Sistemas de Drenajes y Agua de Riego en la Cuenca Alta, Media y Baja del Río Valdivia



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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción
“Sistemas de Drenajes y Agua de Riego en la Cuenca Alta, Media y Baja del Río Valdivia”

TESINA DE SEMINARIO

Previo a la obtención del título de:


INGENIEROS AGROPECUARIOS
Presentada por:
Carlos Alberto Robalino Rodríguez

Ramón Elfego López Zevallos

GUAYAQUIL – ECUADOR
Año: 2011
A G R A D E C I M I E N T O
A todas las personas que de uno u otro modo colaboraron en la realización de este trabajo, a nuestro Director de Tesis MSc. Edwin Jiménez, por su invaluable ayuda, y a Don Eleodoro Rodríguez, guía de la comuna Loma Alta quien ayudó en el recorrido de la cuenca.

D E D I C A T O R I A

A NUESTRAS ESPOSAS

A NUESTROS HIJOS

A NUESTROS PADRES

A NUESTROS HERMANOS


TRIBUNAL DE GRADUACIÓN

__________________ _________________

Ing. Francisco Andrade S. MSc. Edwin Jiménez R.

DECANO DE LA FIMCP DIRECTOR DE TESINA

PRESIDENTE

___________________

Dr. Paúl Herrera S.

VOCAL PRINCIPAL
DECLARACIÓN EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de esta Tesina de Seminario, nos corresponde exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL”
(Reglamento de Graduación de la ESPOL)

_________________________

Carlos Robalino Rodríguez

_________________________

Ramón López Zevallos
RESUMEN
El presente trabajo se realizó en la cuenca hidrográfica del río Valdivia – California, ubicada en la parte norte de la provincia de Santa Elena, Comuna Valdivia. Este río nace en los cerros Sombrero, Guachinea y La Torre, con el nombre de California y fluye de norte a sur en su parte alta, para luego hacerlo de este a oeste, siguiendo un valle estrecho hasta su desembocadura en el mar. Tiene aproximadamente 50.2 Km de longitud; abarcando un área de 164.51 Km2 (16,450.89 Ha) que representa el 3.5% del área de la cordillera Chongón – Colonche y el 2.3% de la Península de Santa Elena.

El propósito de este trabajo fue realizar un diagnóstico referencial del recurso agua en la cuenca hidrográfica del río Valdivia – California, conocer su composición físico-química, su aptitud para consumo humano, los usos que se dan de ella, y que sirvan de referencia para tomar medidas correctivas para su uso sustentable y la conservación del mismo.


La metodología de trabajo aplicada consistió en tomar muestras de agua a lo largo del río en las cuencas alta, media y baja. Se tomaron dieciocho muestras, doce de aguas superficiales y seis de aguas subterráneas; además se realizaron trece mediciones de caudal. A las dieciocho muestras se les analizó calcio, magnesio, sodio, potasio, carbonatos, sulfato, cloro, nitratos, pH, dureza, conductividad eléctrica, sólidos disueltos totales y turbidez. A diez de ellas se les analizó metales pesados: aluminio, cadmio, cobre, níquel, plomo y mercurio; además se les analizaron los niveles de coliformes totales. De las muestras de agua subterránea a dos de ellas se analizaron trazas de organofosforados (agroquímico).
Los resultados evidenciaron un elevado nivel de coliformes totales en todas las muestras en que se analizó este parámetro, a excepción del pozo Carrizal, y de acuerdo a la normativa TULAS, se determina que el agua del río Valdivia – California, desde la comuna del Suspiro hasta Valdivia, así como la de los pozos utilizados por las comunidades para su abastecimiento, no es apta para el consumo humano y debe ser sometida a tratamiento convencional. Únicamente el pozo Carrizal tiene que ser sometido a desinfección. Tampoco es apta para uso agrícola, ni para ser usada con fines recreativos, por esta misma razón.
También se detectó que seis muestras presentan problemas con salinidad, aunque en un nivel moderado, pero en los pozos de agua, no así en el agua del río; por lo tanto, el agua utilizada para riego proveniente de pozos, se la debe utilizar en cultivos tolerantes a la salinidad.
Para los parámetros de metales pesados dos muestras presentaron un nivel alto de aluminio, que de acuerdo con TULAS, las hace no aptas para consumo humano, pero se las puede usar para riego de cultivos o en ganadería.
Con respecto a organofosforados, se encontraron niveles muy bajos, lo que no determina un problema.
ÍNDICE GENERAL
Pág.

RESUMEN.................................................................................................... VI

ÍNDICE GENERAL........................................................................................ IX

ABREVIATURAS.......................................................................................... XV

ÍNDICE DE FIGURAS.................................................................................. XVI

ÍNDICE DE TABLAS................................................................................... XVII

ÍNDICE DE GRÁFICOS............................................................................. XVIII

ÍNDICE DE ANEXOS................................................................................... XIX

ÍNDICE DE MAPAS..................................................................................... XX

INTRODUCCIÓN............................................................................................. 1



OBJETIVOS.................................................................................................. 3
CAPÍTULO 1................................................................................................. 5

  1. AGUA....................................................................................................... 5

    1. Propiedades físico-químicas dentro de la cuenca............................. 6

      1. Parámetros físicos................................................................... 7

        1. Temperatura...................................................... 7

        2. Color.................................................................. 9

        3. Olor.................................................................... 10

        4. Residuos y sólidos............................................. 11

        5. Turbiedad y transparencia................................. 11

        6. Conductividad.................................................... 13

      2. Parámetros químicos............................................................... 14

        1. pH, acidez y alcalinidad..................................... 14

        2. Oxígeno disuelto................................................ 15

        3. Dióxido de carbono............................................ 17

        4. Dureza............................................................... 18

    2. Nutrientes.......................................................................................... 19

      1. Compuestos nitrogenados....................................................... 19

        1. Amoniaco........................................................... 20

        2. Nitratos y nitritos................................................ 21

        3. Nitrógeno orgánico............................................. 24

      2. Compuestos fosforados........................................................... 24

    3. Materia orgánica................................................................................ 25

      1. Carbono orgánico total............................................................ 26

      2. Demanda química de oxígeno (DQO)..................................... 26

      3. Demanda bioquímica de oxígeno (DBO)................................. 27

    4. Aniones y Cationes........................................................................... 28

      1. Sodio....................................................................................... 28

      2. Potasio..................................................................................... 29

      3. Calcio....................................................................................... 30

      4. Magnesio................................................................................. 31

      5. Carbonatos y bicarbonatos...................................................... 31

      6. Cloruros................................................................................... 33

      7. Sulfatos.................................................................................... 34

    5. Metales.............................................................................................. 34

    6. Pesticidas.......................................................................................... 36

      1. Organoclorados....................................................................... 37

      2. Organofosforados.................................................................... 39

    7. Indicadores microbiológicos.............................................................. 40

CAPÍTULO 2................................................................................................. 43



  1. HIDROLOGÍA.......................................................................................... 43

    1. Concepto........................................................................................... 43

    2. Funciones de los sistemas hidrológicos............................................ 43

    3. Elementos de los sistemas hidrológicos........................................... 45

    4. El ciclo hidrológico............................................................................. 45

    5. El balance hídrico.............................................................................. 46

    6. Componentes del ciclo hidrológico.................................................... 47

      1. Precipitación............................................................................ 47

        1. Formas de la precipitación................................. 48

        2. Distribución de la precipitación.......................... 49

      2. Intercepción............................................................................. 50

      3. Escorrentía.............................................................................. 51

      4. Evaporación............................................................................. 54

      5. Transpiración........................................................................... 54

      6. Evapotranspiración.................................................................. 56

      7. Pendiente................................................................................ 57

CAPÍTULO 3................................................................................................. 60



  1. CUENCAS HIDROGRÁFICAS................................................................ 60







    1. Concepto de cuenca hidrográfica...................................................... 61

    2. Tipos de Cuenca............................................................................... 64

    3. Componentes de la cuenca hidrográfica........................................... 65

    4. El ecosistema cuenca....................................................................... 68

    5. Partes de la cuenca hidrográfica....................................................... 69

    6. Elementos de la cuenca.................................................................... 71

    7. Clasificación de cuencas................................................................... 75

    8. Cordillera Chongón – Colonche........................................................ 77

    9. Cuenca hidrográfica del río Valdivia – California.............................. 79

CAPÍTULO 4................................................................................................. 81



  1. MATERIALES Y MÉTODOS................................................................... 81

    1. Área de estudio................................................................................. 81

    2. Determinación del tipo de cuenca................................................... 85

    3. Recorrido base................................................................................ 85

      1. Semana 1............................................................................... 87

      2. Semana 2............................................................................... 88

      3. Semana 3............................................................................... 90

      4. Semana 4............................................................................... 91

      5. Semana 5............................................................................... 92

    4. Medición de caudales...................................................................... 92

      1. Métodos de medición............................................................. 93

        1. Mediciones volumétricas...................................93

        2. Vertederos........................................................ 94

        3. Sección Tipo - velocidad media teórica............ 94

        4. Sección Tipo - velocidad media estimada........ 95

        5. Diluciones comparadas.................................... 96

      2. Metodología aplicada............................................................. 96

    5. Análisis químico................................................................................98

    6. Análisis bacteriológico..................................................................... 100

CAPÍTULO 5................................................................................................ 101



  1. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.............................................................. 101

    1. Caudales.......................................................................................... 102

      1. Velocidades de ríos................................................................102

      2. Áreas de sección....................................................................103

      3. Tabla de caudales...................................................................104

    2. Resultados de laboratorio.................................................................105

      1. Análisis básico....................................................................... 105

      2. Metales pesados.....................................................................106

      3. Residuos de pesticidas...........................................................106

      4. Microbiológico.........................................................................107

    3. Discusión y análisis......................................................................... 107

      1. Caudales.................................................................................107

      2. Laboratorio..............................................................................110

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.............................................. 121

ANEXOS

MAPAS


BIBLIOGRAFÍA
ABREVIATURAS
cm centímetro

DBO Demanda Biológica de Oxígeno

DDE diclorodifeniltricloroetileno

DDT diclorodifeniltricloroetano

DQO Demanda Química de Oxígeno

FAO Food Agriculture Organization

l litros

mg miligramos

NH4 iones amonio

NO2 nitritos

NO3 nitratos

NTU Unidades nefelométricas de turbidez

N2 nitrógeno molecular

pH Potencial de Hidrogeno

SDT Sólidos disueltos totales

SST Sólidos suspendidos totales

TULAS Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria

μS microsiemens


ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.

Figura 1. Esquema del balance hídrico en la Naturaleza....................... 47

Figura 2. El Ciclo del Agua..................................................................... 60

Figura 3. Croquis de cuenca, subcuenca y microcuenca....................... 63

Figura 4. Sistema típico de una cuenca hidrográfica............................. 64

Figura 5. La Cuenca Hidrográfica como sistema, sus elementos e interacciones........................................................................... 69

Figura 6. Partes de la Cuenca Hidrográfica............................................ 71

Figura 7. Bosque protector Chongón – Colonche................................. 78

Figura 8. Mapa de ubicación y columna estratigráfica de la cordillera Chongón – Colonche............................................................... 79

Figura 9. Mapa de los Tipos de Cuencas del Río Valdivia – California................................................................................86


ÍNDICE DE TABLAS
Pág.

Tabla 1. Valores de la velocidad de escorrentía en función de la pendiente................................................................................. 53

Tabla 2. Clases de pendientes en diferentes terrenos.......................... 59

Tabla 3. Puntos de referencia geográfica de GPS de diferentes lugares de la Cuenca Valdivia – California..........................................84


ÍNDICE DE GRÁFICOS
Pág.

Gráfico 1. Velocidades de diferentes sectores de la cuenca del río Valdivia – California..............................................................................102

Gráfico 2. Área de sección de diferentes sectores de la Cuenca del Rio Valdivia – California............................................................... 103

Gráfico 3. Caudales de diferentes sectores de la cuenca del río Valdivia – California.................................................................................104

Gráfico 4. Caudales de diferentes afluentes de la cuenca del río Valdivia – California.................................................................................105
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo 1. Volúmenes totales de agua en el planeta y su permanencia en el tiempo

Anexo 2. Velocidades del agua del río Valdivia – California y sus principales afluentes

Anexo 3. Áreas de sección del río Valdivia – California y de sus principales afluentes

Anexo 4. Caudales del río Valdivia – California y de sus principales afluentes

Anexo 5. Resultado de análisis físico de diferentes sectores de la cuenca del río Valdivia – California con los valores máximos de la normativa TULAS

Anexo 6. Resultado de análisis químico de diferentes sectores de la cuenca del río Valdivia – California con los valores máximos de la normativa TULAS

Anexo 7. Resultado de análisis de metales pesados de diferentes sectores de la cuenca del río Valdivia – California con los valores máximos de la normativa TULAS

Anexo 8. Resultado de análisis microbiológico de diferentes sectores de la cuenca del río Valdivia – California con los valores máximos de la normativa TULAS

Anexo 9. Resultado de análisis de residuos de organofosforados de diferentes sectores de la cuenca del río Valdivia – California con los valores máximos de la normativa TULAS

Anexo 10. Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes: Recurso Agua. Libro VI, Anexo 1 del Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria (TULAS)


ÍNDICE DE MAPAS
Mapa 1. Tipos de cuenca del río Valdivia – California

Mapa 2. Localización de la toma de muestras, mediciones de caudal y puntos de referencia con GPS en la cuenca del río Valdivia – California

Mapa 3. Altimetría de la cuenca del río Valdivia – California

Mapa 4. Pendientes de la cuenca del río Valdivia – California

Mapa 5. Caudales del río Valdivia – California y sus principales afluentes
INTRODUCCIÓN
Para comprender una cuenca hidrográfica es necesario conocer y estudiar en forma integral sus características específicas de clima, suelos, bosques, drenajes, usos agrícolas, situación ambiental y aspectos socio-económicos. Las cuencas no solo son áreas naturales que recolectan y almacenan el agua que utilizamos para el consumo humano y animal, para los sistemas de riego agrícola, para dotar de agua a las ciudades y hasta para producir la energía eléctrica que alumbra nuestros hogares, son también el hábitat de un sin número de entes vivientes, desde organismos microscópicos hasta el hombre mismo, todos interrelacionados entre sí y que están estrechamente ligados y dependientes de este recurso.
Siendo el agua el principal componente de una cuenca, el presente trabajo tratará sobre el análisis de las características físico-químicas, bacteriológicas y de residuos químicos presentes en el agua dentro de la cuenca del río Valdivia – California; lo que dirá si la acción del hombre ha degradado de alguna manera este recurso. Con estos análisis se sabrá si la explotación agrícola, la extracción de madera, la venta de agua en tanqueros, la cría de animales, la declorificación de la paja toquilla y otros tipos de explotación del agua han afectado este recurso. De ser así, aún se está a tiempo de hacer los correctivos junto con los miembros de las comunidades que se abastecen de las aguas del río Valdivia – California. Estas comunidades son El Suspiro, Loma Alta, La Ponga, La Unión, Barcelona, Sinchal, Valdivia y San Pedro.
En la actualidad existe muy poco control de parte de las autoridades estatales en la conservación de esta cuenca, sin embargo los pobladores de esas comunidades, sobre todo los habitantes de Loma Alta, están cambiando de actitud frente a este problema y están motivados para buscar alternativas de solución; siendo el aporte de este trabajo una ayuda muy significativa.
OBJETIVOS
Objetivo General

Realizar el diagnóstico del recurso agua en la cuenca hidrográfica del río Valdivia – California.


Objetivos Específicos

  • Medir los caudales del río Valdivia – California y sus afluentes más representativos.




  • Analizar las características físico-químicas y bacteriológicas del agua presente en el río Valdivia – California, sus afluentes más representativos y de los diferentes pozos que utilizan las comunas del sector para su consumo.




  • Detectar si existe contaminación por metales pesados tanto en agua superficial como en agua subterránea en los lugares cercanos a los centros poblados.




  • Comprobar la presencia de coliformes totales tanto en aguas superficiales como en aguas subterráneas.




  • Determinar si el agua es apta para consumo humano y uso doméstico, para uso en agricultura o ganadería y para su uso con fines recreativos, dada la potencialidad turística de la zona, todo de acuerdo a la normativa TULAS de uso obligatorio.



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