ilustraciones, gráficos, tablas | Mediante esta investigación se plantea determinar la acción coagulante de dos especies vegetales seleccionadas para remover la Turbidez y Color en aguas crudas, y posteriormente evaluar su aplicación como coadyuvantes para reducir el uso del Sulfato de Aluminio. Esta idea surge gracias a la investigación y profundización en las problemáticas ambientales y de salud pública asociadas a la aplicación de Sulfato de Aluminio como coagulante en la potabilización del agua, ya sea causa de la cantidad remanente de Aluminio en el agua potable o por la concentración final de este compuesto en los lodos. En el presente proyecto se muestran las operaciones empleadas para la extracción de los agentes coagulantes, a los cuales se les determinó su densidad, pH, viscosidad y color a una concentración del 5 %. Seguidamente, se plasman los resultados recopilados durante las pruebas de jarras realizadas en los laboratorios de Química ubicados en la Unidad Central del Valle del Cauca; y finalmente para el análisis de datos un diseño experimental que permitió obtener información con 95% de confiablidad de las eficiencias de remoción de Turbiedad y Color, y el comportamiento del pH y la Alcalinidad tanto para los coagulantes naturales Linaza (Linum Usitatissim) y Guácimo (Guazuma Ulmifolia) como para el coagulante químico Sulfato de Aluminio. Además, se compararon los resultados de los parámetros mencionados anteriormente con los valores mínimos aceptados por las normativas vigentes en Colombia (Decreto 1575 del 2007) para las muestras de agua cruda preparadas artificialmente con caolín a turbiedades iniciales constantes 20 y 200 NTU. Cabe desatacar que en el objetivo de esta investigación no se aborda la sustitución total de los coagulantes químicos, sino que se proyecta la implementación de los coagulantes extraídos del Guácimo y Linaza como Coadyuvantes del Sulfato de Aluminio de tal forma que contribuyan a minimizar la porción de coagulante químico usado en el proceso de potabilización. | GLOSARIO / INTRODUCCIÓN / 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA / 2. JUSTIFICACIÓN / 3. OBJETIVOS / 3.1 OBJETIVO GENERAL / 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS / 4. MARCO REFERENCIAL / 4.1 MARCO TEÓRICO / 4.1.1 Tratamiento Convencional de Potabilización / 4.1.3 Coagulantes Naturales / 4.1.4 Generación de Lodos / 4.1.5 Efectos del Aluminio en la Salud Humana / 4.1.6 Efectos de Aluminio en el Medio Ambiente / 4.2 MARCO NORMATIVO / 4.3 ESTADO DEL ARTE / 4.4 MARCO CONCEPTUAL / 4.5 MARCO HISTÓRICO / 5. METODOLOGÍA / 5.1 CRITERIOS DE SELECCIÓN DE ESPECIES VEGETALES / 5.1.1 Información Teórica / 5.1.2 Recolección de Especies Vegetales / 5.1.3 Extracción de Coadyuvantes Naturales / 5.1.4 Matriz de Calificación / 5.2 PREPARACIÓN DEL AGUA TURBIA / 5.3 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES / 5.3.1. Solución de Sulfato de Aluminio / 5.3.2 Solución de Coadyuvante natural / 5.4 DOSIFICACIONES / 5.5 PRUEBAS DE JARRAS / 5.6 DISEÑO EXPERIMENTAL / 5.6.1 Primer Diseño: Comparación entre los coagulantes de origen vegetal con el Sulfato de Aluminio como coagulante primario / 5.6.2 Segundo Diseño: Mezcla de Coagulación Sulfato de Aluminio + coadyuvante de origen natural / 5.7 ANALISIS ESTADISTICO / 5.7.1Tabulación y organización de los datos / 7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN / 7.1 EVALUACIÓN DE CINCO ESPECIES VEGETALES CON PROPIEDADES COAGULANTES / 7.1.1 Recolección de Especies Vegetales / 7.1.2 Extracción de Coagulantes Naturales / 7.1.3 Matriz de Calificación / 7.1.4 Extracción de coadyuvante natural de las dos especies seleccionadas en diferentes presentaciones / 7.1.5 Caracterización fisicoquímica de los Coadyuvantes de origen vegetal / 7.2 IDENTIFICACIÓN DE LAS MEJORES DOSIS DE MEZCLA SULFATO DE ALUMINIO + COADYUVANTE / 7.2.1 Preparación del Agua Turbia / 7.2.2 Preparación de Soluciones / 7.2.3 Prueba de Jarras / 7.3 DETERMINACIÓN DE LA EFICIENCIA DE LA MEZCLA DE COAGULANTE + COADYUVANTE Y DISMINUCIÓN DEL USO DE SULFATO DE ALUMINIO) ALUMINIO / 7.3.1 Análisis Estadístico con Statgraphics Centurion Primera Fase / 7.3.2 Porcentaje de Remoción de dos Parámetros y Gráficos de la Información Primera Fase / 7.3.3 Análisis Estadístico con Statgraphics Centurion Segunda Fase / 7.3.4 Porcentaje de Remoción de los Parámetros y Gráficos de la Información Segunda Fase Mezcla / 8. CONCLUSIONES / 9. RECOMENDACIONES / 10. BIBLIOGRAFÍA / 10.1 ARTICULOS DE REVISTA / 10.2 LIBROS / 10.3 TESIS, TRABAJOS DE GRADO Y CASOS / 10.4 REUNIONES Y CONFERENCIAS / 10.5 INFORMAES CIENTIFICOS / 10.6 NORMAS JURIDICAS / 10.7 ARTÍCULO WEB / ANEXOS /

A modelagem hidrológica tem-se tornado ferramenta expressiva para a Engenharia de Recursos Hídricos – por ser utilizada na gestão de reservatórios, elaboração do programa de operação de usinas hidrelétricas, elaboração de cenários de planejamento e gestão dos recursos hídricos – e para a previsão e mitigação de eventos hidrológicos extremos. Devido a essa importância, objetivou-se neste trabalho modelar o regime diário de vazões em uma bacia hidrográfica por meio de modelos conceituais chuva- vazão e por método de inteligência artificial. O trabalho foi dividido em três artigos, em que no Artigo I o objetivou foi avaliar o desempenho dos modelos conceituais chuva-vazão Soil Moisture Accounting (SAC-SMA) e IPH II para a estimativa das vazões diárias na Bacia Hidrográfica do Rio Piracicaba, MG. O estudo foi realizado em três seções de monitoramento de vazão da bacia hidrográfica, sendo a calibração do modelo realizada com o algoritmo Shuffled Complex Evolution (SCE-UA), em que se utilizou como função objetivo o índice de eficiência de Nash-Sutcliffe (ENS). Com a análise estatística dos resíduos, foi possível constatar, de maneira geral, concordância entre os valores de vazões estimados pelos modelos SAC- SMA e IPH II e os observados nas seções de medição, destacando-se que em ambos os modelos houve dificuldade na simulação de valores de pico. Concluiu-se, portanto, que os modelos SAC-SMA e IPH II são adequados para a estimativa das vazões diárias de cursos de água da Bacia do Rio Piracicaba, demonstrando potencial para serem utilizados em estudos relacionados com simulação hidrológica e gestão de recursos hídricos em bacias hidrográficas brasileiras. No artigo II, o objetivo foi utilizar métodos de análise de sensibilidade global (ASG) para verificar a sensibilidade dos parâmetros do modelo hidrológico SAC-SMA e identificar quais parâmetros são responsáveis pelas maiores variações nas vazões simuladas pelo modelo. Para análise de sensibilidade global, utilizaram-se os métodos de Morris e de Sobol. O método de Morris requer pequeno esforço computacional, é simples de ser implementado e de fácil interpretação. Devido a essas características e por permitir avaliação qualitativa da sensibilidade dos parâmetros, esse método pode ser utilizado como análise preliminar dos métodos ASG baseados em variância, como é o caso do método de Sobol. Este método é considerado mais robusto que o de Morris e permite quantificar os efeitos dos parâmetros e de suas interações, de forma individual, nos dados de saída do modelo. Os parâmetros do modelo SAC-SMA que apresentaram alta sensibilidade foram LZPK, LZSK, LZFPM, LZFSM, UZFWM e ADIMP. O parâmetro UZFWM representa a lâmina de água livre na zona superior do solo e interfere no escoamento subsuperficial e na recarga do aquífero freático. Já o parâmetro ADIMP representa a área impermeável adicional da bacia e interfere na geração do escoamento superficial direto. Os demais parâmetros citados estão relacionados ao escoamento de base da bacia. Com base nos resultados, concluiu-se que a maior parte dos parâmetros do modelo SAC-SMA não proporciona variações expressivas nas vazões estimadas e os métodos de Morris e Sobol possibilitam a potencial simplificação do modelo hidrológico SAC-SMA, visto que viabilizaram a identificação dos parâmetros que não possuem sensibilidade. Por fim, no Artigo III foram desenvolvidas Redes Neurais Artificiais (RNAs) para estimar vazões diárias da Bacia Hidrográfica do Rio Piracicaba. Além disso, foi avaliada a utilização das RNAs associadas aos modelos hidrológicos conceituais IPH II e SAC-SMA, de forma a obter um modelo híbrido para estimativa de vazões que representem, ao mesmo tempo, os processos conceituais e não lineares relacionados ao escoamento. No desenvolvimento das redes neurais para estimativa da vazão diária, foram adotados os seguintes passos: coleta e seleção de dados; definição da arquitetura da rede; treinamento; e validação dos resultados. Assim, concluiu-se que as RNAs são adequadas para a estimativa das vazões diárias na Bacia do Rio Piracicaba; que as variáveis de entrada das RNAs que proporcionam os melhores resultados para estimava das vazões são precipitação, evapotranspiração de referência e vazões do próprio curso de água defasadas no tempo; que para o bom desempenho das RNAs para estimativa das vazões é preciso considerar como variável de entrada a vazão do curso de água defasada no tempo; e que a associação das RNAs com o modelo hidrológico IPH II, caracterizando uma conformação híbrida, permite melhorar as estimativas das vazões diárias. | Hydrologic modeling has become a significant tool for water resources engineering since it can be used in reservoir management, scheduling of hydroelectric plant operation, water resources planning and management, and forecasting and mitigation of extreme hydrologic events. Given this importance, this study aimed to model the daily flow regime of a river basin by means of rainfall-flow conceptual models and the application of artificial intelligence. The research results were divided into three papers. The first one showed the performance of two conceptual models, the Sacramento - Soil Moisture Accounting (SAC-SMA) and the IPH II, in estimating the daily flows of the Piracicaba river basin (MG). Three sections were outlined to monitor the river basin flow. The model calibration was carried out by Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) algorithm, whose objective function was the Nash-Sutcliffe (ENS) efficiency index. By the statistical analysis of the residues, we could broadly observe that the flows estimated by SAC- SMA and by IPH II correlated with the values measured in the monitoring sections. It is noteworthy mention that peak values were hard to identify in both models. Therefore, we concluded that the SAC-SMA and IPH II models are suitable to estimate daily flows of watercourses in the Piracicaba river basin. Thus, these models can be used in studies of hydrological simulation and management of water resources for Brazilian river basins. In the second paper, we tested the methods of global sensitivity analysis (ASG) for the sensitivity of parameters from the SAC-SMA hydrological model. In addition, we identified the parameters providing the largest variations in flows simulated by the model. For global sensitivity analysis, we use the methods of Morris and Sobol. The Morris method requires little computational effort, being of easy implementation and interpretation. Added to this, it allows a qualitative evaluation of parameter sensitivity; therefore, this method can be used as a preliminary analysis to the ASG methods based on variance, such as the Sobol one. This is considered method stronger than the Morris' one, enabling the quantification of the effects of parameters and their interactions, individually, in the model output data. The parameters of the SAC-SMA model showing high sensibility were LZPK, LZSK, LZFPM, LZFSM, UZFWM, and ADIMP. UZFWM is the parameter representing the free water depth in the upper soil, which interferes with subsurface runoff and groundwater recharge. Yet ADIMP stands for an additional waterproof area in the river basin that interferes with direct surface runoff. The other above-mentioned parameters are related to the river basin baseflow. Based on the results, we concluded that most of the parameters from SAC-SMA model had no significant variations in estimated flows; and the Morris and Sobol methods were able to simplify the SAC-SMA hydrological model since non-sensitive parameters were identified. Lastly, the third paper shows the development of artificial neural networks (ANNs) to estimate daily flows in the studied river basin. Likewise, we evaluated the application of these RNAs together with the conceptual hydrological models IPH II and SAC-SMA, with the purpose of generating a hybrid model for flow estimation, which would represent, at the same time, runoff conceptual and non-linear processes. We followed a set of steps while developing the ANNs, which were data collection and selection, network architecture definition, training, and validation of results. Based on the results, we concluded that the ANNs are adequate to estimate daily flows in the Piracicaba river basin. Also, the input variables with the best results were rainfall, reference evapotranspiration, and time-lagged stream flows. Interestingly, a good performance of the ANNs was reached by taking into account these time-lagged flows as input variables. Furthermore, we may infer that the hybrid model, generated from ANN association to the IPH II hydrological model, improved the estimates of daily flows. | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais

Un análisis multitemporal permite mostrar los cambios entre diferentes períodos de tiempos determinados, para así deducir los cambios de un sistema natural consecuente de las influencias antrópicas. El propósito de este estudio es realizar un análisis multitemporal para la determinación de cambios de la calidad de agua, de 20 caños y, los ríos Guamal y Orotoy, ubicadas en el área de influencia VRO- Bloque Cubarral de Ecopetrol S.A, departamento del Meta; durante el periodo 2013-2015. La intención principal es exponer los resultados calculados de la metodología del índice de calidad de agua (ICA) de Horton, en las aguas superficiales que se encuentra en el Bloque Cubarral con base a los informes de monitoreos fisicoquímicos realizados en los periodos 2013 a 2015, empleando la herramienta ArcGis Desktop 10.2.2. Se realizó el estudio con base a ocho monitoreos fisicoquímicos de agua en el área. Sobre el total de los cálculos de índice de calidad de agua de las aguas superficiales de interés en el Bloque Cubarral, se manifiesta que el 93,83% de ellos, se definen como condición ambiental de “cuerpo de agua con niveles de calidad aceptables”; y el restante, es decir, el 6,17% evidencian un índice de calidad de agua con valores entre 0,51 – 0,80, lo cual señala una condición ambiental de corrientes de agua con indicios de contaminación. Con el ICA, se reconocen problemas de contaminación de una forma simplificada de algunos parámetros indicadores de deterioro en calidad de agua, para su evaluación, comunicación y toma de acciones. | Ingeniero Ambiental | Pregrado | A multitemporal analysis allows showing the changes between different periods of time, in order to deduce the changes of a natural system as a consequence of anthropic influences. The purpose of this study is to perform a multitemporal analysis for the determination of changes in water quality of 20 streams and the Guamal and Orotoy rivers, located in the area of influence VRO-Cubarral Block of Ecopetrol S.A., department of Meta, during the period 2013-2015. The main intention is to expose the calculated results of the Horton's water quality index (ICA) methodology, in the surface waters found in the Cubarral Block based on the reports of physicochemical monitoring carried out in the periods 2013 to 2015, using the ArcGis Desktop 10.2.2 tool. The study was conducted based on eight physicochemical water monitoring in the area. On the total of water quality index calculations of surface waters of interest in the Cubarral Block, it is stated that 93.83% of them, are defined as environmental condition of "water body with acceptable quality levels"; and the remaining, i.e. 6.17% show a water quality index with values between 0.51 - 0.80, which indicates an environmental condition of water currents with signs of contamination. With the ICA, pollution problems are recognized in a simplified form of some parameters indicators of deterioration in water quality, for their evaluation, communication and action taking.

La inminente escasez de agua a nivel mundial y en especial en nuestro país obliga a tomar medidas de prevención como es la reutilización de aguas residuales con un previo tratamiento. Por esta razón el presente trabajo tiene por objetivo proponer un plan de mejora de la calidad de las aguas de la acequia “La Cachaza” ubicado en el distrito de Pomalca para su reúso como agua de proceso en la empresa Agroindustrial Pomalca S.A.A. Para definir la propuesta se considera que la empresa azucarera se encargará de ejecutar el proceso para la reutilización del agua. El primer paso fue realizar análisis físicos y químicos al agua que sale del ingenio azucarero y que desemboca en la acequia “La Cachaza”. El segundo paso fue determinar las técnicas de tratamiento. Tercer paso se consideró las distintas técnicas para el reúso, optándose para el lavado de la caña que entra a proceso. Se presenta el esquema para una capacidad de 3500 m3/día de tratamiento de aguas residuales, indicando los tamaños de los equipos involucrados. El proceso propuesto incluye el tratamiento de los lodos que comprende la homogenización, la deshidratación y su disposición. Por lo tanto la presente investigación contribuye a minimizar la contaminación de las aguas vertidas a la acequia “La Cachaza” utilizando un sistema de mejora en el que se plantea un tratamiento primario, secundario y terciario donde se puede minimizar las variables físicas químicas que no cumplen con la norma.

The Central Valley in California (USA) covers about 52,000 km² and is one of the most productive agricultural regions in the world. This agriculture relies heavily on surface-water diversions and groundwater pumpage to meet irrigation water demand. Because the valley is semi-arid and surface-water availability varies substantially, agriculture relies heavily on local groundwater. In the southern two thirds of the valley, the San Joaquin Valley, historic and recent groundwater pumpage has caused significant and extensive drawdowns, aquifer-system compaction and subsidence. During recent drought periods (2007–2009 and 2012-present), groundwater pumping has increased owing to a combination of decreased surface-water availability and land-use changes. Declining groundwater levels, approaching or surpassing historical low levels, have caused accelerated and renewed compaction and subsidence that likely is mostly permanent. The subsidence has caused operational, maintenance, and construction-design problems for water-delivery and flood-control canals in the San Joaquin Valley. Planning for the effects of continued subsidence in the area is important for water agencies. As land use, managed aquifer recharge, and surface-water availability continue to vary, long-term groundwater-level and subsidence monitoring and modelling are critical to understanding the dynamics of historical and continued groundwater use resulting in additional water-level and groundwater storage declines, and associated subsidence. Modeling tools such as the Central Valley Hydrologic Model, can be used in the evaluation of management strategies to mitigate adverse impacts due to subsidence while also optimizing water availability. This knowledge will be critical for successful implementation of recent legislation aimed toward sustainable groundwater use.

The 60th anniversary of the founding of the International Association of Hydrogeologists (IAH) is an important milestone that allows pause for reflection on how the association has evolved over the years and the contributions it has made to groundwater science and water management. IAH was founded in 1956 at the 20th International Geological Congress and developed rapidly during the 1980s and 1990s in response to a growing global interest in groundwater mapping and in sound approaches to resource protection and sustainable aquifer management. Incorporated in 2000, IAH has now secured its position as the world’s leading international association specialising in groundwater with over 4,100 members in 131 countries. Much credit for this success must go to members, past and present, whose individual efforts and collaboration with sister institutions are documented here. These members have shaped the association’s goals and contributed selflessly to its scientific programmes, publications and educational and charitable activities. Looking ahead to the next 60 years, it is essential that IAH does not rest on past achievements but listens and adjusts to the needs of members while continuing to pursue its mission of furthering the understanding, wise use and protection of groundwater resources throughout the world.

Determina el impacto en la calidad del agua en la parte alta de la microcuenca del río Porrosatí por vertido de aguas residuales para la realización de planes y acciones de manejo de recurso hídrico, que contribuyen en el mejoramiento de la calidad del agua de la microcuenca por medio de análisis físico químicos y microbiológicos. Esta investigación es exploratoria y utilizó técnicas como observación, aplicación de encuestas y entrevistas y la toma de muestras de agua en el sitio.

El presente estudio para el desarrollo de una nueva empresa acuícola orgánica sostenible de nuevos productos no tradicionales, es creado para contribuir al desarrollo del cantón de Pococí y tratar de disminuir los impactos que ejercen varios problemas en esta zona así como en todo el país. Entre los problemas que busca atacar, están la escasez alimentaria de calidad, la mala gestión en acuicultura, busca el ahorro y reciclaje del recurso hídrico y contrarrestar la excesiva explotación marítima actual, la reforestación con especies endémicas y/o en peligro de extinción y reintroducción de especies animales en peligro (principalmente acuáticos), así como de manera directa contribuir al rescate de ancianos en condiciones de abandono de la zona, mediante el apoyo a la Fundación Ángel de Amor, que realiza esta gestión en el cantón. El documento en general completo elabora un detallado estudio de pre-factibilidad y viabilidad, desarrollando un análisis de mercado para la zona y un cliente principal que opera en todo el país (Corporación Automercado S.A), además de un análisis y estudios técnico, administrativo y organizacional, legal y como atributos principales, estudios ambiental, social, económico y financiero. Todos derivados de la creación de la empresa para evaluar y conocer los efectos de la futura organización. Los resultados principales son que se tendrá una demanda insatisfecha debido al panorama que presentan los productos, ya que se determinó una gran aceptación y altas demandas, lo que técnicamente permite suplir a una parte del mercado investigado. Ambientalmente la empresa cubre todas las exigencias y normativas relacionadas a la actividad, y más bien contribuye a la mejora y desarrollo ambiental, de fauna y flora gracias a las actividades, principalmente al solo utilizar agua de lluvia para la producción, sumado al uso de alta tecnología, biotecnología como M.E (microorganismos efectivos entre otros factores), implementación de HACCP (actividades de peligro y puntos críticos de control por sus siglas en inglés), Plan de Manejo Orgánico, BPA (buenas prácticas acuícolas), entre otras gestiones de calidad e inocuidad internacionales. Además de ser una empresa basada en códigos de ética, RSE (responsabilidad social empresarial), la mejora continua y buscar la superación y crecimiento de los colaboradores.

A Água Residuária de Agroindústria – Graxaria (ARA-Graxaria) se caracteriza principalmente pelos altos teores de nutrientes, como fósforo e nitrogênio, apresentando grande potencial de ser utilizada através da fertirrigação. As plantas forrageiras, quando bem manejadas se destacam pela alta capacidade produtiva e pela extração de nutrientes do solo. A aplicação de ARA-Graxaria no solo, através da fertirrigação reduz custos com fertilizantes químicos, contudo é essencial o monitoramento dos elementos químicos no solo nos locais onde se faz essa fertirrigação, minimizando riscos de contaminações ambientais. Diante disso, propõe-se avaliar a lixiviação de nutrientes e alteração de propriedades químicas do solo submetido a aplicação de água residuária de graxaria. Foi realizado experimento em colunas de solo plantadas com capim Vaquero, sob um delineamento inteiramente casualizado, com dois tipos de solo e quatro doses de ARA-Graxaria com três repetições. Foram feitas irrigações e simulação de chuvas. O lixiviado gerado foi coletado e analisado em laboratório para determinar nitrato e fósforo total, no solo foi determinado o fósforo e nitrogênio total. Para a forragem foi determinado o parâmetro de massa de forragem. As aplicações de ARA-Graxaria contribuíram com aumento na produção do Capim Vaquero, os teores de nitrato ficaram abaixo do nível crítico de contaminação das águas, evidenciando potencial do uso de ARA-Graxaria em fertirrigação de pastagens. Os teores fósforo total e nitrogênio total no solo e nos lixiviados, de forma geral, não representam riscos para contaminação das águas subsuperficiais. | Agroindustry Wastewater - Graxaria (ARA-Graxaria) is characterized mainly by high levels of nutrients, such as phosphorus and nitrogen, presenting great potential to be used through fertigation. Forage plants, when well managed, are distinguished by their high productive capacity and the extraction of nutrients from the soil. The application of ARA-Graxaria in the soil, through fertigation reduces costs with chemical fertilizers, however it is essential the monitoring of the chemical elements in the soil in the places where this fertirrigation is done, minimizing risks of environmental contaminations. Therefore, it is proposed to evaluate the leaching of nutrients and alteration of chemical properties of the soil submitted to the application of wastewater from grease. An experiment was carried out in soil columns planted with Vaquero grass under a completely randomized design with two soil types and four ARA-Graxaria doses with three replications. Irrigations and simulation of rain were done. The leachate generated was collected and analyzed in the laboratory to determine nitrate and total phosphorus, in the soil was determined the phosphorus and total nitrogen. For forage, the forage mass parameter was determined. The applications of ARA-Graxaria contributed with an increase in the production of Capim Vaquero, the nitrate levels were below the critical level of water contamination, evidencing the potential of the use of ARA-Graxaria in pasture fertirrigation. The total phosphorus and total nitrogen contents in the soil and in the leachates, in general, do not present risks for contamination of subsurface waters.