Cómo Diseñar un Monitoreo de Calidad del Agua para Calibrar Modelos Predictivos

El monitoreo de calibración: diferente al monitoreo de cumplimiento

No todo monitoreo sirve para calibrar un modelo de calidad del agua. El monitoreo de cumplimiento (verificar si el vertimiento cumple la Res. 0631) puede ser insuficiente para la calibración: no incluye los puntos aguas abajo del cuerpo receptor, no mide todos los parámetros que el modelo necesita, y a menudo no registra el caudal simultáneo al muestreo.

Un monitoreo diseñado específicamente para calibrar QUAL2K tiene requerimientos propios. Este artículo describe los elementos esenciales de ese diseño.

Condiciones de campo para el muestreo de calibración

Selección y número de estaciones

Las estaciones de monitoreo para calibración deben cubrir:

Estación aguas arriba del primer vertimiento: define la condición de frontera del modelo (concentraciones de entrada).

Estaciones en la zona de influencia de cada vertimiento: inmediatamente aguas arriba y aguas abajo de cada descarga.

Estaciones intermedias en el perfil longitudinal: para capturar la evolución de los parámetros entre vertimientos. Espaciado típico: cada 500 m a 2 km según la homogeneidad del tramo.

Estación aguas abajo del último vertimiento: para capturar la recuperación del sistema.

Tributarios significativos: si hay afluentes que aportan carga o caudal significativo, deben muestrearse también.

El número mínimo de estaciones para una calibración estadísticamente robusta es generalmente 5-8 estaciones para un tramo de 10-30 km. Menos estaciones reducen la capacidad de discriminar los procesos dominantes.

Parámetros mínimos recomendados para calibrar QUAL2K

Parámetros en campo (in situ): Oxígeno Disuelto (mg/L), temperatura del agua (°C), pH, conductividad eléctrica (µS/cm), caudal aforado.

Parámetros en laboratorio (muestra): DBO5 (mg/L), DBO seriada si es posible (días 1,3,5,7), NH₃-N (mg/L), NO₂⁻+NO₃⁻ (mg/L), P total y ortofosfatos (mg/L), SST y SSV (mg/L), coliformes totales y E. coli (NMP/100 mL).

Parámetros de control de calidad: blancos de campo, réplicas, cadena de custodia.

Muestreo lagrangiano vs. simultáneo

Para tramos cortos (< 5 km) con tiempo de viaje de horas: el muestreo lagrangiano es preferible (seguir la misma masa de agua). Para tramos largos con tiempo de viaje de días: el muestreo simultáneo en todas las estaciones es prácticamente obligatorio, con la conciencia de que se está capturando masas de agua diferentes.

Referencias

• Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (2018). Guía Nacional de Modelación del Recurso Hídrico. Bogotá: MADS.
• Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (2017). APHA/AWWA/WEF. 23rd ed.
• USGS (2006). Field Guide for Collecting and Processing Stream-Water Samples. Open-File Report 2006-1266.
• Chapra, S.C., Pelletier, G.J. & Tao, H. (2008). QUAL2K. Versión 2.11. US EPA.