de la conservación en comparación con los ecosistemas terrestres y marinos. Además, se ha prestado poca atención a los servicios ecosistémicos y a los valores culturales y espirituales, que son fundamentales para la preservación a largo plazo de los ecosistemas de agua dulce. Actualmente, las acciones de conservación, restauración y manejo sostenible dentro de los sistemas de agua dulce se abordan individualmente, subrayando la necesidad de marcos metodológicos integrales que aborden de manera holística las preguntas de dónde y cómo conservar, integrando los servicios ecosistémicos y los factores culturales como valores de conservación. Métodos: Proponemos un nuevo marco metodológico para la conservación de los ecosistemas de agua dulce que incorpora estos elementos y cumple con seis criterios de priorización: i) representatividad, ii) integridad, iii) importancia, iv) rareza, v) complementariedad y vi) conectividad. Para ilustrar la aplicación de este enfoque, realizamos un estudio regional en la cuenca del río Caquetá en Colombia. Resultados: Al aplicar nuestro marco metodológico, demostramos que la cuenca del río Caquetá alberga 518 grupos de agua dulce distintos con características únicas que contribuyen al mantenimiento de los ecosistemas y a la preservación de sus valores inherentes. Además, nuestro análisis reveló que la protección es la estrategia de conservación más efectiva para el 77.4% de la cuenca del río Caquetá, mientras que la restauración y el manejo sostenible son adecuados para el 4.7% y el 17.9% de la cuenca, respectivamente. El portafolio priorizado para la cuenca del río Caquetá abarca el 80.1% de todos los grupos de agua dulce, cumpliendo efectivamente con los objetivos de conservación propuestos por The Nature Conservancy. Conclusión: Este nuevo marco metodológico ofrece un enfoque pragmático para la planificación sistemática de la conservación y responde a las preguntas de dónde y cómo conservar.
Efectos de la resolución espacial del modelo digital de elevación (DEM) en los parámetros de un modelo hidrológico semi-distribuido
(Pontificia Universidad Javeriana) Vergara Barrero, Gina Paola; Giraldo Osorio, Juan Diego; Vélez Upegui, Jorge Julián; Báez Villanueva, Oscar Manuel
Este estudio evalúa el efecto de la resolución espacial de los modelos digitales de elevación (MDE) en la estimación del valor de los parámetros de un modelo hidrológico semi-distribuido. El modelo hidrológico seleccionado es TOPMODEL, que es un modelo basado en la física y la topográfica. Se delinearon cuatro cuencas colombianas, de diferentes regiones y con varios regímenes hidro-climáticos, utilizando seis resoluciones de MDE (Gmted300, Gmted075, Hydroshed90m, SRTM90, SRTM30 y AlosPalsar12.5); a partir de ellas se evaluaron las entradas topográficas al modelo hidrológico. Las entradas climáticas procedían de CHIPRSv2 (campos de precipitación), y ERA5 (campos de evapotranspiración potencial). Los parámetros del modelo hidrológico se calibraron y validaron para cada MDE, y se aplicaron un Análisis de Componentes Principales (ACP) y un Random Forest para encontrar relaciones entre los parámetros y la resolución del MDE. Los resultados muestran evidencia de que existen parámetros identificables para las cuencas de este estudio, también la mejor predicción de estos parámetros, fue utilizando la resolución Hydroshed90m y SRTM90m, que indican un efecto de la resolución del DEM sobre los parámetros del TOPMODEL para cuencas con un área aproximada que oscila entre 1x103 y 30x103.
Un modelo de sistema dinámico para predecir la floración de cianobacterias en lagos urbanos tropicales
(Pontificia Universidad Javeriana) Morales Vásquez, Lizbeth Daniela; Rivera Rondón, Carlos Alberto; Escobar Vargas, Jorge Alberto; Zapata Anzola, Ángela María; Cerqueira Barbosa, Carolina
Se han observado floraciones de cianobacterias en ecosistemas tropicales debido a diversas presiones antropogénicas que han deteriorado la calidad del agua. En la mayoría de los países neotropicales con recursos limitados no existe un seguimiento de las floraciones de cianobacterias en los sistemas lénticos, ni se ha tenido en cuenta en la gestión de los ecosistemas acuáticos de las zonas tropicales. Las floraciones de cianobacterias pueden producir toxinas que amenazan la salud humana y animal y generan pérdidas económicas. Estas situaciones justifican la necesidad de desarrollar una herramienta útil de evaluación del crecimiento de cianobacterias que pueda ser aplicada en áreas donde la información es limitada. En este estudio se desarrolló un modelo dinámico para determinar la respuesta de la biomasa de cianobacterias y la concentración de fósforo en un lago urbano tropical. El modelo incluye variables de influencia no directa como el uso del suelo, el brillo solar, las precipitaciones, la velocidad del viento, la evaporación y la temperatura. Los resultados indican que el brillo solar influye más en el crecimiento de las cianobacterias que la estabilidad física de la columna de agua. También indican que la oscilación climática ENOS influye positivamente en el crecimiento de las cianobacterias durante El Niño (determinado por fuertes precipitaciones y bajas temperaturas para el lugar de aplicación) e influye negativamente en el crecimiento de las cianobacterias durante La Niña (determinado por bajas precipitaciones y altas temperaturas). El cambio climático está favoreciendo las floraciones de estos organismos, y cada vez es más frecuente observar estas algas en masas de agua utilizadas para el abastecimiento, por lo que es vital vigilar y estudiar la dinámica de las cianobacterias para reducir los riesgos para las poblaciones humanas.
Cambios en la morfología del canal aguas arriba y abajo debido a la construcción de presas en ríos tropicales: El caso de Colombia
(Pontificia Universidad Javeriana) Alvarado Merida, Diana Carolina; Vargas Luna, Andres; Giraldo Osorio, Juan Diego; Clavijo Sanabria, Hector William; Muriel, Diego
En Colombia, la mayoría de la energía eléctrica es producida usando un recurso natural el agua. Sin embargo, el impacto morfológico de las presas no ha sido estudiado a profundidad todavía. Aguas arriba y abajo los cambios en la morfología del canal en las presas Betania, Prado, Salvajina y Urra I fueron identificados. Los cambios en ancho y sinuosidad a lo largo del río fueron reportados usando fotografías aéreas e imagenes de satélite para comparar el río antes y después de la construcción de la presa. El análisis es complementado incluyendo tendencias hidrológicas y características geológicas de las áreas, para evaluar su relevancia en el impacto de la morfológica del canal. Esto mostro que factores como el confinamiento del valle, composición de las bancas son claves para determinar la magnitud del impacto aguas abajo debido a la presa. Aguas arriba de la presa, contrastando, influye la geometría del reservorio que controla la magnitud de los cambios morfológicos, definiendo el área afectada. Los impactos de la construcción de las presas sobre la morfología del río son variables, sin embargo, incluyendo las características geológicas del río es útil en mejorar las predicciones a la respuesta de la morfología del canal. La metodología propuesta puede ser usada para identificar qué áreas son más sensibles a los cambios morfológicos permitiendo tener un plan apropiado de contramedidas.
Análisis de metabolitos de drogas de abuso usando muestreo pasivo y cromatografía líquida de alto rendimiento acoplada a espectrometría de masas
(Pontificia Universidad Javeriana) Jiménez Rojas, Carolina Angélica; Gutierrez Ulloa, Carlos Emilio; Rico Sierra, Diego Arcelio; Lara Borrero, Jaime Andrés; González Curbelo, Miguel Ángel
El presente estudio propone la monitorización de metabolitos de drogas de abuso mediante el uso de muestreadores pasivos en sistemas de agua. Inicialmente se determinaron cuatro metabolitos iónicos positivos de interés según las encuestas nacionales, luego se implementó el muestreo compuesto y el muestreo pasivo utilizando el equipo de muestreo pasivo de flujo continuo con dos tipos de sorbentes en su interior, Empore Disk y Gerstel Twister. Se determinaron dos sitios de estudio al inicio y al final de la cuenca media del río Bogotá, después de 4 días se retiraron los sorbentes para que fueran desorbidos y analizados con la metodología UHPLC-MS en laboratorio. Para los muestreos compuestos los resultados estuvieron por debajo del FCCP del método cromatográfico y para los muestreos pasivos se encontraron picos de benzoilecgonina (21427,3 pg mL-1), metanfetamina (67101,5 pg mL-1), éxtasis (225844,8 pg mL-1) y metadona (15908,4 pg mL-1), lo que permite postular el muestreo pasivo como una alternativa al muestreo compuesto en el monitoreo de metabolitos.
Definición de las condiciones hidrodinámicas que optimicen el desempeño de una turbina hidrocinética de flujo axial en un río de llanura tropical
(Pontificia Universidad Javeriana) Rojas Ríos, María Constanza; Escobar Vargas, Jorge Alberto; Vargas Luna, Andrés; Vargas Luna, Andrés
Solo el 48% del territorio colombiano tiene acceso directo a la red de distribución eléctrica, la cual se alimenta principalmente de energía hidroeléctrica, dejando vastas áreas de la planicie, sin un suministro eléctrico regular. Por lo tanto, es importante evaluar las fuentes de energía renovable para las zonas bajas, incluido el uso de turbinas hidrocinéticas, sin embargo, se desconoce si la energía que estos dispositivos proporcionan podría satisfacer la demanda durante el año hidrológico. El rendimiento de una turbina hidrocinética de flujo axial (MHK) depende en gran medida de la configuración hidrodinámica, sin embargo, no hay claridad sobre las condiciones adecuadas necesarias para el correcto funcionamiento de este tipo de turbomáquinas. En este trabajo se estudió la capacidad de utilizar la energía cinética de un río de tierras bajas tropicales, definiendo las condiciones hidrodinámicas para el correcto funcionamiento de un MHK. La metodología propuesta incluye el modelado del flujo para estudiar cuantitativamente la cantidad de energía eléctrica que se genera con dos diseños de turbinas bien establecidos. Se muestran los efectos de la variabilidad del régimen hidrológico, utilizando un modelo numérico (TELEMAC-2D) en un caso de estudio, el río Guayabero, ubicado en la Amazonía colombiana.
Propuesta metodológica para la caracterización hídrica de complejos cenagosos
(Pontificia Universidad Javeriana) Aponte Amaya, Flor Marina; Escobar Vargas, Jorge Alberto; Santos Rocha, Ana Carolina; Escobar Vargas, Jorge Alberto; Santos Rocha, Ana Carolina; Casco, Sylvina Lorena; Rivillas Ospina, Germán Daniel; Garay Bohórquez, Cesar Ignacio
En este trabajo se presenta el diseño de una propuesta metodológica para la caracterización hídrica de complejos cenagosos tropicales someros. Dicha metodología consta de nueve pasos que se van alimentando mediante la inclusión de la información secundaria disponible y la primaria obtenida en campo. El objetivo final de la propuesta es identificar los procesos físicos más importantes en el humedal estudiado, así como también las escalas espaciales y temporales que logran capturar la esencia de los mismos. El complejo cenagoso La Rinconada (Magdalena, Colombia) fue elegido como caso de estudio, para validar la metodología, donde se estableció que los procesos físicos dominantes están asociados con la expansión y contracción del área espejo de agua, la interacción entre el río y el cuerpo de agua principal, a través de un estrecho canal que conecta los dos hidrosistemas (río y humedal) y la dinámica térmica al interior del cuerpo de agua léntico. De igual manera, se determinaron las escalas características de los procesos mencionados para, finalmente, presentar la caracterización del complejo de cenagoso
Integración de herramientas numéricas de base física y variables socio-hidrológicas en la modelación de inundaciones urbanas
(Pontificia Universidad Javeriana) Cardenas Mercado, Leyner; Escobar Vargas, Jorge Alberto; Pérez Montiel, Jhonny Isaac; Torres Abello, Andrés Eduardo; Obregon Neira, Nelson ; Barrios Piña, Héctor Alfonso
En el presente trabajo se propone un enfoque metodológico para el modelado de inundaciones urbanas, que integra herramientas numéricas basadas en variables físicas y socio-hidrológicas (SH-V). Esta metodología se aplica al estudio de caso de la ciudad de Riohacha (Colombia). Se encontraron correlaciones entre SH-V y el comportamiento de las inundaciones mediante pruebas univariadas y multivariadas. Se utilizó TELEMAC-2D como modelo para simular un evento de inundación extrema y se llevó a cabo un proceso iterativo utilizando Maquinas de Soporte Vectorial - SVM para optimizar la calibración del modelo. Se evaluaron métricas de desempeño hasta encontrar los valores óptimos del número de curva - CN y el coeficiente de fricción de Manning. Los resultados muestran que SH-V brinda información valiosa sobre el comportamiento de la inundación y puede representar mejor los parámetros hidráulicos como CN y coeficientes de fricción para fines de modelado. La metodología propuesta se establece como una herramienta para optimizar los procesos de modelado.
Comportamiento espacio-temporal y la relación entre la calidad del agua y la información hidrometeorológica en embalses tropicales. Caso de estudio: Represa Hidroeléctrica La Miel
(Pontificia Universidad Javeriana) Aguirre Duran, Cesar; Escobar Vargas, Jorge Alberto; Alzate Gomez, Juliana; Montoya Jaramillo, Luis Javier; Piedrahita Escobar, Carlos Cesar; Rivera Rondon, Carlos Alberto; Gomez Giraldo, Evelio Andres; Cataño Salazar, Duvan Humberto
Este artículo presenta los resultados de una investigación que busca establecer la relación entre las variables de calidad de agua y las variables hidrometeorológicas en un embalse tropical. La hidroeléctrica "La Miel I", localizada en Colombia, fue utilizada como caso de estudio. Se emplearon análisis estadísticos aplicando técnicas univariadas y multivariadas así como también, herramientas de modelación estocásticas basadas en vectores auto-regresivos. Para el análisis se usaron cinco puntos de monitoreo de calidad de agua y dos estaciones hidro-meteorológicas ubicadas dentro del área de estudio. Los resultados obtenidos de los análisis permitieron establecer que las series de tiempo de calidad de agua no presentan una distribución normal contrario a las series de tiempo hidro-meteorológicas. Los análisis de correlación mostraron una cercana relación entre la calidad del agua y la hidro-meteorología, específicamente en variables como la precipitación, el caudal, la temperatura del aire y el brillo solar. El análisis de componentes principales permitió identificar que la fortaleza de las relaciones entre los parámetros de calidad de agua y la hidrometeorología cambia dependiendo de la localización del punto de monitoreo. Finalmente, La implementación del modelo de vectores auto-regresivos mostró unas métricas de desempeño menores que uno para el pronóstico de oxígeno disuelto utilizando series de tiempo hidrometeorológicas y de calidad de agua como entrada.
Evaluación estocástica de la amenaza agroclimatológica por variabilidad climática y cambio climático
(Pontificia Universidad Javeriana) Canon Ramos, Miguel Angel; Dominguez Calle, Efrain Antonio; Chavarro Diaz, John Alexander; Dominguez Calle, Efrain Antonio; Corzo Perez, Gerald Augusto; Clavijo Ponce, Neidy Lorena; Giraldo Osorio, Juan Diego
Esta investigación adopta un enfoque estocástico en la identificación de la amenaza por variabilidad climática y cambio climático que altera directamente la producción de cultivos de arroz y caña panelera, ubicados en el departamento del Huila, el estudio presenta la implementación de un modelo suelo-vegetación-atmósfera que permite evaluar los cambios en la producción de biomasa ante múltiples realizaciones climáticas, los resultados para el cultivo de arroz muestran un aumento en la producción hasta del 21% en los escenarios de cambio climático respecto al escenario histórico, contrario a los resultados del cultivo de la caña panelera, donde la producción agrícola presenta una disminución de hasta el 8 %. A partir del índice estandarizado de precipitación y evapotranspiración (SPEI) y los resultados de producción agrícola fueron desarrolladas regresiones no lineales mediante la herramienta support vector regression (SVR), que permitieron determinar, aquellas características como la intensidad y duración de eventos extremos, definen la amenaza climática que afecta los sectores productivos. Finalmente se presenta una aproximación cuantitativa al concepto de variabilidad climática extrema, donde en términos de probabilidad se evalúan las condiciones medias del sistema climático y la posible influencia en el sistema productivo agrícola.
Relative shear stress distribution in vegetated flows : an experimental uncertainty study
(Pontificia Universidad Javeriana) Munar Marinez, William Mateo; Vargas Luna, Andrés; Torres Abello, Andres Eduardo
Modelamiento estocástico de variabilidad hidrológica a escalas de alta resolución temporal
(Pontificia Universidad Javeriana) Chavarro Diaz, John Alexander; Domínguez Calle, Efraín Antonio
El estudio de sistemas complejos puede ser abordados desde distintos enfoques. En hidrología, el uso de enfoques estocásticos ha sido aplicado desde principios de siglo pasado, sin embargo, en la mayoría de los casos se asume independencias en las variables que describe el sistema hidrológico. En este trabajo se aproxima la ecuación de Folkker-Planck- Kolmogorov (FPK) bidimensionales como supraoperador matemático mediante un esquema numérico en diferencias finitas explicitas para describir la variabilidad hidrológica a escalas temporales fijas bajo condiciones no estacionarias, representado lo anterior, como la evaluación temporal de la curva de densidad de probabilidad condicionada (CDPC) de sistemas hidrológicos instrumentadas en el territorio colombiano.
Modelación de idoneidad de hábitat de la comunidad y grupos funcionales de macroinvertebrados
(Pontificia Universidad Javeriana) Motta Díaz, Angela Judith; Obregon Neira, Nelson; Vimos Lojano, Diego
Por primera vez para ríos de montaña andinos se combinaron conceptos de modelado de variables hidráulicas, de calidad, biológicas y funcionales con el uso de datos recolectados en campo para desarrollar modelos de idoneidad de hábitat de la comunidad de macroinvertebrados y los factores que la determinan. Se realizaron análisis lineales y no lineales para encontrar asociaciones entre las variables. Se desarrollaron 37 modelos de árboles de decisión basados en más de 452 reglas causales que describen las condiciones que determinan la abundancia de 27 taxones, diversidad de la comunidad y porcentaje de las categorías de 5 de grupos funcionales. Se confirmó la heterogeneidad espacial y temporal de la disponibilidad de hábitats para la comunidad de macroinvertebrados en las escalas meso y micro. Según los análisis lineales y no lineales, se destaca la importancia de la diversidad, riqueza de microhábitats, rugosidad del sustrato, velocidad media, ancho del canal, diversidad de la comunidad, presencia y abundancia de organismos predadores, raspadores y fragmentadores, para el mantenimiento de la estructura y función de la comunidad. Las reglas obtenidas de los árboles de decisión permitieron demostrar que para la modelación de idoneidad de hábitat de la comunidad de macroinvertebrados se deben tener en cuenta variables de tipo ambiental y también variables que contemplen las interacciones biológicas, ya que los dos tipos de variables tienen relaciones causales con la abundancia, diversidad y rasgos funcionales de la comunidad.
Identificación de los factores explicativos de la presencia de los disruptores endocrinos en el agua embotellada en Bogotá
(Pontificia Universidad Javeriana) Enríquez Hidalgo, Andrés Mauricio; Lara Borrero, Jaime Andrés; Torres Abello, Andrés Eduardo
Factores (Envase, Origen y Gas) son determinantes en la presencia y concentración de disruptores endocrinos entre los cuales se analizaron los ftalatos, fármacos y hormonas Metodología: la obtención de las concentraciones de los compuestos analizados se hizo a través de cromatografía de gases acoplada a masas, en este sentido se hicieron análisis de componentes principales, con el fin de determinar que compuestos representan la mayor variabilidad del sistema, múltiples análisis de correspondencia, para la determinación de las similitudes entre los factores y los compuestos, test de Wilcoxon para determinar la significancia de las diferencias que existen, Kruskal Wallis, Kruskal Wallis Multivariado, para ver las diferencias entre cada compuesto y entre todos entre sí, información promedio mutua (AMI) que mide la relación o interdependencia de los factores respecto a los compuestos y modelos basados en arboles con el fin de observar las reglas más importantes en la matriz de concentraciones con los factores. Resultados: todos los compuestos dependen del envase de vidrio excepto acetaminofén que depende de un envase de plástico y cafeina si se tiene un agua con gas además se encontró que aguas carbonatadas de origen internacional presentan mayores concentraciones que aguas sin gas de origen nacional. Conclusiones: El factor que tiene mayor grado de influencia sobre la presencia de los disruptores endocrinos analizados es el envase de vidrio, presente en 14 de los 16 sin embargo, la combinación de este factor con el factor gas y origen es determinante, debido a la diferenciación entre concentraciones que se da.
Uso potencial de los sedimentos retenidos en sistemas de aprovechamiento de aguas lluvias de escorrentía como material productivo de acuerdo con su calidad
(Pontificia Universidad Javeriana) Pimiento Avella, María Alejandra; Torres Abello, Andrés Eduardo; Lara Borrero, Jaime Andrés
El objetivo es establecer las condiciones de calidad de los sedimentos retenidos en sistemas de aprovechamiento de aguas lluvias de escorrentía para su potencial aprovechamiento como material productivo. Se encontró una relación entre la precipitación y las características de los sedimentos: entre menor número de días en tiempo seco mayores serán los diámetros de las partículas, menores las concentraciones de metales y mayores concentraciones de TOC. Los sedimentos son aptos para ser empleados como material productivo en actividades como la remediación y revegetalización de suelos que no sean para uso agrícola; en procesos de oxidación o reducción térmica; como material para áreas destinadas al ornato y la recreación. Por considerarse de partículas muy finas, D50 < 150 μm, se restringen los usos en el área de la construcción, quedando la posibilidad de ser utilizados como material de relleno de estructuras de concreto y alcantarillas en la zona de núcleo o cimiento.
Aportes a la caracterización estadística de sequías meteorológicas en el territorio colombiano
(Pontificia Universidad Javeriana) Trujillo Osorio, David Enrique; Giraldo Osorio, Juan Diego
En Colombia la variabilidad climática es muy alta, debido a que los factores que regulan la climatologı́a (Zona de Confluencia Inter-tropical, la dinámica de los océanos Pacı́fico y Atlántico y la interacción con las cuencas del Amazonas y el Orinoco, etc); tienen relaciones complejas. Una consecuencia es que la fase cálida del ENSO (El Niño) se manifiesta en Colombia con reducción en la precipitación y aumento de las temperaturas, condiciones que favorecen las sequías. Estas son consideradas como el desastre natural que más daños económicos, problemas sociales e impactos ecológicos deja, siendo un fenómeno que se expresa como una anormalmente baja cantidad de precipitación por un tiempo extendido. Por lo cual, este trabajo busca hacer un aporte a la caracterización estadística de estos fenómenos sobre el territorio colombiano, por variables como rachas de sequias diarias, número de días secos en el año, intensidad y longitud de sequías, además de esto, analizar la propagación espacial de los tres fenómenos El Niño más fuertes del sigo pasado. Por otro lado, se busco la dependencia estadística de la precipitación colombiana frente a las anomalías en la temperatura superficial del Océano Pacifico por medio del análisis SVD (Singular value descomposition), encontrando directa afectación de la zona El Niño 3-4 sobre toda la zona andina y del pacifico colombiano, así como la influencia del movimiento natural de la PDO (oscilación decadal del Pacifico) y la más recurrente ocurrencia del El Niño – Niña Modoki.
Capacidad de los humedales naturales para remover disruptores endocrinos del ciclo urbano del agua
(Pontificia Universidad Javeriana) Duque Pardo, Verónica; Lara Bonilla, Jaime Andrés
Los disruptores endocrinos son compuestos químicos que alteran el equilibrio hormonal y el funcionamiento del sistema endocrino de los seres vivos. El presente trabajo tiene como objetivo determinar la capacidad que tienen los humedales naturales para remover disruptores endocrinos del agua. Se realizaron cuatro jornadas de muestreo de agua en tres humedales de la ciudad de Bogotá, Colombia, para posteriormente analizarlas por Cromatografía de gases y Espectometría de Masas, con el fin de identificar los compuestos disruptores endocrinos presentes en el agua de escorrentía y cuantificar sus concentraciones. Se identificaron diez compuestos farmacéuticos, un compuesto organofosforsado y nueve compuestos ftalatos, resaltándose la presencia de ftalatos en los tres humedales muestreados. El Humedal La Conejera presenta remociones en al menos tres de las jornadas para Di n Hexil Ftalato (DnHP) y para Di Pentil Ftalato (DPP), que son compuestos empleados en la fabricación de plásticos y polímeros, Sin embargo, ninguno de los tres humedales reporta eficiencias de remoción significativas en las cuatro jornadas de muestreo para compuestos farmacéuticos ni para compuestos organofosforados. Dentro de las coberturas vegetales analizadas se pudo identificar que Typha latifolia y Bidens laevis son las coberturas que mayores porcentajes de remoción presentaron para compuestos disruptores endocrinos, principalmente para farmacéuticos.
Probabilistic coupled modelling of flash floods events in rural-urban fringe areas : sediment production and deposition processes at the catchment scale
(Pontificia Universidad Javeriana) Barros Vanegas, Jaime Marcelo; Escobar Vargas, Jorge Alberto; Ramos Cañon, Alfonso Mariano
Análisis de sincronización espacio-temporal de señales océano-atmosféricas y variables hidroclimatológicas en Colombia
(Pontificia Universidad Javeriana) León Pérez, David Ricardo de; Domínguez Calle, Efraín Antonio; Ramírez González, Alberto; Giraldo Osorio, Juan Diego
Se pretende determinar la sincronización espacio-temporal entre los índices océano-atmosféricos (IOA) y variables hidroclimáticas (VHCM) en Colombia. El área de estudio es el territorio continental de Colombia. Se analizaron 8 de las VHCM que registra el IDEAM y se tomó en el período de registro 1970-2014. Se utilizaron los 19 IOA que la NOAA actualiza mes a mes. Las principales contribuciones son el desarrollo de unas propuestas técnicas y robustas para determinación de áreas hidroclimáticas homogéneas y el análisis de la sincronización entre VHCM y los IOA para cada región hidroclimática hallada. Además, se obtuvo la caracterización de los componentes estructurales de las VHCM en el país para cada región y se desarrolló una metodología para complementación de datos faltantes mediante técnicas de Machine Learning.
Impacto sobre el control de inundaciones, de la adecuación hidrogeomorfológica en humedales de Bogotá, integrando escenarios de cambio climático caso de estudio : Humedal Jaboque
(Pontificia Universidad Javeriana) Ortiz López, Christian Camilo; Giraldo Osorio, Juan Diego
Bogotá ha presentado un creciente desarrollo en las últimas décadas, que ha llevado a la construcción de vivienda, equipamientos, espacio público e industria en zonas de influencia directa de humedales naturales, los cuales han sido factores que han incidido directamente sobre la disminución de su área y en algunos casos hasta su desaparición. Esto ha conllevado a la fragmentación de dichos ecosistemas, lo cual impacta directamente en la pérdida de valor de sus funciones biológicas, paisajísticas y ambientales. Actualmente la Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá (EAB), lleva a cabo proyectos de restauración ecológica en estos ecosistemas, con el fin recuperar sus funciones bióticas, paisajísticas y ambientales, dentro de las que se encuentra la reconformación hidrogeomorfológica para lograr almacenar mayores volúmenes de agua y controlar el tránsito y almacenamiento de crecientes e inundaciones. La presente investigación realizó una modelación hidrológica simple y agregada de la cuenca aferente al humedal Jaboque, de resolución temporal diaria. Luego, en el vaso del humedal, se pretendía simular el cambio del almacenamiento utilizando el método de Piscina Nivelada. Las entradas del modelo de almacenamiento del humedal, corresponden a datos topográficos del vaso, precipitaciones diarias sobre el espejo de agua, temperaturas diarias para el cálculo de la evaporación potencial desde el espejo de agua. Los niveles de agua diarios simulados fueron comparados con registros observados, propiedad de la EAB, utilizando diferentes funciones objetivo para realizar la calibración del modelo ensamblado hidrológico-almacenamiento. Una vez calibrado el modelo, se utilizaron series de tiempo de precipitaciones y temperaturas proyectadas por modelos climáticos regionales para la ciudad de Bogotá, a los cuales se les corrigió el sesgo utilizando datos de estaciones meteorológicas de la ciudad. Estas series alimentaron el modelo ensamblado calibrado, para pronosticar las manchas de inundación del humedal con un horizonte hasta 2100.
Método de pronóstico de funciones de distribución de probabilidad no estacionarias de caudales medios mensuales
(Pontificia Universidad Javeriana) Alba Perilla, José Luis; Giraldo Osorio, Juan Diego
El presente estudio presenta un método para el pronóstico de funciones de distribución de probabilidad (fdp) no estacionarias del caudal medio mensual, a partir de la combinación de las covariables explicativas relevantes que definen un modelo estadístico. Se emplean estaciones con series de datos de caudales medios, superior a 30 años y se seleccionan los indicadores macroclimáticos que serán las covariables a considerar. A partir un ANOVA se establece la combinación de covariables que mejor representaran o explican la variabilidad del caudal. Los modelos son evaluados con la herramienta GAMLSS, la cual además provee información del ajuste a través del cálculo del Criterio de Akaike y el Coeficiente de Correlación de Filliben, los cuales se emplean para la selección del modelo que definirá la fdp de caudales medios mensuales. Resulta ventajoso la disponibilidad y uso de múltiples covariables explicativas, se hace necesario la identificación de las covariables relevantes para explorar y analizar la mejor o mejores combinaciones posibles de éstas. Además emplear la combinación de criterios para la estimación de la bondad de ajuste de un modelo estadístico, resultan útiles y complementarios en el momento de selección de modelos estadísticos.
Integración del concepto de variabilidad hidroclimática en pronósticos hidrológicos de largo plazo de resolución mensual en Colombia
(Pontificia Universidad Javeriana) Velasco Sánchez, Andrés Norberto; Domínguez Calle, Efraín Antonio; Rivera, Hebert Gonzalo; Giraldo Osorio, Juan Diego; Vega Rodríguez, Emel Enrique
Este trabajo propone una alternativa de análisis del concepto de variabilidad hidroclimática desde un enfoque holístico, tomando como principales argumentos el tiempo y el espacio, estableciendo los mecanismos necesarios para su caracterización y posterior utilización en pronósticos hidrológicos de largo plazo a resolución mensual. Para el desarrollo de este trabajo, se utilizaron 26 series hidrológicas representativas ubicadas en diferentes áreas hidrográficas de Colombia, a través de las cuales se pretendió capturar la gran diversidad hidrológica y geomorfométrica del país. También se realizaron caracterizaciones con fenómenos océano-atmosféricos que permitieron evidenciar la gran influencia que tienen los fenómenos que ocurren en el océano Pacífico y en menor medida en el océano Atlántico, también se encontró que en algunas regiones del país no se detectó influencia de los fenómenos macroclimáticos estudiados. Finalmente, la incorporación explícita de estos elementos que describen la variabilidad hidroclimática en métodos de pronóstico comúnmente usados en la hidrología es evaluada a partir de métricas de desempeño ortogonales, las cuales permitieron evidenciar la precisión y predictibilidad de dichos métodos. En este estudio se encontró que la incorporación explicita de estos elementos mejoró las métricas de desempeño de los pronósticos hidrológicos de largo plazo de resolución mensual (1, 3, 6, 9 y 12 meses) con respecto a los modelos que no incorporaron el concepto.
Adaptación del método l-moments para la regionalización de eventos máximos para las cuencas de Colombia
(Pontificia Universidad Javeriana) Núñez Galeano, Lisandro; Giraldo Osorio, Juan Diego
El presente estudio tiene como finalidad el análisis de frecuencia regional para la precipitación, temperatura y caudales máximos anuales en las zonas hidrográficas de Colombia. El método aplicado para la regionalización fue L-Moments propuesto por Hosking (1990). El trabajo realizado se elaboró en cinco etapas, a saber, análisis de datos, cálculo de los L-Moments, identificaci+on de regiones, selección de la disgtribución de probabilidad y cálculo de los cuantiles, y por último generación de mapas regionalizados.
Variabilidad espacio-temporal de las concentraciones de metales pesados (cd,cu,hg,ni,pb,zn) presentes en aguas lluvias de escorrentía sobre tejados de viviendas en una zona periurbana de Bogotá y su relacion con la pluyiosidad y los niveles de urbanización
(Pontificia Universidad Javeriana) Duarte Castrillon, Milton Adolfo; Torres Abello, Andrés Eduardo
Techos verdes utilizados como elementos de regulación de la escorrentía en Bogotá
(Pontificia Universidad Javeriana) Puentes Suavita, Angela Patricia; Torres Abello, Andrés Eduardo
Debido al aumento de la urbanización en todo el mundo, se ha visto un cambio significativo durante las últimas décadas pasando de considerar los sistemas de drenaje urbano como elementos (típicamente destinados a reducir inundaciones) a múltiples objetivos (Fletcher et al, 2014). En las zonas peri-urbanas de Bogotá, la gente cosecha y utilizan el agua lluvia sin tratar. La investigación inicial indica que el agua recogida de los tejados contiene altos valores de turbidez, así como altas concentraciones de SST, DBO5, y metales pesados (Torres et al., 2013). Por otra parte, estas áreas por lo general no tienen acceso a los sistemas de alcantarillado público. Recientemente, se han propuesto una serie de techos verdes para evitar la inundación de grandes proyectos de construcción. Por lo anterior, este trabajo pretende evaluar algunos beneficios hidrológicos y ambientales (atenuación hídrica y variaciones de concentraciones de parámetros de calidad del agua) de techos verdes productivos en Bogotá, mediante la implementación de techos piloto en el campus de la Pontificia Universidad Javeriana sede Bogotá (PUJB). El montaje consta de seis módulos de techos verdes independientes (cada techo tiene un tipo de planta (Acelga China, Lechuga Crespa, Lechuga Batavia), un tipo de sustrato (cascarilla de arroz, humus, tierra negra - Biochar) según el diseño propuesto por Forero et al. (2012) y un techo de referencia, que sirve como dispositivo de control para evaluar el desempeño de los techos verdes. Se realizó el análisis para 20 eventos de lluvia, de los cuales se les realizó el análisis de calidad del agua a 8 eventos. Por otra parte se desarrolló una metodología para tener en cuenta la incertidumbre experimental., teniendo en cuenta la precisión de los equipos de campo y laboratorio, dicho método se basó en simulaciones de Monte Carlo las cuales tienen en cuenta la incertidumbre asociada a cada variable de lluvia escorrentía y calidad del agua Al aplicar el método desarrollado a los 20eventos de lluvia se observó: (i) No es indiferente proponer cualquier tipo de techo verde para variables de calidad del agua y lluvia escorrentía. (ii) Se propone una metodología para tener en cuenta la incertidumbre de los eventos de lluvia y calidad del agua, lo cual permite hablar de probabilidades de significancia y no de significancia. (iii) Por otra parte la planta tiene una probabilidad del 80% de influir significativamente en las características de la escorrentía. (iv) Los resultados de Pb aumentaron a medida que trascurren los eventos de lluvia posiblemente por el tipo de riego que se realizó en los techos productivos.
Sistema portable de pretratamiento para asistir nanosensores con capacidad de detección y cuantificación in situ de contaminantes en muestras de agua
(Pontificia Universidad Javeriana) Reyes Roa, Yulieth Catherine; González, Edgar Emir
Metodología para estimar el riesgo en los sistemas de abastecimiento de agua potable en Colombia
(Pontificia Universidad Javeriana) Vargas Pedroza, Dirceu Enrique; Ramos Cañon, Alfonso Mariano
La elaboración de esta tesis de maestría ha sido llevada a cabo con el propósito de dar un aporte a la comunidad científica relacionada con la investigación en la gestión de riesgos, así como brindar de amplios conocimientos a las diferentes instituciones oficiales y privadas que realizan la operación, vigilancia, control y asistencia técnica a los sistemas de abastecimiento de agua potable en Colombia.
Solución numérica de flujos de material desagregado : método penalizado de multidominios espectrales
(Pontificia Universidad Javeriana) Trujillo Vela, Mario Germán; Escobar Vargas, Jorge Alberto; Ramos Cañón, Alfonso Mariano
Con base en la teoría de aguas someras, este trabajo presenta la modelación numérica de flujos de material desagregado. Esta teoría se basa en la mecánica de medios continuos, perspectiva Euleriana, con la que se tiene un conjunto de ecuaciones, una de masa y dos de momentum. Los términos fuente contienen las fuerzas de los sólidos y el fluido encargados de la disipación de la energía. Para relacionar los esfuerzos verticales y horizontales de los sólidos se utiliza un coeficiente lateral de tierras regularizado, con el fin de mantener la estabilidad en la solución. Para la discretización espacial se utilizó un método de precisión de alto orden llamado método penalizado de multidominios espectrales. Esta técnica se basa en el método de colocación aplicado a múltiples subdominios rectangulares. La conexión entre subdominios se realiza mediante un término de penalización que asegura la estabilidad de la solución mediante la imposición de una continuidad débil en las interfaces de subdominio. Para conservar en orden de precisión se utilizó un método de Runge-Kutta de preservación de estabilidad fuerte. Debido a la presencia de oscilaciones de Gibbs es necesario utilizar un filtro espectral. El caso de estudio es una avalancha granular, básicamente una mezcla de sólidos y aire que desciende por un canal rectangular de pendiente variable. Los resultados numéricos se validan con mediciones experimentales dadas por Denlinger e Iverson (2001). Los resultados predicen de forma adecuada el experimento y otras simulaciones numéricas.
Stochastic modeling of hydrometeorological extremes and their possible relation with global change
(Pontificia Universidad Javeriana) Rosmann, Thomas; Domínguez Calle, Efraín Antonio
"En un primer intento de modelar estocásticamente los regimenes de los eventos extremos observados en series de tiempo hidroclimatológicas, se creó un modelo matemático basado en la ecuación de Fokker-Planck-Kolmogorov teniendo en cuenta la relación precipitaciónevaporación- escorrentía. En un primer paso, se realizó un análisis de tendencias para probar la existencia de un cambio en series de tiempo hidrometeorológicas alrededor del mundo. Después se describío detalladamente el modelo matemático, su teoría y la implementación con el lenguaje científico de programación, Python. Finalmente, se aplica el modelo en cuatro cuencas de estudio para entender cuáles son los posibles mecanismos de alteración de la estructura de las series de tiempo, y de que manera influyen sobre el comportamiento de los eventos extremos."
Estrategias para la promoción de diversidad en sistemas de predicción hidrológica por ensambles en un contexto probabilístico
(Pontificia Universidad Javeriana) Martelo Payares, Jorge Moisés; Obregón Neira, Nelson; Brochero, Darwin
"El presente trabajo se apropia de una propiedad de los Sistemas de Predicción Hidrológica por Ensambles conocida como Diversidad, para promoverla a través del uso de técnicas de Machine Learning, con el propósito de generar mejores desempeños en pronósticos probabilísticos de caudales para doce cuencas del sureste de los Estados Unidos. Los desempeños son estimados a partir de una novedosa batería de métricas probabilísticas conocidas como scores probabilísticos, y los análisis de sus resultados permiten definir las estrategias más efectivas para la formulación de los Sistemas de Predicción Hidrológica por Ensambles."
Assessment of rainfall influence over water quality at the effluent of an urban catchment by high Temporal resolution measurements
(Pontificia Universidad Javeriana) Sandoval Arenas, Santiago; Torres, Andrés
El presente estudio se trazó como objetivo establecer la influencia de la lluvia sobre la calidad del agua en el efluente de una cuenca urbana mediante el uso de medición en alta resolución temporal. Los parámetros de calidad y cantidad de agua en el efluente de la cuenca urbana estudiada (Gibraltar: Bogotá, Colombia) se midieron mediante captores con tecnología uni-paramétrica, espectrometría UV-VIS (en cuanto a calidad) y medición ultrasónica (en cuanto a cantidad). Los registros de lluvia se efectuaron a través de tres estaciones de lluvia (Fontibon, Bosa y Casablanca) en proximidades de la cuenca urbana estudiada. Mediante el uso de técnicas de procesamiento de señales y análisis de series de tiempo (filtro de medianas, Step Detection y funciones de autocorrelación-ACF-), se propuso una metodología orientada a identificar aquellos periodos durante los cuales un parámetro dado de calidad o cantidad de agua se encuentra fluctuando por fuera de su comportamiento típico durante el tiempo seco. Mediante un Análisis de Componentes Principales (PCA) se estableció de manera preliminar qué parámetros de calidad y cantidad de agua explican en mayor medida las diferencias entre la variabilidad de tiempo seco y tiempo de lluvia. Los parámetros más explicativos medidos a través de captores con tecnología uni-paramétrica y ultrasónica fueron: (i) oxígeno disuelto (OD), (ii) el caudal, (iii) el potencial de oxidación reducción (ORP), (iv) la turbiedad y los sólidos suspendidos totales (SST). El pH y la temperatura mostraron no ser diferentes para tiempo seco o tiempo de lluvia. En cuanto a la espectrometría UV-VIS, los valores de absorbancia registrados en las longitudes de onda borde del rango UV-VIS (200 nm a 750 nm) mostraron explicar en mayor medida las diferencias en variabilidad entre tiempo seco y tiempo de lluvia, que aquellas longitudes de onda más cercanas al centro del rango UV-VIS (e.g. 400 nm). Se aplicó la metodología propuesta a las series de tiempo de parámetros explicativos (del PCA), registradas durante días lluviosos. Se obtuvo una delimitación temporal de diferentes eventos lluviosos, la cual mostró una consistencia apropiada. Utilizando dichos eventos, se implementaron métricas de asociación (Pearson s Correlation Test, Average Mutual Information, Linear Models and Partial Least Squares Model) entre estadísticos de la lluvia y la calidad y cantidad de agua (e.g. media, desviación estándar, entropía y duración), con el fin de detectar relaciones recurrentes entre la lluvia (de tres estaciones) y la calidad y cantidad de agua. Se obtuvieron los siguientes resultados: (i) la turbiedad parece estar relacionada con la duración de los eventos de lluvia y con la altura promedio de agua precipitada, (ii) el OD parece estar asociado con el volumen total de agua precipitada y con la entropía de los pulsos de lluvia, (iii) el caudal se encontró relacionado con la altura media de agua precipitada, la desviación estándar de las alturas de agua precipitadas y con la intensidad promedio del evento, (iv) los SST parecen estar ligados con características de la lluvia tales como la duración del evento, la altura de lluvia promedio, la desviación estándar de las alturas de lluvia y con la memoria de la lluvia (medida a través de la AFC de la lluvia, durante un evento), (v) el ORP parece estar relacionado con características de la lluvia como la duración, el periodo seco antecedente, el volumen total de lluvia, la entropía de la lluvia y la desviación estándar de las alturas de lluvia, durante un evento lluvioso. La lluvia registrada en la estación de Bosa parece estar más correlacionada con características de calidad y cantidad de agua, que para el caso de las estaciones de Fontibón y Casablanca. Preliminarmente, las principales fuentes de variabilidad entre la influencia espacial de una estación de lluvia sobre las diferentes sub cuencas son: (i) la distancia a la estación de lluvia, (ii) la variabilidad de las pendientes de las tuberías, (iii) el porcentaje de uso industrial, (iv) la pendiente promedio de las tuberías y (v) la variabilidad de las longitudes de tuberías.
Caracterización de señales de precipitación mediante la transformada de Fourier y transformada Wavelet
(Pontificia Universidad Javeriana) Moros Vivas, Ana María; Valero Fandiño, Jorge Alberto
"Esta investigación busca ofrecer a ingenieros e investigares de las ciencias de la tierra, herramientas conceptuales y computacionales que faciliten la interpretación de señales bajo los lentes de una transformada. Por consiguiente, se ha desarrollado un documento útil y practica que facilite el análisis de señales por medio de la Transformada Wavelet, partiendo desde la Transformada de Fourier y pasando por la Transformada de Fourier de Tiempo Corto. El documento está estructurado con 11 capítulos que se distribuyen de la siguiente manera: el capitulo 1, 2 y 3 corresponde a la introducción, objetivos y antecedentes. El capitulo 4 contiene la caracterización de la serie de tiempo desde el punto de vista estadístico. El capítulo 5 se centra en el análisis de Fourier permitiendo ver la señal en términos de ""Potencia vs Frecuencia"". Seguidamente, se introduce al lector a la aplicación de los procedimientos del análisis de Fourier a intervalos cortos de tiempo, con el fin de poder localizar en el tiempo las frecuencias de una señal (6). Luego se extienden características del Análisis de Fourier de Tiempo Corto al utilizar ventanas de tamaño variable que permiten analizar series no estacionarias a diversas escalas, ofreciendo un panorama más amplio y profundo en el campo del procesamiento y análisis de señales (7). El capitulo 8 contiene la principales conclusiones la cual se llegaron al final del desarrollo del presente documento y además se sugieren algunas recomendaciones a seguir en futuras investigaciones a partir del presente estudio. Los capítulos 9, 10 y 11 contienen bibliografía, anexos de : funciones ortogonales y rutinas programadas soportadas por Matlab, y los apéndices se presenta información relaciona son Señales Básicas y Convolución."
Análisis de la dinámica hídrica de plantas tipo C3 caso de estudio : cultivo de maracuyá (Passiflora edulis variedad flavicarpa) en condiciones de clima templado
(Pontificia Universidad Javeriana) Romero Cuellar, Jonathan; Obregón Neira, Nelson
El objetivo es formular y evaluar un modelo acoplado de fotosíntesis, conductancia estomática y transpiración para el cultivo de maracuyá bajo condiciones de clima templado de la combinación de submodelos ampliamente aceptados. Se utilizó el protocolo de modelación matemática aplicado al cultivo de maracuyá en el departamento del Huila- Colombia como caso de estudio. Los resultados demuestran que el modelo permite predecir la relación entre la hoja y el ambiente, teniendo en cuenta las múltiples interacciones entre la temperatura, la radiación, la humedad, la velocidad del invento, la transpiración, la conductancia estomática y la fotosíntesis. La transpiración media diaria para el cultivo de maracuyá en las condiciones de clima húmedo del departamento del Huila durante el periodo de estudio fue de 1.36 mm d-1.
Clasificación Bayesiana de hidrometeoros orientados a la estimación de la cantidad precipitada a partir de las medidas de radar polarimétrico.
(Pontificia Universidad Javeriana) García Leal, Julio Alberto; Herrera Daza, Eddy
La aglomeración de hidrometeoros en la atmósfera produce uno de los procesos más complejos como, es la precipitación, la cual se compone de diferentes clases de hidrometeoros de diferente diámetro, forma y velocidad al precipitarse. Este fenómeno atmosférico afecta a la población, la industria y los diferentes sectores productivos de una región. La estimación de la cantidad de precipitación que afecta una zona es un gran desafío debido a que la precipitación entre otros factores varía en el espacio y tiempo. A su vez la estimación de la cantidad de precipitación está sujeta a diferentes factores, entre ellos al tipo de hidrometeoro que puede precipitarse, es por esto que este trabajo se centra en el desarrollo de un modelo de pronóstico que permita a partir de la estimación de precipitación utilizando un enfoque bayesiano.
Métodos Machine learning aplicados para estimar la concentración de los contaminantes de la DQO y de los SST en hidrosistemas de saneamiento urbano a partir de espectrometría UV-Visible
(Pontificia Universidad Javeriana) Zamora Ávila, David Andrés; Torres Abello, Andrés Eduardo
El presente trabajo tuvo como objetivo desarrollar nuevas metodologías basadas en métodos machine learning, para lo cual se implementaron tres técnicas de inteligencia artificial denominadas: Support Vector Machine (SVM), Redes Neuronales Artificiales (RNA) y algoritmos evolutivos. Éste último fue empleado para realizar una optimización multiobjetivo de los parámetros SVM y RNA con el fin de estimar concentraciones equivalentes de determinates en continuo asociadas a las aguas de drenaje urbano mediante datos de espectrometría UV-visible in situ. Adicionalmente, para comprender mejor la relación entre el espectro de absorbancias y presencia-magnitud de los determinantes objeto de estudio (SST y DQO (total o filtrada)), se desarrollaron varias metodologías que abarcan los siguientes puntos importantes para consolidar y evaluar un modelo quimiométrico, orientas a: evaluar la incertidumbre de los datos medidos in situ y de ensayos de laboratorio (Ley de la propagación de la incertidumbre y métodos Monte Carlo), establecer la recurrencia y la relevancia de las longitudes de onda del espectro UV-Visible en su relación con la presencia de un determinante, y por último evaluar la calidad y representatividad de un par de datos espectro-concentración (outliers).
Modelación hidráulica y de calidad del agua acoplada para humedales, mediante Processing Modflow
(Pontificia Universidad Javeriana) Saavedra Flechas, Liz Jennifer; Lara Borrero, Jaime Andrés
Considerando que se deben incluir los factores hidráulicos y las condiciones ambientales para la simulación de humedales (Kadlec, 2.000, Wynn and Liehr, 2.001) en este trabajo se realizó la aproximación a la modelación de flujo, transporte y reacción de contaminantes a través del ajuste de los paquetes computacionales MODFLOW y MT3DMS incluidos en el software Processing Modflow, desarrollados originalmente para su uso en aguas subterráneas, que aunque no realizan la modelación acoplada, se integran entre sí permitiendo conocer el funcionamiento y dinámica de un humedal. La información base utilizada para el modelo, correspondió a la topografía y conformación del humedal, datos de cabezas hidráulicas en seis puntos de medición, resultados de monitoreos de calidad del agua en cuanto a concentraciones de Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Nitrógeno Total Kjeldahl (NTK) y Fósforo Total (PT), datos teóricos de porosidad, coeficientes de difusión, dispersión y degradación de contaminantes, e información climatológica con el fin de incluir los efectos de recarga (por precipitación) y evapotranspiración.
Estudio comparativo de técnicas estadística multivariada versus las redes neuronales artificiales en el análisis de datos de calidad de agua
(Pontificia Universidad Javeriana) Rodríguez Campo, Juan Carlos; García Cabrejo, Oscar Javier
La gran cantidad de datos físico-químicos y biológicos que generan los programas de monitoreo a cuerpos de agua permiten mejorar el conocimiento de la química y el nivel de contaminación de los mismos. Sin embargo, una desventaja de estos programas de monitoreo corresponde al hecho de que se obtienen conjuntos de datos con muchos parámetros los cuales requieren de técnicas especiales para su análisis e interpretación. Tradicionalmente, estas variables son analizadas por medio de técnicas estadísticas multivariadas. Sin embargo, una de las principales limitaciones de estas técnicas estadísticas multivariadas corresponde al hecho que la gran mayoría de ellas hacen suposiciones de normalidad y dependencia lineal entre las variables analizadas. Esto tiene serias limitaciones en cuanto a que estas variables difícilmente cumplen con esas condiciones. Una posible alternativa al problema antes mencionado consiste en utilizar herramientas de análisis no lineales como las Redes Neuronales Artificiales (RNA). De acuerdo a Martin del Brio & Sanz (2002) existen métodos basados en RNA que son equivalentes a las técnicas multivariadas convencionales, específicamente ACP - Redes Hebbianas, y AD - Red Perceptrón Multicapa.
Desarrollo de un modelo espacio-temporal de la hidrodinámica y la temperatura de un cauce fluvial : caso de estudio río Fucha
(Pontificia Universidad Javeriana) Cardona Almeida, César Antonio; Obregón Neira, Nelson
La dificultad de adaptación y uso de modelos de calidad del agua desarrollados para otras regiones del mundo a las condiciones tropicales de típicas de Colombia motiva la iniciativa de desarrollar herramientas matemáticas propias para conocer y analizar el estado del recurso hídrico. Este trabajo es un primer paso en la construcción de modelos espaciotemporales de la calidad del agua, partiendo de la modelación en tiempo y espacio de la temperatura, y abordando como requisito para ello la dinámica hidrológica e hidráulica de un cauce urbano, en este Caso el Río Fucha de Bogotá.
Modelación de la calidad del agua en corrientes naturales mediante sistemas no lineales acoplados
(Pontificia Universidad Javeriana) García Quintero, Hermes Alfonso; Obregón Neira, Nelson
En el presente proyecto se presenta una primera aproximación en el desarrollo de una herramienta para la modelación de la calidad del agua, la cual fue necesaria para realizar la modelación de la calidad del agua de forma acoplada, considerando las relaciones no lineales, propias de los sistemas naturales complejos. La modelación acoplada involucró el planteamiento de sistemas de ecuaciones no lineales, los cuales son resueltos de forma aproximada con la implementación de dos algoritmos genéticos; uno externo usado para la calibración de los parámetros que afectan la calidad del agua en la corriente que es analizada. El otro AG que permite estimar las concentraciones de las variables de estado que dan una solución aproximada al sistema de ecuaciones. El lenguaje de programación usado en esta primera aproximación es MatLab, el cual fue seleccionado debido a su flexibilidad para el manejo de información matricial y por contar con algunas subrutinas para la optimización matemática, previamente desarrolladas por el grupo de investigación en Hidrociencias, de la Pontificia Universidad Javeriana.
Desarrollo e implementación de procesos de vigilancia tecnológica asociados al estudio de los ciclos biogeoquímicos e hidrológico
(Pontificia Universidad Javeriana) Gaitán Ospina, Carlos Felipe; Obregón Neira, Nelson
Para reducir las pérdidas económicas por el desarrollo de productos ya inventados la solución más simple consiste en investigar el estado actual de la tecnología de interés a nivel mundial, siendo clave el análisis de la información, obtenida en bases de datos especializadas en publicaciones científicas y el análisis de información en las diferentes oficinas de patentes. Estas actividades, las trata la Vigilancia Tecnológica, herramienta de gestión asociada con acciones de observación, captación y análisis de información, para convertir señales dispersas en tendencias y recomendaciones para tomar decisiones. Ante este escenario se propuso crear una herramienta de clasificación de grandes volúmenes de información usando el algoritmo de Kohonen, que ya ha sido usado en el país, para la detección de arritmias cardiacas, la clasificación de aminoácidos, segmentación psicográfica, identificación de patrones económicos, y la identificación de descargas atmosféricas. No obstante, este trabajo es el primero en el ámbito nacional, que implementa el algoritmo en clasificación de datos multidimensionales, no numéricos. Específicamente para la creación de 4 clústeres de datos relacionados a títulos bibliográficos afines a los ciclos biogeoquímicos e hidrológico.

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