El río Cali, vital para la ciudad de Santiago de Cali, enfrenta múltiples desafíos por la contaminación y las actividades humanas. Sus aguas, fundamentales para el abastecimiento y los servicios ecosistémicos, han sufrido un deterioro significativo, afectando tanto su biodiversidad como la calidad de vida de las comunidades que dependen de él. Comprender estas problemáticas es crucial para restaurar este recurso y desarrollar estrategias innovadoras que aseguren su sostenibilidad frente a un futuro incierto. Considerando lo anterior, en este proyecto se implementaron modelos ecológicos para evaluar la calidad hidrobiológica del agua en el río Cali. Para la construcción de la base de datos, se utilizó información fisicoquímica, hidráulica e hidrobiológica de estudios realizados por la CVC y la Universidad Autónoma de Occidente en el marco del Plan de Ordenamiento del Recurso Hídrico (PORH) del río Cali entre 2021 y 2023. A partir de estos datos, se plantearon dos modelos con diferentes enfoques: uno para determinar la calidad hidrobiológica del agua basado en índices bióticos, específicamente el BMWP/Col, y otro de idoneidad de hábitat para predecir la ocurrencia de dos familias de macroinvertebrados acuáticos (Trichoptera:Helicopsychidae y Plecoptera:Perlidae) bajo diferentes condiciones ambientales. Se emplearon cuatro técnicas de minería de datos: lógica difusa, regresión logística, regresión binomial negativa y árboles de clasificación, evaluando su desempeño mediante indicadores como el F1-Score, precisión y recall. El análisis estadístico realizado, y los modelos planteados fueron creados utilizando herramientas como XLSTAT y el lenguaje de programación Python. La selección de variables predictoras se realizó mediante análisis de componentes principales (PCA) con rotación Varimax, complementado con diagramas de dispersión y box plots para explorar las relaciones entre predictores y la variable respuesta. Además, se consideraron estudios previos para la lógica difusa y un algoritmo experimental basado en el AIC del modelo. Los resultados mostraron que la lógica difusa fue la técnica más adecuada para predecir la calidad del agua con base en el índice BMWP/Col, logrando una precisión de 0,78, un F1-Score de 0,79 y una exactitud de 0,93. El modelo de idoneidad de hábitat también presentó excelentes resultados, destacándose nuevamente la lógica difusa con una precisión de 0,88 para Helicopsychidae y 0,93 para Plecoptera. Debido a la cantidad limitada de observaciones en la base de datos, las demás técnicas implementadas no alcanzaron resultados satisfactorios, pues requieren un proceso de calibración y validación más robusto al tratarse de herramientas basadas en el aprendizaje automático. Se espera a futuro aumentar el tamaño de los registros para facilitar la aplicación y escalabilidad de los modelos implementados. En conclusión, los modelos ecológicos basados en la lógica difusa demostraron ser herramientas efectivas para caracterizar y predecir la calidad hidrobiológica del río Cali, ofreciendo una base metodológica replicable para futuros estudios y la gestión sostenible de recursos hídricos en sistemas similares. | The Cali River, vital for the city of Santiago de Cali, faces multiple challenges due to pollution and human activities. Its waters, fundamental for water supply and ecosystem services, have suffered significant deterioration, affecting both its biodiversity and the quality of life of the communities that depend on it. Understanding these problems is crucial for restoring this resource and developing innovative strategies to ensure its sustainability in the face of an uncertain future. Considering the previous information, ecological models were implemented in this project to evaluate the hydrobiological quality of water in the Cali River. For the construction of the database, physicochemical, hydraulic and hydrobiological information from studies conducted by the CVC and the Universidad Autónoma de Occidente (Autonomous University of the West) in the framework of the Water Resource Management Plan (PORH) of the Cali River between 2021 and 2023 was used. From these data, two models with different approaches were proposed: one to determine the hydrobiological water quality based on biotic indices, specifically the BMWP/Col, and another of habitat suitability to predict the occurrence of two families of aquatic macroinvertebrates (Trichoptera: Helicopsychidae and Plecoptera: Perlidae) under different environmental conditions. Four data mining techniques were used: fuzzy logic, logistic regression, negative binomial regression and classification trees, evaluating their performance employing indicators such as F1-Score, precision and recall. The statistical analysis performed and the models developed were created using tools such as XLSTAT and the Python programming language. Predictor variable selection was carried out using Principal Component Analysis (PCA) with Varimax rotation, supplemented with scatter plots and box plots to explore relationships between predictors and the response variable. Additionally, prior studies for fuzzy logic and an experimental algorithm based on the model’s AIC were considered for decision-making. The results showed that fuzzy logic was the most suitable technique for predicting water quality based on the BMWP/Col index, achieving a precision of 0,78, an F1-Score of 0,79, and an accuracy of 0,93. The habitat suitability model also delivered excellent results, with fuzzy logic once again standing out, achieving a precision of 0,88 for Helicopsychidae and 0,93 for Plecoptera. Due to the limited number of observations in the database, the other techniques implemented did not achieve satisfactory results, as they require a more robust calibration and validation process since they are tools based on machine learning. In the future, the size of the records is expected to increase to facilitate the application and scalability of the implemented models. In conclusion, the ecological models based on fuzzy logic proved to be effective tools for characterizing and predicting the hydrobiological quality of the Cali River, offering a replicable methodological basis for future studies and the sustainable management of water resources in similar systems. | Proyecto de grado (Ingeniero Ambiental)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2025 | Pregrado | Ingeniero(a) Ambiental

El Humedal Jaboque, es considerado como un ecosistema clave para la ciudad de Bogotá, debido a los servicios ecosistémicos y ambientales que brinda, sin embargo, este cuerpo de agua se encuentra sometido a diferentes tensores ambientales, que dificultan la prestación de dichos servicios y que a su vez, alteran la calidad fisicoquímica y biológica del agua. El humedal Jaboque, se divide en tres sectores, siendo el sector tres (S3) el área con mayor intervención antrópica, seguido del segundo sector (S2), mientras que el sector uno (S1) el cual colinda con el río Bogotá, se encuentra sometido a menor presión antrópica. En el presente estudio a partir de la estadística descriptiva se analizó la calidad del agua del Humedal Jaboque a nivel espacial y temporal, para lo cual, se determinaron las condiciones fisicoquímicas de la calidad del agua del humedal, a partir del registro histórico de doce (12) variables fisicoquímicas: pH, temperatura del agua, oxígeno disuelto, DBO5, DQO, conductividad, sólidos suspendidos totales, aceites y grasas, nutrientes (fósforo total, nitratos y/o nitrógeno total Kjeldahl) y tensoactivos, para un periodo de tiempo comprendido desde el año 2004 al 2020; cabe resaltar, que se recopiló información para la mayoría de los años comprendidos en la ventana de tiempo mencionada, como se evidencia en el anexo 3 y que los puntos de muestreo para los cuales se obtuvieron información histórica fueron georreferenciados, lo que permitió, la visualización del sector del humedal al que corresponde cada dato; así mismo, es de importancia mencionar, que de la información recopilada se analizaron los datos registrados únicamente para los años 2004, 2005, 2012, 2016, 2017, 2019 y 2020, lo anterior, debido a que, para estos años se contó con información para los tres sectores del humedal Jaboque.El análisis espacio temporal de la calidad del agua, para los años 2017, 2019 y 2020 fue robustecido mediante el cálculo y análisis de los índices ICA, BMWP/Col y ASPT. Estos índices solo se aplicaron para los tres años en mención, debido a que se contó con información completa de las variables fisicoquímicas requeridas para el cálculo del ICA, y de registros de macroinvertebrados acuáticos a nivel de familia para la obtención de los índices biológicos mencionados. Finalmente, con los datos de las variables fisicoquímicas y de los índices ICA, BMWP/Col y ASPT, siendo los dos últimos índices calculados a partir de la información hidrobiológica “macroinvertebrados acuáticos”, se aplicó la prueba no paramétrica de Varianza Wilconxon y se analizó la calidad del agua a nivel espacial (sectores del humedal) y temporal (Años 2017, 2019 y 2020). Los resultados obtenidos en la presente investigación se enfocaron a nivel espacial y temporal. A nivel fisicoquímico, para la ventana de tiempo comprendida entre el 2004 al 2020, en los tres sectores del humedal predominaron condiciones de hipoxia, aguas mineralizadas y aguas contaminadas por aguas residuales. Espacial y temporalmente, para los años 2017, 2019 y 2020, el índice ICA reflejó aguas de mala y regular calidad para los años 2017 y 2019, para el año 2020 aguas contaminadas para los tres sectores del humedal. Por otra parte, los índices BMWP/Col y ASPT indicaron aguas muy contaminadas para los tres sectores del humedal para los años 2017 y 2019, mientras que para el año 2020, aguas fuertemente contaminadas. | The Jaboque Wetland is considered a key ecosystem for the city of Bogotá, due to the ecosystemic and environmental services it provides; however, this body of water is subject to different environmental tensors that hinder the provision of such services and, in turn, alter the physicochemical and biological quality of the water. The Jaboque wetland is divided into three sectors, with sector 3 being the area with the greatest anthropic intervention, followed by the second sector (S2), while sector 1, which borders the Bogotá river, is subject to less anthropic pressure. In the present study, based on descriptive statistics, the water quality of the Jaboque Wetland was analyzed at a spatial and temporal level, for which, the physicochemical conditions of the wetland's water quality were determined, from the historical record of twelve ( 12) physicochemical variables: pH, water temperature, dissolved oxygen, BOD5, COD, conductivity, total suspended solids, oils and fats, nutrients (total phosphorus, nitrates and / or total Kjeldahl nitrogen) and surfactants, for a period of time comprised from 2004 to 2020; It should be noted that information was collected for most of the years included in the mentioned time window, as evidenced in Annex 3 and that the sampling points for which historical information was obtained were georeferenced, which allowed the visualization of the wetland sector to which each data corresponds; Likewise, it is important to mention that from the information collected, the data recorded only for the years 2004, 2005, 2012, 2016, 2017, 2019 and 2020 were analyzed, the above, because, for these years, there was information for the three sectors of the Jaboque wetland. The spatial-temporal analysis of water quality for the years 2017, 2019 and 2020 was strengthened by calculating and analyzing the ICA, BMWP / Col and ASPT indices. These indices were only applied for the three years in question, due to the fact that there was complete information on the physicochemical variables required for the calculation of the ICA, and from data of aquatic macroinvertebrates at the family level to obtain the mentioned biological indices. Finally, with the data of the physicochemical variables and the ICA, BMWP / Col and ASPT indices, the last two indices being calculated from the hydrobiological information "aquatic macroinvertebrates", the non-parametric test of Wilconxon Variance was applied and analyzed water quality at a spatial level (wetland sectors) and temporal (Years 2017, 2019 and 2020). The results obtained in the present investigation were focused on a spatial and temporal level. At the physicochemical level, for the time window between 2004 and 2020, in the three sectors of the wetland conditions of hypoxia, mineralized waters and waters contaminated by sewage prevailed. Spatially and temporally, for the years 2017, 2019 and 2020, the ICA index reflected water of poor and regular quality for the years 2017 and 2019, for the year 2020 contaminated waters for the three sectors of the wetland. On the other hand, the BMWP / Col and ASPT indices indicated highly polluted waters for the three sectors of the wetland for the years 2017 and 2019, while for the year 2020, highly contaminated waters. | http://www.ustadistancia.edu.co/?page_id=3956 | Maestría

Introducción: La calidad del agua en una cuenca hidrográfica, y su uso potencial, se ven afectados por factores antrópicos y naturales. El río Tárcoles es el receptor final de aguas de la región central de Costa Rica, donde el tratamiento de aguas residuales es inadecuado o inexistente. Objetivo: Evaluar la contaminación del agua en el río y evaluar a los macroinvertebrados como bioindicadores del ecosistema. Métodos: Se realizaron evaluaciones fisicoquímicas, microbiológicas y de macroinvertebrados del agua superficial en cuatro sitios durante doce meses consecutivos, incluidos dos índices de calidad del agua (ICA-NSF y holandés). Hicimos visitas mensuales para la colocación y recolección de sustratos artificiales para macroinvertebrados acuáticos, y visitas bimensuales para la recolección de muestras de agua para análisis ex situ de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos. Además, se caracterizó el uso del suelo en la parte baja de Tárcoles a partir de archivos tipo “raster” de cobertura. Resultados: Algunas variables fisicoquímicas tuvieron concentraciones similares a las informadas para otros ríos costarricenses, mientras que el oxígeno fue inferior. Las variables microbiológicas indicaron altos niveles de contaminación, especialmente en la época de lluvias. En la estación seca, hubo más macroinvertebrados acuáticos, siendo Chironomidae, Oligochaeta e Hydrobiidae los más abundantes. La contaminación de los ríos se clasifica como "incipiente" según el índice holandés y como "calidad media" según el ICA-NSF. Conclusiones: la contaminación del río Tárcoles se debe principalmente a un uso inadecuado del suelo y actividades antrópicas. Recomendamos un plan de gestión de cuencas e investigación sobre la salud del ecosistema y la conservación de especies vulnerables. | “Physicochemical and microbiological quality of surface water in the Grande de Tárcoles River, Costa Rica: an ecological approach”. Introduction: The quality of the water in a hydrographic basin and its potential use are affected by anthropic and natural factors. The Tárcoles River is the final receiver of waters from the central region of Costa Rica, where the treatment of wastewater is inadequate or non-existent. Objective: To evaluate water pollution in the river and review macroinvertebrates as ecosystem bioindicators. Methods: Physicochemical, microbiological and macroinvertebrate evaluations of the surface water were done in four sites for twelve consecutive months, including two water quality indices (ICA-NSF and Dutch). Monthly visits were made for the placement and collection of artificial substrates for aquatic macroinvertebrates, and bimonthly visits for the collection of water samples for ex situ analysis of the physicochemical and microbiological parameters. In addition, the land use in the lower part of Tárcoles was characterized from cover raster files. Results: Some physicochemical variables showed similar concentrations to those reported for other Costa Rican rivers, while oxygen showed lower values. The microbiological variables indicated high pollution levels, especially in the rainy season. In the dry season, there were more aquatic macroinvertebrates, and Chironomidae, Oligochaeta and Hydrobiidae were the most abundant. River pollution is categorized as “incipient” according to the Dutch index and as “medium quality” according to the ICA-NSF. Conclusions: the pollution of the Tárcoles River is mainly due to inadequate land use and anthropic activities. We recommend a basin management plan and research on ecosystem health and conservation of vulnerable species. | Universidad Nacional, Costa Rica | Universidad Estatal a Distancia, Costa Rica | Escuela de Ciencias Biológicas | Escuela de Química

El Sistema Nacional de Áreas Protegidas (SINAP) cumple los compromisos de conservación y promoción de los recursos naturales en el territorio nacional generando proyectos de investigación con el fin de determinar la calidad de sus recursos, a través de planes de manejo territorial. La Territorial Amazonía lleva a cabo el monitoreo de recursos dentro de las áreas protegidas y las zonas de influencia de los 5 departamentos de la Región Amazónica, por lo que se vuelve un objetivo la caracterización del recurso hídrico para determinar la calidad del mismo y el impacto de fenómenos antrópicos en el territorio que podrían afectar dicho recurso. Este estudio se desarrolló en el municipio de El Retorno, en el departamento de Guaviare (Colombia), se realizó un levantamiento de información en tres Reservas Naturales de la Sociedad Civil (RNSC) en donde cruzan tres diferentes afluentes que desembocan en Caño Grande en la zona de influencia de la Reserva Natural Nacional Nukak (RNN Nukak). El estudio se realizó durante los meses de julio a diciembre del año 2021 en un total de nueve estaciones, en donde se hizo un reconocimiento de la zona a través del índice QBR, para la determinación de calidad de agua se midieron parámetros fisicoquímicos con un multiparámetro HANNA HI9829, y se utilizó el índice biológico de calidad BMWP_Col/ASPT para el cual se colectaron muestras de macroinvertebrados acuáticos a través de colecta manual y Red D (1mm) teniendo en cuenta los valores de abundancia y riqueza. Los datos fueron analizados a través de un análisis de correspondencia canónica y una agrupación clúster según las abundancias. Se obtuvo una relación significativa con respecto a variables ambientales de temperatura, saturación de oxígeno y oxígeno disuelto, una menor relación con respecto al cambio del pH y caudal; las abundancias más altas fueron de las familias Chironomidae y Elmidae, según la diversidad se determinó que la estación 3P (Caño Palo Grueso) fue la más biodiversa. | Dirección Territorial Amazonía - RNN Nukak | Biólogo | Pregrado | The National System of Protected Areas (SINAP) fulfils the commitments of conservation and promotion of natural resources in the national territory by generating research projects in order to determine the quality of its resources, through territorial management plans. The Amazon Territory carries out the monitoring of resources within protected areas and zones of influence of the 5 departments of the Amazon Region, so it becomes an objective the characterization of water resources to determine their quality and the impact of anthropogenic phenomena in the territory that could affect this resource. This study was carried out in the municipality of El Retorno, in the department of Guaviare (Colombia). Information was collected in three Civil Society Nature Reserves (RNSC) where three different tributaries flow into Caño Grande in the area of influence of the Nukak National Nature Reserve (RNN Nukak). The study was conducted during the months of July to December 2021 in a total of nine stations, where a reconnaissance of the area was made through the QBR index, for the determination of water quality physicochemical parameters were measured with a multiparameter HANNA HI9829, and the biological quality index BMWP_Col/ASPT was used for which samples of aquatic macroinvertebrates were collected through manual collection and Red D (1mm) taking into account the values of abundance and richness. The data were analysed by canonical correspondence analysis and clustering according to abundance. A significant relationship was obtained with respect to environmental variables of temperature, oxygen saturation and dissolved oxygen, a lesser relationship with respect to pH change and flow rate; the highest abundances were of the families Chironomidae and Elmidae, according to diversity it was determined that station 3P (Caño Palo Grueso) was the most biodiverse.

El Sistema de Parques Nacionales Naturales de Colombia (SPNN) con el propósito de investigar en zonas de amortiguación de áreas protegidas, creó el “Programa de monitoreo de la Reserva Nacional Natural Nukak”, donde se vinculan mediante el acuerdo de trabajo 20215050000821 con la Universidad El Bosque. El presente estudio fue llevado a cabo en el departamento del Guaviare, El Retorno, en tres Reservas Naturales de la Sociedad Civil con afluentes que tienen desembocadura en Caño Grande y tiene como objetivo determinar la calidad de agua por medio de macroinvertebrados acuáticos y su relación con variables fisicoquímicas. Este monitoreo fue realizado desde septiembre de 2022 a enero de 2023 en diez estaciones de muestreo, donde se implementaron métodos de captura como red D, red de pantalla y recolecta manual y fueron medidas las variables fisicoquímicas in-situ de temperatura, pH, oxígeno disuelto, saturación de oxígeno y conductividad, y ex -situ componentes del calcio y fósforo usando el fotómetro multiparámetro HI83099. Fue aplicada una prueba de análisis de varianza no paramétrica Kruskal-Wallis para fisicoquímicos y se calcularon índices de calidad de agua BMWP - ASPT e índices de diversidad alfa. Para identificar relaciones entre las variables, los caños y los macroinvertebrados acuáticos se realizó un CCA. Se obtuvo un total de 830 organismos de los cuales la familia más representativa fue Palaemonidae (19.28%). El índice BMWP-ASPT arrojó una calidad de agua “dudosa o moderadamente contaminada” para la mayoría de las estaciones. El orden Decapoda fue el más representativo con una alta abundancia durante el muestreo, debido a que son organismos indicadores de aguas con un elevado contenido de materia orgánica. Asociado se obtuvo que las variables de conductividad alcanzaron niveles entre (4-35 μS/cm) y concentraciones de calcio >1mg/L que permitieron a los crustáceos un mayor endurecimiento del exoesqueleto, crecimiento y proliferación. | Laboratorio de investigaciones de biología (INBIBO) | Museo de Ciencias Naturales Universidad El Bosque (MCUB) | Parques Nacionales Naturales de Colombia (PNN) | Biólogo | Pregrado | The Sistema de Parques Nacionales Naturales de Colombia (SPNN) with the purpose of researching in the protected areas buffer zones, created the "Monitoring Program of the Nukak National Natural Reserve", where they are linked through the work agreement 20215050000821 with the El Bosque University. This study was carried out in the department of Guaviare, El Retorno, in three Natural Reserves of the Civil Society with affluents that flow into Caño Grande and its objective is to determine water quality by means of aquatic macroinvertebrates and their relationship with physicochemical variables. This monitoring was conducted from September 2022 to January 2023 at ten sampling stations, where capture methods such as D-net, screen-net and manual collection were implemented and in-situ physicochemical variables of temperature, pH, dissolved oxygen, oxygen saturation and conductivity, and ex-situ calcium and phosphorus components were measured using the multiparameter photometer HI83099. It was applied a non-parametric Kruskal-Wallis analysis of variance test for physicochemicals and calculated water quality indices BMWP - ASPT and alpha diversity indices. To identify relationships between variables, streams and aquatic macroinvertebrates, a CCA was performed. A total of 830 organisms were obtained, of which the most representative family was Palaemonidae (19.28%). The BMWP-ASPT index showed " questionable or moderately contaminated" water quality for most of the stations. The Decapoda order was the most representative with a high abundance during the study, due to the fact that they are indicator organisms of waters with a high content of organic matter. Associated with this, the conductivity variables reached levels between (4-35 μS/cm) and calcium concentrations >1mg/L, which allowed the crustaceans a greater hardening of the exoskeleton, growth and proliferation.

El Humedal El Resbalón, es un humedal ubicado en Cota-Cundinamarca (Colombia), pertenece a la subcuenca del río Chicú, con una gran importancia debido a la variedad de servicios ecosistémicos, bienes y funciones ambientales que presta. Actualmente se encuentra sometido a diversos tensores ambientales, entre ellos, la llegada de vertimientos domésticos (viviendas y colegios), agrícolas y ganaderos. En el presente estudio, se analizó la variación espacio temporal del cuerpo de agua teniendo en cuenta la relación existente entre los macroinvertebrados acuáticos y las variables ambientales. Se realizaron 3 monitoreos (estiaje, transición y lluvia). Se estudiaron cinco estaciones distribuidas, estratégicamente, se registraron variables fisicoquímicas, se realizaron los métodos asociados al cálculo de productividad primaria y se realizó la recolección de macroinvertebrados acuáticos. Se calcularon los índices de calidad y contaminación del agua, índices aplicables a macroinvertebrados bentónicos y se determinó la productividad primaria con el fin de reconocer el estado trófico del humedal y a su vez la calidad del cuerpo hídrico. Se realizó un análisis de correspondencia canónica, método más productivo y utilizado en la historia de análisis multivariante en ecología, de factores ambientales y macroinvertebrados acuáticos. El ACC, mostró la variación espacio temporal del humedal con el período de estiaje (julio 2016), transición (agosto) y lluvia (octubre), identificando altas correlaciones entre nutrientes y presencia de familias y a su vez baja incidencia del pH y temperatura en cuanto a macroinvertebrados acuáticos. El estudio indica que se presentan relaciones en cuanto a variables bióticas y abióticas que contribuyen a la determinación del estado de la calidad del agua, concluyendo que a partir del análisis de los índices calculados el humedal se encuentra en un estado intermedio de contaminación, lo cual indica que su uso potencial está dirigido a la preservación de flora y fauna. A partir de ello, se considera que el humedal debe ser tenido en cuenta en programas de conservación y recuperación de humedales que se han implementado en otros cuerpos de agua por parte de la Corporación Autónoma Regional. | Ingeniero Ambiental | Pregrado