BOLETIN GRESIA_5

Facultad de Ingeniería Ambiental Boletín N° 5 Enero - diciembre de 2012

En este número: Editorial / Tema Central: Observatorio de la gestión integral del riesgo y del ambiente localidad Rafael Uribe Uribe - Valoración de residuos sólidos: Sustitución de la palma de cera por amero de mazorca en la celebración del domingo de ramos - Proyecto comunitario de educación ambiental / Punto de vista: Simulación numérica de vertimientos en suelos: perspectivas en en el contexto colombiano - Simulación del movimiento de los contaminantes en el suelo mediante el uso de un modelo numérico compatible con el sistema de información geográfico de la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales (ANLA) / Implicaciones de los modelos numéricos en el marco del otorgamiento de licencias ambientales para vertimientos en suelos / Enlaces de interés

Editorial Directivos UAN Rectora Marta Losada Vicerrector Académico Víctor Hugo Prieto Vicerrector de Ciencia Tecnología e Innovación Carlos Arroyave Posada Vicerrector Administrativo Ariel Vega Secretaria General Martha Carvalho Directora Fondo Editorial Lorena Ruiz Serna Decana Facultad Ingeniería Ambiental Diana Quintero Torres Director Unidad para el Desarrollo de la Ciencia y la Investigación Edwin Humberto González Rojas Editor Anibal Pérez Asistente editorial Diego Alejandro Martínez Consejo Editorial Diana Quintero Torres, Edwin González Rojas, William Lozano Rivas, Anibal Pérez García, Diego Escobar, Alcibiades Bohórquez, Juan Valderrama, David Aperador Corrector de estilo Sebastián Montero Diseñador Gráfico César Augusto Bran Tarazona Impresión Imagen Editorial Fotografias: flickr.com, Wikimedia Commons Foto de la Portada de Luis Fernando Molina

Ing. Diana Isabel Quintero Torres.

Decana Facultad de Ingeniería Ambiental

Trabajamos con la comunidad en la búsqueda de soluciones ambientales

Uno de los aspectos más importantes para la Facultad de Ingeniería Ambiental de la Universidad Antonio Nariño es el trabajo extracurricular que pueden adelantar nuestros estudiantes e investigadores con problemáticas ambientales reales en diferentes comunidades, lo que permite poner en práctica las teorías, modelos y lecciones aprehendidas en el aula.

Además de nuestro compromiso por ofrecer a la sociedad profesionales integrales que desarrollen soluciones ambientales sostenibles, realizamos trabajos de investigación interdisciplinarios con un fuerte enfoque social sobre problemáticas puntuales que afectan a las diferentes comunidades que se encuentran en nuestro entorno, fortaleciendo así el concepto de extensión en nuestra Facultad.

Tras varias investigaciones desarrolladas por las diferentes localidades de Bogotá queremos destacar en esta nueva edición del boletín Gresia los resultados y conclusiones obtenidos en este interesante ejercicio de interacción entre academia y sociedad.

Localidades como Rafael Uribe Uribe, Usme, Suba, Antonio Nariño fueron algunos de los sitios en los que trabajamos en la construcción de un observatorio de la gestión integral del riesgo y del ambiente; en la elaboración y actualización de planes de emergencia; en la solución al manejo de los desechos sólidos urbanos a partir de alternativas amigables con el medio ambiente, entre otras actividades. Estas experiencias nos permitieron adaptar a nuestro currículo, electivas relacionadas con cada uno de los proyectos desarrollados.

Finalmente agradecemos a las entidades públicas y privadas que permitieron el desarrollo de estos proyectos, a los investigadores por su trabajo incansable y los estudiantes que participaron en cada uno de los espacios dispuestos en cada fase de la investigación.

De nuestra parte, seguiremos fortaleciendo nuestras líneas de investigación y en la búsqueda de más espacios de interacción académico y profesional.

Tema Central Observatorio de la gestión integral del riesgo y del ambiente localidad Rafael Uribe Uribe Diana Isabel Quintero (IQ, MSc.)1

Resumen El programa de Ingeniería Ambiental de la Universidad Antonio Nariño viene participando del Observatorio de la gestión integral del riesgo y medio ambiente para la localidad Rafael Uribe Uribe, para lo cual se elaboró diez planes de emergencias y la actualización del Plan de Prevención y Atención de emergencias de la Localidad.

Palabras clave: riesgo, manejo ambiental.

Introducción Debido a la dinámica socioeconómica de la ciudad de Bogotá, al urbanismo descontrolado, la ocupación de zonas no aptas para construcción como consecuencia del valor bajo del suelo, la alta demanda de espacios, la pobreza, las migraciones por violencia, y la degradación del medio ambiente, se han generado sobre la ciudad de Bogotá una serie de amenazas de las cuales la población de menos recursos han sido y son las más vulnerables.

De las 20 localidades de la ciudad de Bogotá, es tal vez la de Rafael Uribe Uribe la que conlleva mayores riesgos, como consecuencia de su proceso de urbanización. En sus primeros estadios, durante los años 30 y 40´s surgieron barrios obreros tales como el Olaya, el Marco Fidel Suarez entre otros, sin embargo, prontamente se vería afectada por la ilegalidad apareciendo barrios como los Chircales, Mirador entre otros. (Alcaldía Mayor de Bogotá & Universidad Antonio Nariño, 2012). Desde 1980 hasta nuestros días, el territorio se ha expandido tanto en la parte alta y media, creándose condiciones subnormales y problemas en el suministro de servicios públicos entre otros.

La alcaldía de la Localidad Rafael Uribe Uribe ha sido consciente de esta problemática, y como respuesta a esta preocupación abre una convocatoria pública dirigida a estamentos educativos con el propósito de crear el observatorio de la gestión integral del riesgo y del ambiente, con el firme propósito de sensibilizar y apoyar a la comunidad en torno a la gestión del riesgo, abordado desde el enfoque de la prevención más que de la mitigación.

Es así como de un conjunto de universidades, fue seleccionada la Universidad Antonio Nariño con un propósito claro, el trabajo y acompañamiento a la comunidad.

En adición a la consolidación del observatorio, el programa de Ingeniería Ambiental de la Universidad Antonio Nariño elaboró diez planes de emergencias y la actualización

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Decana Facultad de Ingeniería Ambiental, Universidad Antonio Nariño

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del Plan de Prevención y Atención de emergencias de la Localidad; lo cual junto con el acompañamiento a la comunidad permitió realizar un trabajo interdisciplinario con un fuerte enfoque social.

Principales hallazgos Las amenazas naturales son aquellos elementos de nuestro entorno que son peligrosos al hombre causados por fuerzas extrañas a él. La OAS (Organization American States) define las amenazas naturales como todos los fenómenos atmosféricos, hidrológicos, geológicos y a los incendios por su ubicación, severidad y frecuencia, tienen el potencial de afectar adversamente al ser humano, a sus estructuras y a sus actividades. (Alcaldía Mayor de Bogotá & Universidad Antonio Nariño, 2012).

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La Localidad Rafael Uribe Uribe está ubicada al sur oriente del Distrito Capital, con un total de suelo urbano de 1.388,87 HecUAN

táreas, de las cuales el 9,92% (137,68 Ha.) están catalogadas como áreas de Estructura Ecológica Principal. Esta localidad no cuenta con suelo de expansión ni con suelo rural y según el censo del 2005 la población de Rafael Uribe Uribe es de 377.615 habitantes, lo cual equivale al 5,06% de la distribución de la población para el Distrito Capital.

La localidad limita al costado oriental con San Cristóbal a través de la Carrera 10a y los cerros orientales; por el costado norte con la localidad Antonio Nariño a través de la Avenida 1º de Mayo; por el costado occidental, con la Localidad de Tunjuelito por la Avenida 27 sur y la Transversal 33; por el costado sur, por la vía a Usme, y por el costado suroccidental, con Tunjuelito, por la Diagonal 46 sur y la calle 50D sur.

En el extremo suroriental de la localidad, se encuentra el Parque Ecológico Distrital Entrenubes limitando con la localidad de San

Respecto a las inundaciones, los sectores que se encuentran en las zonas por amenaza de inundación son los que se encuentran cercanos a la ronda de la quebrada la Chiguaza.

La quebrada comparte límites entre la UPZ Diana Turbay, Marruecos y el Parque Entrenubes. Las amenazas por riesgo tecnológico se encuentran en el costado noroccidental de la localidad.

Por otro lado, la localidad Rafael Uribe Uribe al igual que gran parte de la ciudad de Bogotá, presenta afectación por contaminación de agua, aire, ruido y manejo inadecuado de residuos sólidos.

Cristóbal y se extiende hasta el límite del costado sur de la localidad. El parque está destinado exclusivamente para la preservación y restauración de flora y fauna nativas, así como para la recreación pasiva sin exceder la concentración máxima de personas. Al sur de la localidad limita con la cuenca hidrográfica La Fiscala y al costado suroriental con la microcuenca Las Mercedes. (Alcaldía Mayor de Bogotá & Universidad Antonio Nariño, 2012).

Dentro de las amenazas a las cuales se encuentra sujeta la localidad esta la remoción en masa, inundaciones y el riesgo tecnológico además de la potencialidad por actividad sísmica a la cual esta propensa la ciudad de Bogotá.

Las zonas de remoción en amenaza alta se encuentran dispersas en el territorio de las UPZ Marruecos y Diana Turbay; en la UPZ Marruecos se localiza la mayor cantidad de manzanas ubicadas en zonas de remoción con amenaza alta y media; en la UPZ Diana Turbay también se presentan un gran número de predios que se encuentran en áreas con remoción media y algunos sectores con remoción alta. La UPZ San José presenta algunas zonas de remoción con amenaza baja.

Como resultado de este convenio se realizaron aulas itinerantes; las cuales tenían como propósito sensibilizar en campo a la comunidad, se identificaron escenarios de riesgo, se definieron debilidades en la gestión con el propósito de mejorarar la preparación y la atención de los mismos.

Conclusiones Bogotá debe adoptar una posición preventiva respecto a la gestión de riesgo, haciendo énfasis en la población vulnerable.

La localidad Rafael Uribe Uribe, debido a su crecimiento no planificado enfrenta una serie de amenazas especialmente aquellas que hacen referencia a la remoción en masa; por otro lado, la degradación ambiental es inminente en muchas de las upz que integran la localidad.

Los resultados encontrados durante la ejecución de este proyecto, permitieron alimentar el currículo del programa de Ingeniería Ambiental de la UAN, para lo cual se integro una asignatura electiva en torno a este aspecto.

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Tema Central Valoración de residuos sólidos: Sustitución de la palma de cera por amero de mazorca en la celebración del domingo de ramos David Aperador-Rodríguez, Diego Escobar Ocampo, Alcibiades Bohorquez, Diana Quintero Torres

Resumen Los procesos en torno al manejo de los desechos sólidos urbanos, contempla un proceso de análisis de las características de los mismos para establecer su disposición final. Dentro de las actividades económicas en la ciudad de Bogotá generadora de residuos, se encuentran las populares Plazas de Mercado, que para el proceso de investigación sobre Valoración de Residuos Sólidos de la Facultad de Ingeniería Ambiental, se caracterizaron los residuos por medio de cuarteo de tres plazas de mercado en la ciudad, dando como resultado, que el amero de mazorca es uno de mayor generación. Una vez obtenidas las cifras, como alternativa de aprovechamiento, se planeó la propuesta de la utilización de esta materia prima, para la elaboración del tradicional ramo para la fiesta religiosa del Domingo de ramos, que tradicionalmente se utiliza palma de cera, cuya especie está en peligro de extinción, asi como el loro orejiamarillo, por su extracción y afectación su ecosistema local.

La propuesta se desarrollo conjuntamente con la Secretaria Distrital de Ambiente y la arquidiócesis de Bogotá, trabajando conjuntamente con núcleos de artesanos comunitarios en 3 localidades de Bogotá, dando como resultado, un producto reciclable y aprovechable, beneficios económicos, amigable con el medio ambiente, sin incidir de manera negativa sobre la fiesta religiosa católica.

Palabras claves: valoración de residuos sólidos, ramos de amero, economía comunitaria.

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Introducción Bogotá, Capital de Colombia con una población aproximada para el 2011 de 7’258.629 produce por habitante una cantidad 0,32 Kg, es decir un total de 2322761,28 Kg. UAN

de residuos sólidos residenciales que llegan al relleno sanitario Doña Juana, en la localidad de Ciudad Bolívar al sur de la ciudad (UAEPS, 2011).

Dentro de las actividades económicas donde son producidos estos residuos aprovechables, se encuentran las populares plazas de mercado, que en Bogotá existen 19 registradas por el Instituto Para la Economía Social (IPES), cuya población que trabaja en dichos lugares, son campesinos y comunidad tradicional de esta actividad (IPES, 2011).

Las plazas de mercado son generadoras diarias de residuos orgánicos, los cuales en su mayoría son dispuestos en los rellenos sanitarios y poco aprovechables por las respectivas administraciones; lo anterior produce impactos negativos para el medio ambiental, así como para la comunidad. Algunos de los residuos pueden ser aprovechados en otras actividades rentables para los mismos generadores.

En este orden de ideas, el planteamiento de un plan de manejo de residuos sólidos como alternativas productivas para su aprovechamiento, contempla una reducción de los desechos enviados a centros de disposición final (ej: Relleno Doña Juana), y una visión positiva de las plazas de mercado en procesos alternativos y apoyo al medio ambiente ante la comunidad y el entorno administrativo.

Metodología Selección de plazas de mercado en Bogotá Para la clasificación de los residuos sólidos como prueba piloto en plazas de mercado de Bogotá, se realizó una selección aleatoria de 2 centros en diferentes puntos de la ciudad: Plaza de Mercado Santander y Kennedy, tomando en consideración tipo de población, actividad predominante, y volúmenes generados.

Por medio de cuarteo, se realizó la caracterización de los residuos sólidos generados en las plazas de mercado, tomando muestras de los diferentes recipientes de almacenamiento, clasificándolos en orgánicos e inorgánicos. Se realizaron las respectivas medidas volumétricas y densidades por categorías, dando como resultado, y acorde a las actividades económicas, que el mayor porcentaje fueron residuos orgánicos, dentro de los cuales el amero fue el más predominante.

Como alternativa de aprovechamiento del material obtenido, se considero utilizarlo como materia prima para la elaboración de los tradicionales ramos utilizados al inicio de la semana santa (Domingo de Ramos), puesto que es una de las actividades más importantes de la religión católica de Colombia, tomando en consideración que tradicionalmente, es utilizada la palma de cera, y para su obtención, se genera un alto impacto negativo para su ecosistema de origen, así como de espe-

cies de fauna como lo es el loro Orejiamarillo (Ognorhynchus icterotis), que actualmente se encuentra en vía de extinción (Ministerio de Educación, 2007).

Diseño de ramos de amero El diseño del ramo en amero elaborado por la Facultad de ingeniería ambiental, fue socializado en núcleos de organizaciones comunitarias en localidades como Suba, Puente Aranda, Rafael Uribe Uribe, Kennedy, y particulares como estrategia de Educación Ambiental para la divulgación de la propuesta a nivel Distrital.

Conjuntamente, la propuesta fue presentada ante la Secretaria Distrital de Ambiente, donde se llevó a cabo el contrato No. 01478 de 2010, entre la entidad pública y la Universidad, dando como resultado la campaña “RECONCILIATE CON LA NATURALEZA”, promoviendo a nivel distrital la utilización de los ramos de amero en la fiesta religiosa del Domingo de ramos, cuyo lanzamiento se realizó en el templete del Parque metropolitano Simón Bolívar.

El proceso de elaboración de los ramos con amero, fue liderado por docentes y estudiantes de la facultad de Ingeniería Ambiental de la

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sideración la facilidad tanto en la obtención de la materia prima, así como su elaboración.

La utilización del amero, como residuo aprovechable en las plazas de mercado para este tipo de actividades, integra un esquema de reducción de material orgánico dentro del contexto de la participación y la economía ciudadana, en el marco de la protección de recursos naturales que actualmente presentan una alta vulnerabilidad de desaparecer a causa de su extracción en fiestas religiosas como el Domingo de Ramos.

Universidad Antonio Nariño, donde se trabajo con núcleos comunitarios de artesanos en localidades como Suba, Antonio Nariño, y Rafael Uribe Uribe.

Resultados La elaboración, distribución, y sensibilización de los ramos de amero para el inicio de la Semana Santa, tuvo una alta acogida en la comunidad católica, a la cual se les entrego 1.500 unidades, manifestando su agradecimiento e importancia de la actividad, tanto para las fiestas religiosas, así como para el medio ambiente.

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Otro factor de importancia dentro del proyecto, tuvo lugar en el modelo económico para los artesanos, quienes vieron como una oportunidad de trabajo la elaboración de los ramos para esta fecha, y la inclusión de familiares para dicha actividad, tomando en conUAN

Discusión El uso adecuado de los residuos sólidos, y su posterior aprovechamiento como modelo económico y cultural, establece una propuesta de investigación en torno a la caracterización y propiedades de los mismos, y definir directrices para su uso en diferentes escenarios que estén al nivel de los ciudadanos del común, así como sectores industriales, desde la prospectiva en la reducción de residuos en rellenos sanitarios, que en el caso de Bogotá son dispuestos en el relleno sanitario Doña Juana.

Bibliografía UAEPS. (2011). CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS RESIDENCIALES GENERADOS EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C. Bogotá D.C.: Alcaldia Mayor de Bogotá.

IPES, I. p. (2011). Informe de gestión y avance del Plan de Desarrollo IPES. Bogotá D.C.: Alcaldia Mayor de Bogotá.

Ministerio de Educación. (2007). La palma de cera está en peligro. No la acabemos. Bogotá: Centro Virtual de Noticias - CVN.

Tema Central Proyecto comunitario de educación ambiental Alba Molano2, Jhon Jairo Londoño1, Juan Herrera1, Alcibíades Bohórquez3, Edwin González2.

Resumen Se formula y se hace una prueba piloto de un proyecto comunitario de Educación Ambiental con base en un diálogo de saberes con las comunidades de influencia de la Universidad Antonio Nariño en su sede de Usme en Bogotá. Se diagnostican creencias y conceptos de los pobladores y se identifican sus necesidades más sentidas en torno a lo ambiental y su relación con su calidad de vida.

En cuanto a la metodología, el proyecto se desarrolla con base en estrategias de interpretación ambiental e identificación de concepciones a través del diálogo de saberes para lo cual se diseñan senderos de interpretación en los terrenos del proyecto “parque tecno-ecológico de Usme”.

Se plantea trabajar con una población de 300 personas mayores de 15 años. Se ubican líderes y personas interesadas en participar del estudio.

Se espera con este proyecto implementar y publicar unos lineamientos para la construcción de proyectos comunitarios de educación ambiental, elevar la confianza y conocimiento entre la comunidad y la Universidad.

Estado del arte de la investigación Proyectos comunitarios de educación ambiental. En muchos escenarios, se desarrollan múltiples discusiones sobre la importancia de la protección y conservación de los recursos naturales, debido a la importancia que generan para la existencia y supervivencia de la vida sobre la tierra. En este sentido, las propuestas que se adelantan en formación y capacitación, se desarrollan por lo general,

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en cuestiones puntuales o problemáticas específicas, dejando muchas veces de lado los factores sociales, culturales, económicos y políticos que conllevan al deterioro ambiental.

Cuando los elementos constituyentes de las situaciones ambientales se analizan de manera desarticulada y se reducen al análisis de los componentes biofísicos del medio, se minimiza la visión de lo ambiental y en la mayoría de los casos se equipara con el concepto ecología. La reflexión sobre estas y otras premisas, han llevado a algunos investigadores a determinar que existe dificultad en diversos actores sociales para comprender de manera crítica y analítica las múltiples interacciones que hay entre las dimensiones y componentes de las situaciones ambientales que se presentan en la cotidianidad de la ciudad.

Del trabajo desarrollado por un sinnúmero de instituciones, durante casi una década, se han logrado importantes acciones, políticas y proyectos que han generado en algunos ciudadanos la posibilidad de organizarse, analizar y trabajar de manera propositiva sobre problemáticas ambientales latentes en la ciudad y en el país y se han logrado acciones concretas para disminuir el impacto de los mismos sobre los seres vivos y el territorio.

Con estas evidencias, se cuestiona fuertemente la función que está cumpliendo la educación ambiental y la forma en la cual se están llevando a cabo los proyectos ambientales comunitarios - para este caso particular- que se desarrollan en diferentes escenarios sociales.

Grupo de Investigación CONCIENCIA – Facultad de Educación – UAN. Grupo de Investigación GRESIA – Facultad de Ingeniería Ambiental – UAN.

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entendida y ejercida, les introduce a los procesos una dinámica “orgánica” que constituye la base de la sostenibilidad de los mismos” (MAVDT, 2007).

Según este mismo documento, se requieren las siguientes características para que la participación sea eficaz: la oportunidad en la disponibilidad de la información, la calidad de la información, la accesibilidad a la misma y la posibilidad de que sea retroalimentado por los participantes a partir del diálogo de saberes.

Tal como lo menciona Sánchez (2001), “En la actualidad hay muchos conocimientos especializados fragmentados y existe poco conocimiento general reflexivo-formativo. Esto provoca un aumento en la incertidumbre y un progreso de la ignorancia. Frente a esta situación Morin, propuso la adopción de un nuevo punto de vista que favoreciera otro punto de ver, pensar y transformar la realidad: el pensamiento complejo.”...la educación ambiental ha de incorporarse al trabajo conjunto con diversas disciplinas para abordar así el amplio panorama ofrecido por el ambiente y su problemática”

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El Ministerio de Ambiente (2007), lo expresa así (...) “la participación ciudadana puede ser activa y tener como objetivo asumir plena y conscientemente la función que le corresponde como parte del proceso, lo cual quiere decir al mismo tiempo apoderarse, apropiarse y empoderarse de ese proceso.

Es decir, acceder a la toma de decisión en sus diferentes etapas, no necesariamente de manera exclusiva y excluyente, sino a través de un permanente diálogo de imaginarios, de saberes y de ignorancias entre todos los actores sociales, institucionales y no gubernamentales que intervienen en él. La participación así UAN

Para el logro de los retos propuestos para la participación ciudadana, en el año 2001 se formula la Política Nacional de Educación Ambiental conjuntamente entre el Ministerio de Educación Nacional y el Ministerio de Ambiente. Dicha política expresa como uno de su objetivos “Impulsar procesos de formación ciudadana que cualifiquen su participación en los espacios de decisión para la gestión ambiental, sobre intereses individuales y colectivos, atendiendo al respeto y los derechos humanos y su proyección” (PNEA, 2001) Así mismo, dentro de los criterios para la realización de la educación ambiental, la Política plantea que los proyectos ambientales deben formularse de acuerdo con procesos participativos y atender a las necesidades y expectativas de las poblaciones, de tal forma que se puedan construir “verdaderos procesos democráticos” (PNEA, 2001).

En la Política Nacional de Educación Ambiental se propone como estrategia fundamental para el desarrollo de la participación comunitaria en educación ambiental los PROCEDA (Proyectos Comunitarios de Educación Ambiental), con los cuales se pretende contribuir con la formación crítica de ciudadanos para que sean conscientes de su

corresponsabilidad en el manejo de los recursos naturales de su entorno.

En este sentido la Política Nacional de Educación Ambiental (2001), plantea que: (...) “es cada vez más apremiante y necesario abrir y consolidar espacios de participación, asumiendo la toma de conciencia de la responsabilidad colectiva para el medio ambiente, la cual debe involucrar decididamente tanto a los diversos actores de la sociedad civil como del Estado y tanto al sector formal de la educación como al sector no formal e informal”. (PNEA, 2001) Perfil ambiental y socioeconómico de la localidad de Usme: La localidad de Usme es una de las más extensas del Distrito Capital y su ubicación geográfica la convierte en una zona estratégica por su diversidad natural y cultural. La localidad limita al norte con las localidades de San Cristóbal, Rafael Uribe y Tunjuelito; al sur con la localidad de Sumapaz; al oriente con los municipios de Ubaque y Chipaque, y al occidente con la localidad de Ciudad Bolívar y el municipio de Pasca.

La localidad es la segunda en extensión del Distrito, después de Sumapaz, y el 85% del total de su suelo es rural. La mayor parte del territorio es montañosa y sus pisos térmicos varían de frío a páramo con una temperatura promedio de 8 grados en la zona rural y de 13 grados en la zona urbana. La localidad se encuentra en la cuenta del río Tunjuelo y también la atraviesan los ríos Chisacá, Lechoso y Mugroso.

Usme tiene gran cantidad de suelo de expansión urbana, suelo de protección y suelo rural. El suelo de expansión urbana está constituido por la porción del territorio Distrital que se habilitará para el uso urbano durante la vigencia del POT. Este territorio sólo podrá incorporarse al perímetro urbano mediante planes parciales. La UPZ Ciudad Usme tie-

ne la mayor superficie en suelo de expansión con 882,34 hectáreas, que corresponden al 74,66% del suelo total de expansión de la localidad. Esta es una de las zonas más extensas en crecimiento al sur de la ciudad.

Por su parte, el suelo rural, está constituido por los terrenos no aptos para el uso urbano, por razones de oportunidad o por su destinación a usos agrícolas, ganaderos, forestales, de explotación de recursos naturales o actividades semejantes. En el Distrito Capital el 74% de la superficie corresponde a suelo rural. Usme tiene a su vez quince (15) veredas que cubren el 85% del área total de la localidad.

Y por último, el suelo de protección, es una categoría de suelo constituido por los terrenos localizados dentro del suelo urbano, rural o de expansión que tienen restringida la posibilidad de urbanizarse. La localidad de Usme, tiene los siguientes sitios ecológicos clasificados como suelo de protección: 1) Parque ecológico Distrital Entre Nubes, Cuchilla del Gavilán y Cerro de Juan Rey, 2) Reserva forestal protectora Bosque Oriental de Bogotá, área protegida a nivel regional y nacional. 3) Reserva forestal Distrital: Los Soches; corredores de restauración La Requilina, Yomasa Alta, Piedra Gorda y Aguadita - La Regadera; quebradas Santa Librada, Yomasa y Bolonia, áreas de restauración El Boquerón, Los Arbolocos - Chiguaza y subpáramo Olarte; páramo Los Salitres; río Tunjuelito y Lagunas de Bocagrande, 4) Los parques Ronda del río Tunjuelito y Yomasa y 5) Zonas de alto riesgo no mitigable.

Metodología propuesta FASE I - Construcción de línea base y contextualización. En la primera fase, se construirá la línea base en la que se sustenta el problema de investigación y se realizará la contextualización del mismo.

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Construcción de línea base - levantamiento documental. Identificación de las fuentes documentales primarias y secundarias que permitan consolidar la información de los procesos de formación ambiental ciudadana desarrollados en la localidad en los últimos años.

Contextualización - entrevistas no estructuradas. Acercamiento a las comunidades de los barrios seleccionados para el trabajo de investigación, indagación de necesidades y expectativas, selección de los habitantes de los barrios aledaños al parque tecno ecológico de Usme y organización logística de las actividades a desarrollar con la población sujeto de la investigación.

FASE II - Senderos de interpretación ambiental - Salidas de campo: Diseño de senderos de interpretación ambiental. Se diseñarán recorridos en un sendero de interpretación ambiental dentro del parque tecno ecológico de Usme, en donde los participantes tendrán la posibilidad de conocer la diversidad natural y cultural del sector, dirigidos por los investigadores del proyecto. En estos recorridos, se establecerá un diálogo de saberes con las personas que desarrollen la actividad, en la cual se mantendrá un diálogo fluido y directo sobre las principales situaciones ambientales de la localidad en general, y de la zona en particular. Este recorrido será diseñado teniendo en cuenta las diferentes posibilidades ecológicas que brinda el espacio del parque tecno ecológico de Usme y se trabajará especialmente en temas referidos al ambiente (suelo, aire, agua, flora y fauna, entre otros), al desarrollo sostenible (ideas, creencias, políticas) y a la educación ambiental (necesidades de formación de las comunidades de base).

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En cada recorrido se trabajará con 30 personas aproximadamente y se realizarán un total de 10 recorridos en donde se contará con UAN

la participación de los habitantes de los barrios aledaños al parque tecno ecológico de la localidad de Usme.

Identificación de concepciones - Desarrollo de grupos focales. Una vez realizados los recorridos por el sendero de interpretación ambiental, se organizará cada grupo de 30 personas en un espacio del edificio de la Universidad Antonio Nariño para realizar la discusión en grupos focales de preguntas orientadas al análisis de las concepciones sobre ambiente, desarrollo sostenible y educación ambiental de las comunidades seleccionadas. Para esto se utilizarán preguntas orientadoras a través de un instrumento estructurado en donde se propongan varias situaciones problema a los participantes y se logre la identificación de las concepciones e ideas sobre los temas propuestos en la investigación.

FASE III - Resultados y proyecto comunitario de formación ambiental. Interpretación de resultados. Se realizará la recolección, clasificación y categorización de los resultados obtenidos en el trabajo con las comunidades para su interpretación y análisis. Se caracterizarán las concepciones sobre ambiente, desarrollo sostenible y educación ambiental de los participantes como insumo para la formulación del programa de formación ambiental comunitaria.

Proyecto comunitario de formación ambiental. Con base en los resultados de las salidas de campo y la discusión en grupos focales que fundamentan la caracterización de concepciones de las comunidades seleccionadas, se formulará el proyecto comunitario de formación ambiental.

FASE IV - Implementación de proyecto comunitario de formación ambiental proponer dentro de los objetivos.

Se desarrollará una prueba piloto del proyecto comunitario de formación ambiental con una

muestra de la población de los barrios seleccionados y se validarán los métodos, estrategias, conocimientos y estructura general del proceso, con el fin de implementarlo en una población cada vez mayor de la localidad de Usme.

Avances El proyecto en este momento se encuentra en la FASE II - Senderos de interpretación ambiental.

Para el desarrollo de esta fase se contactaron los directivos del Colegio Usme de la Universidad. Se trabajo con toda la comunidad con el fin de involucrar directamente a una población con intereses y ancestros en la zona, igualmente acompañar al Colegio en el proceso de sensibilización sobre los temas ambientales. Para este propósito en la Sede se adecuaron tres senderos de interpretación ambiental para realizar las salidas de campo en donde se trabajo especialmente en temas referidos al ambiente (suelo, aire, agua, flora y fauna, entre otros). Los recorridos se realizaron en tres jornadas, la primera con los profesores y directivos, la segunda con los estudiantes de los grados pre kínder a decimo y la tercera con los padres de familia. En todas se realizaron talleres introductorios a la temática ambiental el desarrollo sostenible (ideas, creencias, políticas) y a la educación ambiental (necesidades de formación de las comunidades de base).

Posteriormente se realizaron los recorridos por los senderos los cuales finalizaron con la exposición y el análisis de la cartografía realizada por los participantes sobre las percepciones ambientales identificadas sobre ambiente, desarrollo sostenible y educación ambiental utilizando la expresión gráfica desarrollada en los talleres, teniendo en cuenta el pasado, presente y futuro, y ubicando los actores y factores que han intervenido en estos cambios.

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Punto de Vista Simulación numérica de vertimientos en suelos: Perspectivas en en el contexto colombiano Ivonne Marcela Rodríguez Sánchez , Fabio Orlando Mayorga Munar1

Resumen Este trabajo tiene como objetivo primordial establecer los lineamientos básicos para una regulación de vertimientos en Colombia mas adecuada. A partir de una revisión de la regulación existente, se evidencia que ésta no cuenta con los mecanismos suficientes para garantizar la sostenibilidad ambiental de las actividades económicas. Para contribuir a la solución de esta problemática, se plantea una metodología básica para caracterizar de manera mas adecuada los impactos negativos de los vertimientos sobre la calidad del recurso hídrico. En particular, se introduce una herramienta que permite analizar diferentes escenarios de contaminación a través del uso de modelos computacionales que permiten desarrollar la simulación numérica de vertimientos a suelos.

Palabras claves: simulación numérica, vertimiento, contaminación, legislación.

Abstract This work aims to develop basic strategies to strength dumping regulation in Colombia. From a comprehensive review, we have realized that Colombian legislation lacks of mechanisms to quantitatively characterize the effect of economic activities on the environment. To contribute towards a solution of this problem we propose a methodology that allows us to simulate different scenarios ba-

sed on the use of physics-based models. The ultimate goal of this effort is to contribute in the construction of an adequate regulation that allows us to guarantee the sustainability of the economical activities.

Keywords: numerical modeling, dumping, pollution, legislation Introduccion A medida que se dio el crecimiento de país y el fortalecimiento de las actividades económicas, como son la agricultura y la industria, surgieron una serie de problemas a nivel ambiental que se presentan cada día con mayor frecuencia y severidad. Toda esta problemática ambiental es causada por acciones generadas consciente (manejo inadecuado de residuos) o inconscientemente (accidentes inesperados) por las industrias, generando en muchos casos una gran contaminación en los diferentes componentes ambientales, donde los receptores finales son el suelo y los cuerpos hídricos superficiales y subsuperficiales.

En la tabla 1 se mencionaran algunos casos puntuales de vertimientos alevosos importantes en suelos colombianos. En este trabajo se plantea el uso de modelos numéricos para determinar cuantitativamente el efecto de los vertimientos en suelos, así como para diseñar estrategias de mitigación de estos efectos a través de la simulación de escenarios.

Tabla 1. Inventario de casos de vertimientos en suelos colombianos

LOCALIZACION

ACTIVIDAD

CONTAMINANTE

AFECTACION

Uraba antioqueño

Agricultura

Agro-Químico

Suelos y cuerpo hídrico

Ronda Rio Tunjuelito

Industria

Residuos Peligrosos

Suelos y cuerpo hídrico

Ventaquemada, Boyacá

Transporte Químicos

Acido Sulfúrico

Cuerpo hídrico

Chinacota

Petrolera

Crudo

Cuerpo hídrico

Ronda Rio Torca

Petrolera

Crudo

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Marco conceptual Los modelos de simulación numérica son representaciones simplificadas de la realidad de tal manera que permiten a través de la reproducción de variables de interés, responder preguntas sobre las dinámicas de un sistema.

Estos modelos, son expresados como algoritmos numéricos, donde una vez creados, desarrollados y calibrados, permiten someter el sistema a diversas condiciones ambientales, permitiendo estimar el comportamiento del sistema ante situaciones diversas (escenarios), inclusive escenarios que se alejan de sus condiciones más usuales (Sanint, 2004).

Con el fin de lograr el objetivo propuesto se plantea la construcción de un modelo basado en la física ya que este constituye un méto-

do efectivo para predecir el comportamiento de diversos sistemas (Leyva Suárez, 2010).

El modelo propuesto es capaz de simular el movimiento del agua en la superficie y la subsuperficie (tanto en la zona saturada como en la zona no saturada), así como el transporte de contaminantes. En el modelo propuesto se tienen en cuenta diferentes tipos de procesos físico-químicos que incluyen advección, difusión, dispersión, y reacciones químicas.

Para la simulación de estos procesos es necesario seguir un protocolo de modelación, el cual incluye una serie de pasos como se puede observar en la Figura 1, con el fin de convertirlo en un proceso lógico y ordenado, el cual está encaminado a la obtención de un resultado, el cual sería un modelo de simulación

DEFINICIÓN DE PROPOSITO

MODELO CONCEPTUAL

IDENTIFICACIÓN DE CÓDIGO

DISEÑO DEL MODELO

CALIBRACIÓN

VALIDACIÓN

Figura 1. Protocolo de modelación

15 Boletin de la Facultad de Ingeniería Ambiental

para vertimientos, que cumpla con las condiciones y parámetros establecidos.

Simulaciòn de vertimientos Para demostrar la utilidad del protocolo propuesto se simularon casos sintéticos de vertimientos asociados a diferentes tipos de suelos.

En la Figura 1, se presentan los resultados de la simulación para los casos de estudio escogidos generados usando el modelo numérico siguiendo el protocolo propuesto. Estos casos corresponden a dos tipos de materiales diferentes (arcilla y arena) y para un nivel freáti-

co localizado a 5 metros del fondo. Para este caso se definió un flujo constante en dirección izquierda-derecha.

Para el caso del suelo arcilloso se observa que el mecanismo predominante por el cual se mueven los contaminantes es la difusión/ dispersión, ya que existe una baja velocidad del movimiento de fluido. En contraste para el caso del suelo arenoso se observa que el mecanismo predominante es la advección ya que tiene una mayor conductividad hidráulica y por tanto velocidades mayores.

Conclusiones y recomendaciones En este trabajo se desarrolló un protocolo de modelación que constituye una metodología novedosa que servirá para definir los requerimientos de información del área de estudio para el caso de vertimientos, adicionalmente representa un buen punto de partida para el desarrollo de futuros estudios de contaminación en suelos en el contexto colombiano.

En el contexto colombiano el uso de modelos numéricos basados en la física para simular vertimientos en suelos representa una herramienta relativamente nueva, estos tienen un gran potencial para fortalecer la gestión ambiental de vertimientos tanto en fuente hídricas como en suelos. Además, esta herramienta permitirá analizar la relación costobeneficio del vertimiento introduciendo la variable de mitigación del impacto, que hasta el momento no había sido tenida en cuenta en la ecuación.

En ese sentido, los modelos numéricos representan un importante instrumento para fortalecer la regulación de vertimientos líquidos y como herramienta de protección ambiental.

16

Figura 2. Simulación de vertimientos en suelo arcilloso (izquierda) y arenoso (derecha)

UAN

En futuros estudios se pretende incorporar la heterogeneidad y anisotropía del suelo en las

consideraciones para realizar la simulación. Adicionalmente, se analizarán estrategias como pozos de extracción y su efectividad como medida de mitigación de la contaminación.

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Boletin de la Facultad de Ingeniería Ambiental

17

Simulación del movimiento de los contaminantes en el suelo mediante el uso de un modelo numérico compatible con el sistema de información geográfico de la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales (ANLA) Luis Raúl Echeverry Barreto , Sharel Alexa Charry Ocampo, Vanessa Rodríguez Rueda.

Resumen In the advance of the project on the development of a toolbox for the simulation of discharges of contaminants in soil, it produces a job that involves various phases, which begins with collecting information provided by the national authority and processing it, to identify gaps in the hydrocarbon sector for the development of new parameters in the terms of reference for the development of projects in the sector. Developments of each of the activities contribute to training of each of the young researchers to assess the environmental problems presented in the hydrocarbon sector.

Introduccion El proyecto propone la elaboración de una guía para la simulación de vertimientos de contaminantes en el suelo en casos particulares del departamento de Casanare, para la construcción de un protocolo de modelación de vertimientos en el suelo emitidos por actividades petroleras.

18

El desarrollo del proyecto se ha dado durante una serie de fases; la primera fase inicio con el apoyo del joven investigador Luis Raúl Echeverry Barreto quien durante los meses de junio, julio y agosto, hizo parte del proceso de análisis y clasificación de información existente en la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales (ANLA)de diversos puntos de extracción petrolera de proyectos implementados en el área, mediante una matriz que será incorporada en un SIG (Sistemas de Información Geográfica).

UAN

Durante la segunda fase se documento el equipo de trabajo con información suministrada por el investigador principal como preámbulo al inicio de tareas para la comprensión de las dimensiones físicas del proyecto.

En una tercera fase se realizaron jornadas de capacitación de los software MATLAB y HydroGeoSphere (Therrien. et al. 2006), de tal forma que se entendiera el entorno de la simulación a desarrollar y variables usadas como área de vertimiento, caudal, condiciones de frontera, geometría del modelo y aspectos relacionados a la anisotropía. Estas simulaciones (ver Figura1) permitieron generar guías metodológicas para casos de heterogeneidad y homogeneidad, ya que los casos de contaminación en suelos son de diversos tipos y magnitudes.

Figura1. Simulación desarrollada en HydroGeoSphere (Fuente: Pérez et al.En preparacion)

En la cuarta fase se hizo la revisión del Diagnostico Ambiental de Alternativas (DAA) y los términos de referencia (TDR) del sector de hidrocarburos para los Estudios de Impacto Ambiental (EIA) asociados al departamento del Casanare (ver figura 2). Se hallaron inconsistencias que en cierta medida se complementaron con requerimientos y recomendaciones de aspectos, parámetros y análisis necesarios para otorgar una licencia ambiental.

Figura 2. Vertimientos en el departamento del Casanare (Fuente: Pérez et al. En preparacion)

Posteriormente en la quinta fase se adelanto una etapa de recopilación, organización, selección y pre-procesamiento de la información disponible suministrada por el ANLA, con datos geológicos, geofísicos, climatológicos e hidrológicos, e Hidrogeológicos de 9 proyectos de empresas de diversas industrias dedicadas a la explotación de hidrocarburos, estas empresas están ubicadas en el departamento de Casanare.

Se determinó un polígono del área de estudio (ver Figura 3) considerando el punto de mayor demanda de pozos de extracción; la información suministrada por el ANLA contenía Informes de Cumplimiento Ambiental (ICAS) de proyectos que incluyen información sobre el impacto ambiental y las medi-

das tomadas para su mitigación. Después se elaboraron bases de datos, de los vertimientos y captaciones subterráneas, donde se tabularon parámetros físicos (caudal, coordenadas, tipo vertimiento, fuente receptora, tipo de pozo, tipo de aprovechamiento, tiempo de captación número de expediente, operador, nombre del proyecto, municipio, tipo de coordenadas) para cada ICA, clasificando de igual manera información piezométrica y de pruebas de bombeo para encontrar información de líneas isométricas de los niveles de aguas subterráneas. La información procesada de forma compatible con el modelo computacional escogido, finalmente se hallaron falencias en la información de cada proyecto. Por consiguiente se consultaron otras fuentes de información como la Corporación Autónoma Regional de la Orinoquia (Corporinoquia) y la Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH). Estas consultas se hicieron de manera telefónica y por correo electrónico en el primer caso, y mediante reuniones con expertos en el segundo.

En la sexta fase se presentó un informe de avances ante el ANLA a través de una reunión en las instalaciones del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, con el fin de presentar avances del poryecto y solicitar información adicional relacionada con líneas sísmicas, información geoleléctrica y otros informes de cumplimiento ambiental proyectos desarrollados en el área de estudio (Casanare). Este proyecto contribuye a la solución de problemas de vertimientos en suelos en especial para la industria de los hidrocarburos, ya que proporciona una herramienta

Boletin de la Facultad de Ingeniería Ambiental

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Figura 3. Vertimientos en el departamento del Casanare (Fuente: Pérez et al. En preparacion)

para evaluar de manera cuantitativa los impactos de dicha actividad y para establecer alternativas de remediación, mitigación y control. Además de contribuir para la solución de un conflicto ambiental, contribuye al proceso profesional de cada integrante del grupo de investigación, como una experiencia educativa, laboral y personal.

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260–273.

ted subsurface and solute surface flow and solute transport.

Technicalreport.

UAN

Implicaciones de los modelos numéricos en el marco del otorgamiento de licencias ambientales para vertimientos en suelos Sharel Alexa Charry Ocampo1, Luis Raúl Echeverry Barreto1, Vanessa Rodríguez Rueda1, Aníbal José Pérez García1

Abstract In this work, we present the implications of implementing a numerical approach to ensure that the decision-system of the Colombian National Authority of Environmental Licensing is based in a robust methodology.

In particular, we propose a protocol for simulating dumping associated to the oil industry.

This methodology is integrated to the Terms of References used by the national authority so that it includes a more comprehensive characterization of the study area in terms of hydrogeological parameters. Moreover, the re-designed Terms of Reference propose a detailed methodology to estimate aquifers vulnerability using well known methodologies.

Based on the vulnerability analysis a modeling approach is proposed. Although it is not the purpose of this paper, the ultimate goal of this investigation is to implement a model in the context of the Casanare state, where oil industry has expanded throughout. In that sense, the proposed methodology represents the starting point towards this objective.

Resumen En este trabajo se presentan las implicaciones de usar una aproximación metodológica basada en modelos numéricos para fortalecer el sistema de otorgamiento de licencias de la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales (ANLA). En particular, se propone un protocolo para simular vertimientos asociados al sector de hidrocarburos. Este protocolo es integrado a los términos de referencia usados por la Autoridad, de tal manera que las actualizaciones propuestas a los términos de referencia incluyan una profunda caracterización del área de estudio en lo relacionado

con parámetros hidrogeológicos. Adicionalmente, estos términos propuestos incluyen una metodología para estimar la vulnerabilidad de los acuíferos asociados a los vertimientos. Esta metodología constituye el soporte de decisiones para establecer si es necesaria la implementación de un modelo numérico, el cual debe seguir el protocolo propuesto.

Aunque no es el propósito de este artículo, el objetivo principal de esta investigación es implementar un modelo numérico en el contexto del departamento del Casanare, el cual presenta una intensiva explotación a lo largo de toda su extensión.

Metodología La metodología para el fortalecimiento del sistema de licenciamiento se propone en cuatro etapas fundamentales: (i) en la primera etapa se hace una revisión de la información disponible y una revisión bibliográfica, (ii) en la segunda etapa se plantea el desarrollo de un protocolo para la simulación de vertimientos de contaminantes en el suelo que sea aplicable para diferentes tipos de vertimientos, en la (iii) se plantea la integración del protocolo de modelación en los términos de referencia del ANLA, incorporando los requerimientos de información determinados por el protocolo, y en la (iv) se propone la implementación del modelo usando el protocolo para casos particulares en el departamento del Casanare. En este artículo se presentan los resultados de las tres primeras etapas.

Revision de información secundaria y de referencias bibliográficas La primera etapa inició con el apoyo en la construcción de una base de datos geográfica digi-

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tal con la información disponible de tal manera que se acompañaron los procesos de análisis y clasificación de la información existente en el ANLA (Autoridad Nacional de Licencias Ambientales). En particular, la información recopilada incluye puntos de extracción petrolera de proyectos actualmente implementados en el departamento del Casanare. El objetivo de este proceso era conocer la información disponible actualmente de tal manera que se pueda incorporar en los términos de referencia requerimientos adicionales para una implementación mas adecuada del modelo numérico.

Seguidamente, se desarrolló una revisión bibliográfica de referencias nacionales e internacionales en lo relacionado con la simulación de vertimientos en suelos. En este punto se construyó un análisis comparativo de modelos numéricos con potencial uso en Colombia en este caso particular de vertimientos del sector hidrocarburos. Los criterios generales que se tuvieron en cuenta en este análisis fueron: (i) aspectos técnicos que incluyen tipo de procesos que simula, sistema de ecuaciones que resuelve, suposiciones necesarias, simplificaciones usadas, disponibilidad de solución numérica en paralelo entre otros, (ii) económicos asociados con costos por tipo de licencia, (iii) legales relacionados con licenciamiento, (iii) de acceso relacionados con la flexibilidad del código, disponibilidad del código fuente, (iv) de operación relacionados con disponibilidad de interface gráfica, conexión con otros software para la generación de gráficos, sistema operativo en el cual puede ser usado, entre otros y (v) mantenimiento que están asociados a soporte post-venta, actualización entre otros.

22

Basado en estos criterios, considerando los objetivos del análisis y después de una cuidadosa revisión de modelos hidrogeológicos se decidieron evaluar cinco (5) modelos: UAN

1.

2.

3.

4.

5.

ModFlow es un paquete computacional desarrollado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) basado en un esquema de diferencias finitas que resuelve las ecuaciones de flujo subterráneo, escrito inicialmente en Fortran.

Feflow que es un programa desarrollado en el Instituto de Mecánica de la Academia Alemana de las Ciencias por el profesor Jörg Diersch y comercializado por DHI group software desde 2007 cuando compró la licencia.

Hydrogeosphere es un paquete computacional que es capaz de similar flujo superficial y subsuperficial y sus interacciones. Fue desarrollado en la Universidad de Waterloo (Canadá).

FEHM es un modelo computacional que ha sido desarrollado en la División de Ciencias Ambientales y de La Tierra en el Laboratorio de Los Alamos (CA, USA). Este paquete es capaz de simular una gran diversidad de procesos incluido transporte de solutos y de calor, así como la migración de contaminantes en la zona vadosa.

OpenGeoSys (OGS) es un proyecto de código abierto desarrollado inicialmente en la Universidad de Tübingen y actualmente en el Unwelt Forschung Zentrum (UFZ) en Leipzig (Alemania) capaz de simular los procesos de flujo en medio poroso y fracturado.

Teniendo en cuenta los parámetros descritos anteriormente se construyó una tabla comparativa de los modelos presentada en la tabla 1.

Protocolo para la simulación de vertimientos de contaminantes en el suelo El proceso de modelación inicia con (i) la definición del propósito del modelo seguido por (ii) el desarrollo del modelo conceptual.

Tabla 1. Análisis comparativo de modelos MODELO COMPUTACIONAL

SIMULA TRANSPORTE

SIMULA CONEXIÓN SUPERFICIE ZONA NO - SUBSUPERFICE SATURADA

ESQUEMA NUMÉRICO

VERSIÓN PARALELA

COSTO (US$)

ES OPEN -SOURCE

TIENE DOCUMENTACIÓN INTERFACE GRÁFICA

Modflow

NO

NO

SI*

Dif. Finitas

NO

Freeware*

´NO

NO**

SI

Feflow

NO

NO

NO

Elem. Finitos

NO

$4000

NO

SI

SI

HGS

SI

SI

SI

Elem. Finitos

SI

CC

SI

NO**

SI

FEHM

SI

SI

NO

Elem. Finitos

NO

CC

NO

SI

NO

OGS

SI

SI

NO

Elem. Finitos

SI

CC

SI

SI

NO

** Necesita aplicaciones adicionales para hacerlas disponibles

El desarrollo del modelo conceptual incluye la definición de (1) el area de interés y los limites físicos del modelo; (2) las unidades hidroestratigráficas de tal manera que podamos definir la variabilidad espacial de las propiedades hidráulicas de los materiales; (3) el sistema de flujo que nos permite entender el movimiento del agua y determinar áreas de descarga y recarga del acuífero así como también la conexión entre diferentes formaciones permeables, y (4) definir las características físico-químicas del vertimiento y geoquímicas del suelo que nos permite definir las reacciones que deberán ser tenidas en cuentas en la modelación. El desarrollo del modelo conceptual esta limitado entonces por la definición dada las unidades estratigráficas del acuífero y por sus respectivas propiedades hidráulicas. En general, el modelo conceptual nos permite definir las variables y los parámetros que son relevantes en los procesos que se requiere simular asociados a cada área de estudio.

A continuación se hace (iii) la selección del sistema de ecuaciones que mejor describen las dinámicas de flujo para el modelo conceptual de cada uno de los problemas que se enfrentan, y la escogencia, desarrollo e implementación de los códigos que serán usados para solucionar este sistema de ecuaciones.

A continuación se hace (iv) la selección del código computacional que es el algoritmo di-

señado para resolver el modelo matemático (el sistema de ecuaciones que describen los procesos físicos) de manera numérica. Comúnmente, se debe hacer una verificación de ambos del código computacional y del sistema de ecuaciones. La verificación del código computacional está asociada a la comparación de los resultados numéricos del modelo con una o varias soluciones analíticas o con otras soluciones numéricas ya comprobadas.

A continuación se debe llevar a cabo (v) el diseño del modelo mediante el cual el modelo conceptual es expresado en una forma adecuada de tal manera que pueda ser introducido al modelo computacional (código computacional). Este paso incluye (1) el diseño de la grilla, (2) la definición de las condiciones de frontera, y (3) la definición de las condiciones iniciales del modelo. Para disenar la grilla se construye un dominio discretizado, que consiste en un arreglo de nodos comúnmente asociados a elementos finitos o diferencias finitas (Anderson y Woessner, 1992) que constituyen la estructura del modelo numérico.

Para el modelo de flujo se deben definir las condiciones de frontera de acuerdo a lo definido en el modelo conceptual (Dirichlet o Neuman) Para el modelo de transporte, las condiciones de frontera mas usadas son las de tipo Dirichlet que definen una concentración del contaminante en la frontera; de tipo

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Neumann que describen la entrada de masa de contaminante al sistema en la frontera. Finalmente, se definen las condiciones iniciales de los modelo de flujo y transporte. Idealmente, la condición inicial se debe definir a través de una amplia y completa colección de datos que nos provee con una fotografía de toda la situación al inicio del período que queremos simular. Desafortunadamente, debido a limitaciones económicas y físicas típicamente no se cuenta con esta condición de frontera, por esta razón debe ser generada a través de distintos métodos (P.ej. Sudicky et al. 2008; Perez et al. 2011; Perez, 2011).

24

A continuación se lleva a cabo (vi) la calibración del modelo, el propósito de la calibración del modelo es establecer que el modelo puede reproducir las mediciones de campo , P.ej. alturas piezométricas o concentraciones, así como también estimar los valores de los parámetros del modelo basados en mediciones.

Estos valores calibrados son obtenidos mediante la modificación sistemática de los valores de los parámetros hasta que los datos de salida medidos y simulados son similares. Para establecer hasta que punto estos valores deben ser similares se usa el 2-test (Cirpka, 2010; Perez et al., 2011) que tiene en cuenta la incerUAN

tidumbre de las mediciones y los errores epistémicos intrínsecos del modelo (i.e. errores en la definición de las condiciones de frontera o en las condiciones iniciales). El siguiente paso es (vii) la validación del modelo, el propósito de la validación es establecer una mayor confianza en el modelo mediante el uso del set de parámetros calibrados para reproducir un segundo grupo de datos de campo (e.g Abbott and Refsgaard, 1996; Ebel and Loague, 2006; Kirchner, 2006; Klemes, 1986, 1987; Loague and VanderKwaak, 2004). Una vez el modelo ha sido calibrado y validado, se puede obtener información confiable a partir de (ix) simulación de alternativas asociadas a los tipos y/o características de los vertimientos.

Propuestas para el rediseño de los términos de referencia del anla En esta fase se revisaron los términos de referencia (TDR) para el sector hidrocarburos en lo relacionado con Estudios de Impacto Ambiental. Como primera medida se analizó el documento para identificar los componentes relacionados con los objetivos este estudio, en ese respecto se encontró que los principales aportes se podían hacer en varios capítulos, siendo de particular importancia para este estudio los apartes que se recomienda adicionar

al capitulo 4. Demanda, uso, aprovechamiento y/o afectación de recursos naturales en la sección 4.3 Vertimientos. Dichos apartes se presentan a continuación: 1.

Realizar la caracterización fisicoquímica del área de disposición (textura, capacidad de intercambio catiónico, pH, Relación de adsorción de sodio (RAS), porcentaje de sodio intercambiable, Contenido de humedad), para la disposición de aguas industriales se deberá adicionalmente evaluar grasas y aceites, hidrocarburos totales y metales (los metales a evaluar dependerán de la composición fisicoquímica del vertimiento, para el caso de hidrocarburos, se deberá evaluar arsénico, bario).

2. Suministrar una caracterización físicoquímica típica de referencia del agua que se pretende verter.

3. Definir la geometría de las unidades hidrogeológicas que intervendrá el vertimiento a través de sondeos sísmicos o geoeléctricos 4. Espesor de las capas confinantes 5. Identificar las zonas de recarga y descarga del acuífero del área de influencia.

6. Definir parámetros hidráulicos de las unidades hidrogeológicas a través de pruebas de bombeo. Se deben definir: transmisividad y/o conductividad hidráulica, nivel dinámico y nivel estático, prueba de infiltración y balance hídrico del suelo coeficiente de almacenamiento.

7. Estimación de la variación del nivel freático 8. Espesor de las capas confinantes.

9. Levantar información piezométrica que permita definir las principales direcciones de flujo en el acuífero asociado. Y las aguas subterráneas del área de influencia.

10. Identificar el tipo de acuífero.

11. Ubicación geoespacial de la zona de estudio y el punto de referencia donde se realizan las pruebas

12. Análisis de las características físico–químicas de las aguas subterráneas asociadas al área de influencia recolectadas a través de una campaña de monitoreo.

13. Identificar las zonas de recarga y descarga del acuífero del área de influencia.

14. Desarrollar un modelo conceptual hidrogeológico que permita integrar toda la información disponible. Dicho modelo conceptual debe incluir: • Un mapa hidrogeológico georeferenciado de acuerdo a los lineamientos del ANLA que incluya un inventario de pozos, aljibes, jagüeyes, así como la vectorización de cuerpos de agua superficial.

• Un mapa de isolíneas de niveles piezométricos que describa las direcciones de flujo principales en el área de influencia del vertimiento • Se deben definir las fronteras del modelo. El modelo debe incluir las estructuras que intervendrá el vertimiento.

• Se deben identificar las conexiones del acuífero con cuerpos de agua superficiales y otros subsuperficiales.

• En el caso de rocas fracturadas es indispensable determinar la conductividad real del sistema roca-fracturas • Teniendo el modelo conceptual se debe elaborar un mapa de vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos a la contaminación usando los métodos GOD y DRASTIC. En caso de encontrar áreas con moderada o alta vulnerabilidad usando cualquiera de los dos métodos, es necesario construir un modelo numérico que permita calcular el movimiento derivado de los procesos de construcción, operación y explotación asociadas a la actividad petrolera, que debe tener como punto de partida el modelo conceptual y debe seguir el protocolo de modelación. Adicionalmente se debe garantizar que:

Boletin de la Facultad de Ingeniería Ambiental

25

• El modelo computacional usado debe Bibliografía adaptarse a los requerimientos concep- Anderson, M., Woessner, W., 1992. Applied Groundwater tuales del caso particular estudiado (P.ej. Modeling: Simulation of Flow and Advective Transport.

Si existe un acuífero en roca fracturada Academic Press. se debe usar un modelo que sea capaz de considerar flujo preferencial en fracturas Jones, J., Sudicky, E., McLaren, R., 2008. Application of a (modelos de doble porosidad). fully-integrated surface-subsurface flow model at the water• En caso que exista conexión con cuerpos shed-scale: a case study. Water Resources Research 44 (3), de agua superficiales el modelo debe ser W03407. capaz de simular estas conexiones.

• En caso que la zona no saturada tenga Kolditz, O., Delfs, J., Burger, C., Beinhorn, M., Park, C., un espesor relevante (> 1 m), sobre 2008. Numerical analysis of coupled hydrosystems based on todo para la ocurrencia de reacciones an object-oriented compartment approach. Journal of Hyquímicas y biológicas, el modelo debe droinformatics 10 (3), 227–244. Kolditz, O., Du, Y., Burger, ser capaz de simular el flujo y transporte C., Delfs, J., Kuntz, D., Beinhorn, M., Hess, M., Wang, W., de contaminantes en esta zona.

• El modelo numérico debe ser usado para Li, Q., Unger, A., Sudicky, E., Kassenaar, D., Wexler, E., desarrollar un análisis de vulnerabilidad Shikaze, S., 2008. Simulating the multi-seasonal response of más profundo. La vulnerabilidad en este a large-scale watershed with a 3D physically- based hydrolocaso no debe ser evaluada usando indi- gic model. Journal of Hydrology. cadores categorizados (subjetivos) sino parámetros físicos medibles que son va- Maier, U., DeBiase, C., Baeder-Bederski, O., Bayer, P., 2009. riables de salida del modelo (P.ej. concen- Calibration of hydraulic parameters for large-scale vertical traciones vs. concentraciones admisibles). flow constructed wetlands. Journal of Hydrology 369 (3–4), • El modelo de flujo debe ser calibrado y 260–273. validado utilizando al menos tres piezómetros de control con al menos 8 medi- A.J Pérez, R. Abrahao, J. Causapé, O.A Cirpka, and C.M ciones de nivel piezométrica en un lapso Bürger. Implications of diffusive wave cascading plane simude 3 meses. Los piezómetros deben es- lations for the study of surface water – groundwater interactar localizados en la dirección principal tion with a 3-d fully-integrated catchment model. In: XVIII de flujo.

International Conference on Water Resources. 2010 • Se deben realizar simulaciones de los vertimientos teniendo en cuenta consi- A.J Pérez, R. Abrahao, J. Causapé, O.A Cirpka, and C.M deraciones de incertidumbre y diferentes Bürger. Simulating the transition of a semi-arid rainfed catmetodologías/tipos de vertimiento al chment towards irrigation agriculture. Journal of Hydrolosuelo. gy, 409:663–681, 2011.

La habilidad del modelo para la calibración y validación se debe evaluar usando metodologías tradicionales tales como por ejemplo: RMSE y el 2-test

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Enlaces de Interés

1. Portal Académico Matlab y Simulink http://www.mathworks.com/academia/

En este portal que hace parte de la documentación de soporte de Matlab se encuentran de manera categorizada herramientas para el uso de Matlab y Simulink en el aprendizaje, en la enseñanza y en la investigación. Estas herramientas incluyen referencias a libros gratis, acceso a compra de libros directamente a Amazon, tutoriales interactivos, artículos técnicos y una amplia gama de ejemplos de aplicación de Matlab.

2. Base de datos en Biorremediación http://www.scienceinschool.org/

Este enlace ayuda al estudiante, a conocer ejemplos y practicas en campo y laboratorio de procesos y técnicas de biorremediación. En este portal se pueden encontrar interesantes links relacionados con diferentes aplicaciones de la biorremediación y otras áreas.

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3. Centro de Observación e Investigación de los Recursos Terrestres del USGS. http://eros.usgs.gov/

Es el portal del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) que provee información satelital básica, así como publicaciones e investigaciones relacionadas con este tema lideradas por los investigadores del USGS. También provee información satelital aplicada a diferentes áreas de investigación como son cambio climático, evolución de paisajes, manejo de riesgos y desastres.

4. Revista Hydrology and Earth System Sciences (HESS) http://www.hydrology-and-earth-system-sciences.net/

Es una revista de libre acceso interactiva de la Unión Europea de las Ciencias de la Tierra, con un alto contenido en hidrología contextualizado en las ciencias de la tierra. Su sistema completamente abierto permite hacer seguimiento a discusiones científicas sobre las interacciones ecosistemas, agua, tierra y el hombre.

28 UAN