RESUMEN - Universidad de Cuencadspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/728/1/ti856.pdf · 2020. 8. 3. · ANALISIS ESTADISTICO ..... 50 3.1.4.1. Análisis del cambio de uso de suelo

Universidad de Cuenca

Julio Inga Paredes, Mario Ríos Bojorque Página 1

RESUMEN Debido a la escasa investigación sobre la calidad del agua en cuencas de montaña surge la necesidad de realizar un estudio sobre la misma en una cuenca ubicada en el Austro Ecuatoriano. La cuenca del río Cumbe ha sido seleccionada (44 km²) la cual se encuentra ubicada cerca de la ciudad de Cuenca, entre los 2640 y 3460 m s.n.m. donde una red de monitoreo hidrológica ha sido implementada con la finalidad de monitorear la variabilidad temporal y espacial del clima, y así poder determinar cuál es la respuesta hidrológica de la cuenca a determinados eventos de lluvia. Datos de calidad del agua superficial revelan los efectos de los cambios de uso del suelo en la cuenca. Se contó con una resolución temporal alta de monitoreo de 3 meses y medio en los cuales se pudieron obtener 232 muestras en tres estaciones de monitoreo de agua superficial y una estación de monitoreo de agua subterránea, las cuales permiten conocer y entender cuál es el estado de conservación de la cuenca y de esta forma establecer prácticas de manejo y conservación que contribuyan a la mejora las condiciones actuales de la cuenca. Durante eventos de crecida el arrastre de sólidos en suspensión se incrementa considerablemente en varios órdenes de magnitud, esto se debe principalmente a la erosión y degradación de los suelos. Palabras clave: Calidad de agua, cuenca de montaña, variabilidad temporal, variabilidad espacial, hidroquímica.



ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ................................................. 8

1.1 ANTECEDENTES ................................................................................................... 10

1.2 JUSTIFICACION DEL ESTUDIO ............................................................................... 11

1.3 OBJETIVO GENERAL............................................................................................. 11

1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................... 11

2. MATERIALES Y MÉTODOS .............................. 12

2.1 DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO ............................................................... 12

2.1.1. MORFOLOGÍA ...................................................................................................... 13

2.1.2. SUELOS ................................................................................................................ 14

2.1.2.1. Descripción de los grupos de suelos ............................................................... 15

2.1.2.1.1. Acrisoles ..................................................................................................... 15

2.1.2.1.2. Alisoles ....................................................................................................... 16

2.1.2.1.3. Andosoles .................................................................................................. 16

2.1.2.1.4. Cambisoles ................................................................................................. 16

2.1.2.1.5. Luvisoles .................................................................................................... 16

2.1.2.1.6. Umbrisoles ................................................................................................. 17

2.1.2.1.7. Vertisoles ................................................................................................... 17

2.1.2.2. Descripción de los horizontes ......................................................................... 17

2.1.2.2.1. Horizonte Crómico ..................................................................................... 17

2.1.2.2.2. Horizonte Dístrico ...................................................................................... 17

2.1.2.2.3. Horizonte Ferralico .................................................................................... 17

2.1.2.2.4. Horizonte Gleyico ...................................................................................... 18

2.1.2.2.5. Horizonte Histico ....................................................................................... 18

2.1.2.2.6. Horizonte Vertico ...................................................................................... 18

2.1.3. GEOLOGÍA............................................................................................................ 18

2.1.3.1. Formación Yunguilla ........................................................................................ 19

2.1.3.2. Grupo Sacapalca .............................................................................................. 20

2.1.3.3. Formación Quingeo ......................................................................................... 20

2.1.3.4. Grupo Saraguro ............................................................................................... 20

2.1.3.5. Formación La Paz ............................................................................................. 20

2.1.4. COBERTURA VEGETAL Y USOS DEL SUELO .......................................................... 21

2.2 RED DE MONITOREO HIDROQUIMICA .................................................................. 22

2.2.1. CAUDALES ............................................................................................................ 22

2.2.2. RED DE MONITOREO ........................................................................................... 23

2.2.2.1. Esquema de monitoreo ................................................................................... 25

2.2.2.2. Equipos y Materiales ....................................................................................... 25

2.2.2.2.1. Muestreador Automático ISCO ................................................................. 25



2.2.2.2.2. Medidor de Caudales, SonTek ................................................................... 26

2.2.2.2.3. Frascos recolectores de muestras ............................................................. 27

2.2.2.2.4. Sensor de Nivel .......................................................................................... 27

2.2.2.2.5. Pluviografo ................................................................................................. 28

2.3 MÉTODOS DE ANÁLISIS EN LABORATORIO ........................................................... 29

2.3.1. MÉTODO COMPLEXOMÉTRICO ........................................................................... 29

2.3.2. MÉTODOS COLORIMÉTRICOS .............................................................................. 29

2.3.3. MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS ................................................................................ 29

2.3.4. MÉTODOS POTENCIOMÉTRICOS ......................................................................... 29

2.3.5. MÉTODO TURBIDIMÉTRICO ................................................................................ 30

2.3.6. MÉTODOS VOLUMÉTRICOS ................................................................................. 30

2.3.7. FILTRACION POR MEMBRANA ............................................................................. 30

2.4 MANEJO DE DATOS RECOPILADOS....................................................................... 32

2.3.8. DATOS DE PRECIPITACION .................................................................................. 32

2.3.8.1. Distribución espacial de la precipitación ......................................................... 32

2.3.8.1.1. Representación en mapas de isoyetas ...................................................... 32

2.3.8.2. Cálculo de la precipitación media de la cuenca .............................................. 32

2.3.8.2.1. Método de los polígonos de Thiessen ....................................................... 32

2.3.9. DATOS DE CAUDALES .......................................................................................... 33

2.3.9.1. Mediciones de caudales .................................................................................. 33

2.3.9.2. Coeficientes de descarga ................................................................................. 33

2.3.9.3. Cálculos de caudales ....................................................................................... 33

2.3.10. DATOS DE CALIDAD DE AGUA ............................................................................. 34

2.3.10.1. Edición de la base de datos ......................................................................... 34

2.3.10.2. Relleno de datos .......................................................................................... 35

2.3.10.2.1. Relleno de datos por correlación ............................................................. 36

2.3.10.2.2. Relleno de datos <LC ............................................................................... 36

2.3.10.3. Control de calidad ....................................................................................... 36

2.3.10.3.1. Balance de cargas .................................................................................... 36

2.3.10.4. Análisis estadístico ...................................................................................... 37

2.3.10.4.1. Análisis del cambio de uso de suelo sobre la calidad de agua ................ 37

2.3.10.4.2. Prueba de diferencia entre medias (Método de Tukey) ......................... 38

2.3.10.5. Caracterización hidroquímica del agua ....................................................... 38

2.3.10.5.1. Diagramas de caja .................................................................................... 38

2.3.10.6. Variabilidad temporal y espacial ................................................................. 39

2.3.10.6.1. Variabilidad temporal .............................................................................. 39

2.3.10.6.2. Variabilidad espacial ................................................................................ 39

2.3.11. ESTIMACIÓN DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES (SST).................................... 40

3. RESULTADOS ........................................ ........... 42

2.5 PRECIPITACION ................................................................................................... 42

3.1.1. DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LA PRECIPITACIÓN ................................................. 42



3.1.2. PRECIPITACIÓN MEDIA DE LA CUENCA ............................................................... 43

2.6 CAUDALES .......................................................................................................... 44

2.7 CALIDAD DE AGUA .............................................................................................. 48

3.1.3. EDICIÓN DE LA BASE DE DATOS .......................................................................... 48

3.1.3.1. Relleno de datos .............................................................................................. 48

3.1.3.2. Balance de cargas ............................................................................................ 49

3.1.4. ANALISIS ESTADISTICO ........................................................................................ 50

3.1.4.1. Análisis del cambio de uso de suelo sobre la calidad de agua ........................ 50

3.1.5. Análisis de correlación ......................................................................................... 52

3.1.6. CARACTERIZACIÓN FÍSICO, QUÍMICA Y BACTERIOLÓGICA .................................. 54

3.1.6.1. Parámetros físico - químicos ........................................................................... 54

3.1.6.1.1. Variabilidad temporal ................................................................................ 57

3.1.6.1.2. Variabilidad espacial .................................................................................. 61

3.1.6.2. CATIONES Y ANIONES PRINCIPALES ................................................................ 63



3.1.6.3. Parámetros bacteriológicos ............................................................................ 73



3.1.7. CARACTERIZACIÓN DE PARÁMETROS EN EVENTOS DE CRECIDA ....................... 78

3.1.7.1. Parámetros físico - químicos ........................................................................... 78


3.1.7.2. Principales aniones y cationes......................................................................... 82


3.1.7.3. Parámetros bacteriológicos ............................................................................ 85

3.1.8. ESTIMACION DE SOLIDOS SUPENDIDOS TOTALES (SST) ..................................... 86

3.1.9. ÍNDICE SIMPLIFICADO DE LA CALIDAD DEL AGUA .............................................. 88

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..... 91

4.1 CONCLUSIONES ................................................................................................... 91

4.2 RECOMENDACIONES ........................................................................................... 93

5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .................. 94



TABLAS Tabla 1: Distribución de pendientes ...................................................................................... 14

Tabla 2: Distribución del uso de suelo .................................................................................. 21

Tabla 3: Parámetros analizados en laboratorio ................................................................... 23

Tabla 4: Ubicación de las zonas de monitoreo .................................................................... 24

Tabla 5: Métodos de análisis en laboratorio ........................................................................ 31

Tabla 6: Conductividad eléctrica vs. Error admisible .......................................................... 37

Tabla 7: Precipitación semestral registrada ......................................................................... 42

Tabla 8: Factores de ponderación ......................................................................................... 44

Tabla 9: Coeficientes de descarga ........................................................................................ 45

Tabla 10: Balance de cargas .................................................................................................. 49

Tabla 11: Análisis de varianza................................................................................................ 51

Tabla 12: Correlación entre parámetros ............................................................................... 53

Tabla 13: Resumen de parámetros físico-químicos ........................................................... 56

Tabla 14: Resumen los principales cationes y aniones ..................................................... 65

Tabla 15: Resumen de parámetros bacteriológicos ........................................................... 73

Tabla 16: Resumen físico - químico (eventos de crecida) ................................................. 79

Tabla 17: Resumen de los principales aniones y cationes (eventos de crecida) ........... 82

Tabla 18: Resumen, de parámetros bacteriológicos (eventos de crecida) ..................... 86

Tabla 19: Curvas de estimación planteadas ........................................................................ 86

Tabla 20: Porcentaje de diferencia ........................................................................................ 87

Tabla 21: Clasificación del agua según el ISQA ................................................................. 89

Tabla 22: Resultados del ISQA .............................................................................................. 90

FIGURAS Figura 1: Ubicación de la zona de estudio ........................................................................... 13

Figura 2: Mapa de pendientes ................................................................................................ 14

Figura 3: Suelos de la zona de estudio ................................................................................. 15

Figura 4: Geología de la zona de estudio ............................................................................. 19

Figura 5: Usos del suelo de la zona de estudio ................................................................... 22

Figura 6: Estaciones de monitoreo ........................................................................................ 24

Figura 7: Variación de la concentración del ion CO3H- en función del pH ...................... 35

Figura 8: Diagrama de caja ..................................................................................................... 39

Figura 9: Mapa de isoyetas ..................................................................................................... 43

GRÁFICOS Gráfico 1: Precipitación media de la cuenca ........................................................................ 44

Gráfico 2: Caudales, estación Cumbe Alto .......................................................................... 46

Gráfico 3: Caudales, estación Cumbe Medio....................................................................... 47

Gráfico 4: Caudales, estación Cumbe Bajo ......................................................................... 47

Gráfico 5: Eventos registrados en Cumbe Bajo .................................................................. 48



Gráfico 6: Variabilidad temporal, físico - químico ................................................................ 58

Gráfico 7: Variabilidad espacial .............................................................................................. 62

Gráfico 8: Variabilidad temporal, principales aniones y cationes ..................................... 66

Gráfico 9: Variabilidad espacial, principales aniones y cationes ...................................... 71

Gráfico 10: Variabilidad temporal, bacteriológicos .............................................................. 75

Gráfico 11: Variabilidad espacial bacteriológica .................................................................. 77

Gráfico 12: Variabilidad temporal, físico - químico .............................................................. 80

Gráfico 13: Variabilidad temporal, principales aniones y cationes ................................... 83

Gráfico 14: Función de aproximación empleada ................................................................. 87

Gráfico 15: Curva de aproximación con 95% de intervalo de confianza ......................... 88

IMÁGENES Imagen 1: Muestreador automático, ISCO ........................................................................... 26

Imagen 2: Medidor de caudales, SonTek ............................................................................. 26

Imagen 3: Frascos recolectores de muestras ...................................................................... 27

Imagen 4: Sensor de nivel ...................................................................................................... 28

Imagen 5: Pluviografo de cubeta basculante ....................................................................... 28

Imagen 6: Deslizamiento sobre la estructura de aforo Cumbe Alto ................................. 46



SIMBOLOGÍA Al Aluminio CA Cumbe Alto Ca2+ Calcio CB Cumbe Bajo CM Cumbe Medio Cu Cobre DBO Demanda bioquímica de oxígeno DEM Digital Elevation Model DQO Demanda química de oxígeno FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations Fe Hierro Fm Formación geológica IGM Instituto Geográfico Militar ISQA Índice simplificado de calidad de agua K+ Potasio LC Límite de cuantificación Ma Millones de años Mg2+ Magnesio Mn Manganeso NA Datos faltantes NH4OAc Acetato de amonio NO2

- Nitritos NO3

- Nitratos PO4

3- Ortofosfatos PROMAS Programa para el Manejo del Agua y el Suelo PSAD 56 Provisional South American Datum, 1956. rH Logaritmo negativo de la presión parcial de hidrógeno Si Silicio SIG Sistema de Información Geográfica SO4

2- Sulfato SSF Sólidos suspendidos fijos SST Sólidos suspendidos totales SSV Sólidos suspendidos volátiles TULAS Texto Unificado de la Legislación Ambiental Secundaria UTM Universal Transversal Mercator YR Yellow - Red CaCO3 Carbonato de Calcio UC Unidades de Color NTU Unidades Nefelométricas de Turbiedad NMP Número más probable UFC Unidades formadoras de colonias OD Oxigeno disuelto Q Caudal C Concentración de SST



UNIVERSIDAD DE CUENCA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

“ESTUDIO SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA EN LA CUENCA DEL RÍO CUMBE”

TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL

AUTORES:

Julio César Inga Paredes Luis Mario Ríos Bojorque

DIRECTOR:

Ing. Agustín Rengel. MSc.

CUENCA – ECUADOR

2010



AGRADECIMIENTOS

Queremos agradecer a todos quienes hicieron posible la realización de la presente tesis de grado: a nuestros padres, hermanos, esposa (Mario Rios), familiares y amigos que además nos apoyaron durante el transcurso de toda la carrera; al programa VLIR por el soporte económico y logístico; al Programa para el Manejo del Agua y del Suelo (PROMAS) por permitirnos formar parte del programa de investigación Integrated Water Quality Management, además de facilitarnos los equipos y herramientas que hicieron posible la realización del trabajo de campo para el desarrollo de esta tesis; al Ing. Vicente Iñiguez por su continua tutoría; a la Dra. Guillermina Pauta por permitirnos el acceso al Laboratorio de Sanitaria de la Facultad de Ingeniería, lo cual nos ayudó en los análisis de las características físicas, químicas y biológicas del agua; y al Ing. Agustín Rengel por la dirección de este trabajo de tesis.

LOS AUTORES



1. INTRODUCCIÓN 1.1 ANTECEDENTES Es imprescindible entender como los ecosistemas de montaña funcionan e interactúan con el clima en un momento en el cual todas las regiones montañosas del planeta están soportando presiones de origen antrópico y natural muy intensos. El cambio climático es más crítico en la gran mayoría de estas regiones montañosas, puesto que en estos lugares precipitaciones que aportan sustancialmente con escorrentía para los ecosistemas se originan precisamente en estas áreas. Entender cuál es la dinámica ecosistémica actual de estas regiones será un paso importante para evaluar la influencia del cambio climático sobre el suministro de agua para estos ecosistemas y adicionalmente establecer mecanismos de manejo y protección de estas áreas de las cuales dependen millones de personas que emplean el agua para consumo humano, hidroenergía y agricultura. Por otro lado, la cuantificación de los recursos hídricos no es el único tema de investigación que preocupa a la comunidad científica, la calidad del agua de los ríos es también de interés y de preocupación al mismo tiempo porque los cuerpos superficiales y subterráneos de agua están siendo alterados por diversas fuentes de contaminación difusa o puntual que se encuentran presentes en casi todas las áreas de la región andina y mundial. Efectos de cambios de uso del suelo, erosión y degradación de suelos a causa de la deforestación, y deficientes o una ausencia completa de sistemas de tratamiento de aguas residuales o industriales afectan directamente sobre la calidad del agua superficial en las cuencas de montaña de la región andina. Esfuerzos en investigación por tratar de establecer las condiciones actuales de nuestros ecosistemas son muy dispersos y la profundidad de los mismos dista mucho de la realidad en la que se encuentran muchas cuencas hidrográficas en nuestro país. Adicionalmente, las investigaciones se han concentrado en escalas relativamente pequeñas como es la de microcuencas (menos de 10 km²) o laderas. En este contexto, luego de una revisión de información cartográfica y con el apoyo del PROMAS, se ha seleccionado como área de investigación la cuenca hidrográfica del Río Cumbe. En esta zona reúne varias de las características encontradas en la mayoría de nuestra región andina. Poblados como los de Cumbe (5010 habitantes, INEC, 2001) se han asentado en los valles de las cuencas hidrográficas andinas, precisamente aguas abajo de una fuente de agua. Esto tiene varias implicaciones e influye directamente



en el uso de la tierra. Extensas áreas de bosque natural o chaparro han sido deforestadas para convertirlos en áreas de ganadería extensiva. De la misma forma el incremento de la frontera agrícola es recurrente en toda la región andina. En definitiva, los cambios de uso del suelo repercuten sobre la calidad del agua superficial y alteran el balance hídrico en una región.

1.2 JUSTIFICACION DEL ESTUDIO Como se menciona en los párrafos anteriores la hidrología y la calidad del agua en la cuenca hidrográfica del río Cumbe serán investigadas con la finalidad de establecer las condiciones actuales de esta región y tratar de establecer las consecuencias o efectos de los cambios de uso del suelo presentes en la cuenca. Adicionalmente, es importante resaltar que la investigación que se propone se realiza a una escala poco estudiada como es la de meso-escala (entre 10 a 100 km²) dado que la cuenca del río Cumbe tiene un área aproximada de 44 km². Por otro lado, el presente proyecto de tesis se enmarca en un programa de investigación que lleva adelante el PROMAS con la cooperación del programa VLIR IUC de la Universidad de Cuenca y la facultad de Ingeniería a través del laboratorio de Sanitaria. Puesto que se viene ejecutando el proyecto “Manejo Integral de la Calidad del Agua” y en donde la cuenca del río Cumbe es una de las zonas de estudio.

1.3 OBJETIVO GENERAL Contribuir a la caracterización del estado actual de los recursos agua existentes en la cuenca del río Cumbe por medio de un monitoreo del clima y los principales parámetros de la calidad del agua.

1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Caracterizar la química y física del agua del río Cumbe a través de un

muestreo in situ y del análisis de varias muestras de agua en laboratorio. 2. Caracterizar los principales parámetros desde el punto de vista sanitario

del agua superficial a la salida de la cuenca. 3. Evaluar los efectos de los cambios de uso del suelo sobre la calidad del

agua superficial del río Cumbe.



2. MATERIALES Y MÉTODOS 2.1 DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO La zona de estudio se encuentra ubicada en el continente de Sudamérica, República del Ecuador, sobre la línea ecuatorial al oeste del continente, provincia del Azuay situada en la región de la sierra sur del país, cuenca del Río Cumbe la cual lleva el nombre de su parroquia rural Cumbe respecto al cantón Cuenca capital de la provincia. [Figura 1: Ubicación de la zona de estudio]. Localmente la cuenca del Río Cumbe está enmarcada por las coordenadas UTM (Datum: PSAD 56): 717000E – 9663000N y 724000E – 9649000N, tiene una superficie aproximado de 44.02 kilómetros cuadrados, presenta un rango de altitudes que va desde los 2640 m s.n.m. hasta los 3460 m s.n.m. y una longitud del Río Cumbe de 13.3 kilómetros. La zona de estudio está caracterizada por un régimen de precipitación bimodal, con un patrón de distribución espacial altamente heterogenia. La precipitación media anual es de 930 mm en la parte central y a más de 1100 mm en la parte alta de la cuenca. La estación seca más larga se extiende entre el mes de Junio y Agosto, mientras que una estación seca más corta ocurre entre Enero y Febrero. El clima puede ser clasificado como semihúmedo a húmedo (Vanacker et al., 2007), con un promedio diario constante de temperatura de alrededor de 7ºC (Buytaert et al., 2004). La cuenca del río Cumbe conforma la parte alta de la cuenca del río Tarqui y está constituida por valles y llanuras accidentadas, principalmente de rocas volcánicas consolidadas y rocas sedimentarias del Mioceno Superior al Pleistoceno Inferior y sedimentos no consolidados fluviales y glaciales del Pleistoceno Inferior al presente (Vanacker et al., 2007). Aunque también se encuentran pequeños afloramientos de metamórficos al noroeste y un intrusivo microtonalítico. En Cumbe afloran sedimentos del Cretáceo Superior y también hay sedimentos del Mio-Plioceno y Pleistoceno (IGM, 1974). Como resultado de esto, el área está dominada por suelos arcillosos, originados por el depósito de ceniza volcánica. Una variedad de ecosistemas existe en la cuenca: el uso agrícola es predominante en el valle central, mientras que en las zonas altas existe un ecosistema de bosque y paramo (Buytaert et al., 2006).



Figura 1: Ubicación de la zona de estudio

Fuente: PROMAS U-Cuenca, Datum: PSAD 56.

2.1.1. MORFOLOGÍA La cuenca del Río Cumbe está constituida principalmente por valles y llanuras accidentadas, presentando un rango de altitudes que va desde los 2640 m s.n.m. en la parte baja de la cuenca hasta los 3460 m s.n.m. en la zona alta de la misma. Empleando un modelo de elevación digital (DEM), formado a partir de curvas de nivel cada 20 metros, se construyó el mapa de pendientes haciendo uso de la herramienta SIG Arc Map. [Figura 2: Mapa de pendientes]. Aquí, se diferencian claramente dos zonas, la primera de pendientes inferiores al 20% dentro de la cual se encuentran básicamente las llanuras de la parte baja de la cuenca y el asentamiento poblacional de la parroquia de Cumbe; la segunda zona, de pendientes que rebasan el 20%, se sitúa en la parte media y alta de la cuenca, en donde predomina un relieve accidentado. Adicionalmente, con el objeto de cuantificar la ocupación de cada rango de pendientes, se elaboró una tabla que muestra la distribución de los mismos dentro de la zona de estudio expresado en áreas y porcentajes. [Tabla 1: Distribución de pendientes].



Figura 2: Mapa de pendientes


Tabla 1: Distribución de pendientes

Rango de Pendientes (°) Área (km2) (%)

0 - 10 7,91 18,16

10 - 20 19,89 45,67

20 - 30 12,79 29,37

30 - 40 2,73 6,27

40 - 50 0,23 0,53

2.1.2. SUELOS En la parte alta de la cuenca, en donde se encuentra una zona de páramo, la interacción entre las cenizas volcánicas y el clima frío y/o húmedo resultan en suelos típicos con un elevado contenido orgánico. Las propiedades físicas de los suelos son cercanamente relacionados al alto y seguro flujo base en los ríos que descienden de páramos (Buytaert et al., 2006). Por otro lado, la parte central y baja de la cuenca en estudio se encuentra dominada por suelos arcillosos, originados por la meteorización de rocas volcánicas consolidadas y rocas sedimentarias.



Los grupos de suelos existentes en la Cuenca del Río Cumbe, empleando la clasificación de la World Reference Base for Soild Resources (FAO, 2006), son los Acrisoles, Alisoles, Andosoles, Cambisoles, Luvisoles, Vertisoles y Umbrisoles [Figura 3: Suelos de la zona de estudio]. A continuación se describe cada uno de los grupos y sus respectivos horizontes.

Figura 3: Suelos de la zona de estudio

Fuente: PROMAS U-Cuenca, Datum: PSAD 56. * Se sugiere un análisis de este suelo para determinar su clasificación, sin embargo, en base a lo

observado en campo se presume que se trata de un suelo orgánico.

2.1.2.1. Descripción de los grupos de suelos 2.1.2.1.1. Acrisoles El término Acrisol deriva del vocablo latino "acris" que significa muy ácido, haciendo alusión a su carácter ácido y su baja saturación en bases, provocada por su fuerte alteración. Son suelos que tienen mayor contenido de arcilla en el subsuelo que en el suelo superficial como resultado de procesos pedogenéticos (especialmente migración de arcilla) que llevan a un horizonte árgico en el subsuelo. La pobreza en nutrientes minerales, la toxicidad por aluminio, la fuerte adsorción de fosfatos y la alta suceptibilidad a la erosión, son las principales restricciones a su uso (FAO 52, 2006).



2.1.2.1.2. Alisoles El término Alisol deriva del vocablo latino "aluminium" que significa aluminio, haciendo alusión a la alta saturación en aluminio de estos suelos, junto a la fuerte acidez y la elevada actividad de la arcilla. Los Alisoles son suelos que tienen mayor contenido de arcilla en el subsuelo que en el suelo superficial como resultado de procesos pedogenéticos llevando a un horizonte subsuperficial árgico. El contenido en nutrientes para las plantas es bajo, solo el Mg puede ser abundante en algunos casos, además su elevado contenido en Al agrava el problema por su toxicidad (FAO 52, 2006). 2.1.2.1.3. Andosoles El término Andosol deriva del vocablo japones "an" que significa negro y "do" que significa suelo, haciendo alusión a su carácter de suelos negros de formaciones volcánicas. El material original lo constituyen, fundamentalmente, cenizas volcánicas aerotransportadas, pero también pueden aparecer sobre tobas, pumitas, lapillis y otros productos de eyección volcánica. La meteorización rápida de vidrios o eyecciones volcánicas resulta en la acumulación de complejos órgano-minerales estables ó minerales de bajo grado de ordenamiento como alofano, imogolita y ferrihidrita. Su principal limitación es la elevada capacidad de fijación de fosfatos y en otros casos lo es la elevada pendiente en que aparecen, que obliga a un terrazeo previo (FAO 52, 2006). 2.1.2.1.4. Cambisoles El término Cambisol deriva del vocablo latin "cambiare" que significa cambiar, haciendo alusión al principio de diferenciación de horizontes manifestado por cambios en el color, la estructura o el lavado de carbonatos, entre otros. Se desarrollan sobre materiales de alteración procedentes de un amplio abanico de rocas, entre ellos destacan los depósitos de carácter eólico, aluvial o coluvial. Además, se caracterizan por meteorización ligera a moderada del material parental y por ausencia de cantidades apreciables de arcilla iluvial, materia orgánica, compuestos de Al y/o Fe. Permiten un amplio rango de posibles usos agrícolas. Sus principales limitaciones están asociadas a la topografía, bajo espesor, pedregosidad o bajo contenido en bases. En zonas de elevada pendiente su uso queda reducido al forestal (FAO 52, 2006). 2.1.2.1.5. Luvisoles El término Luvisol deriva del vocablo latin "luere" que significa lavar, haciendo alusión al lavado de arcilla de los horizontes superiores para acumularse en una zona más profunda. Se desarrollan principalmente sobre una gran variedad de materiales no consolidados como depósitos glaciares, eólicos, aluviales y coluviales. La mayoría son suelos fértiles y apropiados para un rango amplio de



usos agrícolas. Los luvisoles con alto contenido de limo son susceptibles al deterioro de la estructura cuando se labran mojados con maquinaria pesada (FAO 52, 2006). 2.1.2.1.6. Umbrisoles El término Umbrisol deriva del vocablo latin "umbra" que significa sombra, haciendo alusión al color oscuro de su horizonte superficial. Se desarrollan principalmente sobre materiales de alteración de rocas silíceas, predominantemente en depósitos del Pleistoceno y Holoceno. Estos suelos soportan una vegetación de bosque o pastizal extensivo (FAO 52, 2006). 2.1.2.1.7. Vertisoles El término Vertisol deriva del vocablo latin "vertere" que significa verter o revolver, haciendo alusión al efecto de batido y mezcla provocado por la presencia de arcillas hinchables. El material original lo constituyen sedimentos con una elevada proporción de arcillas esmectíticas o productos de alteración de las rocas que las generan. Estos suelos forman grietas anchas y profundas desde la superficie hacia abajo cuando se secan. Los Vertisoles se vuelven muy duros en la estación seca y muy plásticos en la húmeda. El labrado es muy díficil excepto en los cortos periodos de transición entre ambas estaciones. Con un buen manejo, son suelos muy productivos (FAO, 2006).

2.1.2.2. Descripción de los horizontes 2.1.2.2.1. Horizonte Crómico Tienen dentro de los 150 cm de la superficie del suelo una capa subsuperficial, de 30 cm o mas de espesor, la mayor parte del horizonte tiene una matiz de Hue Munsell (sistema de color espacial) de 7.5 YR y una pureza en húmedo mayor de 4, o una matiz más rojo que 7.5 YR (FAO 52, 2006). 2.1.2.2.2. Horizonte Dístrico Tienen una saturación con bases (por NH4OAc 1 M) menor de 50% en la mayor parte entre 20 y 100 cm de la superficie del suelo ó entre 20cm y roca continua o una capa cementada o endurecida (FAO 52, 2006). 2.1.2.2.3. Horizonte Ferralico Del término latín “Ferrum”, hierro, y “alumen”, aluminio. Es un horizonte subsuperficial que comienza desde los 100 cm de la superficie que resulta de la meteorización intensa y prolongada, en el cual la fracción arcilla está dominada por arcillas de baja actividad, y las fracciones limo y arena por minerales altamente resistentes, tales como óxidos hidratados de Fe, Al, Mn y titanio (Ti) (FAO 52, 2006).



2.1.2.2.4. Horizonte Gleyico Tienen dentro de los 100 cm de la superficie del suelo mineral una capa de 25 cm o más de espesor que tiene condiciones reductoras en algunas partes y un patrón de color gleyico en todo el espesor. Presenta un rH en la solución del suelo de 19 o menor, la presencia de hierro ferroso se evidencia en un color azul oscuro sobre una superficie recién expuesta y con una humedad a capacidad de campo, tras pulverizarla con una solución de ferricianuro potásico al 1%, además muestra un fuerte color rojo en las condiciones anteriores pero pulverizando con una solución al 0.2% y dipiridilo en ácido acético al 10% (http://www.unex.es/edafo/FAO.htm). 2.1.2.2.5. Horizonte Histico Del termiono greco “histos”, tejido. Es un horizonte superficial o subsuperficial que ocurre a poca profundidad y que consiste de material orgánico pobremente aireado. Está saturado con agua por 30 días consecutivos o más en la mayoría del año, a menos que esté drenado. Tiene un espesor de 10 cm o más. Si la capa con material orgánico tiene menos de 20 cm de espesor, los primeros 20cm del suelo luego de mezclados, o si hay roca continua presente dentro de los 20 cm de profundidad, todo el suelo por encima después del mezclado tiene 20% o más de carbono orgánico (FAO 52, 2006). 2.1.2.2.6. Horizonte Vertico Del término latín “vertere”, dar vuelta. Es un horizonte subsuperficial arcilloso que como resultado de la expansión y contracción presenta superficies pulidas y agregados estructurales en forma de cuña con un eje longitudinal inclinado entre 10º y 60º respecto de la horizontal. Tiene un espesor de 25 cm o más y contiene 30% o más de arcilla en todo su espesor (FAO 52, 2006). Finalmente, como se observa en la Figura 3, el tipo de suelo encontrado en la parte alta de la zona de estudio es el Gleyic Humic Acrisol que ocupa un 2.11% respecto al área total de la cuenca, por otro lado, en la parte central se observa a dos tipos de suelo predominantes, Ferralic Umbrisol con un 15.76% y Haplic Acrisol con 14.63%, adicionalmente, en la parte baja se encuentra el Vertic Cambisol con un 21.38%. En la zona donde se ubica la parroquia de Cumbe se encuentran los suelos Chromic Luvisol y Ferralic Cambisol ocupando un 2.33%. 2.1.3. GEOLOGÍA Las formaciones geológicas que atraviesan la zona de estudio, como se ilustra en la siguiente figura, son: Fm. Yunguilla, Grupo Sacapalca, Fm. Quingeo, Grupo Saraguro y Fm. La Paz. Esta geología fue proporcionada por el Programa para el Manejo del Agua y del Suelo (PROMAS). [Figura 4: Geología de la zona de estudio].



Figura 4: Geología de la zona de estudio


2.1.3.1. Formación Yunguilla Litología.- secuencia con predominancia de lutitas obscuras a negras físiles y argilitas también obscuras y compactas generalmente silificadas y bien estratificadas; argilitas calcáreas y calizas delgadas localmente silicificadas y abundante microfauna, así como lavas y volcanoclastos. En la zona de Cumbe afloran argilitas violetas interestratificadas con grauwacas (piedra arenisca que se suele identificar por su color oscuro y dureza).

Condiciones geodinámicas.- No se han identificado en el área deslizamientos de magnitud. La erosión es intensa y se observan desprendimientos en bloque en fuertes pendientes y flujos de escombros. Condiciones hidrogeológicas.- permeabilidad baja a muy baja por fracturamiento, macizo seco con pocas infiltraciones y humedad en el horizonte fragmentado (Proyecto PREOCUPA, 1998).



2.1.3.2. Grupo Sacapalca Volcánicos y sedimentos del terciario inferior ocupan el graben de Cariamanga en el extremo Sur del Ecuador, cuyo rumbo es Norte-Sur. La formación Sacapalca está compuesta de piroclásticos andesíticos (tobas y aglomerados) y lavas de color marrón a gris, en variables proporciones. La Formación Gonsanamá, sobre yace concordantemente a los volcánicos de Sacapalca; está compuesto de lutitas negras, limolitas y sedimentos arenáceos, con intercalaciones de tobas aglomeráticas y lavas. Las rocas están plegadas sobre los ejes Norte-Sur dentro del graben donde su potencia alcanza 3000 m (Núñez del Arco, 2003). 2.1.3.3. Formación Quingeo Consiste principalmente argilitas café obscuras, limolitas, lutitas, areniscas cizalladas microconglomeráticas y escasos conglomerados. Se considera que la cuenca de Quingeo fue rellenada con 1200 m de sedimentos, depositados en un ambiente fluvial distal con grandes planicies aluviales, luego afectados por las deformaciones post-sedimentarias. Condiciones geodinámicas.- predomina la erosión laminar y la formación de cárcavas. Los pocos deslizamientos en materiales en Quingeo involucran indistintamente a lutitas, limolitas y areniscas meteorizadas con saturación de aguas freáticas. Caídas de bloques también se observan en areniscas conglomeráticas al borde de drenajes naturales y taludes de vías. Condiciones hidrogeológicas.- permeabilidad muy baja (por la fracturación) macizo seco a poco húmedo. Eventuales vertientes asociadas a zonas inestables (Proyecto PREOCUPA, 1998). 2.1.3.4. Grupo Saraguro Consiste en una sucesión volcánica de piroclásticos ácidos, aglomerados a andesíticos, ignimbritas, y lavas andesíticas y riolíticas. Las lavas andesíticas presentan una textura afanítica. En láminas delgadas se observan microfenocristales de oligoclasa-andesina y residuos de minerales fámicos suspendidos en una matriz de grano fino de feldespatos cuarzo y minerales fámicos alterados, con magnetita como accesorio. Las tobas por lo común se encuentran bastante meteorizadas y son desmenuzadas. Su espesor es del orden de 1000m. Se desconoce la edad de la formación pero se cree que corresponde al Eoceno (IGM, 1974). 2.1.3.5. Formación La Paz Cubre alrededor de 600 km2 y está restringida al este del Sistema de Fallas Girón. El principal afloramiento 43 está en el páramo entre La Paz (localidad



tipo), Oña y Saraguro. Comprende tobas ricas en cristales con abundante cuarzo y plagioclasa. Tiene un espesor máximo cercano a los 400 m. Da una edad de trazas de fisión de 22.5 ± 0.9 Ma (Mioceno temprano). (Pablo Duque, 2000). Finalmente, como se observa en la Figura 4, la formación geológica predominante es el Grupo Saraguro, el cual atraviesa a la zona de estudio en la parte alta y media, presentando además un pequeño afloramiento en la parte baja; esta formación ocupa un 50.32% del área total de la Cuenca del Río Cumbe. Por otro lado, atravesando la parte media y ocupando un 21.58% se encuentra la Fm. Yumguilla, seguida de un 21.39% está la Fm. Quingeo la cual aflora en la parte baja. 2.1.4. COBERTURA VEGETAL Y USOS DEL SUELO Debido al crecimiento poblacional, las actividades humanas han incrementado drásticamente hace algunos años y han resultado en degradación del suelo. Las propiedades físicas de los suelos han sido perjudicadas irreversiblemente, causando una disminución en la estabilidad del suelo y susceptibilidad a la erosión (Buytaert et al., 2006). La superficie de la zona de estudio se encuentra distribuida en páramos, pastos, zonas urbanas, humedales, cultivos mixtos, áreas degradadas y bosque. (PROMAS, 2001). [Figura 5: Usos del suelo de la zona de estudio]. Con el objeto de cuantificar la ocupación de cada uso del suelo, se elaboró una tabla que muestra la distribución de los mismos dentro de la zona de estudio expresado en áreas y porcentajes. [Tabla 2: Distribución del uso del suelo].

Tabla 2: Distribución del uso de suelo

Uso Suelo Área (km2) Uso (%)

Áreas degradadas 1,03 2,36

Bosque 6,39 14,55

Cultivos mixtos 12,87 29,31

Humedales 2,43 5,54

Pasto 13,51 30,76

Páramo 5,01 11,40

Zona urbana 2,67 6,08



Figura 5: Usos del suelo de la zona de estudio


2.2 RED DE MONITOREO HIDROQUIMICA 2.2.1. CAUDALES El caudal de un río, es decir la cantidad de agua que fluye a través de una sección transversal, se expresa en volumen por unidad de tiempo. (OMM, 1994). Para el monitoreo de la cuenca en estudio el proyecto Integrated Water Quality Management ha construido dos tipos de estaciones de aforo; dos vertederos triangulares de cresta delgada (90° y 11 8°) sobre muros de hormigón armado y un canal de sección trapezoidal conocida, cada estación fue provista por transductores de presión automáticos que permiten cuantificar la producción del agua (caudal) cada 5 minutos y con una precisión de ± 1 mm. El objetivo de las estaciones de aforo es suministrar registros sistemáticos de niveles y caudales. El nivel del agua con respecto a la estructura se mide aguas arriba, a una distancia igual a tres veces la profundidad del agua en el sitio de control, al máximo nivel, para el cual la sección de control es efectiva. Los ceros de la escala en las estaciones de aforo son controlados periódicamente, para ello se efectúan mediciones de caudal para determinar posibles variaciones en la calibración original. (OMM, 1994).



2.2.2. RED DE MONITOREO Cada sitio de monitoreo se encuentra dotado por una de las estructuras de aforo antes descritas y llevan los nombres de: Cumbe Alto, Cumbe Medio y Cumbe Bajo. Además, se emplea un pozo poco profundo (≈ 6 m) ubicado en la parte baja de la cuenca, como estación de control del agua subterránea, denominada Cumbe Pozo. El tipo de estructura de aforo empleado en cada estación y su respectiva ubicación en la zona de estudio son ilustrados en la siguiente figura. [Figura 6: Estaciones de monitoreo]. Las muestras de agua obtenidas entre las diferentes estaciones de monitoreo son importantes para analizar la variabilidad de las condiciones físicas, químicas y bacteriológicas del agua que cambian conforme se tiene influencia antropogénica, geológica, cobertura vegetal y uso del suelo. Es por ello que las estaciones de monitoreo se encuentran ubicadas en puntos estratégicos desde el punto de vista de la intervención humana, y es así que, la estación de Cumbe Alto se encuentra en una zona relativamente no intervenida, Cumbe Medio en una área medianamente intervenida y Cumbe Bajo, se encuentra aguas abajo de la parroquia Cumbe, lo cual, convierte a esta zona en altamente intervenida. Por otro lado, la estación de Cumbe Pozo, de donde se obtienen muestras de agua subterránea, es esencial para caracterizar las condiciones químicas debido a la influencia geología y del suelo existente en esta zona. Los parámetros físicos, químicos y bacteriológicos analizados en laboratorio se presentan a continuación. [Tabla 3: Parámetros analizados en laboratorio].

Tabla 3: Parámetros analizados en laboratorio

Físicos Químicos Bacteriológicos

Color aparente Alcalinidad total Nitratos Coliformes Totales

Color real Aluminio Nitritos D.B.O

Conductividad Calcio Ortofosfatos D.Q.O

SSF Cloruros Oxigeno Disuelto E. Coli

SST Cobre Ph Mohos y Levaduras

SSV Cromo Potasio Pseudomonas

Temperatura Dureza total Silicio

Turbiedad Hierro Sodio

Magnesio Sulfatos

Manganeso Zinc

Níquel



Figura 6: Estaciones de monitoreo


Finalmente, con respecto a la red hidrológica, el PROMAS ha instalado desde septiembre de 2009 tres pluviógrafos para determinar los patrones de precipitación en la zona de estudio y de esta forma estimar la respuesta hidrológica de la cuenca. Estas estaciones llevan el nombre de P. Alto, P. Medio y P. Bajo. [Figura 6]. La ubicación geográfica de cada estación y su respectiva elevación sobre el nivel de mar se muestran en la siguiente tabla. [Tabla 4: Ubicación de las zonas de monitoreo].

Tabla 4: Ubicación de las zonas de monitoreo

Estación X (m) Y (m) Z (m s.n.m)

Cumbe Alto 720762,3 9653207,5 2874

Cumbe Medio 721345,8 9656454,2 2732

Cumbe Bajo 719043,1 9661496,2 2644

Cumbe Pozo 719148,6 9661470,5 2664

P. Alto 718683,1 9649639,1 3418

P. Medio 720493,6 9653404,0 3005

P. Bajo 719177,2 9661472,8 2663 Fuente: PROMAS U-Cuenca, Datum: PSAD 56.



2.2.2.1. Esquema de monitoreo El monitoreo es la recopilación de información de los lugares establecidos en forma regular a fin de proporcionar datos que puedan ser utilizados para definir las condiciones actuales, establecer tendencias y precisar relaciones causa-efecto (OMS, 1991). El monitoreo fue realizado de forma constante, dos días por semana, desde el 15 de abril hasta el 28 de julio del presente año. De ésta manera se cubrió una obtención de muestras en caudales medios y bajos en las estaciones Cumbe Alto, Cumbe Medio y Cumbe Bajo. Además, para el registro durante eventos de crecida se utilizó un muestreador automático, ISCO (Ver sección 2.2.2.2.1.) en la estación Cumbe Bajo. La metodología empleada en el monitoreo de cada estación consistió en: primero, control de los ceros de la escala de la estación de aforo, para ello se efectuó mediciones de caudal para determinar posibles variaciones en la calibración original, ésta fue llevada a cabo con un aforador portátil ultrasónic, SonTek (Ver sección 2.2.2.2.2.). Segundo, toma de muestras en frascos recolectores, para mantener las características del agua y retardar los cambios que puedan darse en ella, es necesario no exponerlas a la luz solar y mantenerlas a una temperatura de 4ºC, las muestras son trasladadas rápidamente al laboratorio ya que mientras más rápido se practiquen los análisis más representativos serán los resultados obtenidos. Tercero, extracción de la información recopilada por los sensores de nivel y pluviógrafos, en las estaciones de aforo y en las estaciones hidrológicas respectivamente, a un ordenador portátil; la información obtenida por estos equipos será luego procesada a caudales en las estaciones de aforo y a precipitación en las estaciones hidrológicas. Finalmente, es preciso mencionar que en la estación de Cumbe Pozo, el monitoreo fue realizado con la misma frecuencia pero realizándose solamente una toma de muestras. 2.2.2.2. Equipos y Materiales 2.2.2.2.1. Muestreador Automático ISCO Este equipo está programado para muestrear durante extensos períodos de tiempo en eventos de crecida, esto es posible ya que existe un sensor de nivel incorporado permitiendo recolectar muestras proporcionales al flujo. La capacidad de muestreo es de hasta 24 botellas de un litro cada una. Su programación obedece al hidrograma de dicha estación de aforo recolectando así 12 muestras en la pendiente de ascenso y 12 muestras en la pendiente de descenso. [Imagen 1: Muestreador automático, ISCO].



Imagen 1: Muestreador automático, ISCO

2.2.2.2.2. Medidor de Caudales, SonTek El principio del método ultrasónico consiste en medir la velocidad de la corriente a una cierta profundidad, transmitiendo simultáneamente ondas sonoras a través del agua mediante transductores en forma puntual. Esta velocidad puede estar relacionada con la velocidad media de la corriente de toda la sección transversal y al incorporar un factor de área en el procesador electrónico, el sistema puede totalizar el caudal (OMM, 1994). [Imagen 2: Medidor de caudales, SonTek].

Imagen 2: Medidor de caudales, SonTek



2.2.2.2.3. Frascos recolectores de muestras Debido a la caracterización de los parámetros físicos, químicos y biológicos del agua, analizados en laboratorio, se emplean tres tipos de frascos. [Imagen 3: Frascos recolectores de muestras]. Para la recolección de muestras representativas al azar se emplea frascos plásticos debidamente limpiados con una solución de permanganato de potasio y acido sulfúrico enjuagados finalmente con abundante agua. En el momento de la recolección los frascos son enjugados dos o tres veces con el agua que se va a analizar evitando que el agua se contamine accidentalmente durante el muestro (Pauta, 1998). Para el análisis de oxigeno disuelto las muestras son recolectadas en botellas de DBO de boca estrecha, que tienen tapones de cristal biselado, para evitar la entrada de aire en las muestras (OMM, 1994). Finalmente, para el análisis bacteriológico la muestra es recolectada en recipientes esterilizados de vidrio con tapa esmerilada (Pauta, 1998).

Imagen 3: Frascos recolectores de muestras

2.2.2.2.4. Sensor de Nivel Este equipo funciona según el principio de que la presión en un punto fijo del lecho del río es directamente proporcional a la carga del líquido sobre ese punto (OMM, 1994). El nivel del río es medido por transductores de presión automáticos (sensores de nivel) los cuales graban sus datos en registradores electrónicos en forma gráfica cada cinco minutos. [Imagen 4: Sensor de nivel].



Imagen 4: Sensor de nivel

2.2.2.2.5. Pluviografo El principio del pluviografo registrador es muy simple [Imagen 5: Pluviografo de cubeta basculante]. Un recipiente de metal liviano, dividido en dos compartimientos, se coloca en equilibrio inestable sobre un eje horizontal en su posición normal, el recipiente reposa sobre uno de sus dos topes, lo que impide que se vuelque completamente. El agua de lluvia es transferida desde un embudo colector ordinario al compartimiento superior; una vez recogido un determinado volumen de lluvia, la cubeta pierde estabilidad y se inclina hacia su segunda posición de reposo. Los compartimientos del recipiente son de forma tal que el agua puede salir entonces del compartimiento inferior y dejarlo vacío, entretanto el agua de lluvia cae dentro del compartimiento superior que ha vuelto a su posición. El movimiento de la cubeta al volcarse puede utilizarse para accionar un relé de contacto y originar un registro en forma de trazos discontinuos; la distancia entre cada trazo representa el tiempo requerido para la recolección de una pequeña cantidad de lluvia (OMM, 1994).

Imagen 5: Pluviografo de cubeta basculante



2.3 MÉTODOS DE ANÁLISIS EN LABORATORIO En general los métodos de análisis empleados, para las determinaciones cuantitativas de las características del agua, son de los siguientes tipos: 2.3.1. MÉTODO COMPLEXOMÉTRICO Se basa en la formación de un quelato, pues la mayoría de los iones metálicos son capaces de compartir pares de electrones con un donante que es una especie que tiene un par de electrones libres para formar un enlace de coordinación; cuando una molécula o un ion tiene más de un par de electrones libres para compartirlo con un ion metálico o especie similar, se denomina agente quelante, el complejo se llama quelato y su estabilidad se relaciona con el número de enlaces de coordinación que puede formarse entre el agente quelante y el ion metálico (Pauta, 1998). 2.3.2. MÉTODOS COLORIMÉTRICOS Para la determinación de elementos que se encuentran presentes en pequeñas concentraciones, los métodos colorimétricos son los más recomendados. El mecanismo se fundamenta en la capacidad del elemento o sustancia que se investiga para formar mediante procedimiento adecuado, algún compuesto coloreado estable y completamente soluble. El color desarrollado puede ser medido en un espectrofotómetro, instrumento que consta de una celda de vidrio para la muestra, a través de la cual pasa un rayo de luz de una lámpara de bajo voltaje, y que funciona basado en el siguiente fundamento: cuando un haz luminoso de longitud de onda dada, atraviesa una solución coloreada, una fracción de la luz incidente se absorbe en función de la concentración del compuesto coloreado (Pauta, 1998). 2.3.3. MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS En esta forma de análisis, el compuesto o elemento que se desea determinar, se separa por precipitación, evaporación o filtración, y una vez aislado el elemento o producto resultante, se deseca en un horno para eliminar toda la humedad y se lo pesa; del peso obtenido se deduce la cantidad de la sustancia que se dosifica, en el volumen de la muestra analizada (Pauta, 1998). 2.3.4. MÉTODOS POTENCIOMÉTRICOS Algunas mediciones realizadas en el agua, se llevan a cabo mediante el uso de electrodos específicos; la diferencia de potencial existente entre un electrodo específico y un electrodo de referencia colocados en una misma solución, es una función de la actividad de los iones correspondientes al electrodo específico. La actividad del ion que se investiga en la muestra, frecuentemente es proporcional a su concentración en soluciones diluidas (Pauta, 1998).



2.3.5. MÉTODO TURBIDIMÉTRICO La turbidez es la expresión de la propiedad óptica de la muestra que causa que los rayos de luz sean dispersados y absorbidos en lugar de ser transmitidos en línea recta a través de la muestra. El equipo tiene una celda fotoeléctrica que mide la luz dispersada a 90° a la trayectoria del r ayo de luz en la muestra (nefelometría) (Pauta, 1998). 2.3.6. MÉTODOS VOLUMÉTRICOS En este método, la sustancia que se desea cuantificar, reacciona químicamente con una solución de concentración conocida, para formar un determinado compuesto. La solución de concentración conocida se denomina “solución titulante” o “solución tipo”; estas soluciones contienen un número conocido de equivalentes-gramo del reactante o sustancia activa por litro (Normalidad), y van contenidas en un recipiente graduado denominado bureta. La lectura del volumen de solución tipo empleado en la reacción correspondiente, permite deducir a partir del volumen de agua utilizado, la concentración del elemento que se investiga (Pauta, 1998). 2.3.7. FILTRACION POR MEMBRANA Se usa igualmente para determinar el número de organismos bacteriológicos presentes en el agua; se lleva a cabo, haciendo pasar un volumen conocido de agua a través de un filtro de membrana que tenga unos poros muy pequeños, para que las bacterias sean retenidas; estos filtros contienen los elementos nutritivos necesarios (medio endo) para el crecimiento de las bacterias; se incuban luego a temperatura de 35 - 37 ºC. Después del período de incubación, las colonias bacteriológicas pueden ser contadas y determinarse (Pauta, 1998). Cabe mencionar que algunas de las muestra recolectadas en los eventos de crecida sobrepasaban los limites de cuantificación de los equipos empleados, es por ello que para su evaluación se procedió a obtener una muestra diluida con agua destilada, la cual depende de la concentración original de la muestra. Por otro lado, la cuantificación de los aniones y cationes presentes en el agua fueron realizados en muestras filtradas, es decir, la evaluación se realizó únicamente con la materia disuelta. A continuación se presenta la siguiente tabla con los distintos métodos analíticos empleados en la evaluación de cada parámetro, con sus respectivos equipos, límites y unidades de expresión. [Tabla 5: Métodos de análisis en laboratorio].



Tabla 5: Métodos de análisis en laboratorio

PARÁMETRO MÉTODO EQUIPO LÍMITE

UNIDAD Mín. Máx.

Físicos

Color aparente Colorimétrico Hach 2100AN UC

Color real Colorimétrico Hach 2100AN UC

Conductividad Potenciométrico YSI modelo 52 2.5 µSiemes/cm

SSF Gravimétrico 1 mg/l

SST Gravimétrico 1 mg/l

SSV Gravimétrico 1 mg/l

Temperatura Potenciométrico Thermo, Orion 3 Star °C

Turbiedad Turbidimétrico Hach 2100AN 0.02 10000 NTU

Químicos

Alcalinidad total Volumétrico 1 mg/l CaCO3

Aluminio Colorimetrico Photometer 600, Riele 0.02 0.7 mg/l

Calcio Compleximétrico 1 mg/l

Cloruros Volumétrico 0.5 mg/l

Cobre Colorimetrico Photometer 600, Riele 0.2 8 mg/l

Cromo Colorimétrico Spectroquant, Nova 60 0.01 mg/l

Dureza total Compleximétrico 1 mg/l CaCO3

Hierro Colorimétrico Photometer 600, Riele 0.1 10 mg/l

Magnesio Compleximétrico 0.1 mg/l

Manganeso Colorimétrico Photometer 600, Riele 0.3 15 mg/l

Níquel Colorimétrico Spectroquant, Nova 60 0.02 mg/l

Nitratos Colorimétrico 0.01 mg/l

Nitritos Colorimétrico 0.1 ug/l

Ortofosfatos Colorimétrico Spectroquant, Nova 60 0.01 mg/l

Oxigeno Disuelto Potenciométrico Thermo, Orion 3 Star 0.2 14 mg/l

Ph Potenciométrico Orion, 420A

Potasio Colorimétrico Spectroquant, Nova 60 1 mg/l

Silicio Colorimétrico Photometer 600, Riele 0.1 60 mg/l

Sodio Colorimétrico Spectroquant, Nova 60 1 mg/l

Sulfatos Turbidimétrico 1 mg/l

Zinc Colorimétrico Photometer 600, Riele 0.1 1.5 mg/l

Biológicos

Coliformes Totales Filt. Membrana 0.2 NMP/100ml

D.B.O Potenciométrico Thermo, Orion 3 Star 0.1 mg/l

D.Q.O Potenciométrico Thermo, Orion 3 Star 2 mg/l

E. Coli Filt. Membrana 0.2 NMP/100ml

Mohos y Levaduras Filt. Membrana UFC/100ml

Pseudomonas Filt. Membrana UFC/100ml Fuente: Lab. Sanitaria - Universidad de Cuenca



2.4 MANEJO DE DATOS RECOPILADOS 2.3.8. DATOS DE PRECIPITACION Los datos de precipitación obtenidos en cada una de las tres estaciones hidrológicas descritas anteriormente en el apartado 2.2.2. fueron suministrados por el PROMAS. Dicha información fue recopilada durante un periodo de seis meses desde el 02-febreo-10 hasta el 09-agosto-10 y se encuentra en intervalos regulares de tiempo de 15 minutos. 2.3.8.1. Distribución espacial de la precipitación 2.3.8.1.1. Representación en mapas de isoyetas Sobre el mapa de la cuenca en estudio, se trazan las ubicaciones de las estaciones, se anotan para cada una de ellas la cantidad de precipitación para duraciones adecuadas, y se dibujan las curvas de alturas iguales de lluvia (OMM, 1994). El intervalo de tiempo usado para la generación de este mapa es semestral, es decir, se ocupa la precipitación acumulada de todos los datos recopilados en el periodo de tiempo antes mencionado. El dibujo de isoyetas es una cuestión de interpolación relativamente sencilla, en la que el grado de suavidad de los contornos y de los perfiles que pueden dibujarse o deducirse de su espaciamiento está relacionado con la distancia entre las estaciones y la calidad y variabilidad de los datos (OMM, 1994). 2.3.8.2. Cálculo de la precipitación media de la cu enca En general, se usan varios métodos para calcular la precipitación media sobre una superficie determinada. La selección del método requiere de buen sentido para tener en cuenta la calidad y la naturaleza de los datos y de la precisión requerida en el resultado (OMM, 1994). En nuestro caso el método empleado es el de los polígonos de Thiessen. 2.3.8.2.1. Método de los polígonos de Thiessen Este método se emplea cuando las estaciones no están espaciadas uniformemente. Consiste en ponderar los datos de estaciones teniendo en cuenta la distancia que existe entre ellas. En este procedimiento, sobre el mapa de la cuenca en estudio, se trazan las líneas que unen las estaciones cercanas. Los bisectores perpendiculares de estas líneas forman un dibujo de polígonos alrededor de cada estación. La superficie de cada estación es representada por el área del polígono que la rodea, ésta superficie se usa como un factor de ponderación de la precipitación de esa estación. La suma de los productos de la superficie correspondiente a cada estación y la precipitación se divide entre la superficie total de la cuenca para obtener la lluvia promedio. Alrededor del borde de la cuenca, donde partes de los



polígonos se extienden más allá de los límites de la cuenca, se usa sólo la porción del polígono que esté dentro de la cuenca de drenaje. De esta manera, las estaciones que están cerca pero fuera de la cuenca de drenaje pueden tener polígonos que se extienden hasta la cuenca de drenaje, y se incluyen sus datos (OMM, 1994). Sin embargo, es importante recalcar que el método presentado en este trabajo es empleado para obtener una determinación preliminar de la precipitación media; un estudio a fondo de los patrones de precipitación deberá extenderse en estudios posteriores. Se deja abierto el tema porque el mismo supera el alcance de la presente investigación. 2.3.9. DATOS DE CAUDALES Hay varias etapas requeridas para obtener datos de caudal. La primera se refiere a la medición del caudal, la segunda incorpora los caudales medidos en curvas de calibración o coeficientes de descarga, la tercera describe el cálculo de caudales a partir de datos de nivel (OMM, 1994). 2.3.9.1. Mediciones de caudales Los datos de caudales son extraídos directamente del aforador ultrasónico SonTek durante los monitoreos realizados en cada una de las estaciones de aforo antes descritas en la sección 2.2.2. Cabe mencionar que en las estaciones Cumbe Alto, Cumbe Medio y Cumbe Bajo se realizaron un número diferente de mediciones de caudales, estos son 9, 10 y 17 mediciones respectivamente. Este trabajo fue encaminado para ajustar y validar en algunos casos las ecuaciones teóricas de la hidráulica. 2.3.9.2. Coeficientes de descarga El coeficiente de descarga define la relación que existe entre el caudal teórico y el caudal real que pasa sobre la estructura de aforo. Esta relación se determina después de realizar las mediciones de caudales y una vez cubierto una serie de datos empleando los valores de niveles y caudales medidos para definir una curva continúa de gasto. Finalmente el coeficiente de descarga es calculado a partir de la ecuación teórica de cada una de las estructuras de aforo. 2.3.9.3. Cálculos de caudales Para la evaluación de caudales, se tiene disponible en computadora los siguientes conjuntos de datos: primero, un conjunto de niveles controlados en cuanto a su calidad, esto es en los que fueron corregidos los cambios de fecha, el nivel de referencia y de tiempo y que luego fueron validados. Segundo, coeficientes de descarga correspondientes al período y a la gama de variaciones cubiertas por las series de niveles. Tercero, corrección de las



variaciones en el registro de niveles. Una vez que se dispone de todos los conjuntos de datos, el cálculo del caudal se obtiene a partir de la ecuación teórica de la estructura de aforo multiplicado por el coeficiente de descarga a un nivel de agua. La serie de caudales obtenidos, en cada estación de aforo, son expresados en m3.s-1. Para ser concordantes con los datos de precipitación, éstos se encuentran en intervalos de tiempo de 15 minutos. 2.3.10. DATOS DE CALIDAD DE AGUA Conjuntamente con el PROMAS-Universidad de Cuenca, se realizó un muestreo semanal de agua en los cuatro puntos de monitoreo, Cumbe Alto, Cumbe Medio, Cumbe Bajo y Cumbe Pozo. El monitoreo se realizó en los meses de abril, mayo, junio y julio de 2010, enviando las muestras de aguas al laboratorio de Sanitaria de la Universidad de Cuenca y al laboratorio de GRUNtec (Laboratorio complementario) (www.gruntec.com). Dando un total de 232 muestras analizadas en el Laboratorio de Sanitaria de la Universidad de Cuenca y enviándose 30 muestras al Laboratorio de GRUNtec en algunas oportunidades cuando se trataba de eventos de crecida. 2.3.10.1. Edición de la base de datos Una vez obtenido los datos de los dos laboratorios, mediante una hoja electrónica se procedió a sacar el promedio de las muestras que tenían valores duplicados para tener un sólo valor del parámetro, creándose así una base de datos general de las estaciones de muestreo: Cumbe Alto, Cumbe Medio, Cumbe Bajo, Cumbe Pozo. Los datos fueron ordenados en filas para los parámetros analizados y en columnas para las estaciones de muestreo, con su respectiva fecha y hora de muestreo. La base general de datos consiste de 18 muestras para Cumbe Alto y Cumbe Medio, 26 muestras para Cumbe Bajo, 157 muestras en Cumbe Bajo en eventos de crecida y 13 muestras de Cumbe Pozo (agua subterránea), con un total de 35 parámetros analizados entre físicos – químicos: pH, temperatura, color real, color aparente, turbiedad, conductividad eléctrica, alcalinidad, dureza, oxígeno disuelto, SST, SSF, SSV, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO4

2-, PO43-

, NO2-, NO3

-, Ni, Cr, Fe, Al, Si, Mn, Zn, Cu; y, biológicos: DBO, DQO, coliformes totales, E. Coli, mohos y levaduras, y pseudomonas. Además, la base de datos consta de celdas con valores menores al límite de cuantificación del equipo utilizado (LC) y de celdas donde no se realizó la cuantificación del parámetro y fueron denominados como “NA”.



2.3.10.2. Relleno de datos En la mayoría de las aguas superficiales los iones mayoritarios disueltos en el agua son los siguientes:

Aniones: Cl-, SO42-, NO3

-, CO3H- y CO3

2- Cationes: Na+, K+, Ca2+ y Mg2+

El ion CO3

2- se encuentra en el agua con una concentración significativa sólo cuando el pH es mayor de 8.3 y llega a ser predominante con respecto al ion CO3H

- a partir de un valor del pH mayor de 10.2 (Custodio et al., 1976) [Figura 7: Variación de la concentración del ion CO3H

- en función del pH]. La línea en forma de campana de esta figura indica el tanto por ciento del ion CO3H

- presente en una muestra en función del pH. En nuestro estudio no se encontró valores de pH mayores a 8.3, por lo que se omite el ion CO3

2-.

Figura 7: Variación de la concentración del ion CO3H- en función del pH

Debido a la importancia del ion CO3H- y como no existen datos de este ion, la

siguiente relación tomada de Ordóñez (2001) fue utilizada para rellenar datos faltantes del ion bicarbonato y se cumple cuando en pH está entre 4.5 y 8.3.

Por otro lado, algunos valores de alcalinidad total y metales del laboratorio de GRUNtec y debido a que no existían en el Laboratorio de Sanitaria fueron reemplazados en la base de datos.



2.3.10.2.1. Relleno de datos por correlación Un análisis de correlación es un método aplicado para describir el grado de relación entre dos parámetros. Se utilizó la correlación de Pearson que refleja el grado de dependencia lineal entre dos conjuntos de datos y que da como resultado un índice adimensional r, que puede estar entre -1 y 1. Un alto coeficiente de correlación (cercano a 1 o -1) significa una buena relación entre las dos variables. Más precisamente, índices con valor absoluto, r > 0,7 son considerados tener una fuerte correlación (Rani et al., 2008). Cabe señalar que el relleno de datos faltantes en la base de datos, aplicando regresión lineal, se realizó siempre que el porcentaje de NA sea menor al 20%. 2.3.10.2.2. Relleno de datos <LC De igual manera para el llenado de los datos que tienen valores menores al límite de cuantificación (<LC) se reemplaza por los ¾ del mismo como sugiere VanTrump et al., 1977; siempre que el número de datos menores a LC sean <20% del total de datos de cada parámetro. 2.3.10.3. Control de calidad Previo a la interpretación de los datos hidroquímicos se procedió a evaluar su consistencia y coherencia, mediante el establecimiento de una serie de relaciones interparamétricas. 2.3.10.3.1. Balance de cargas Un criterio de control de calidad para la base de datos, consiste en que se cumpla la condición de que la suma de las concentraciones de los cationes debe ser igual que la de los aniones, expresadas ambas en meq/l. Para ello, las concentraciones expresadas en mg/l tienen que ser transformadas en meq/l (miliequivalentes por litro), lo cual se hace dividiendo dichas concentraciones por los valores del equivalente químico, que es igual al peso atómico o peso molecular dividido por la valencia. Para los iones fundamentales del agua, 1 meq/l equivale a las siguientes concentraciones expresadas en mg/l:

Cl- = 35.45, SO42- = 48.03, NO3

- = 62.0, CO3H- = 61.03 y CO3

2- = 30.0 Na+ = 22.99, K+ = 39.1, Ca2+ = 20.04 y Mg2+ = 12.15

El error admisible para el balance de cargas, expresado en tanto por ciento se calcula por medio de la siguiente expresión:



Custodio y Llamas (1976) establecen que el error admisible depende de la concentración y del tipo de agua y sugieren la siguiente Tabla [Tabla 6: Conductividad eléctrica vs. Error admisible].

Tabla 6: Conductividad eléctrica vs. Error admisible

Conductividad eléctrica (μS/cm) Error admisible (%)

< 50 30

50 - 200 10

200 - 500 8

500- 2000 4

> 2000 4

2.3.10.4. Análisis estadístico El propósito del análisis estadístico es evaluar las características de distribución de cada variable en las estaciones de muestreo. Los parámetros fueron evaluados utilizando medidas de tendencia central, de dispersión y gráficos. Un análisis de varianza (ANOVA) fue usado para comparar variaciones en la calidad del agua en las distintas zonas de muestreo. 2.3.10.4.1. Análisis del cambio de uso de suelo sob re la calidad de agua Como se describió anteriormente, la evaluación de los cambios de la calidad del agua se realizan con un análisis de varianza (ANOVA). ANOVA está diseñada específicamente para probar si dos o más poblaciones tienen la misma media. Aún cuando el propósito de ANOVA es hacer pruebas para hallar las diferencias en las medias poblacionales, implica un examen de las varianzas muestrales; de allí el término análisis de varianza. Más específicamente, el procedimiento se puede utilizar para determinar si cuando se aplica un “tratamiento” en particular a una población este tendrá un impacto significativo para su media. El análisis de varianza se basa en una comparación de la cantidad de variación en cada uno de los tratamientos. Si de un tratamiento al otro la variación es significativamente alta, puede concluirse que los tratamientos tienen efectos diferentes en las poblaciones (Webster, 2000). El uso de ANOVA en nuestro estudio se centra en saber si las estaciones de Cumbe Alto, Cumbe Medio y Cumbe Bajo tienen distintas medias y poder comparar el impacto antropogénico de la zona de estudio.



Para la aplicación de ANOVA son esenciales tres suposiciones:

- Todas las poblaciones involucradas son normales. - Todas las poblaciones tienen la misma varianza. - Las muestras se seleccionan independientemente.

Y las hipótesis de prueba son las siguientes:

- H1: Todas las medias son iguales - H2: No todas las medias son iguales

Esta prueba arroja un valor de probabilidad P con un nivel de confianza del 95%, lo cual quiere decir que si P < 0.05 se rechaza la hipótesis nula (H1) lo cual da a entender que existe diferencias entre las medias, y en cambio si P > 0.05 la hipótesis H1 es válida. 2.3.10.4.2. Prueba de diferencia entre medias (Méto do de Tukey) Como se describió anteriormente, el análisis de varianza indica si todas las medias de diferentes tratamientos son iguales. Sin embargo, cuando se rechaza la hipótesis nula (H1), el ANOVA no revela cuáles medias son diferentes del resto. Aquí se debe utilizar otra prueba estadística para tomar esta determinación. Esta prueba consiste en una comparación de todos los pares de medias posibles, es decir, si el valor absoluto de la diferencia entre dos medias muestrales cualquiera es mayor que el presentado por el método de Tukey, se observa una diferencia significativa, se concluye que la medias poblacionales respectivas son diferentes (Webster, 2000). 2.3.10.5. Caracterización hidroquímica del agua Con el fin de realizar un diagnóstico sobre el estado del recurso hídricos de la cuenca del Río Cumbe, se ha llevado a cabo una caracterización hidroquímica de sus aguas superficiales y subterráneas, esto se realiza con el objeto de analizar el efecto de las principales fuentes de contaminación que se derivan de los usos del suelo de la región, en la que domina la agricultura y el pastoreo intensivo. Para evaluar este efecto se ha utilizado diagramas de caja (boxplot). Adicionalmente, además de la caracterización de la calidad del agua se realiza una evaluación de los límites permisibles dador por el Texto Unificado de la Legislación Ambiental Secundaria (TULAS).

2.3.10.5.1. Diagramas de caja Un diagrama de caja es un gráfico, basado en cuartiles, mediante el cual se visualiza un conjunto de datos. Está compuesto por un rectángulo, la "caja", y dos brazos, los "bigotes".



Es un gráfico que suministra información sobre los valores mínimo y máximo, los cuartiles Q1, Q2 o mediana y Q3, y sobre la existencia de valores atípicos y la simetría de la distribución [Figura 8: Diagrama de caja].

Figura 8: Diagrama de caja

2.3.10.6. Variabilidad temporal y espacial No existen aproximaciones metodológicas de tipo general que puedan ser utilizadas rutinariamente en todos los casos de análisis de variabilidad temporal y espacial de calidad de agua, pero sí existen algunas técnicas de representación que son casi inevitables y cuyo objetivo no es simplemente convertir datos en gráficas sino utilizar dichas gráficas para obtener la máxima información de esos datos. 2.3.10.6.1. Variabilidad temporal La variabilidad temporal representa la variación de cualquier parámetro con el tiempo en un punto determinado. Además, permite manifestar tendencias y detectar variaciones estacionales, por ejemplo. Si la variación se compara con otro parámetro (la lluvia, por ejemplo) se pueden apreciar relaciones de dependencia. 2.3.10.6.2. Variabilidad espacial La variación espacial, es una de las principales características de los cuerpos de agua y está determinada en gran medida por las características hidrodinámicas de los mismos. La calidad del agua generalmente no se puede medir en un solo lugar dentro de un cuerpo de agua, por lo que, se puede requerir de una red de sitios de muestreo (OMS, 1996).



2.3.11. ESTIMACIÓN DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES ( SST) Datos preliminares de calidad de agua superficial revelan los efectos de los cambios de uso del suelo en la cuenca. Durante eventos de crecida el arrastre de sólidos en suspensión se incrementa considerablemente en varios órdenes de magnitud, esto principalmente por erosión y degradación de suelos (Iñiguez, et al,. 2010). La estimación de sólidos suspendido totales (SST) es realizado a la salida de la cuenca en estudio, es decir, en la estación de monitoreo Cumbe Bajo la cual está equipada con el muestreado automático (ISCO) permitiéndonos así recolectar muestras de agua en eventos de crecida además de las obtenidas en las salidas al campo para el monitoreo regular de la cuenca. En consecuencia, la valoración se realiza con todos los datos de caudales y concentraciones de SST recopilados durante el periodo de monitoreo, es decir, con datos de eventos de crecidas y datos procedentes del monitoreo regular descrito en el apartado 2.2.2.1. La concentración de sólidos suspendidos totales (SST), en las muestras de agua, son determinados por filtración al vacio a través de una membrana filtrante (retención de partículas > 4.5µm) la cual es previamente desecada y pesada. La muestra filtrada es secada en el horno a una temperatura de 105ºC durante 24 horas para finalmente ser pesada en una báscula digital de alta precisión (0.0001 g). Los sólidos suspendidos totales pueden ser clasificados en base a su volatilidad a 500 ºC, la fracción orgánica será oxidada y se eliminará en forma de gas, mientras que la fracción inorgánica permanecerá como ceniza, por lo que, los términos de sólidos suspendidos volátiles y fijos se refieren al contenido orgánico e inorgánico (mineral) respetivamente de los sólidos suspendidos (Metcalf & Eddy, 1995). Los componentes volátiles y fijos de las muestras también fueron determinados, sin embargo, esta sección está referida a los sólidos suspendidos totales (SST). Para determinar la masa de SST transportados en el periodo de monitoreo se emplean extrapolaciones basadas en la relación Q (caudal) vs SST. La curva de aproximación asume una relación constante entre el Q y los SST durante el periodo para el cual se realiza la valoración (Horowitz, 2003). Las curvas de valoración son generalmente basadas en la siguiente expresión:

donde C es la concentración de SST en un caudal (Q), a y b son los coeficientes de la regresión, y CF es un factor de corrección. (Asselman, 2000).



El factor de corrección se puede calculara de dos formas, la primera que asume una distribución normal propuesta por Ferguson (1986), donde:

en la cual s es la media cuadrada del error:

donde Cobs es la concentración medida de SST, Cest es la estimación de la concentración de los SST medidos y n es el número de muestras. Alternativamente, la segunda forma de calcular en factor de corrección es mediante una estimación no paramétrica propuesta por Duan (1983), donde:

donde:

Sin embargo, como ha reportado Koch y Smillie (1986): el empleo del factor de corrección no es siempre apropiado y podría conducir a una disminución en la precisión de la estimación de la carga de SST. Finalmente, el porcentaje de la diferencia entre las concentraciones dadas por la curva de valoración estimada y los valores medidos, es evaluado usando la siguiente expresión. (Horowitz, 2003).



3. RESULTADOS

2.5 PRECIPITACION 3.1.1. DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LA PRECIPITACIÓN La precipitación semestral registrada en cada estación hidrológica es presentada en la siguiente tabla. [Tabla 7: Precipitación semestral registrada].

Tabla 7: Precipitación semestral registrada

Estación Precipitación (mm)

P. Alto 847.60 P. Medio 517.00 P. Bajo 468.60

Como ya se mencionó anteriormente en la sección 2.4.1.1., la distribución espacial de la precipitación en la zona de estudio se representa en un mapa de isoyetas. Este mapa fue generado con curvas de alturas iguales de lluvia de 30 mm. [Figura 9: Mapa de isoyetas].



Figura 9: Mapa de isoyetas


En este mapa se puede observar claramente que la mayor precipitación se presentó en la parte alta de la cuenca en donde predomina el páramo (Ver Figura 5, sección 2.1.5), esto se debe a que el clima típico de estas zonas constan de lloviznas y lluvias frecuentes con presencia usual de granizadas y heladas. Adicionalmente, se observa que existe una disminución brusca de 330.6 mm de precipitación desde la parte alta hacia la parte media de la cuenca, no siendo así, desde la parte media hacia la parte baja de la cuenca, la cual disminuye en 48.4 mm de precipitación. 3.1.2. PRECIPITACIÓN MEDIA DE LA CUENCA Como ya se mencionó anteriormente en la sección 2.4.1.2., la precipitación media de la cuenca en estudio se calcula por el método de los polígonos de Thiessen. En la siguiente tabla se presentan los factores de ponderación, es decir, las superficies de los polígonos que se encuentra dentro de la cuenca en estudio y que rodean a cada estación hidrológica. [Tabla 8: Factores de ponderación].



Tabla 8: Factores de ponderación

Estación Área (km2) Área (%)

P. Alto 14.826 33.67

P. Medio 23.576 53.55

P. Bajo 5.628 12.78

La precipitación media de la cuenca resulta de la suma de los productos de los factores de ponderación por la precipitación registrada en cada estación divido entre la superficie total de la cuenca. Cabe mencionar que los datos de precipitación de las tres estaciones hidrológicas, para esta finalidad, tuvieron que ser llevados a fechas y horas iguales a lo largo del periodo de monitoreo mencionado en la sección 2.2.2.1. con los intervalos regulares de tiempo a 15 minutos. A continuación se presenta el gráfico correspondiente a la precipitación media calculada de la cuenca en estudio. [Gráfico 1: Precipitación media de la Cuenca]. De la precipitación media calculada se pueden identificar claramente dos fuertes lluvias de 7.5 mm y 6.6 mm registradas el 01-junio-10 a las 17:15 y el 09-julio-10 a las 18:15 respectivamente, siendo éstas, las precipitaciones más altas obtenidas durante el periodo de monitoreo. Adicionalmente, de la precipitación media, se obtiene una lluvia promedio de 0.2 mm cada 15 minutos y una precipitación media en la cuenca de 622 mm.

Gráfico 1: Precipitación media de la cuenca

16-Apr-10 4-May-10 22-May-10 9-Jun-10 27-Jun-10 15-Jul-10 2-Aug-10

10

8

6

4

2

0

Pre

cip

itac

ión

(m

m)

Precipitación

10

8

6

4

2

0

2.6 CAUDALES Como ya se menciono anteriormente, los valores de caudales son calculados en periodos regulares de tiempo de 15 minutos a lo largo del periodo de la



etapa de monitoreo. La información de la estación Cumbe Bajo fue procesada por el PROMAS y compartida en la presente investigación. Sin embargo, para las estaciones de aforo Cumbe Alto y Cumbe Medio se empleó la metodología de cálculo de caudales descrita en el apartado 2.4.2. Una vez obtenida toda la información levantada en campo se procedió a determinar los coeficientes de descarga para cada una de las estructuras de aforo. Para esto, dado que las estaciones Cumbe Alto y Cumbe Medio constan de una estructura de aforo que es un vertedero triangular de cresta delgada (90° y 118° respectivamente), empleándose la ecuaci ón teórica del mismo y con los caudales levantados con el aforador manual ultrasónico SonTeck se determinó dichos coeficientes de descarga para un nivel de agua medido en campo. Los coeficientes de descarga obtenidos para las dos estaciones de aforo son presentados a continuación. [Tabla 9: Coeficientes de descarga].

Tabla 9: Coeficientes de descarga

Estación de aforo Cd

Cumbe Alto 0.578 Cumbe Medio 0.770

Adicionalmente, con los datos de niveles controlados en cuanto a su calidad, es decir, una vez que fueron corregidos los cambios de fecha, nivel de referencia y finalmente validados, se procedió a calcular los caudales para cada estación de aforo empleando la siguiente expresión matemática la cual define el caudal que pasa sobre un vertedero triangular de cresta delgada.

( ) 5,22/tan215

8hgCdQ ∗∗∗∗= θ

Donde:

• Θ = Ángulo de apertura del vertedero triangular. • h = Altura de la cresta de agua sobre el vertedero.

Finalmente, a continuación se presentan los caudales calculados en m3·s-1 para cada estación de aforo. Estos son representados en graficas de caudal – precipitación vs tiempo. [Grafico 2: Caudales, estación Cumbe Alto], [Grafico 3: Caudales, estación Cumbe Medio], [Grafico 4: Caudales, estación Cumbe Bajo].



Gráfico 2: Caudales, estación Cumbe Alto


0

0.4

0.8

1.2

1.6

Cau

dal (

m3.

s-1

)

20

16

12

8

4

0

Pre

cipi

taci

ón (

mm

)

PrecipitaciónCaudal

Deslizamiento

Datos de aforos

En la grafica de caudales, estación Cumbe Alto, se puede observar que existe una pérdida de información desde el 5-mayo-10 a las 20:30 hasta el final de la etapa de monitoreo, esto es debido a que se originó un deslizamiento de la ladera derecha, donde se encuentra ubicada la estructura de aforo Cumbe Alto, el cual la cubrió por completo. Este fenómeno es ilustrado en la siguiente imagen. [Imagen 6: Deslizamiento sobre la estructura de aforo Cumbe Alto]. Sin embargo, luego de este fenómeno, se realizaron 5 mediciones de caudales con el aforador portátil SonTek, estos datos obtenidos fueron graficados conjuntamente con los registrados por la estructura de aforo antes de presentarse el deslizamiento. Dichos aforos puntuales son representados con líneas, siendo el valor del caudal el punto superior de estas. [Ver Grafico 2].

Imagen 6: Deslizamiento sobre la estructura de aforo Cumbe Alto



Finalmente, de los caudales obtenidos en la estación Cumbe Alto, se observa un caudal máximo de 0.87m3.s-1 y un caudal base que pasa sobre esta estructura de 0.065m3·s-1.

Gráfico 3: Caudales, estación Cumbe Medio


0

1

2

3

4

Cau

dal (

m3.

s-1

)

20

16

12

8

4

0

Pre

cipi

taci

ón (

mm

)PrecipitaciónCaudal

Por otro lado, de los caudales obtenidos en la estación de aforo Cumbe Medio, se observa un caudal máximo de 2.9 m3·s-1 y un caudal base que pasa sobre esta estructura de 0.175 m3·s-1. En cuanto a la estación de aforo Cumbe Bajo, de los caudales obtenidos se observa un caudal máximo de 9.49 m3·s-1 y un caudal base que pasa sobre esta estructura de 0.235 m3·s-1.

Gráfico 4: Caudales, estación Cumbe Bajo


0

4

8

12

16

Cau

dal (

m3.

s-1

)

20

16

12

8

4

0

Pre

cipi

taci

ón (

mm

)PrecipitaciónCaudal



Adicionalmente, como ya se describió en la sección 2.2.2.1., en la estación Cumbe Bajo se encuentra instalado un muestreador automático (ISCO) el cual nos permitió recolectar muestras de agua en eventos de crecida. Dicho muestreador registró siete eventos en el periodo de monitoreo. Estos eventos son mostrados en el siguiente grafico. [Gráfico 5: Eventos registrados en Cumbe Bajo].

Gráfico 5: Eventos registrados en Cumbe Bajo

12-Apr-10 2-May-10 22-May-10 11-Jun-10 1-Jul-10 21-Jul-10

0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

20

16

12

8

4

0

Pre

cipi

taci

ón (

mm

)

PrecipitaciónCaudal

Ev. 1 Ev. 2

Ev. 3

Ev. 4

Ev. 5

Ev. 6

Ev. 7

Cabe mencionar que en el evento numero 3, dado que es el mayor registrado, no se pudieron recolectar las muestras de agua debido a que en ésta ocasión el muestreador automático sufrió un vuelco ocasionado por el agua que se infiltro en la caja de hormigón donde este muestreador se encuentra.

2.7 CALIDAD DE AGUA 3.1.3. EDICIÓN DE LA BASE DE DATOS 3.1.3.1. Relleno de datos Previo al análisis de la información se ejecutó un control de calidad a la base de datos de calidad del agua. En primera instancia, se procedió a analizar los datos para ver si había correlación entre dos parámetros, encontrándose algunos coeficientes de Pearson r, mayores a 0.7 ó -0.7, lo cual indica que existe una significativa correlación entre dos parámetros, en cada estación como se puede ver en la siguiente tabla [Tabla 12: Correlaciones entre parámetros]. Luego, aplicando dicha correlación, se rellenó los datos faltantes siempre que el porcentaje de NA sea menor al 20%. Además se rellenó los datos menores al límite de cuantificación (<LC) con los ¾ del LC, aplicando el mismo criterio anterior, es decir, cuando estos no superan el 20% de los datos.



3.1.3.2. Balance de cargas Para este estudio sólo se han tenido en cuenta metales en disolución (aquellos que pasan por un filtro de 0,45 µm de tamaño de poro) debido a que son los habitualmente estudiados y constituyen la fracción que los organismos vivos incorporan en forma directa a su metabolismo. (Cisternas, 2010). La conductividad eléctrica del agua superficial en la cuenca del río Cumbe en las 3 estaciones de monitoreo varía en un rango promedio comprendido entre 50 y 200 µS/cm; por lo que, según la Tabla 6 se admite un error del 10%. Considerando el criterio de error admisible para el balance de carga antes planteado, se deberían descartar todos los análisis que evidencien un error mayor al 10 %, según los valores dados de conductividad eléctrica; pero para este efecto se tomó un valor del 20 % como valor de error admisible para el balance de cargas teniendo en cuenta que en nuestro medio las muestras son de bajo contenido de iones. Cuando el ion bicarbonato no estaba disponible, la alcalinidad fue usada para estimar esta concentración. En la siguiente Tabla se puede apreciar los errores para el balance de cargas de las muestras para las tres estaciones de muestreo [Tabla 10: Balance de cargas]. En la mayoría de muestras no se contaban con todos los valores de cationes y iones, por lo que no se puede concluir que se descartan las muestras que no cumplen con el error admisible.

Tabla 10: Balance de cargas

Cumbe Alto

Rango # muestra % muestra entre # muestra % muestra

< ±10% 6 50.00 0 y 10 6 50.00

< ±20% 8 66.67 10 y 20 2 16.67

< ±30% 9 75.00 20 y 30 1 8.33

< ±40% 9 75.00 30 y 40 0 0.00

< ±50% 9 75.00 40 y 50 0 0.00

< ±60% 10 83.33 50 y 60 1 8.33

< ±70% 11 91.67 60 y 70 1 8.33

< ±80% 11 91.67 70 y 80 0 0.00

< ±90% 11 91.67 80 y 90 0 0.00

< ±100% 12 100.00 90 y 100 1 8.33



Cumbe Medio


< ±10% 4 30.77 0 y 10 4 30.77

< ±20% 8 61.54 10 y 20 4 30.77

< ±30% 9 69.23 20 y 30 1 7.69

< ±40% 9 69.23 30 y 40 0 0.00

< ±50% 11 84.62 40 y 50 2 15.38

< ±60% 12 92.31 50 y 60 1 7.69

< ±70% 13 100.00 60 y 70 1 7.69

< ±80% 13 100.00 70 y 80 0 0.00

< ±90% 13 100.00 80 y 90 0 0.00

< ±100% 13 100.00 90 y 100 0 0.00

Cumbe Bajo


< ±10% 4 28.57 0 y 10 4 33.33

< ±20% 8 57.14 10 y 20 4 33.33

< ±30% 9 64.29 20 y 30 1 8.33

< ±40% 13 92.86 30 y 40 4 33.33

< ±50% 13 92.86 40 y 50 0 0.00

< ±60% 14 100.00 50 y 60 1 8.33

< ±70% 14 100.00 60 y 70 0 0.00

< ±80% 14 100.00 70 y 80 0 0.00

< ±90% 14 100.00 80 y 90 0 0.00

< ±100% 14 100.00 90 y 100 0 0.00

3.1.4. ANALISIS ESTADISTICO 3.1.4.1. Análisis del cambio de uso de suelo sobre la calidad de agua Del total de muestras de la base datos se escogieron 54 para este análisis, 18 de cada estación, Cumbe Alto, Cumbe Medio y Cumbe Bajo; las cuales son las que corresponden a los días en los que se tomó muestras en las tres estaciones de monitoreo y donde es factible el análisis espacial. Con la ayuda del Software estadístico R 2.11.1, el cual es un programa libre (http://rwiki.sciviews.org/doku.php?), se realizó el análisis de varianza para ver si los parámetros tenían una misma media, obteniendo los siguientes resultados [Tabla 11: Análisis de varianza]. En la Tabla 11, se muestran aquellos parámetros que constaron con suficientes datos para realizar este análisis. De igual manera empleando el Software R 2.11.1, se realizó el método de Tukey (prueba entre pares de medias), el cual da como resultado letras, las mismas que al coincidir para un parámetro determinado y para cualesquiera de



las tres estaciones de monitoreo, revelan igualdad entre medias para las estaciones que la contengan. Por otro lado, un resultado con tres letras diferentes, revela una diferencia entre medias en las tres estaciones de monitoreo (ver Tabla 11).

Tabla 11: Análisis de varianza

ANOVA

PARÁMETRO Df SUMA MEDIA

F P DIFERENCIA TUKEY

CUADRADOS CUADRADOS ENTRE MEDIAS ALTO MEDIO BAJO

SST 2 9574 4786,8 1,17 0,32 NO

51 208908 4096,2

SSFijos 2 6375 3187,3 0,61 0,56 NO

18 94320 5240

SSVolátiles 2 818 409 0,85 0,44 NO

18 8644,3 480,24

Turbiedad 2 16507 8253,7 2,35 0,11 NO

51 179411 3517,9

Color aparente 2 326838 163419 1,53 0,23 NO

51 5429948 106470

Color real 2 322,4 161,19 0,30 0,74 NO

50 27048,4 541,17

Temperatura 2 43,57 21,79 11,66 8,31E-05 SI b a a

45 84,06 1,87

Conductividad 2 151095 75548 315,15 <2,2E-16 SI c a b

51 12226 240

pH 2 0,90556 0,45278 7,73 1,17E-03 SI a a b

51 2,99 0,05858

Alcalinidad total 2 26772,4 13386,2 162,46 2,03E-15 SI a a b

26 2142,3 82,4

Dureza total 2 32395 16197,7 84,66 3,90E-14 SI a a b

35 6697 191,3

ANOVA (Continuación)

PARÁMETRO Df SUMA MEDIA

F P DIFERENCIA TUKEY

CUADRADOS CUADRADOS ENTRE MEDIAS ALTO MEDIO BAJO

Oxígeno disuelto 2 18,78 9,39 40,58 2,96E-10 SI a a B

39 9,03 0,2314

K+ 2 8,44 4,2217 38,43 1,48E-09 SI a a B

35 3,8448 0,1099

Ca2+

2 3094,93 1547,46 134,67 <2,20E-16 SI a a B

35 402,17 11,49

Mg2+

2 101,55 50,78 10,88 2,11E-04 SI a a B

35 163,29 4,67

Cl- 2 1072,6 536,31 0,84 0,44 NO

26 16658,3 640,71

SO42-

2 13,702 6,851 2,99 0,08 NO

14 32,075 2,291

PO43-

2 0,044 0,021978 0,08 0,93 NO

38 10.935 0,287768

NO2- 2 63878 31939 39,97 3,60E-10 SI a a B

39 31162 799



NO3- 2 1,41 0,7026 12,60 4,15E-05 SI a a B

47 2,62 0,05576

Ni 2 0,00215 0,001075 0,85 0,46 NO

9 0,01135 0,0012611

Fe 2 0,120 0,060 6,51 3,63E-03 SI ab a B

39 0,359 0,009

Al 2 0,001 0,001 1,59 0,23 NO

20 0,009 0,000

Si 2 9,480 4,740 6,80 2,93E-03 SI a ab B

39 27,187 0,697

DQO 2 615,8 307,92 0,97 0,39 NO

27 8602,1 318,59

DBO 2 170,34 85,17 63,73 4,65E-12 SI a a B

33 44,10 1,34

Coliformes totales 2 4,28E+12 2,14E+12 10,21 2,53E-04 SI a a B

41 8,61E+12 2,10E+11

E. Coli 2 1,91E+12 9,55E+11 8,55 7,90E-04 SI a a B

41 4,58E+12 1,12E+11

Mohos y Levaduras 2 46735153 23367577 7,73 2,32E-03 SI a a B

26 78605499 3023288

Pseudomonas 2 1,40E+12 7,00E+11 9,38 7,23E-04 SI a a B

29 2,16E+12 7,46E+10

Como se puede apreciar, el análisis de varianza indica una significante variabilidad espacial en los siguientes parámetros: temperatura, conductividad eléctrica, pH, alcalinidad, dureza, oxígeno disuelto, Ca2+, Mg2+, K+, NO2

-, NO3-,

Fe, Si, DBO, coliformes totales, E. Coli, mohos y levaduras pseudomonas, es decir que el 60% de los parámetros analizados presentan una diferencia entre medias, mientras que los parámetros que presentan medias iguales son SST, SSF, SSV, turbiedad, color aparente, color real, Cl-, SO4

2-, PO43-, Al y DQO, los

cuales corresponden a un 40%. Adicionalmente, realizando las pruebas de diferencias entre pares de medias (Método de Tukey), se observa que entre los parámetros que presentan medias diferentes, el 77% de los parámetros presentan medias iguales entre Cumbe Alto y Cumbe Medio y por lo contrario para Cumbe Bajo se diferencia por tener medias desiguales entre las dos estaciones anteriores. Ante lo anteriormente expuesto, se puede hacer relación a este resultado con el uso del suelo de la cuenca de estudio, ya que en la cuenca alta y media existen zonas de páramo, bosque y pasto que en definitiva son lugares relativamente no intervenidos y en la parte baja se encuentra zonas de asentamientos urbanos, áreas degradadas y cultivos mixtos, convirtiendo a éste en un lugar altamente intervenido. 3.1.5. Análisis de correlación En el análisis de correlación [Tabla 12: Correlación entre parámetros] se puede observar que en Cumbe Alto existe correlación positiva entre: turbiedad, color



aparente y SST; ortofosfatos, cloruros y nitratos; y, correlación negativa hay entre: color real – conductividad y silicio. Por otro lado para Cumbe Medio hay correlación positiva entre: turbiedad, color real y color aparente; cloruros, nitratos y ortofosfatos; mientras que el silicio se correlaciona con el color aparente, color real y la turbiedad. De la misma manera para Cumbe Bajo las correlaciones positivas son las siguientes; turbiedad, SST y color aparente; nitratos – K+; y, negativamente sólo se correlacionan los nitritos con el color real.

Tabla 12: Correlación entre parámetros

ALTO Temp. Col. Apa. Col. Real Turbi. CE SST pH Fe Si Ca2+

Mg2+

PO43-

Cl- NO2

- NO3

- OD

Temp 1,00 -0,18 -0,28 -0,18 0,43 -0,18 0,16 0,26 0,18 0,58 -0,28 0,09 0,04 0,13 0,25 -0,11

Col Apa

1,00 0,60 0,98 -0,44 0,98 -0,25 -0,46 -0,51 -0,22 0,19 0,18 0,09 -0,15 0,22 -0,35

Col Real

1,00 0,61 -0,80 0,61 -0,20 -0,11 -0,70 -0,22 0,68 0,19 -0,10 -0,55 0,10 -0,48

Turbi

1,00 -0,52 0,99 -0,19 -0,48 -0,39 -0,29 0,19 0,22 0,10 -0,18 0,24 -0,33

CE

1,00 -0,49 0,38 0,20 0,34 0,30 -0,44 -0,03 0,31 0,53 0,12 0,34

SST

1,00 -0,21 -0,42 -0,45 -0,25 0,18 0,27 0,13 -0,10 0,30 -0,37

pH

1,00 0,30 0,37 0,36 -0,10 0,24 0,19 0,35 0,31 0,04

Fe

1,00 0,11 0,45 0,17 0,22 -0,27 0,13 0,24 0,07

Si

1,00 0,15 -0,58 0,03 0,23 0,26 0,03 0,50

Ca2+

1,00 -0,02 -0,39 -0,49 -0,23 -0,07 -0,12

Mg2+

1,00 0,05 -0,35 -0,46 0,09 -0,19

PO43-

1,00 0,75 0,37 0,89 0,18

Cl-

1,00 0,42 0,84 0,38

NO2-

1,00 0,55 0,33

NO3-

1,00 0,02

OD 1,00

Continuación Tabla 12: Correlación entre parámetros

MEDIO Temp Co apa Co rea Turbie CE SST pH Fe Si Ca2+

Mg2+

K+ PO4

3- Cl

- NO3

- OD

Temp 1,00 -0,13 -0,18 -0,10 0,37 -0,14 0,21 0,23 0,33 0,29 0,05 0,24 0,07 0,20 0,38 0,10

Co apa

1,00 0,75 0,99 -0,33 0,98 -0,11 -0,46 -0,03 0,39 0,07 0,47 0,31 0,25 0,16 0,02

Col rea

1,00 0,74 -0,56 0,71 -0,01 -0,25 -0,38 0,39 0,49 0,40 -0,05 -0,20 -0,21 0,24

Turbie

1,00 -0,34 0,97 -0,04 -0,44 0,06 0,41 0,09 0,49 0,33 0,36 0,19 -0,02

CE

1,00 -0,27 0,26 0,26 0,13 -0,27 0,23 -0,21 0,28 0,42 0,55 0,09

SST

1,00 -0,14 -0,45 -0,07 0,38 0,05 0,45 0,41 0,47 0,25 0,09

pH

1,00 0,11 0,17 -0,14 0,37 -0,18 -0,24 0,10 0,13 -0,36

Fe

1,00 -0,02 0,27 0,32 0,19 -0,39 0,01 -0,42 0,12

Si

1,00 -0,22 -0,62 -0,22 0,29 -0,03 0,47 -0,06

Ca2+

1,00 -0,10 0,97 -0,39 -0,09 -0,64 -0,05

Mg2+

1,00 -0,07 -0,34 0,10 -0,07 -0,11



K+

1,00 -0,37 -0,18 -0,66 -0,01

PO43-

1,00 0,71 0,77 0,31

Cl-

1,00 0,74 -0,20

NO3-

1,00 0,31

OD 1,00

Cabe mencionar que para las tres estaciones de monitoreo, en el caso de los aniones, las correlaciones obtenidas presentan un significado netamente matemático, es decir, la correlación expuesta se debe al método estadístico aplicado mas no porque presentan una correlación química significativa.

3.1.6. CARACTERIZACIÓN FÍSICO, QUÍMICA Y BACTERIOLÓ GICA En esta sección se realiza un análisis detallado de la caracterización de los parámetros físico – químicos, iones y bacteriológicos; y su relación con la hidrología. La variabilidad temporal se realiza para Cube Alto y Cumbe Medio, mientras que para la variabilidad espacial se analiza para las tres estaciones de muestreo. En cuanto a la estación Cumbe Pozo se realiza una caracterización físico – química de los datos obtenidos en la etapa de monitoreo. 3.1.6.1. Parámetros físico - químicos En la siguiente Tabla se presenta un resumen de todos los parámetros físico – químicos. Existe una cantidad de datos no existentes “NA” para los parámetros de sólidos suspendidos fijos, sólidos suspendidos volátiles, alcalinidad y dureza total. En ningún caso existen datos por debajo del límite de cuantificación. Las

BAJO Tempe Col apar Col real Turbie CE SST pH Fe Si Ca2+

Mg2+

K+ PO4

3- NO2

- NO3

- OD

Tempe 1,00 -0,11 -0,01 -0,13 0,22 -0,12 0,26 -0,18 0,09 0,09 -0,21 0,32 0,25 0,08 0,32 -0,02

Col apar

1,00 0,50 0,99 -0,33 0,94 -0,09 -0,34 -0,17 -0,38 -0,30 -0,30 -0,40 -0,54 0,07 0,58

Col real

1,00 0,52 -0,51 0,66 0,05 -0,24 -0,49 -0,31 -0,36 -0,33 -0,28 -0,70 -0,10 0,46

Turbie

1,00 -0,40 0,96 -0,04 -0,36 -0,13 -0,40 -0,30 -0,31 -0,41 -0,57 0,03 0,56

CE

1,00 -0,47 0,23 0,04 -0,03 0,37 0,34 0,44 0,05 0,62 0,53 -0,33

SST

1,00 -0,06 -0,37 -0,17 -0,39 -0,31 -0,31 -0,45 -0,65 -0,09 0,56

pH

1,00 -0,18 0,31 -0,27 -0,01 0,52 0,11 0,26 0,55 -0,10

Fe

1,00 0,25 0,01 -0,18 0,25 0,27 0,57 0,21 -0,32

Si

1,00 -0,45 -0,02 0,13 0,27 0,50 0,13 -0,19

Ca2+

1,00 0,67 0,22 -0,11 -0,05 -0,21 -0,25

Mg2+

1,00 0,00 -0,29 -0,02 -0,13 -0,26

K+

1,00 0,23 0,61 0,95 -0,36

PO43-

1,00 0,52 0,02 0,26

NO2-

1,00 0,57 -0,46

NO3-

1,00 -0,21

OD 1,00



unidades para los parámetros son: temperatura (oC), color (UC), turbiedad (NTU), conductividad eléctrica (µS/cm) ya para el resto de variables es de mg/l. [Tabla 13: Resumen de parámetros físico-químicos].

El color real en la cuenca del Río Cumbe se mantiene entre las tres estaciones oscilando entre 33 y 120 UC, con una media de 72.00, 74.16 y 65.91UC para Cumbe Alto, Medio y Bajo, respectivamente. El color puede básicamente deberse a la presencia de materia orgánica. El material colorante viene del contacto del agua con escombros, tales como hojas y madera en varios estado de descomposición. El color en el agua también puede deberse a la presencia de hierro y otros metales como manganeso y cobre (Pauta, 1998). En cuanto la estación Cumbe Pozo el valor medio del color real es de 17.50 UC. La turbiedad en la cuenca se encuentra entre 9.97 y 272.00 NTU con una media de 31.98, 54.34 y 74.79 NTU en Cumbe Alto, Medio y Bajo, respectivamente; observándose que su valor va aumentando conforme el río avanza aguas abajo. Esto se debe al arrastre de sedimentos provenientes de la erosión del suelo. Como se puede ver en la sección 3.3.3., la turbiedad tiene correlación con los SST en las tres estaciones de muestreo. Por otro lado, en la estación Cumbe Pozo se tiene un valor medio de turbiedad de 2.03 NTU. La conductividad eléctrica del agua es la capacidad para conducir corriente eléctrica y su medida se la realiza para tener una estimación del contenido iónico (Pauta, 1998). En nuestra cuenca de análisis varía de 44.10 a 215.30 µS/cm con un promedio de 63.09, 83.58 y 184.14 µS/cm para las estaciones de Cumbe Alto, Medio y Bajo, respectivamente. Aquí se observa un incremento de iones desde la parte alta a la salida de la cuenca, se presume que es debido al contacto del agua superficial con los diferentes suelos y formaciones geológicas durante su escurrimiento. Adicionalmente revelando un alto contenido iónico en el agua de la estación Cumbe Pozo, esta presenta un valor medio de conductividad eléctrica de 344.76 µS/cm. La alcalinidad del agua es un factor que se relaciona con su capacidad para neutralizar los ácidos, es decir, para resistir los cambios del pH (Pauta, 1998). En la cuenca en estudio la alcalinidad va desde 18 a 114 mg/l CaCO3; con una media de 31.5, 38.82, 96.38 y 296.17 mg/l CaCO3, para Cumbe Alto, Medio, Bajo y Pozo respectivamente. La dureza del agua es causada por el calcio y en menor grado por el magnesio disueltos en ella; la dureza que se deriva fundamentalmente del contacto del agua con el suelo y formaciones rocosas (Pauta, 1998). Las aguas de acuerdo a su dureza se clasifican en aguas blandas para las estaciones Cumbe Alto y



Cumbe Medio, en las cuales sus valores promedios son 28.17 y 39.92 mg/l CaCO3 respectivamente, agua moderadamente dura en la estación de Cumbe Bajo con un valor promedio de 95.0 mg/l CaCO3 y finalmente agua dura en la estación Cumbe Pozo la cual alcanzó un valor promedio de 206.73 mg/l CaCO3. Finalmente se observa que el pH y el oxígeno disuelto están dentro de los límites permisibles dados por el TULAS (Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria, 2003), teniendo como valores medios de pH 7.83, 7.72 y 7.53, de igual manera, el oxigeno disuelto es de 8.09, 7.84 y 6.56 mg/l en las estaciones de monitoreo Cumbe Alto, Medio y Bajo respectivamente.

Tabla 13: Resumen de parámetros físico-químicos

ALTO Temp. Col. Apar Col. Real Turb. CE SST SSF SSV pH Alcalini. Dureza OD

Datos Exist. 18 18 16 18 18 16 7 7 18 10 12 14

< LC 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NA 0 0 2 0 0 2 11 11 0 8 6 4

NA + < LC 0 0 2 0 0 2 11 11 0 8 6 4

% < LC 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0

% NA 0,00 0,00 11,11 0,00 0,00 11,11 61,11 61,11 0,00 44,44 33,33 22,22

Mínimo 10,50 93,00 42,50 9,97 44,10 7,00 8,00 6,00 7,22 18,00 20,00 7,39

Máximo 15,40 795,00 98,50 126,00 72,05 173,00 132,00 41,00 8,19 54,00 40,00 9,49

Mediana 12,20 196,25 70,25 20,53 63,98 28,00 41,00 13,00 7,91 31,00 26,00 7,84

Media 12,23 242,53 72,00 31,98 63,09 44,88 56,57 15,14 7,84 31,50 28,17 8,09

Desv. Estan. 1,12 207,78 19,50 30,26 7,81 47,33 51,93 12,16 0,29 9,06 5,42 0,61

Cuartil 25% 11,65 122,88 55,75 14,49 58,65 15,75 17,00 7,50 7,66 28,50 26,00 7,64

Cuartil 75% 12,51 241,63 89,50 37,21 69,60 52,50 90,50 15,50 8,03 32,00 29,00 8,45

TULAS

6,5-9

>6

Continuación Tabla 13: Resumen de parámetros físico-químicos

MEDIO Temp. Col. Apar Col. Real Turbiedad CE SST SSF SSV pH Alcalini. Dureza OD

Datos Exist. 18 18 16 18 18 16 7 7 18 11 13 14

< LC 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NA 0 0 2 0 0 2 11 11 0 7 5 4

NA + < LC 0 0 2 0 0 2 11 11 0 7 5 4

% < LC 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

% NA 0,00 0,00 11,11 0,00 0,00 11,11 61,11 61,11 0,00 38,89 27,78 22,22

Mínimo 11,80 111,00 41,00 11,80 57,55 12,00 10,00 8,00 7,17 25,00 28,00 7,62

Máximo 18,00 1340,00 132,50 272,00 98,20 284,00 252,00 39,00 8,06 51,00 78,00 8,65

Mediana 13,25 228,50 69,25 31,33 84,23 42,00 62,00 22,00 7,73 38,00 36,00 7,80

Media 13,51 334,50 74,16 54,34 83,58 73,06 98,14 22,57 7,72 38,82 39,92 7,84

Desv. Estan. 1,49 321,10 25,44 63,65 9,96 77,66 94,50 11,13 0,25 7,14 12,44 0,25

Cuartil 25% 12,53 150,50 56,63 19,94 80,78 22,25 21,50 15,50 7,53 36,00 34,00 7,69

Cuartil 75% 13,80 331,38 89,38 55,66 89,98 74,50 160,00 29,00 7,94 41,00 42,00 7,88



TULAS

6,5-9

>6

BAJO Temp. Col. Apar Col. Real Turbiedad CE SST SSF SSV pH Alcalini. Dureza OD

Datos Exist. 16 18 16 18 18 16 7 7 18 13 13 14

< LC 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NA 2 0 2 0 0 2 11 11 0 5 5 4

NA + < LC 2 0 2 0 0 2 11 11 0 5 5 4

% < LC 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

% NA 11,11 0,00 11,11 0,00 0,00 11,11 61,11 61,11 0,00 27,78 27,78 22,22

Mínimo 12,70 125,50 33,50 14,95 133,45 12,00 12,00 5,00 7,07 65,00 58,00 5,79

Máximo 18,00 1459,00 120,50 268,00 215,30 277,00 172,00 105,00 7,79 114,00 118,00 7,61

Mediana 14,50 283,50 53,50 52,38 189,28 56,50 50,00 17,00 7,53 98,00 104,00 6,51

Media 14,53 433,06 65,91 74,79 184,14 75,25 85,71 30,43 7,52 96,38 95,00 6,56

Desv. Estan. 1,31 416,09 25,84 74,75 23,64 72,63 63,98 34,19 0,18 13,24 19,40 0,51

Cuartil 25% 13,50 150,13 46,38 20,35 173,15 20,00 41,00 13,00 7,40 90,00 76,00 6,25

Cuartil 75% 15,10 468,00 82,88 85,44 199,59 93,50 142,00 30,00 7,65 106,00 108,00 6,80

TULAS

6,5-9

>6

POZO Col. Apar Col. Real Turbiedad CE pH Alcalini. Dureza

Datos Exist. 13 10 13 13 13 6 11

< LC 0 0 0 0 0 0 0

NA 0 3 0 0 0 7 2

NA + < LC 0 3 0 0 0 7 2

% < LC 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

% NA 0,00 23,08 0,00 0,00 0,00 53,85 15,38

Mínimo 12,00 9,50 1,01 319,50 7,07 178,00 160,00

Máximo 39,00 33,00 3,19 391,00 7,64 237,00 266,00

Mediana 24,50 12,25 1,72 339,65 7,41 204,00 220,00

Media 24,50 17,50 2,03 344,26 7,38 206,17 206,73

Desv. Estan. 9,56 8,50 0,67 19,10 0,15 19,94 34,11

Cuartil 25% 15,00 11,25 1,58 335,85 7,34 198,00 180,00

Cuartil 75% 32,00 24,75 2,43 355,55 7,45 214,50 227,00

3.1.6.1.1. Variabilidad temporal En los siguientes gráficos se presenta cada uno de los parámetros analizados con su variación en el tiempo y caudal, para las estaciones de monitoreo de Cumbe Alto y Cumbe Medio, la variabilidad temporal para Cumbe Bajo es tema de la siguiente sección; el período en el que no existe datos de caudal es debido al deslizamiento que tuvo lugar en la estación de Cumbe Alto. Dicho deslizamiento provoco un serio daño en la estación de aforo. [Gráfico 6: Variabilidad temporal, físico - químico].



Gráfico 6: Variabilidad temporal, físico - químico


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

10

11

12

13

14

15

16

Tem

pera

tura

(ºC

)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

200

400

600

800

Col

or A

pare

nte

(UC

)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

40

60

80

100

Col

or R

eal (

UC

)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

40

80

120

160

Tur

bied

ad (

NT

U)

Parámetro




0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

40

80

120

160

200

SS

T (

mg/

l)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

40

50

60

70

80

CE

(µs

iem

ens/

cm)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

7.2

7.4

7.6

7.8

8

8.2

pH

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

10

20

30

40

50

60

Alc

alin

idad

Tot

al (

mg/

l, C

aCO

3)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

20

24

28

32

36

40

Dur

eza

Tot

al (

mg/

l, C

aCO

3)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

7

7.5

8

8.5

9

9.5O

D (

mg/

l)

Parámetro




0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

400

800

1200

1600

Col

or A

pare

nte

(UC

)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

100

200

300

Tur

bied

ad (

NT

U)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

10

12

14

16

18

Tem

pera

tura

(ºC

)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

40

60

80

100

120

140

Col

or R

eal (

UC

)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

100

200

300S

ST

(m

g/l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

50

60

70

80

90

100

CE

(µs

iem

ens/

cm)

Parámetro



3.1.6.1.2. Variabilidad espacial En los siguientes Gráficos se puede observar un perfil medio del río el cual se representa mediante su longitud y su altitud. En los mismos gráficos también se muestran la variabilidad temporal de cada uno de los parámetros estudiados mediante los diagramas de caja. [Gráfico 7: Variabilidad espacial]. En la mayoría de parámetros se ve que conforme incrementa la longitud del río, éstos aumentan en sus valores (temperatura, color aparente, turbiedad, conductividad y sólidos suspendidos totales); de forma contraria, los parámetros pH y oxígeno disuelto disminuyen sus valores; el único valor que se mantiene es el color real.


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

20

30

40

50

60

70

80

Dur

eza

Tot

al (

mg/

l, C

aCO

3)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

7.6

8

8.4

8.8

OD

(m

g/l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

20

30

40

50

60

Alc

alin

idad

Tot

al (

mg/

l, C

aCO

3)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

7

7.2

7.4

7.6

7.8

8

8.2

pH

Parámetro



Gráfico 7: Variabilidad espacial

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alti

tud

10

12

14

16

18

Tem

per

atur

a (o

C)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alti

tud

0

400

800

1200

1600

Col

or a

pare

nte

(UC

)

CACM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

20

40

60

80

100

120

140

Co

lor

real

(U

C)

CA CMCB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

100

200

300

Tu

rbie

dad

(N

TU

)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

40

80

120

160

200

240C

ondu

ctiv

idad

(µS

/cm

)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

6.8

7.2

7.6

8

8.4

pH

CA

CM

CB



De lo expuesto anteriormente, se presume que la variación espacial de la temperatura se bebe básicamente a la altitud en que se encuentra cada estación de monitoreo. En consecuencia, el pH de cada estación de monitoreo, disminuye conforme la temperatura aumenta, esto se debe al incremento de la solubilidad del agua la cual permite el ingreso del anhídrido carbónico presente en la atmósfera (Catalán, et al,. 1987). Por otro lado, con respecto al color aparente, turbiedad y SST, se observa un aumento en la cuantificación para cada estación de monitoreo aguas abajo del río, posiblemente esto es debido al arrastre de partículas ejercido por el rio durante su escurrimiento aguas bajo de la cuenca. El oxígeno se presenta disuelto en el agua en cantidades variables, y proviene del oxígeno del aire y del producido por las plantas acuáticas durante el proceso de la fotosíntesis. La solubilidad del oxígeno (concentración) en el agua, depende de: la presión parcial del oxígeno en el aire, del contenido de materia orgánica oxidable, del contenido mineral, y de su temperatura. (Pauta, 1998). De esto se puede justificar la disminución de la concentración del oxigeno disuelto aguas debajo de la cuenca en estudio, es decir, como ya se menciono anteriormente la temperatura aumenta aguas arriba de la cuenca posibilitado la disminución de la concentración de OD, así mismo esta disminución puede ser causada por el gran incremento de la conductividad eléctrica aguas debajo de la cuenca. (Ver Grafico 7: Conductividad eléctrica). 3.1.6.2. CATIONES Y ANIONES PRINCIPALES En la siguiente Tabla se presenta un resumen detallado de los cationes, aniones y elementos traza (metales que se define cuando se encuentra en el agua en cantidades menores a 1 mg/l) que fueron analizados. Todas las unidades de los iones se expresan en mg/l, a excepción de los nitritos que se

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

100

200

300

SS

T (

mg

/l)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

5

6

7

8

9

10

Oxí

gen

o d

isu

elto

(m

g/l)

CA

CM

CB



encuentran expresados en µg/l. [Tabla 14: Resumen de principales cationes y aniones]. Se puede observar que existe una gran cantidad de valores por debajo del límite de cuantificación (LC) sobre todo en los parámetros de Na+, SO4

2-, Mn, Zn, Cu.

En la estación Cumbe Bajo se puede observar que las concentraciones medias de Fe, Cu y Al son respectivamente de 0.32, 0.07 y 0.05 mg/l, estos valores, a excepción del Al, resultan ser mayores a los permisibles por el TULAS los cuales para cada parámetro son de 0.30, 0.02 y 0.10 mg/l. Por otro lado, en la estación Cumbe Medio tenemos concentraciones medias de 0.36 mg/l para Fe y de 0.06 para Al, en este caso el Fe se encuentra por encima del valor dado por el TULAS, mientras que la concentración de Al se encuentra dentro del límite permisible. Finalmente, en la estación Cumbe Bajo la concentración media Cu es 0.14 mg/l sobrepasando el valor dador por el TULAS, mientras que las concentraciones de 0.23 mg/l para Fe y 0.06 mg/l para Al están dentro del límite permisible. Por otro lado, en las tres estaciones de monitoreo de agua superficial se tiene concentraciones medias de Si de 10.19, 9.72 y 9.03 mg/l respectivamente para Cumbe Alto, Medio y Bajo, mientras que en la estación de Cumbe Pozo, agua subterránea, la concentración media del mismo es de 19.97 mg/l, lo cual revela el alto contenido de Sílice en la geología de la zona.

Adicionalmente, las concentraciones medias del Ca2+, Mg2+ y K+ son respectivamente de 7.60, 2.22 y 2.3 mg/l para la estación Cumbe Bajo, de igual manera en la estación Cumbe Medio los valores medios obtenidos son de 10.28, 3.46 y 2.43 mg/l, mientras que en la estación de Cumbe Bajo las concentraciones medias de estos parámetros son de 26.89, 5.94 y 3.19 mg/l, finalmente en la estación cumbe pozo los valores medios son de 61.2, 13.16 y 1.97 mg/l. Aquí, se puede observar claramente un incremento considerable en las concentraciones de Ca2+ y Mg2+ en la estación Cumbe Pozo respecto a las otras estaciones de monitoreo, esto se considera que es debido al contacto directo del agua de esta estación con el suelo y geología de esa zona.

Finalmente, analizando los aniones, se observa que las concentraciones medias de PO4

3-, Cl-, NO2

- y NO3- son de 0.74, 7.44, 0.002 y 0.2 mg/l

respectivamente para Cumbe Alto, de igual manera, para Cumbe Medio son de 0.67, 10.70, 0.005 y 0.22 mg/l, Cumbe Bajo presenta concentraciones de 0.67, 21.65, 0.08 y 0.57 mg/l y finalmente en Cumbe Pozo las concentraciones medias obtenidas son de 0.61, 8.75, 0.002 y 0.53 mg/l. La concentración de Cl- en la estación Cumbe Bajo presenta un incremento respecto a las estaciones Cumbe Alto y Cumbe Medio, esto puede deberse al vertido de efluentes cloacales las cuales añaden cantidades considerables de cloruros a los ríos receptores (Pauta, 1998).



Tabla 14: Resumen los principales cationes y aniones

ALTO Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Fe Mn Zn Cu Al Si PO43- Cl- SO4

2- NO2- NO3

-

Datos Exist. 12 12 2 6 14 0 1 2 9 14 12 9 3 13 16

< LC 0 0 3 0 0 14 6 12 2 0 0 0 3 0 0

NA 6 6 13 12 4 4 11 4 7 4 6 9 12 5 2

NA + < LC 6 6 16 12 4 18 17 16 9 4 6 9 15 5 2

% < LC 0,00 0,00 60,00 0,00 0,00 100,00 85,71 85,71 18,18 0,00 0,00 0,00 50,00 0,00 0,00

% NA 33,33 33,33 72,22 66,67 22,22 22,22 61,11 22,22 38,89 22,22 33,33 50,00 66,67 27,78 11,11

Mínimo 6,40 0,48 7,00 2,10 0,23 - - 0,06 0,03 8,60 0,02 1,00 0,50 0,11 0,04

Máximo 9,60 4,86 7,90 2,40 0,49 - 0.27 0,08 0,09 11,05 2,51 35,00 1,00 6,97 0,53

Mediana 7,20 1,94 7,45 2,35 0,30 - - 0,07 0,05 10,35 0,52 4,00 1,00 1,96 0,15

Media 7,60 2,22 7,45 2,30 0,32 - - 0,07 0,05 10,19 0,74 7,44 0,83 2,64 0,20

Desv. Estan. 1,11 1,14 0,64 0,13 0,09 - - 0,01 0,02 0,77 0,69 10,43 0,29 2,29 0,14

Cuartil 25% 7,00 1,82 7,23 2,23 0,25 - - 0,07 0,04 9,73 0,34 4,00 0,75 1,21 0,11

Cuartil 75% 8,00 2,55 7,68 2,40 0,39 - - 0,08 0,07 10,79 0,89 5,00 1,00 3,63 0,23

TULAS 0,30 0,10 0,18 0,02 0,10

MEDIO Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Fe Mn Zn Cu Al Si PO43- Cl- SO4

2- NO2- NO3

-

Datos Exist. 13 13 2 6 14 0 1 0 8 14 15 10 7 12 17

< LC 0 0 3 0 0 14 6 14 3 0 0 0 1 0 0

NA 5 5 13 12 4 4 11 4 7 4 3 8 10 6 1

NA + < LC 5 5 16 12 4 18 17 18 10 4 3 8 11 6 1

% < LC 0,00 0,00 60,00 0,00 0,00 100,00 85,71 100,00 27,27 0,00 0,00 0,00 12,50 0,00 0,00

% NA 27,78 27,78 72,22 66,67 22,22 22,22 61,11 22,22 38,89 22,22 16,67 44,44 55,56 33,33 5,56

Mínimo 7,20 1,46 4,00 2,20 0,23 - - - 0,04 8,20 0,01 3,00 0,30 0,92 0,05

Máximo 13,60 12,60 9,50 2,70 0,60 - 0,25 - 0,10 10,80 1,78 60,00 1,50 19,39 0,55

Mediana 10,40 2,43 6,75 2,40 0,34 - - - 0,05 9,90 0,60 5,25 1,12 4,10 0,13

Media 10,28 3,46 6,75 2,43 0,36 - - - 0,06 9,72 0,67 10,70 1,06 5,60 0,22

Desv. Estan. 1,56 2,95 3,89 0,16 0,12 - - - 0,02 0,78 0,50 17,35 0,46 5,11 0,16

Cuartil 25% 9,60 1,94 5,38 2,40 0,27 - - - 0,05 9,15 0,34 5,00 0,79 2,36 0,11

Cuartil 75% 11,20 3,40 8,13 2,48 0,42 - - - 0,06 10,19 0,98 6,38 1,45 7,71 0,35

TULAS 0,30 0,10 0,18 0,02 0,10

BAJO Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Fe Mn Zn Cu Al Si PO4

3- Cl- SO42- NO2

- NO3-

Datos Exist. 14 14 7 8 14 1 1 2 7 14 14 10 7 17 17

< LC 0 0 0 0 0 13 6 12 4 0 0 0 1 0 0

NA 4 4 11 10 4 4 11 4 7 4 4 8 10 1 1

NA + < LC 4 4 11 10 4 17 17 16 11 4 4 8 11 1 1

% < LC 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 92,86 85,71 85,71 36,36 0,00 0,00 0,00 12,50 0,00 0,00

% NA 22,22 22,22 61,11 55,56 22,22 22,22 61,11 22,22 38,89 22,22 22,22 44,44 55,56 5,56 5,56

Mínimo 14,00 1,94 1,00 2,80 0,10 - - 0,07 0,03 7,30 0,08 5,50 0,20 20,61 0,19

Máximo 34,40 9,23 17,00 4,10 0,41 0.3 0,21 0,20 0,18 10,30 1,59 130,00 6,10 166,60 1,20

Mediana 28,40 6,07 9,00 3,00 0,21 - - 0,14 0,04 9,28 0,50 9,50 3,80 71,62 0,48

Media 26,89 5,94 8,29 3,19 0,23 - - 0,14 0,06 9,03 0,67 21,65 2,81 83,48 0,57

Desv. Estan. 6,43 2,00 6,37 0,41 0,08 - - 0,09 0,05 0,94 0,42 38,12 2,26 43,88 0,35

Cuartil 25% 21 5,16 2,5 3 0,20 - - 0,10 0,03 8,51 0,42 9,00 0,75 54,54 0,29

Cuartil 75% 32 7,168 13 3,3 0,248 - - 0,168 0,054 9,7 1,00 11,00 4,03 119,95 0,74

TULAS 0,30 0,10 0,18 0,02 0,10



Continuación Tabla 14: Resumen de parámetros iones

POZO Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Fe Mn Zn Cu Al Si PO43- Cl- SO4

2- NO2- NO3

-

Datos Exist. 11 11 2 3 0 0 0 0 1 9 6 6 6 7 12

< LC 0 0 1 0 9 9 5 9 6 0 1 0 0 0 0

NA 2 2 10 10 4 4 8 4 6 4 6 7 7 6 1

NA + < LC 2 2 11 10 13 13 13 13 12 4 7 7 7 6 1

% < LC 0,00 0,00 33,33 0,00 100,00 100,00 100,00 100,00 85,71 0,00 14,29 0,00 0,00 0,00 0,00

% NA 15,38 15,38 76,92 76,92 30,77 30,77 61,54 30,77 46,15 30,77 46,15 53,85 53,85 46,15 7,69

Mínimo 44,00 9,72 2,00 1,80 - - - - - 18,45 0,03 4,50 0,20 0,11 0,26

Máximo 72,80 20,40 6,00 2,10 - - - - - 23,00 2,00 10,00 6,35 6,17 0,97

Mediana 67,20 13,12 4,00 2,00 - - - - - 19,55 0,42 9,75 1,9 2,12 0,43

Media 61,02 13,16 4,00 1,97 - - - - - 19,97 0,61 8,75 2,27 2,01 0,53

Desv. Estan. 10,63 2,92 2,83 0,15 - - - - - 1,40 0,71 2,16 2,14 2,07 0,26

Cuartil 25% 53,20 11,42 3,00 1,90 - - - - - 19,25 0,26 8,75 1,20 0,51 0,36

Cuartil 75% 69,60 13,85 5,00 2,05 - - - - - 20,15 0,56 10,00 2,20 2,32 0,61

3.1.6.2.1. Variabilidad temporal En los siguientes gráficos se observa la variabilidad temporal de los principales cationes y aniones de las estaciones de monitoreo Cumbe Alto y Cumbe Medio [Gráfico 8: Variabilidad temporal, principales aniones y cationes].

Gráfico 8: Variabilidad temporal, principales aniones y cationes


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

6

7

8

9

10

Ca++

(m

g/l)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

1

2

3

4

5

Mg

++

(mg/

l)

Parámetro




0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

K+ (

mg/

l)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.2

0.3

0.4

0.5

Hie

rro

(mg/

l)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Alu

min

io (

mg/

l)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2C

auda

l (m

3.s

-1)

Caudal

8.5

9

9.5

10

10.5

11

11.5

Sili

cio

(mg/

l)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Ort

ofos

fato

s (m

g/l)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

10

20

30

40C

loru

ros

(mg/

l)

Parámetro




0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

2

4

6

8

Nitr

itos

(µg/

l)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Nitr

atos

(m

g/l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

6

8

10

12

14

Ca++

(m

g/l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

4

8

12

16

Mg

++ (

mg/

l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

K+

(mg/

l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6H

ierr

o (m

g/l)

Parámetro




0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

Alu

min

io (

mg/

l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

8

9

10

11

Sili

cio

(mg/

l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

Ort

ofos

fato

s (m

g/l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5C

auda

l (m

3.s

-1)

Caudal

0

20

40

60

Clo

ruro

s (m

g/l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Sul

fato

s (m

g/l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

4

8

12

16

20

Nitr

itos

(µg/

l)Parámetro



3.1.6.2.2. Variabilidad espacial Los parámetros que aumentan su concentración en la estación de Cumbe Bajo son Ca2+, K+, SO4

2-, NO2-, NO3

-; los parámetros que disminuyen su concentración según el río incrementa su longitud son Fe y Si; y los parámetros que mantienen su concentración son Al y PO4

3- [Gráfico 9: Variabilidad espacial, principales aniones y cationes]. Como ya se describió anteriormente en la sección 3.3.4.1. la dureza del agua en las estaciones Cumbe Alto y Cumbe Medio son clasificadas como blandas, mientras que en la estación Cumbe Bajo se obtuvo una clasificación de moderadamente dura, esto se puede observar claramente en el Grafico9, es decir, las concentraciones de Ca2+ y Mg2+, principales elementos formadores de la dureza, son mayores en dicha estación. En general, cuando se analizan las aguas de un rio a lo largo de su curso, se encuentra un aumento progresivo del contenido en SO4

2-, dependiendo este aumento del contenido de sales solubles de las litofacies que se encuentran a lo largo de la cuenca (Catalan, et al,. 1987). En las aguas superficiales en condiciones naturales, las concentraciones de nitratos son poco elevadas, estas aguas pueden contaminarse con estos compuestos debido a la presencia de abonos químicos, colectividades y ganadería (Pauta, 1998). Es por ello que se observa la diferencia de concentraciones entre las estaciones de monitoreo en la parte alta y media de la cuenca, respecto a la parte baja, ya que como se describió anteriormente en la sección 2.2.2. la estación Cumbe Bajo se encuentra aguas abajo del asentamiento poblacional de la parroquia de Cumbe.


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Nitr

atos

(m

g/l)

Parámetro



Gráfico 9: Variabilidad espacial, principales aniones y cationes

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

10

20

30

40

Ca2+

(m

g/l)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

4

8

12

16

Mg

2+ (

mg

/l)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

4

8

12

16

20

Na+

(mg

/l)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

2

2.5

3

3.5

4

4.5

K+

(mg

/l)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Fe

(mg

/l)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

0.04

0.08

0.12

0.16

0.2

Al (

mg

/l)

CA CMCB



0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

7

8

9

10

11

12

Si (

mg

/l)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

PO

43- (m

g/l)

CA

CM CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

40

80

120

160

Cl- (

mg

/l)

CA CMCB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

2

4

6

8

SO

42- (m

g/l)

CA

CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

40

80

120

160

200

NO

2- (m

g/l)

CA CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

0.4

0.8

1.2N

O3-

(mg/

l)

CACM

CB



3.1.6.3. Parámetros bacteriológicos En la siguiente Tabla se presenta un resumen de los parámetros bacteriológicos. El límite permisible para la protección de la flora y fauna del TULAS es de 2 mg/l de DBO. Para Cumbe Alto y Cumbe Medio apenas 2 muestras están por encima de este límite permisible y en cambio para Cumbe Bajo todas las muestras no cumplen con el límite permisible siendo el valor mínimo 4,2 mg/l y un valor máximo de 10,2 mg/l. Para los coliformes totales el TULAS da un valor permisible de 3.0E+3 NMP/100 ml, teniendo en Cumbe Alto y Cumbe Medio una mediana de 1.3E+3 y 6.3E+3 NMP/100 ml, y existiendo valores atípicos de 3.5E+4 NMP/100 ml y 1.4E+4 NMP/100 ml, respectivamente; mientras que en Cumbe Bajo los valores aumentan de manera considerable teniendo una mediana de 2.8E+5 NMP/100 ml y un valor atípico de 2.8E+6 NMP/100 ml [Tabla 15: Resumen de parámetros bacteriológicos].

Tabla 15: Resumen de parámetros bacteriológicos

ALTO DQO DBO Colif. E. Coli Moho y Leva Pseudom

Datos Exist. 10 12 14 14 9 10

< LC 0 0 0 0 0 0

NA 8 6 4 4 9 8

NA + < LC 8 6 4 4 9 8

% < LC 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

% NA 44,44 33,33 22,22 22,22 50,00 44,44

Mínimo 1,02 0,92 6.8E+01 4.0E+01 1.0E+01 2.4E+03

Máximo 56,26 2,28 3.5E+04 3.5E+04 1.0E+02 1.3E+04

Mediana 19,60 1,44 1.3E+03 4.0E+02 3.8E+01 4.6E+03

Media 23,75 1,47 4.4E+03 2.9E+03 4.5E+01 6.5E+03

Desv. Estan. 15,84 0,44 9.1E+03 9.2E+03 2.5E+01 4.2E+03

Cuartil 25% 14,47 1,19 7.2E+02 1.8E+02 3.4E+01 3.5E+03

Cuartil 75% 31,72 1,60 2.4E+03 7.2E+02 5.2E+01 9.2E+03

TULAS 2 3.0E+03

MEDIO DQO DBO Colif. E. Coli Moho y Leva Pseudom

Datos Exist. 10 12 15 15 10 11

< LC 0 0 0 0 0 0

NA 8 6 3 3 8 7

NA + < LC 8 6 3 3 8 7

% < LC 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

% NA 44,44 33,33 16,67 16,67 44,44 38,89

Mínimo 1,96 0,57 1.7E+03 2.0E+02 2.0E+01 5.0E+02

Máximo 67,90 2,44 1.4E+05 2.6E+04 3.1E+02 1.9E+04

Mediana 26,95 1,80 6.3E+03 2.2E+03 1.0E+02 8.0E+03

Media 29,95 1,64 1.7E+04 4.2E+03 1.2E+02 9.6E+03

Desv. Estan. 18,65 0,56 3.5E+04 6.4E+03 8.7E+01 7.0E+03

Cuartil 25% 17,37 1,22 3.7E+03 1.3E+03 6.7E+01 4.2E+03

Cuartil 75% 40,11 1,97 11100,5 3901,5 1.8E+02 1.7E+04

TULAS 2 3.0E+03



Continuación Tabla 15: Resumen de parámetros bacteriológicos

BAJO DQO DBO Colif. E. Coli Moho y Leva Pseudom

Datos Exist. 10 12 15 15 10 11

< LC 0 0 0 0 0 0

NA 8 6 3 3 8 7

NA + < LC 8 6 3 3 8 7

% < LC 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

% NA 44,44 33,33 16,67 16,67 44,44 38,89

Mínimo 3,88 4,20 7.9E+04 4.9E+04 4.6E+02 4.2E+04

Máximo 67,90 10,20 2.8E+06 2.2E+06 1.0E+04 1.4E+06

Mediana 33,91 5,58 2.8E+05 1.4E+05 1.3E+03 2.8E+05

Media 34,82 6,17 6.7E+05 4.4E+05 2.8E+03 4.5E+05

Desv. Estan. 18,90 1,87 7.8E+05 5.7E+05 3.0E+03 4.7E+05

Cuartil 25% 27,62 5,05 1.5E+05 1.1E+05 8.4E+02 1.6E+05

Cuartil 75% 42,405 6,6 9.2E+05 5.4E+05 3.9E+03 6.4E+05

TULAS 2 3.0E+03

Adicionalmente, como se puede observar en la tabla anterior, los parámetros E. Coli, Mohos y Levaduras, Pseudomonas presentan valores medios en la estación Cumbe Alto de 2.9 E+03 NMP/100 ml, 4.5 E+01 y 6.4 E+03 UFC/100 ml respectivamente. En la estación de Cumbe Medio, dichos valores son de 4.1 E+03 NMP/100 ml, 1.2 E+02 y 9.5 E+03 UFC/100 ml. Finalmente en la estación Cumbe Bajo los valores son de 4.4 E+05 NMP/100 ml, 2.7 E+03 y 4.4 E+05 UFC/100 ml. Esto muestra claramente un incremento E. Coli, Mohos y Levaduras, Pseudomonas aguas abajo de la parroquia de Cumbe, revelando así una contaminación orgánica y bacteriológica mayor respecto a las estaciones agua arriba de Cumbe. La DBO es un ensayo biológico que supone la medida del oxigeno disuelto, utilizado por los microorganismos en la oxidación biológica de la materia orgánica (Pauta, 1998). Bajo esta consideración y basándonos en los parámetro analizados en este apartado, se presume que el incremento de la DBO en la estación Cumbe Bajo se debe a los microorganismos presentes en el agua, los cuales para esta misma estación aumentan considerablemente respecto a las estaciones Cumbe Alto y Cumbe Medio. La concentración media de la DBO para la estación Cumbe Bajo es de 6.17 mg/l, mientras que en las estaciones Cumbe Alto y Cumbe Medio son de 1.47 y 1.64 mg/l respectivamente, notándose claramente lo expuesto anteriormente. 3.1.6.3.1. Variabilidad temporal En los siguientes gráficos se observa la variación de cada uno de los parámetros biológicos en un período de tiempo, para las estaciones de Cumbe Alto y Cumbe Medio [Gráfico 10: Variabilidad temporal, bacteriológicos].



Gráfico 10: Variabilidad temporal, bacteriológicos


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.8

1.2

1.6

2

2.4

DB

O (

mg/

l)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

20

40

60

DQ

O (

mg/

l)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2C

auda

l (m

3.s

-1)

Caudal

0.0E+000

1.0E+004

2.0E+004

3.0E+004

4.0E+004

E. C

oli (

NM

P)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.0E+000

4.0E+003

8.0E+003

1.2E+004

1.6E+004

Pse

udom

onas

(U

FC

/100

ml)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.0E+000

1.0E+004

2.0E+004

3.0E+004

4.0E+004

Col

iform

es T

otal

es (

NM

P)

Parámetro


0

0.4

0.8

1.2

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.0E+000

2.0E+001

4.0E+001

6.0E+001

8.0E+001

1.0E+002

Moh

os y

Lev

adur

as (

UF

C/1

00m

l)

Parámetro




0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

20

40

60

80

DQ

O (

mg/

l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.4

0.8

1.2

1.6

2

2.4

2.8

DB

O (

mg/

l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.0E+000

1.0E+002

2.0E+002

3.0E+002

4.0E+002

Moh

os y

Lev

adur

as (

UF

C/1

00m

l)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.0E+000

4.0E+003

8.0E+003

1.2E+004

1.6E+004

2.0E+004

Pse

udom

omas

(U

FC

/100

ml)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.0E+000

4.0E+004

8.0E+004

1.2E+005

1.6E+005

Col

iform

es T

otal

es (

NM

P)

Parámetro


0

1.5

3

4.5

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0.0E+000

1.0E+004

2.0E+004

3.0E+004

E. C

oli (

NM

P)

Parámetro



3.1.6.3.2. Variabilidad espacial Analizados los datos estadísticos se observa que para los parámetros microbiológicos coliformes totales, E. coli, mohos y levaduras y pseudomonas existe una gran diferencia entre los valores muestreados en las estaciones de Cumbe Alto y Cumbe Medio con la estación de Cumbe Bajo. [Grafico 11: Variabilidad espacial bacteriológicos].

Gráfico 11: Variabilidad espacial bacteriológica

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

20

40

60

80

DQ

O (

mg

/l)

CACM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

2

4

6

8

10

12

DB

O (m

g/l)

CA CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

1000000

2000000

3000000

Co

lifo

rmes

to

tale

s(N

MP

/100

ml)

CA CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

E. C

oli

(NM

P/1

00m

l)

CA CM

CB



3.1.7. CARACTERIZACIÓN DE PARÁMETROS EN EVENTOS DE CRECIDA Como se describió anteriormente un muestrador automático está instalado a la salida de la cuenca del río Cumbe, para recolectar éstas cuando ocurran eventos de crecida. Esto es muy necesario ya que la diferencia existente entre las muestras recolectadas en días con flujo base del río (analizados en la anterior sección) y en eventos de crecida donde existe flujo rápido son valores cuantificados de los parámetros mucho más significativo. 3.1.7.1. Parámetros físico - químicos En la siguiente Tabla se muestra un resumen detallado de cada parámetro analizado [Tabla 16: Resumen físico – químico (eventos de crecida)]. En los parámetros de temperatura y oxígeno disuelto no fue posible obtener la medición. Haciendo una comparación entre los parámetros de la Tabla 13 (flujo base) y la Tabla 16 se encuentra una gran diferencia entre éstos, por ejemplo la turbiedad en flujo base tiene valores desde 15 a 268 NTU, mientras que en flujo rápido va desde 131 a 9289 NTU; de igual manera el pH que oscila entre 7 a 8 (flujo base), a diferencia en eventos de crecida que existen valore atípicos de pH de 3.5 y 10.2.

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

2000

4000

6000

8000

10000

Mo

ho

s y

leva

du

ras

(UF

C/1

00m

l)

CA CM

CB

0 4000 8000 12000 16000Longitud

2600

2700

2800

2900

3000

3100

Alt

itu

d

0

400000

800000

1200000

1600000

Pse

ud

om

on

as (

UF

C/1

00m

l)

CA CM

CB



Tabla 16: Resumen físico - químico (eventos de crecida)

BAJO (evento) Col. Apar Col. Real Turbiedad CE SST SSF SSV pH Alcalini. Dureza

Datos Exist. 157 119 157 157 137 93 93 157 99 91

< LC 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NA 0 38 0 0 20 64 64 0 58 66

NA + < LC 0 38 0 0 20 64 64 0 58 66

% < LC 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

% NA 0,0 24,2 0,0 0,0 12,7 40,8 40,8 0,0 36,9 42,0

Mínimo 446,0 44,5 131,0 61,7 272,0 230,0 32,0 3,5 29,0 50,0

Máximo 19000,0 222,5 9289,5 368,8 9996,0 8812,0 2380,0 10,2 126,0 126,0

Mediana 6660,0 127,0 2036,5 145,7 2472,0 1812,0 276,0 7,5 70,0 76,0

Media 6984,8 125,8 2349,0 154,5 2832,1 2311,1 350,9 7,4 74,5 81,5

Desv. Estan. 3309,7 35,8 1418,2 61,8 1591,1 1553,8 338,6 0,7 24,6 17,5

Cuartil 25% 4850,0 100,5 1533,0 110,1 1876,0 1460,0 188,0 6,9 54,0 68,0

Cuartil 75% 8225,0 151,0 2813,5 187,1 3392,0 2668,0 384,0 7,8 96,5 96,0

TULAS 6,5 - 9

3.1.7.1.1. Variabilidad temporal La variabilidad temporal es aquella que sucede en la misma estación a través del tiempo. A continuación se presenta gráficos de cada uno de los parámetros de la estación de Cumbe Bajo, incluyendo en éstos los parámetros analizados de muestras recolectadas en flujo base y flujo rápido (eventos de crecida) para que se pueda observar la diferencia entre éstas. Los gráficos de oxígeno disuelto y de temperatura sólo son de flujo base. [Grafico12: Variabilidad temporal, físico – químico]. En el Gráfico 12 se puede observar que algunos de estos parámetros analizados durante los eventos de crecida incrementan en magnitud respecto los paramentaros analizado en flujo base. Estos parámetros son Color aparente, Color real, Turbiedad y SST, presentando valores medios en flujo rápido de 6984.8 UC, 125.8 UC, 2349.0 NTU y 2832.1 mg/l, mientras que en el flujo base esto valores son de 433.06 UC, 65.91UC, 74.79 NTU y 75.25 mg/l, respectivamente. En consecuencia se observa un incremento de 6551 UC, 60 UC, 2275 NTU y 2757 mg/l en color aparente, color real, turbiedad y SST respectivamente durante los eventos de crecida. Finalmente, debido a que el color aparente, turbiedad y SST tienen relación directa con el contenido de materia en suspensión, se concluye que dicho incremento en su cuantificación se debe al aumento del caudal en los eventos de crecida, el cual al aumentar el volumen de agua, incrementa la velocidad del rio ocasionando mayor arrastre de mencionadas partículas. Sin embargo esto no es cierto para el color real el cual no depende de las partículas suspendidas, sino más bien de las partículas presentes en solución y en estado coloidal, comprobando así la aseveración anterior.



Gráfico 12: Variabilidad temporal, físico - químico


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

100

200

300

400

CE

(µsi

emen

s/cm

)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

2000

4000

6000

8000

10000

SS

T (

mg/

l)Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

12

14

16

18

Tem

pera

tura

(ºC

)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

4000

8000

12000

16000

20000

Col

or A

pare

nte

(UC

)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

40

80

120

160

200

240

Col

or R

eal (

UC

)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

2000

4000

6000

8000

10000

Tur

bied

ad (

NT

U)

Parámetro




0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

2000

4000

6000

8000

10000

SS

F (

mg/

l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

500

1000

1500

2000

2500

SS

V (

mg/

l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

2

4

6

8

10

12

pH

Parámetro


0

4

8

12C

auda

l (m

3.s

-1)

Caudal

0

40

80

120

160

Alc

alin

idad

Tot

al (

mg/

l, C

aCo

3)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

40

60

80

100

120

140

Dur

eza

Tot

al (

mg/

l, C

aCo

3)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

5.6

6

6.4

6.8

7.2

7.6

8

OD

(m

g/l)

Parámetro



3.1.7.2. Principales aniones y cationes En siguiente Tabla existe un resumen de los principales cationes, aniones y elementos traza analizados en el período de muestreo. Cabe mencionar que existen muy pocos datos para los parámetros de sodio, potasio, zinc y nitritos; mientras que para los datos de manganeso y cobre existe un porcentaje de 63.92 y 33.02% respectivamente de valores por debajo del límite de cuantificación. Existen valores de hierro, manganeso, zinc y cobre que sobrepasan el límite permisible para aguas superficiales dados por el TULAS, 2003. [Tabla 17: Resumen de los principales aniones y cationes (eventos de crecida)].

Tabla 17: Resumen de los principales aniones y cationes (eventos de crecida)

BAJO (evento) Ca2+

Mg2+

Na+ K

+ Fe Mn Zn Cu Al Si PO4

3- Cl

- SO4

2- NO2

- NO3

-

Datos Exist. 91 91 2 6 103 35 3 71 22 106 45 100 70 6 67

< LC 0 0 3 0 3 62 22 35 3 0 0 0 3 0 0

NA 66 66 152 151 51 60 132 51 132 51 112 57 84 151 90

NA + < LC 66 66 155 151 54 122 154 86 135 51 112 57 87 151 90

% < LC 0,00 0,00 60,00 0,00 2,83 63,92 88,00 33,02 12,00 0,00 0,00 0,00 4,11 0,00 0,00

% NA 42,04 42,04 96,82 96,18 32,48 38,22 84,08 32,48 84,08 32,48 71,34 36,31 53,50 96,18 57,32

Mínimo 8,00 0,97 1,00 3,30 0,11 0,30 0,19 0,05 0,02 6,70 0,02 5,00 1,00 10,61 0,20

Máximo 36,00 11,66 2,00 5,00 0,61 1,45 0,44 0,35 0,10 11,40 0,97 15,00 114,6 50,91 1,26

Mediana 22,40 4,86 1,50 3,80 0,21 0,40 0,40 0,10 0,05 8,20 0,07 10,00 27,30 32,32 0,36

Media 23,32 5,66 1,50 3,95 0,21 0,46 0,34 0,10 0,05 8,31 0,13 9,74 28,97 31,08 0,39

Desv. Estan. 5,46 2,38 0,71 0,62 0,07 0,24 0,13 0,04 0,02 0,79 0,20 2,33 23,27 13,60 0,18

Cuartil 25% 19,20 4,13 1,25 3,58 0,16 0,30 0,29 0,08 0,04 7,76 0,04 8,00 7,28 24,93 0,29

Cuartil 75% 27,20 7,05 1,75 4,18 0,26 0,53 0,42 0,12 0,05 8,80 0,10 11,00 44,47 36,46 0,44

TULAS

0,30 0,10 0,18 0,02 0,10

El limite permisible dado por el TULAS en el Fe, Mn, Zn, Cu y Al es de 0.30, 0.10, 0.18, 0.02 y 0.1 mg/l respectivamente y los valores medios obtenidos en estos parámetros durante los eventos de crecida son de 0.21, 0.46, 0.34, 0.10 y 0.05 mg/l, esto indica que el Mn, Zn y Cu sobrepasan la concentración permisible dada por el TULAS, mientras que las concentraciones medias del Fe y Al si se encuentran dentro de mencionado límite, de igual manera considerando la concentración dada por el cuartil 75 del Fe la cual es de 0.26 mg/l se observa que igualmente se encuentra dentro del límite permisible dado por el TULAS. Sin embargo, cabe mencionar que existen 6 valores analizados de Fe que superan dicho límite permisible dentro de los cuales se observa el máximo valor registrado de 0.61 mg/l.

Por otro lado, se puede observar una disminución en la concentración del resto de parámetros analizados en relación a los valores obtenidos en el flujo base (Ver Tabla 14 y 17), a excepción de los SO4

2- los cueles aumentan su valor medio de 2.81 a 28.97 mg/l.



3.1.7.2.1. Variabilidad temporal En la variabilidad temporal los parámetros que aumentan su valor en eventos de crecida son el sulfato y magnesio. En cambio, para el resto de parámetros: calcio magnesio, sodio, potasio, hierro, manganeso, zinc su concentración se mantiene. [Grafico 13: Variabilidad temporal, principales aniones y cationes].

Gráfico 13: Variabilidad temporal, principales aniones y cationes


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

4

8

12

Mg

++ (

mg/

l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

20

40

60

80

Ca++

(m

g/l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

4

8

12

16

20

Na+

(mg/

l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

2.5

3

3.5

4

4.5

5

K+ (

mg/

l)

Parámetro




0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.1

0.2

0.3

0.4

Cob

re (

mg/

l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.04

0.08

0.12

0.16

0.2

Alu

min

io (

mg/

l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

6

7

8

9

10

11

12

Sili

cio

(mg/

l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.4

0.8

1.2

1.6O

rtof

osfa

tos

(mg/

l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Hie

rro

(mg/

l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Mag

anes

o (m

g/l)

Parámetro



3.1.7.3. Parámetros bacteriológicos Existen muy pocos datos para estos análisis. El límite permisible para la protección de la flora y fauna dada por el TULAS es de 2 mg/l de DBO, pero la única muestra analizada para este efecto da un valor de 7,94 mg/l. Para los coliformes totales el TULAS da un valor permisible de 3.0 E+03 NMP/100 ml, teniendo valores muy por encima de éste, el mínimo valor registrado es de 1.6 E+04 NMP/100 ml y un máximo de 1.4 E+06 NMP/100 ml [Tabla 18: Resumen de parámetros bacteriológicos (eventos de crecida)].


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

40

80

120

160

Clo

ruro

s (m

g/l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

40

80

120

Sul

fato

s (m

g/l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

40

80

120

160

200

Nitr

itos

(µg/

l)

Parámetro


0

4

8

12

Cau

dal (

m3.

s-1

)

Caudal

0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

Nitr

atos

(m

g/l)

Parámetro



Tabla 18: Resumen, de parámetros bacteriológicos (eventos de crecida)

BAJO (evento) DQO DBO Coliformes E. Coli

Datos Exist. 1 1 5 5

< LC 0 0 0 0

NA 156 156 152 152

NA + < LC 156 156 152 152

% < LC 0,00 0,00 0,00 0,00

% NA 99,36 99,36 96,82 96,82

Mínimo - - 1.6E+04 1.2E+04

Máximo 97,02 7,94 1.4E+07 6.1E+06

Mediana - - 1.8E+05 1.6E+05

Media - - 2.9E+06 1.3E+06

Desv. Estan. - - 6.2E+06 2.7E+06

Cuartil 25% - - 1.2E+05 1.1E+05

Cuartil 75% - - 3.0E+05 2.8E+05

TULAS 2 3.0E+03

Finalmente se observa que la contaminación por descargas de aguas residuales que son realizadas directamente y sin ningún tratamiento al río genera un daño ambiental muy elevado. Valores de coliformes totales antes en la parte alta de la cuenca antes del pueblo de Cumbe esta alrededor de un promedio igual a 4.3 E+03, mientras que a la salida de la cuenca los valores máximos registrados están alrededor de 2.9 E+06.

3.1.8. ESTIMACION DE SOLIDOS SUPENDIDOS TOTALES (SS T) Algunas curvas de aproximación fueron empleadas para la estimación de los SST a la salida de la cuenca en estudio, sin embargo, la curva de valoración que más se ajusta a la variabilidad Q vs SST es la presentada por Asselman (2000) descrita en la sección 2.2.4. A continuación se presenta una tabla que muestra los valores de R2 obtenidos de cada una de las curvas de aproximación empleadas para le estimación de los SST conjuntamente con su expresión matemática en función del caudal. [Tabla 20: Curvas de estimación planteadas]. [Gráfico 14: Función de aproximación empleada].

Tabla 19: Curvas de estimación planteadas

Función de estimación Expresión matemática R2

Lineal C=339,3.Q+1802,3 0.11

Logarítmica C=1033,1.ln(Q)+2202,7 0.29

Polinómica 3er orden C=24,03.Q3-435,5.Q2+2253,1.Q+247.2 0.29

Exponencial C=761,01.e0.34.Q 0.15

Potencial (Asselman) C=1091,22.Q1,211 0.56

Adicionalmente, los factores de corrección calculados fueron de 1.62 según Ferguson (1986) y de 1.52 según Duan (1983). El porcentaje de la diferencia



entre las concentraciones dadas por la curva de aproximación estimada, sin el factor de corrección y con los factores de corrección calculados, en relación con las concentraciones de SST medidas son presentados a continuación. [Tabla 21: Porcentaje de diferencia].

Tabla 20: Porcentaje de diferencia

Factor de corrección % de diferencia

Sin CF 72.1

Ferguson (1986) 182.7

Duan (1983) 162.6

Se puede observar claramente que ambos coeficientes de corrección calculados conducen a una disminución en la precisión de la estimación de la carga de SST, en consecuencia, estos factores son descartados de la curva de aproximación determinada anteriormente. Sin embargo, la curva de proximidad presenta un porcentaje de diferencia de 72.1% el cual según Walling (1977) se debe a los efectos de histéresis durante los eventos de crecida y a un agotamiento de sedimentos durante sucesivas escorrentías eventuales. Walling expresa que por la razón expuesta anteriormente se han dado resultados con errores considerables en las predicciones de cargas de SST en los ríos, los cuales han reportado errores de +60% para cargas anuales de SST y +400% y -80% para cargas mensuales (Walling, 1978; Walling and Webb, 1981).

Gráfico 14: Función de aproximación empleada

0 2 4 6 8 10Q (m3.s-1)

0

4000

8000

12000

16000

SS

T (

mg

/l)

C = 1091.224�Q1.211

R2 = 0.558

A continuación se presenta la curva de aproximación mostrada en log de caudal (Q) vs log de concentración de SST (C) con un 95% de intervalo de



confianza. [Grafico 15: Curva de aproximación con 95% de intervalo de confianza].

Gráfico 15: Curva de aproximación con 95% de intervalo de confianza

-0.8 -0.4 0 0.4 0.8log (Q)

0

2

4

6

log

(S

ST

)

Finalmente, como resultado de la curva de aproximación empleada se ha calculado la carga total estimada de SST a lo largo del periodo de monitoreo el mismo que resulta de 1.50 Ton, por otro lado, la carga total observada en el mismo tiempo es de 0.86 Ton. Esto no provee una diferencia de carga total de -73.8% la cual según Walling (1977), como ya se describió anteriormente, es aceptable. 3.1.9. ÍNDICE SIMPLIFICADO DE LA CALIDAD DEL AGUA Para conocer el grado de calidad del agua, independientemente del posible uso al que vaya a ser destinado, se parte de la toma de muestras para la obtención de una serie de parámetros e indicadores. Estos datos, analizados y procesados, se convierten en un valor numérico los cuales permiten obtener un índice que determina el estado general del agua en función de unos rangos de calidades de agua establecidos. Mediante este índice se obtiene un valor numérico adimensional que engloba las magnitudes de ciertos parámetros individuales. El índice simplificado de la calidad del agua proporciona una idea rápida e intuitiva de la calidad, pero que precisa ser completado con otros índices para obtener una visión real de la situación. Se obtiene a partir de una sencilla fórmula que combina 5 parámetros fisicoquímicos:



ISQA = E · (A + B + C + D) en donde:

• E: temperatura del agua (T en ºC). Puede tomar valores comprendidos entre 0,8 y 1 según:

o E = 1 si T ≤ 20 ºC o E = 1 - (T - 20) · 0,0125 si T > 20 ºC

• A: demanda química de oxigeno (DQO en mg/l). Puede tomar valores

comprendidos entre 0 y 30 según: o A = 30 - DQO-Mn si DQO-Mn ≤ 10 mg/l o A = 21 - (0,35 · DQO-Mn) si 60 mg/l ≥ DQO-Mn > 10 mg/l o A = 0 si DQO-Mn > 60 mg/l

• B: sólidos en suspensión totales (SST en mg/l). Puede tomar valores

comprendidos entre 0 y 25 según: o B = 25 - (0,15 · SST) si SST ≤ 100 mg/l o B = 17 - (0,07 · SST) si 250 mg/l ≥ SST > 100 mg/l o B = 0 si SST > 250 mg/l

• C: oxígeno disuelto (O2 en mg/l). Puede tomar valores comprendidos

entre 0 y 25 según: o C = 2,5 · O2 si O2 < 10 mg/l o C = 25 si O2 ≥ 10 mg/l

• D: conductividad (CE en µS/cm). Puede tomar valores comprendidos

entre 0 y 20 según: o D = (3,6 - log CE) · 15,4 si CE ≤ 4000 µS/cm o D = 0 si CE > 4000 µS/cm

La clasificación de las aguas en función de su ISQA se muestra en la siguiente tabla. [Tabla 22: Clasificación de la calidad del agua según el ISQA].

Tabla 21: Clasificación del agua según el ISQA

ISQA Calidad del agua

85 -100 No contaminada 70 - 84 Aceptable 50 - 69 Poco contaminada 30 - 49 Contaminada 0 - 29 Altamente contaminada



Para realizar el análisis del ISQA a las tres estaciones de monitoreo, se tomó valores medios para los parámetros de Temperatura, DQO, SST, Oxígeno disuelto y conductividad eléctrica. Se procedió a sacar cada uno de los parámetros anteriormente descritos (E, A, B, C, D), y el Índice simplificado de calidad de agua. Este índice de calidad revela que para las estaciones de Cumbe Alto y Cumbe Medio el agua es Aceptable, mientras que para la estación de Cumbe Bajo el agua es Poco contaminada (Tabla 23: Resultados del ISQA). En el análisis no se utiliza el valor de Mn debido a que se encuentra valores por debajo del límite de cuantificación que es de 0.10 mg/l, el cual no influye de manera notoria en el cálculo.

Tabla 22: Resultados del ISQA

Estación Cumbe Alto Cumbe Medio Cumbe Bajo

Temp. (°C) 12.23 13.51 14.53 DQO (mg/l) 23.75 29.95 34.82 SST (mg/l) 44.88 73.06 75.25 OD (mg/l) 8.09 7.84 6.56 CE (µS/cm) 63.09 83.58 184.14

E 1 1 1 A 12.68 10.57 8.81 B 18.26 14.04 13.71 C 20.22 19.60 16.40 D 27.72 25.83 20.55

ISQA 78.88 70.04 59.47 Clasificación Aceptable Aceptable Poco contaminada



4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.1 CONCLUSIONES Después del estudio realizado en la cuenca del río Cumbe, en el Austro ecuatoriano, se ha llegado a las siguientes conclusiones:

• Este estudio examinó la utilidad de emplear una frecuencia de muestreo con una resolución temporal alta. Los resultados revelan el beneficio que representa aplicar esta metodología en una cuenca de montaña para entender como es la calidad del agua durante eventos de crecida. Este procedimiento se justifica principalmente porque la respuesta hidrológica en términos de tiempo es relativamente corta frente a eventos de precipitación de moderada y alta magnitud en una cuenca de montaña como la del río Cumbe. Durante los eventos de crecida, parámetros como pH y conductividad eléctrica presentan valores medios de 7.4 y 154.5 µS/cm, mientras que estos mismos parámetros en flujo medio y bajo presentan medias de 7.52 y 184.14 µS/cm, respectivamente; a la salida de la cuenca. Esto implica una dilución de la concentración de iones presentes en el agua antes del evento por el volumen de agua nueva proveniente principalmente de la escorrentía superficial generada por la precipitación caracterizada por una baja concentración de iones. Adicionalmente, parámetros como turbiedad, sólidos suspendidos totales y color aparente presentan valores medios durante flujo medio y bajo de 74.79 NTU, 75.25 mg/l y 433.06 UC respectivamente, mientras que en eventos de crecida los mismos se incrementan en valores promedios de 2349.0 NTU, 2832.1 mg/l y 6984.8 UC, respectivamente. Este incremento considerable de los sólidos en suspensión durante un evento de crecida implica erosión y degradación de suelos en la cuenca.

• La variabilidad espacial de la calidad del agua en la cuenca del río

Cumbe es relativamente alta. Este resultado se refleja en varios parámetros como la conductividad eléctrica, color aparente, turbiedad y sólidos suspendidos totales, los cuales presentan incrementos en sus cuantificaciones dentro del agua conforme ésta avanza aguas abajo de la cuenca, como se observa en la siguiente Tabla. Por otro lado, se realizó una clasificación de las aguas de acuerdo a su dureza las cuales son aguas blandas para las estaciones Cumbe Alto y Cumbe Medio, y aguas moderadamente duras en la estación Cumbe Bajo. En la siguiente Tabla se puede ver claramente el incremento de los parámetros para cada una de las estaciones.



CE (µS/cm) Color aparente (UC) Turbiedad (NTU) SST (mg/l) Dureza (mg/l)

Cumbe Alto 63.09 242.53 31.98 44.88 28.17 Cumbe Medio 83.58 334.50 54.35 73.06 39.92 Cumbe Bajo 184.14 433.06 74.79 75.25 95.00

• El análisis estadístico de varianza revela diferencias significativas en la

calidad de agua sobre los usos del suelo a lo largo de la cuenca hidrográfica, en los parámetros de: NO2

-, NO3-, DBO, Coliformes totales,

E. Coli, Mohos y Levaduras y Pseudomonas. (El nivel de significancia del análisis de estos parámetros es alto como se puede observar en la siguiente Tabla). Lo cual evidencia claramente la influencia del uso del suelo sobre la calidad del agua ya que en la parte baja se encuentra zonas de asentamientos urbanos, áreas degradadas y cultivos mixtos, convirtiendo a esta zona en un lugar altamente intervenido desde el punto de vista antropogénico. Mientras que aguas arriba del pueblo de Cumbe la calidad del agua presenta mejores indicadores, esto posiblemente se debe a que existen zonas de páramo, relictos de bosque los cuales son lugares relativamente poco intervenidos. Por otro lado, los suelos son muy propensos a degradación y la posibilidad de movimientos en masa como deslizamientos se incrementa generando problemas de contaminación ambiental que se manifiestan sobre todo en las propiedades físicas del agua.

Nivel de significancia

NO2- 3.6 E-10

NO3- 4.1 E-05

DBO 4.6 E-12 Coliformes 2.5 E-04

E. Coli 7.9 E-04 Mohos y Levadura 2.3 E-03

Pseudomona 7.2 E-04

• Los resultados encontrados sobre calidad del agua en la cuenca alta y

media de Cumbe presenta valores por debajo de los límites permisibles de expresados por la legislación ambiental vigente (TULAS). Mientras que a la salida de la cuenca del río Cumbe muestras índices de contaminación relativamente altos comparados con los límites del TULAS, como se evidencia en los valores promedios de la DBO y coliformes totales de 6.17 mg/l y de 9.7 E+05 NMP/100ml respectivamente. Se presume que la contaminación ambiental es generada por descargas de aguas residuales que son realizadas directamente y sin ningún tratamiento al río.



• El Índice simplificado de calidad de agua revela que para las estaciones de Cumbe Alto y Cumbe Medio el agua presenta una clasificación Aceptable, mientras que para la estación de Cumbe Bajo el agua se clasifica como Poco contaminada.

Estación Cumbe Alto Cumbe Medio Cumbe Bajo

ISQA 78.88 70.04 59.47 Clasificación Aceptable Aceptable Poco contaminada

4.2 RECOMENDACIONES • El método presentado de los polígonos de Tiessen para estimar la

precipitación media de la cuenca es empleado para obtener una determinación preliminar de este parámetro; un estudio a fondo de los patrones de precipitación deberá extenderse en estudios posteriores y analizar su efecto sobre la respuesta hidrológica de la cuenca.

• El estudio de variabilidad espacial de la calidad del agua reveló variaciones significativas de los principales parámetros tanto físicos como químicos. En estudios posteriores se deberá analizar a detalle la influencia de los tipos de suelos, las formaciones geológicas y el uso del suelo para establecer fuentes de calidad del agua y de esa forma caracterizar estas tendencias.

• Otro tema de investigación que debe ser profundizado es con relación a los procesos de generación, producción y transporte de sedimentos a nivel de cuenca hidrográfica. Un modelo preliminar para la estimación de la carga de sólidos suspendidos totales ha sido realizado en el presente trabajo, sin embargo, el mismo presenta un coeficiente de correlación relativamente bajo, que tiene que ser revisado detalladamente en estudios posteriores.



5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS − Appelo, C. Postma, D. 1996. Geochemistry, ground water and pollution.

Rotterdam/Brookfield.

− Asselman NEM. 2000. Fitting and interpretation of sediment rating curves. Journal of Hydrology 234: 228–248.

− Basabe, P. 1998. Prevención de desastres naturales en la Cuenca del

Paute. Proyecto PREOCUPA. − Buytaert, W. De Bievre, B. Wyseure, G. Deckers. J. 2004. The use of the

lineal reservoir concept to quantify the impact of changes in land use on the hydrology of the catchments in the Andes.

− Buytaert, W., Célleri, R., De Bièvre, B., Cisneros, F., Wyseure, G., Deckers,

J. and Hofstede, R., 2006. Human Impact on the Hydrology of the Andean Páramos. Earth-Science Reviews, Vol. 79(1-2), pp. 53-72.

− Buytaert, W., Deckers, J. and Wyseure, G., 2007. Regional Variability of

Volcanic Ash Soils in South Ecuador: The Relation with Parent Material, Climate and Land Use. CATENA, Vol. 70(2), pp.143-154.

− Catalán, J. Catalán J. M. 1987. Ríos, Caracterización y calidad de las

aguas. Editorial Dihidrox, Edición 1ra. Madrid. − Cisternas, M. 2010. Caracterización hidroquímica de la cuenca del Rio

Andalgalá provincia de Catamarca – República Argentina. − Custodio, E. Llamas, M. 1976. Hidrología subterránea. Tomo I. Editorial

Omega SA. Barcelona-España. − Duan, N. 1983. Smearing estimate: A nonparametric retransformation

method. Journal of American Statistical Association 78: 605–610. − Duque, P. 2000. Breve léxico estratigráfico del Ecuador. − FAO 52. 2006. Base de Referencia Mundial para el Recurso Suelo.



− Ferguson, RI. 1986. River loads underestimated by rating curves. Water Resources Research 22: 74–76.

− Güler, C. Thyne, G. McCray, J. Turner, A. 2002.Evaluation of graphical and multivariate statistical methods for calcification of water chemistry data.

− Horowitz, AJ. 2003. An evaluation of sediment rating curves for estimating

suspended sediment concentrations for subsequent flux calculations. Hydrological Processes 17: 3387–3409.

− http://www.unex.es/edafo/FAO.htm

− http://www.miliarium.com − Hungerbühler, D. Steinmann, D. Winckler, W. Seward, D. Egüez, A.

Peterson, A. Helg, U. Hammer, C. 2002. Neogene stratigraphy and Andean geodynamics of southern Ecuador.

− Iñiguez, V. Ríos, M. Inga, J. 2010. Calidad del agua durante eventos de

crecida en una cuenca de montaña, estudio preliminar. PROMAS. − Instituto Geográfico Militar. 1974. Mapa Geológico del Ecuador, escala

1:100 000, hoja 54 de Girón. − Koch, RW. Smillie, GM. 1986. Comment on “River loads underestimated by

rating curves” by R.I. Ferguson. Water Resources Research 22: 2121–2122. − Li, S. Xu, Z. Wang, H. Wang, J. Zhang, Q. 2009. Geochemistry of the upper

Han River Basin, China. Chemical Geology 264 (2009) 89–95. − Mbanguka, R. 2009. Developing an alternative groundwater modelling

strategy for zones whit limited data availability, a case study of the Tarqui catchment.

− Metcalf & Eddy. 1995. Ingeniería de Aguas Residuales, Volumen1.

Tratamiento, vertido y reutilización. McGraw-Hill. − Ministerio del Ambiente. 2003. Texto Unificado de la Legislación Ambiental

Secundaria (TULAS). Decreto 3516. R.O. 2 Edición Especial, 31-III-2003. − Núñez del Arco, E. 2003. Geología del Ecuador. Guayaquil-Ecuador.



− Ordoñez, G. 2001. Apuntes de la química del agua I. Universidad de Cuenca, Facultad de Ingeniería.

− Organización Meteorológica Mundial (OMM). 1994. Guía de prácticas

hidrológicas. − Organización Mundial de la Salud (OMS). 1996. Evaluación de la calidad del

agua.

− Pauta, G. 1998. Manual de Teoría y Prácticas de Análisis de Aguas. Facultad de Ingeniería, Universidad de Cuenca.

− Programa para el Manejo del Agua y del Suelo (PROMAS). 2010.

Información de suelos, geología, cobertura vegetal y usos del suelo, información cartográfica general.

− Rani, A. Suresh, D. 2008. A statical evaluation of ground water chemistry

from the west coast of Tamil Nadu, India. Indian Journal of Marine Sciences. Vol. 37(2), pp. 186-192.

− Siyue Li, Sheng Gu, Wenzhi Lui, Hongyin Han, Quanfa Zhang. Water

Quality in relation to land use and land cover in the upper Han River Basin, China. 2008.

− Smith, H. 2008.Etimation of suspended sediment loads and delivery in an

inciced upland headwater catchment, south-eastern Australia. − Vanacker, V., Molina, A., Govers, G., Poesen, J. and Deckers, J., 2007.

Spatial variation of suspended sediment concentrations in a tropical Andean river system: The Paute River, southern Ecuador Human Impact and Geomorphology in Tropical Mountain Areas. Geomorphology, Vol. 87(1-2), pp. 53-67.

− VanTrump, G Jr. 1977. The US Geological Survey RASS-STATPAC system

for management in statistical reduction of geochemical data. Comput Geosci 3:475 – 488.

− Ven Te Chao, Maidment, D. Mays, L. 1994. Hidrología aplicada. McGraw-

Hill.

- Webster, A. 2000. Estadística aplicada a los negocios y la economía. McGraw-Hill. Tercera edición.

Documents

RESUMEN - Universidad de Cuencadspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/728/1/ti856.pdf · 2020. 8. 3. · ANALISIS ESTADISTICO ..... 50 3.1.4.1. Análisis del cambio de uso de suelo