No.
S S S J R 00 – 095
AGENCIA DE COOPERACION INTERNACIONAL DEL JAPON (JICA)
CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DE CUNDINAMARCA (CAR)
LA REPUBLICA DE COLOMBIA
EL ESTUDIO SOBRE
PLAN DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL REGIONAL
PARA LA CUENCA DE LA LAGUNA DE FUQUENE
INFORME FINAL
Vol. 1 : RESUMEN EJECUTIVO
MAYO 2000
AGENCIA DE COOPERACION INTERNACIONAL DEL JAPON (JICA)
CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DE CUNDINAMARCA (CAR)
LA REPUBLICA DE COLOMBIA
EL ESTUDIO SOBRE
PLAN DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL REGIONAL
PARA LA CUENCA DE LA LAGUNA DE FUQUENE
INFORME FINAL
Vol. 1 : RESUMEN EJECUTIVO
MAYO 2000
TASAS DE CAMBIO
Las Tasas de Cambio Utilizados en este Estudio son:
1.00 Dolar Americano (US$) = Yen Japonés (￥) 106
= Peso Colombiano (Col$) 1,920
En octubre 1999
COMPOSICION DEL INFORME FINAL
Vol. 1
RESUMEN EJECUTIVO
Vol. 2
INFORME PRINCIPAL
Vol. 3
INFORME DE SOPORTE (APENDICE A a K)
APENDICE A
Condición Socio-económica
APENDICE B
Hidrología
APENDICE C
Utilización y Manejo del Recurso Hídrico
APENDICE D
Uso de Tierra y Manejo de la Cuenca
APENDICE E
Calidad del Agua y Mecanismos de Polución
APENDICE F
Tratamiento de Aguas Residuales
APENDICE G
Control de Planta Acuática de la Laguna
APENDICE H
Sistema de Monitoreo
APENDICE I
Educación Ambiental
APENDICE J
Aspectos Institucionales
- i -
ABSTRACTO
1. INTRODUCCIÓN
El Area de Estudio corresponde al valle Ubaté-Chiquinquirá localizado a 100 km al noreste de la Ciudad de Bogotá, capital de Colombia. La Laguna de Fúquene está situada en el centro del valle. La poblacion existente en el Area de Estudio es 181,000. La mayoractividad economica es la ganaderia, alcanzando las 171,000 cabezas para la produccion de leche y carne.
Los recursos hídricos en el valle no son utilizados de manera satisfactoria debido al insuficiente sistema de captación y distribución. Las aguas residuales proveniente de la ganadería, de las viviendas e industrias, causan la contaminación de las aguas superfíciales. La Laguna de Fúquene tiene excesiva cantidad de plantas acuáticas, reduciendo su capacidad de almacenamiento de agua y el espejo de agua superfícial a más de dañar la calidad del agua y la vida acuática. Para el desarrollo económico sotenible del valle es esencial que disminuyan éstos problemas ambientales.
En respuesta a la solicitud del Gobierno de Colombia, la Agencia de Cooperación Internacional del Japón (JICA) realizó el “Estudio sobre el Plan de Mejoramiento Ambiental Regional para la Cuenca de la Laguna de Fúquene” (el Estudio) desde febrero de 1999 hasta mayo de 2000. Los objetivos del Estudio fueron:
(1) Formular un plan maestro para el mejoramiento ambiental regional de la Cuenca de la Laguna, con año meta el 2010 y,
(2) Transmitir la tecnología al personal contraparte en el trascurso del Estudio. 2. UTILIZACIÓN Y MANEJO DEL RECURSO HÍDRICO
2.1 Demanda de Agua y Balance en su Suministro
El mayor uso del agua en el Area de Estudio es la Irrigación. Los otros usos tales como el agua municipal y el agua de ganadería son pequeños en cantidad comparados con el agua de irrigación. Las áreas actuales de irrigación suman 20,337 ha, se extienden a lo largo de la parte plana del valle y son mayormente usadas para pastoreo. Para su localización, vea la Fig.1. El área de irrigación se extenderá a 24,849 ha en el 2010.
Hay un (1) embalse, tres (3) lagunas y tres (3) compuertas en el Area de Estudio. Estas operan para el suministro de agua municipal, para irrigación y para el control de inundación. Para su localización, vea la Fig. 1.
Al presente, el servicio de irrigación sufre de déficit hídrico en algunas áreas debido, no solamente a la falta de recurso hídrico, sino a la carencia de medios para irrigación. De hecho, el Embalse del Hato no está plenamente usado debido a la carencia de estructuras de irrigación en las áreas aguas abajo de este. La completa operación del Embalse del Hato y la construcción adicional de estructuras de irrigación en los sitios adecuados, maximizaría el agua superficial disponible y mitigaría el déficit hídrico. La demanda de agua actual y futura y los balances hídricos, con periodos de retorno de 5 años, se comparan en la siguiente tabla..
- ii -
Item Presente (1999) Futuro (2010)
Area de Irrigación(ha) 20,337 24,849
Demanda Actual de Agua (millones m3/año) 97.76 125.77
Déficit Anual de Agua(millones m3/año) (Proporción del Déficit)
15.85 (16.2)
14.07 (11.2)
2.2 Operación Optima del Embalse del Hato y de la Laguna de Fúquene
Las reglas de operación óptima del Embalse del Hato y la Laguna de Fúquene se proponen como se describe abajo para las condiciones actuales y futuras del uso del agua en el Area de Estudio.
(1) Embalse del Hato
La descarga óptima mensual de agua del embalse bajo de las condiciones de uso del agua actual y futura es como se muestra abajo:
(unid: m3
/s)
Mes Ene. Feb. Mar. Abr. Mayo Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Descarga Actual 0.10 0.10 0.10 0.00 0.05 0.05 0.10 0.10 0.00 0.00 0.00 0.10 Descarga Futura 1.50 0.95 0.50 0.00 0.05 0.05 0.50 0.80 0.35 0.00 0.00 0.60
La curva propuesta de descarga óptima de agua de inundación vs. nivel de agua, bajo la regla óptima de operación actual y futura para Irrigación se muestra a continuación:
Nivel de Agua del Embalse (m)*
42.7 42.8 42.9 43.0 43.1 43.2 43.3 43.4 43.5 43.6 43.7 Descarga Actual (m3/s) 0.00 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40 2.70 3.00 Descarga Futura (m3/s) 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50
*: La base del nivel de agua es 2,800 m
(2) Laguna de Fúquene
Las compuertas de Tolón deberán abrirse inmediatamente cuando el nivel de agua de la laguna exceda el nivel de agua de operación y deberán cerrarse, sin demora, cuando el nivel de agua de la laguna baje de su nivel de operación. El nivel de agua objetivo y el nivel de operación bajo las condiciones actuales y futuras del uso del recurso hídrico con la operación óptima del Embalse del Hato, se propone como se muestra abajo.
Nivel de Agua Condición Actual (m) Condición Futura (m)
Nivel Alto de Agua (Periodo de Retorno: 2-años) 2,539.46 2,539.41
Nivel Bajo de Agua (Periodo de Retorno: 2-años) 2,538.52 2,538.56
Nivel de Agua de Operación (Epoca Seca) 2,539.1 2,539.1
Nivel de Agua de Operación (Epoca de Lluvia) 2,538.9 2,538.9
2.3 Mejoramiento de la Utilización y Manejo de los Recursos Hídricos
- iii -
estructuras de irrigación tales como canales (152 km), compuertas (14 lugares), etc., se deberían construir a lo largo de esta área en conjunto con la operación óptima del Embalse del Hato y de la Laguna de Fúquene.
Las pasturas localizadas en los lugares bajos alrededor de la Laguna de Fúquene son habitualmente inundadas. Este problema de inundación será mitigado mediante la limpieza del Río Suárez y la operación óptima de la Laguna.
Las bombas de captacion existentes y la planta de purificacion del sistema de acueducto de Chiquinquira seran mejorados para suministrar agua potable establemente
Los costos de inversión y O&M para los proyectos propuestos se estiman como se muestra abajo.
Item Costo de Inversión
(millones de Col$)
Cost Anual de O&M (millones deCol$/año)
Irrigación 15,049.0 162.3
Drenaje - 38.5
Abastecimiento de Agua Muncipal* 780.1 0.0
Total 15,829.1 200.8
Total (millones de US$ o millones de US$/año) (8.25) (0.10)
3. CONTROL DE CONTAMINACION Y CALIDAD DE AGUA 3.1 Calidad Actual de Agua de la Laguna
La calidad actual del agua de la Laguna se caracteriza abajo.
(1) La temperatura del agua es moderada (alrededor de 17 oC) variando muy poco en todo el año.
(2) El OD es bajo debido a que la descomposición de las plantas acuáticas marchitadas consume gran cantidad de OD. Además, una amplia zona de la Laguna donde crecen densamente las plantas acuáticas se tiñe de negro, emitiendo una sustancia tóxica altamente concentrada (H2S).
(3) La Laguna de Fúquene es considerada altamente eutroficada, juzgando por la concentración de T-N, T-P, DQO, NH4 y Coliformes. Sin embargo, la población de
pláncton es pequeña en todo el año.
(4) Se indica una alta condición anaerobia de los depósitos en la Laguna. No se identificaron Bentos.
(5) Ni pesticidas ni metales pesados se identifican en las aguas del Río y/o la Laguna. 3.2 Escorrentía de la Carga Contaminante
(1) Carga Contaminante
Hay 15 sistemas de alcantarillado en 14 municipios, sirviendo practicamente toda la población urbana (75,800) del Area de Estudio. Sin embargo, solo cinco (5) sistemas de alcantarillado tienen planta de tratamiento.
- iv -
Hay 14 mataderos y 50 fábricas de productos lácteos en el Area de Estudio. Entre estas, todos los mataderos tienen planta de tratamiento mientras que solamente ocho (8) industrias lácteas poseen plantas de tratamiento.
La carga contaminante No-Puntual es generada de la ganadería, terrenos y descargas domésticas rurales. La carga proveniente de la ganadería es extremadamente más grande que las otras cargas no-puntuales y puntuales juntas.
(2) Carga Contaminante en la Laguna
Una porción considerable de la carga contaminante, generada por las fuentes anteriormente enumeradas, corre a la Laguna de Fúquene. La ganadería es la mayor fuente de la carga contaminante de la escorrentía seguida por el alcantarillado. Su participación dentro de la carga total contaminante de la escorrentía bajo las condiciones actuales se presenta abajo.
Parámetro DBO DQO T-N T-P
Escorrentía Carga Contaminante (kg/d) 2,899 11,472 1,036 131
Rata de Fuente (%)
Puntual (Alcantarillado) 29.2 12.3 22.9 21.4
Puntual (Industrial) 1.1 0.4 0.8 1.5
No-Puntual (Ganadería) 65.2 80.6 60.5 75.5
No-puntual (Suelo) 4.2 6.5 15.7 1.6
No-puntual (Doméstico Rural) 0.3 0.2 0.1 0.0
(3) Nivel de Tratamiento Objetivo del Agua Residual
La CAR estipuló la calidad objetivo de agua en los rios en el Area de Estudio mediante su categorización en cuatro (4) clases. Para satisfacer esta calidad de agua objetivo, toda agua residual de alcantarillado deberá tratarse a 40 mg/l en DBO y, toda el agua residual industrial (mataderos, industrias lácteas) deberán ser tratadas en cumplimiento con las normas de la CAR.
(4) Simulación de la Calidad de Agua del Río y de la Laguna
La calidad de agua de los ríos en las principales estaciones de estos se simuló para las condiciones actuales y futuras, sin y con proyecto al 2010. Para la localización de las principales estaciones, vea la Fig. 1.
Río Lugar DBO (mg/l)
Actual Futuro sin Proyecto Futuro con Proyecto Norma de la CAR Ubaté Colorado 5.3 7.9 3.9 < 5.0 Suárez Tolón 3.2 3.5 2.8 < 5.0
Suárez Luego de Chiquinquirá 17.7 20.6 5.3 < 10.0
La calidad de agua futura simulada para la condición futura sin proyecto y con proyecto se presenta abajo, comparada con la calidad existente.
- v -
Item Actual Futuro sin Proyecto Futuro con Proyecto
DQO (mg/l) 31.40 33.40 31.97
T-N (mg/l) 1.83 2.02 1.79
T-P (mg/l) 0.07 0.09 0.07
3.3 Mejoramiento del Sistema de Tratamiento de Agua Residual
Entre las cinco (5) plantas de tratamiento, cuatro (4) plantas seran mejoradas y las nuevas plantas de tratamiento seran instaladas en los diez (10) sistemas de alcantarillado que, al presente, no poseen planta de tratamiento.
Entre las catorce (14) plantas de tratamiento de los mataderos, dos (2) seran mejoradas. Las nuevas plantas de tratamiento seran construidas para las cuarenta y dos (42) fabricas que no tienen planta de tratamiento en la actualidad.
Los costos de inversión y O&M para los proyectos propuestos se estiman como se muestra abajo.
Item Costo de Inversión
(millones de Col$)
Costo Anual de O&M (millones de Col$/año)
Tratamiento del alcantarillado 7,561.0 831.0
Tratamiento de Aguas Residuales Industriales 231.0 27.0
Total 7,792.0 858.0
Total (millones de US$/año) (4.06) (0.45)
4. CONTROL DE PLANTAS ACUÁTICAS DE LA LAGUNA 4.1 Area de Plantas Acuáticas
Las plantas acuáticas más prevalecientes en la Laguna de Fúquene son: La Egeria densa (Elodea Brasilera) de las plantas sumergidas, La Eichornia crassipes (Buchón) de las plantas flotantes y La Scirpus californicus (Junco) y Typha angustifolia (Catleya) de las plantas emergentes.
El área de plantas acuáticas se propaga a una gran velocidad. Se espera que esta se incremente como se muestra abajo, si no se toman medidas de control.
Clasificación 1999 2010 2020
Area (ha) (%) Area (ha) (%) Area (ha) (%)
Planta Emergente 899 30.4 1,284 43.4 1,596 53.9
Planta Flotante 697 23.6 867 29.3 1,058 35.8
Planta Submergida 1,204 40.7 649 21.9 146 4.9
Espejo de Agua 159 5.3 159 5.4 159 5.4
Total 2,959 100.0 2,959 100.0 2,959 100.0
4.2 Problemas Causados por el Exceso de Plantas Acuáticas
Los siguientes problemas principales se causarían por el anterior crecimiento excesivo de plantas acuáticas en el futuro.
- vi -
(1) Reducción de la Capacidad de Embalse de la Laguna: Las plantas acuáticas reducen la capacidad de embalse de la laguna. La capacidad efectiva de reducción de su capacidad de embalse se estima en 0.74 millones de m3 en el presente y 0.98 millones de m3 en el futuro (2020).
(2) Deterioro de la Calidad de Agua de la Laguna: El exceso de plantas acuáticas hacen al agua de la laguna anaerobia, resultando en la emisión de sustancias tóxicas (H2S). Tal
deterioro del agua no permite la presencia de Bentos, peces y otra vida acuática; también, la recarga de agua subterránea desde la laguna puede dañar los pastos alrededor de la laguna.
(3) Bloqueo del Flujo del Agua: El exceso de plantas acuáticas en la laguna, bloquean la salida de la laguna. Este bloqueo puede resultar en daños por inundación de las áreas bajas aledañas a la laguna y daños en el uso del agua, corriente abajo del Río Suárez. 4.3 Control de Plantas Acuáticas
(1) Plan de Control Propuesto
(a) Dragado del Lecho de la Laguna: Se propone el dragado de la zona frontal de los Juncos para detener la expansión del área de juncos hacia el centro de la laguna. El volumen requerido de dragado se estima en 480,000 m3. Se deberá ejecutar un proyecto piloto previa la implementación a gran escala para confirmar la efectividad del dragado.
(b) Cosecha, Remoción y Compostaje de Plantas Acuáticas: La Elodea sería controlada mediante la combinación de cosecha mecánica y alimentación de Carpa Herbívora. Aproximadamente el 20% de la biomasa existente, 38,000 ton (en peso húmedo) sería cosechada por máquinas y, la restante biomasa, sería controlada por la carpa herbívora cada año.
El buchón, disminuirá a, aproximadamente, el 50% del actual alrededor del año 2010 y, llegará practicamente a cero en el 2015. Para este propósito, se removerán anualmente 75,000 ton (en peso húmedo).
Anualmente, 16,100 ton de compost se producirán a partir de la Elodea cosechada y el buchón removido para usarse en los cultivos de flores. Se debe implementar un proyecto piloto, previo a la implementación a gran escala, para confirmar la efectividad del uso del compost en los cultivos de flores.
(c) Control por la Carpa Herbívora: Para el control de la Elodea, junto con la cosecha mecánica, se deben liberar alrededor de 44,000 alevinos de carpa herbívora triploide en la laguna.
(2) Area Controlada de Plantas Acuáticas
El área de plantas acuáticas en la laguna será controlada por los proyectos propuestos como se describe abajo.
- vii -
Planta Acuática 1999 2010 2020
Junco (ha) 899 1,284 1,284
Buchón (ha) 697 376 0
Elodea (ha) 1,204 Insignificante 272
Total (ha) 2,800 1,660 1,556
(3) Costo del Proyecto
Los costos de inversión y O&M anual para los proyectos propuestos se estiman como sigue.
Item Costo de Inversón
(millones de Col$)
Costo de O&M Anual (millones de Col$/año)
Dragado del Lecho de la Laguna 17,196.1 -
Cosecha/Remoción y Compostaje 11,688.2 1,009.6
Control por Carpa Hervibora 2,054.0 50.0
Total 30,938.3 1,059.6
Total (millones de US$ o millones de US$/año) (16.11) (0.55)
5. EVALUACIÓN DEL PROYECTO 5.1 Evaluación Economica
El plan maestro propuesto, generará los siguientes beneficios económicos principales.
Proyecto Beneficio
Irrigación y Drenaje Incremento en la producción lechera de las ganaderías en las tierras de pastoreo beneficiadas.
Suministro de Agua Municipal
Mejoramiento de la salud pública de los usuarios en la ciudad de Chiquinquirá. Tratamiento de Agua
Residual
Mejoramiento del medio ambiente de los cuerpos de agua públicos y conservación del recurso hídrico.
Control de Plantas Acuáticas
Producción de Compost, Reducción de la contaminación del agua y los daños por inundación sobre las tierras de pastoreo alrededor de la laguna, Reducción de los daños por la contaminación del agua en el suministro de agua de Chiquinquirá, Conservación de la capacidad de embalse, mejoramiento de las tierras, mejoramiento del habitat de vida acuática.
La eficiencia económica de los proyectos propuestos se evalúa en términos de la tasa interna económica de retorno (TIER) como sigue.
Proyecto TIER (%)
Recurso Hídrico y Manejo del Uso 26
Tratamiento de Aguas Residuales (Tratamiento de Alcantarillado)
-
Control de Plantas Acuáticas 5
Plan Maestro (Proyecto Total) 10
5.2 Análisis Financiero (1) Irrigación
- viii -
El sistema actual de tarifas de agua puede cubrir la totalidad del costo de O&M pero no puede cubrir la totalidad del costo de construcción. Las tarifas actuales del agua deberán incrementarse para cubrir alguna porción del costo de inversión.
(2) Tratamiento del Alcantarillado
La tarifa de alcantarillado que los pobladores en el Area de Estudio están dispuestos a pagar en la actualidad, se estima en, aproximadamente, el 0.12% del ingreso promedio familiar. La tarifa de alcantarillado debería incrementarse al 0.25% del ingreso familiar para cubrir al menos el costo de O&M.
(3) Producción de Compost
El costo deberá ser soportado por el gobierno y el sector privado en una adecuada asignación. Este proyecto puede ser atractivo para la participación del sector privado siempre y cuando el gobierno soporte una parte considerable del costo de inversión. 5.3 Evaluación del Impacto Ambiental
En una evaluación general, los impactos positivos del proyecto superan los negativos. El mayor impacto positivo es la recuperación de la laguna. Los posibles impactos negativos se podran prevenir o minimizar por las medidas de control propuestas. Así, los proyectos propuestas se podran implementar con impactos adversos NO significativos para el medio ambiente.
6. RECOMENDACIONES
6.1 Implementación de los Proyectos
(1) Las áreas de irrigación para ser servidas por el Embalse del Hato, deberán ser implementadas en corto tiempo.
(2) La toma de agua y las estructuras de purificación del sistema de acueducto de Chiquinquirá, serán inmediatamente mejoradas para suministrar agua limpia y estable. (3) El mejoramiento del sistema de tratamiento del alcantarillado de Chiquinquirá y Ubate
deberá iniciarse en corto tiempo.
(4) El exceso de plantas acuáticas será controlado por un método integral: Dragado, cosecha/compostaje y Carpa herbívosra. Las plantas acuáticas cosechadas deberán ser reutilizadas al máximo para sostener el proyecto de control de plantas acuáticas propuesto. Así, la cosecha, la producción de compost y el mercadeo se implementarán como un paquete bajo la operación conjunta del sector público y privado.
(5) La efectividad del dragado y la aplicabilidad del compost producido se deberán confirmar mediante un proyecto piloto previo a la implementación a plena escala. Los proyectos piloto se deberán iniciar en corto tiempo.
(6) Los experimentos que se están llevando a cabo, carpa herbívora y rata de crecimiento de la Elodea, deberán continuarse para alcanzar una conclusión definitiva.
- ix -
propuesto del sistema de irrigación para mitigar los problemas de sequía en las áreas de servicio de irrigación. Para este propósito, se conducirán investigaciones sobre formas más eficientes de irrigación.
6.2 Monitoreo y Operación Optima del Embalse/Laguna
(1) Para una exitosa implementación de los proyectos propuestos, el sistema de monitoreo actual de hidrología y calidad de agua deberá ser mejorado. Además, los efectos del proyecto de control de plantas acuáticas deberá ser monitoreado.
(2) El Embalse del Hato y la Laguna de Fúquene se deberán operar en concordancia con las reglas de operación óptimas propuestas. Las plantas acuáticas en la salida de la Laguna y en el Río Suárez deberán ser bien controladas a fin de obtener los resultados esperados de la regla de operación propuesta para la Laguna de Fúquene.
6.3 Educación Ambiental
El significado de la conservación del medio ambiente del Area de Estudio deberá ser bien entendido por la gente para lograr una implementación fluida de los proyectos propuestos. Para este propósito, la CAR deberá promover la educación ambiental en varios niveles.
i
EL ESTUDIO SOBRE
PLAN DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL REGIONAL PARA LA CUENCA DE LA LAGUNA FUQUENE
INFORME PRINCIPAL RESUMEN EJECUTIVO Tabla de Contenido PREFACIO CARTA DE TRANSMISION Area de Estudio
Composición del Informe Final Abstracto Tabla de Contenido Lista de Tabla Lista de Figuras Abreviaturas y Acronimos 1. INTRODUCCION ... 1
2. AREA DEL ESTUDIO... 1
2.1 Sistema Hídrico ... 1
2.2 Condición Socio-económica ... 1
2.2.1 Socio-economía Existente ... 1
2.2.2 Proyección de la Futura Socio-economía ... 2
3. UTILIZACION Y MANEJO DE LOS RECURSOS HIDRICOS... 3
3.1 Clima y Características Hidrológicas ... 3
3.1.1 Clima del Area de Estudio... 3
3.1.2 Nivel de Agua de la Laguna ... 3
3.2 Uso del Agua ... 4
3.2.1 Demanda de Agua ... 4
3.2.2 Almacenamiento Actual de Agua y Sistemas de Toma ... 5
3.2.3 Demanda de Agua y Balance en el Suministro ... 5
3.3 Operación Optima del Embalse del Hato y de la Laguna de Fúquene ... 6
3.3.1 Embalse del Hato... 6
3.3.2 Laguna de Fúquene ... 6
3.4 Mejoramiento de la Utilización y Manejo de los Recursos Hídricos ... 7
3.4.1 Irrigación ... 7
3.4.2 Drenaje ... 7
3.4.3 Abastecimiento de Agua Municipal ... 7
ii
4. MANEJO DE CUENCA ... 8
5. CONTROL DE CONTAMINACION Y CALIDAD DE AGUA ... 8
5.1 Calidad Actual de Agua de Ríos y de la Laguna ... 8
5.1.1. Calidad del Agua de Ríos y de la Laguna ... 8
5.1.2 Calidad del Depósito en el Lecho del Río/Laguna... 9
5.1.3 Pláncton y Bentos... 9
5.2 Escorrentía de la Carga Contaminante... 10
5.2.1 Fuentes de Contaminación ... 10
5.2.2 Escorrentía de la Carga Contaminante ... 10
5.3 Simulación de Calidad de Agua ... 11
5.3.1 Simulación de la Calidad del Agua del Río... 11
5.3.2 Simulación de la Calidad de Agua de la Laguna... 12
5.3.3 Meta del Nivel de Tratamiento de Aguas Residuales... 12
5.4 Mejoramiento del Sistema de Tratamiento de Agua Residual... 12
5.4.1 Tratamiento del Alcantarillado... 12
5.4.2 Tratamiento de Aguas Residuales Industriales... 13
5.5 Costo del Proyecto... 13
6. CONTROL DE PLANTAS ACUATICAS DE LA LAGUNA ... 14
6.1 Plantas Acuáticas Existentes... 14
6.1.1 Especies y Características ... 14
6.1.2 Distribución y Biomasa ... 15
6.2 Proyección del Area Futura de Plantas Acuáticas ... 16
6.2.1 Expansión Historica del Area de Plantas Acuáticas... 16
6.2.2 Reemplazo de Planta Flotante por Planta Emergente... 16
6.2.3 Proyección del Area Futura de Plantas Acuáticas... 16
6.3 Problemas Causados por el Exceso de Plantas Acuáticas ... 17
6.3.1 Reducción de la Capacidad de Almacenamiento de la Laguna... 17
6.3.2 Deterioro de la Calidad de Agua de la Laguna... 17
6.3.3 Bloqueo del Flujo del Agua... 18
6.4 Medidas Propuestas para el Control de Plantas Acuáticas ... 18
6.4.1 Dragado del Lecho de la Laguna... 18
6.4.2 Cosecha/Remoción y Compostaje de Plantas Acuáticas... 18
6.4.3 Control por la Carpa Hervíbora... 20
6.4.4 Area Controlada de Planta Acuática... 20
6.5 Costo del Proyecto... 21
7. MONITOREO... 21
7.1 Mejoramiento del Sistema de Monitoreo... 21
iii
8. EDUCACIÓN AMBIENTAL ... 22
8.1 Situación Actual de la Educación Ambiental ... 22
8.2 Conciencia Pública sobre el Medio Ambiente en el Area de Estudio ... 22
8.3 Promoción de la Educación Ambiental ... 22
8.4 Costo Requerido ... 22
9. PROGRAMA DE IMPLEMENTACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PROYECTO... 23
9.1 Programa de Implementación y Consecución del Costo ... 23
9.1.1 Programa de Implementación ... 23
9.1.2 Progrema de Cosecución del Costo... 23
9.2 Análisis Económico ... 24
9.2.1 Beneficios Económicos ... 24
9.2.2 Evaluación Económica ... 25
9.3 Análisis Financiero ... 25
9.3.1 Irrigación ... 25
9.3.2 Tratamiento del Alcantarillado... 26
9.3.3 Producción de Compost... 26
9.4 Evaluación del Impacto Ambiental... 27
10. RECOMENDACIONES ... 27
10.1 Implementación de los Proyectos ... 27
10.2 Monitoreo y Operación Optima del Embalse/Laguna ... 28
iv Lista de Tabla
Tabla 1 Programa de Implementación y Desembolso del Costo de los
Proyectos Propuestos ... T-1
Lista de Figuras
Fig. 1 Sistema Hídrico de Ubaté-Fúquene-Suárez ... F-1 Fig. 2 Area de Irrigación Actual y Futura ... F-2 Fig. 3 Localización de Emsalse Lagunas ya del Sistema de Irrigación... F-3 Fig. 4 Distribución de Plantas Acuáticas Existentes ... F-4
v
EL ESTUDIO SOBRE
PLAN DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL REGIONAL PARA LA CUENCA DE LA LAGUNA FUQUENE
INFORME PRINCIPAL RESUMEN EJECUTIVO ABREVIATURAS Y ACRONIMOS AGENCIAS/ORGANIZACIONES
CAR : Corporación Autonoma Regional de Cundinamarca DANE : Departamento Administrativo Nacional de Estadistica
FAO : Organización para la Agricultura y Alimentos de las Naciones Unidas GTZ : Deutsche Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit
IDEAM : Instituto de Estudios Hidrólogicos,Metereológicos y Ambientales IGAC : Instituto Geográfico "Agustin Codazzi"
INPA : Instituto Nacional de Planificación Agropecuaria JICA : Agencia de Cooperación Internacional del Japón KfW : Kreditanstalt fur Wiederaufbau
MINERCOL : Minerales de Colombia el cuál Pertenece al Ministerio de Minas SENA : Servicio Nacional de Aprendizaje
SINA : Sistema Nacional Ambiental
UMATA : Unidad Municipal de Asistencia Técnica Agropecuaria URPA : Unidad Regional de Planeación Agropecuaria
USA : Estados Unidos de América ACRONIMOS
A : Ancho
Ave. : Promedio
B/C : Relación de Costo-Beneficio CAD : Diseño por computadora
DBO : Demanda Bioquímica de Oxigeno D/D : Diseño de Detalles
DQO : Demanda Química de Oxigeno EC : Electroconductividad
EL. : Elevación
Fig. : Figura
GNP : Producto Nacional Bruto GoC : Gobierno de Colomba GoJ : Gobierno del Japón
Ha : Hectárea
Hr : Hora
IVA : Impuesto al Valor Agregado
L : Longitud
max. : Máximo
min. : Mínimo
MPN : Número Más Probable
vi
N.D. : No Detectado
O&M : Operación y Mantenimiento
OD : Oxigeno Disuelto
ONG(S) : Organización(es) NO-Gubernamentales
P : Profundidad
PIB : Producto Interno Bruto S.T. : Grupo de Estudio
SIG : Sistema de Información Geográfica SS : Solidos Suspendidos
TIER : Tasa Interna Económica de Retorno TIFR : Tasa Interna Financiera de Retorno VPN : Valor Presente Neto
MEDIDAS/SIMBOLOS
% : Porcentaje
℃ : Celsius
cal : Caloría
Cel/ml : Células por Mililitro
cm : Centimetro
cm2 : Centimetro Cuadrado
g/m2.d : Gramos por Metro Cuadrado por Día ha : Hectárea(100m x 100m)
kg/d : Kilogramos por Día
kg/m2 : Kilogramos por Metro Cuadrado
km : Kilometro
km2 : Kilometro Cuadrado L/c/d : Litro Per Capita por Día Lbs/dia : Libras por Día
lt/d : Litros por Día
m : Metro
m.s.n.m : Metros Sobre el Nivel del Mar m/s : Metros por Segundo
m/seg : Metros por Segundo
m3 : Metro Cúbico
m3/s : Metros Cúbicos por Segundo mg/l : Miligramos por Litro
mg/m2/d : Miligramos por Metro Cúbico mg/m3 : Miligramos por Metro Cúbico
mm : Milimetro
MP : Millones de Pesos
MPN/100ml : Número más Probable por 100 Mililitros P/kWh : Pesos por Kilovatio-Hora
T/ano : Toneladas por Año
US$ : Dólar Americano
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RESUMEN EJECUTIVO
1. INTRODUCCIÓN
El Area de Estudio corresponde al valle Ubaté-Chiquinquirá localizado a 100 km al noreste de la Ciudad de Bogotá, capital de Colombia. La Laguna de Fúquene está situada en el centro del valle.
Los recursos hídricos en el valle no son utilizados de manera satisfactoria debido al insuficiente sistema de captación y distribución. Las aguas residuales provenientes de la ganadería, de las viviendas e industrias, causan la contaminación de las aguas superfíciales. La Laguna de Fúquene tiene excesiva cantidad de plantas acuáticas, reduciendo su capacidad de embalse y el área de espejo de agua, a más de dañar la calidad del agua y la vida acuática. Para el desarrollo económico sotenible del valle es esencial que disminuyan éstos problemas ambientales.
En respuesta a la solicitud del Gobierno de Colombia, la Agencia de Cooperación Internacional del Japón (JICA) realizó el “Estudio sobre el Plan de Mejoramiento Ambiental Regional para la Cuenca de la Laguna de Fúquene” (el Estudio) desde febrero, 1999 hasta mayo, 2000. Los objetivos del Estudio son:
(1) Formular un plan maestro para el mejoramiento ambiental regional de la Cuenca de la Laguna, teniendo como año meta el 2010; y,
(2) Transmitir la tecnología al personal contraparte en el curso del Estudio. 2. AREA DEL ESTUDIO
2.1 Sistema Hídrico
El Area de Estudio es de 1,752 km2 y cubre la cuenca de drenaje del sistema hídrico integrado por los ríos Ubaté-Fúquene-Suárez. El río principal originado en las montañas del sur corre de sur a norte a través del valle de Ubaté-Chiquinquirá con una elevación promedia de 2,500 m. La parte alta del río principal es llamada Río Ubaté y, la parte baja, Río Suárez.
En la parte central del río principal se encuentra localizada la Laguna de Fúquene con una superficie de 30 km2. La Laguna recoge las aguas de 992 km2 cubriendo la cuenca de drenaje del Río Ubaté y sus tributarios. La Laguna descarga por un sólo: el Río Suárez. El sistema hídrico se muestra en la Fig. 1.
2.2 Condición Socio-económica 2.2.1 Socio-economía Existente
El Area de Estudio cubre dos (2) departamentos e integra a 17 municpios como se lista abajo.
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Departamento Municipios
Cundinamarca Carmen de Carupa, Ubaté, Tausa, Sutatausa, Cucunubá, Suesca*, Villapinzón*, Lenguazaque, Guachetá, Fúquene, Susa, Simijaca,
Boyacá San Miguel de Sema, Ráquira*, Caldas, Chiquinquirá, Saboyá *: Solo la parte rural es incluida en el Area de Estudio
Entre los municipios mencionados, 14 municipios son incluidas con sus áreas urbanas, mientras que los 3 restantes son incluidas sólo sus áreas rurales en el Area de Estudio. La población total de los 17 municipios mencionados fué de 229,011 para 1998 de la cual 180,941, ó el 79%, viven en el Area de Estudio. Las poblaciones urbanas y rurales tanto en el Area de Estudio como en los municipios se muestran abajo.
Municipio Area de Estudio
Población Urbana 86,245 75,844
Población Rural 142,766 105,097
Población Total 229,011 180,941
Los municipios de Ubaté y Chiquinquirá son los más grandes en población dentro del Area de Estudio contando con 39,475 y 47,630 habitantes respectivamente.
El uso de la tierra en el Area de Estudio está ocupada principalmente por pasturas y cultivos, mientras que son pequeñas las áreas ocupadas por bosques, matorarrales y agua, tal como se muestra abajo.
Categoría Area (km2) (%) Bosque/ Matorrales 169 9.7 Pastura 615 35.1 Pastura/Rotación Agrícola 929 53.0 Laguna 30 1.7 Area Urbana 9 0.5 Total 1,752 100.0
Las principales actividades económicas en el Area de Estudio son la ganadería, agricultura y producción de lácteos. Aproximadamente, 171,000 bovinos se criaron para carne y para la producción lechera según datos de 1998. Los mayores cultivos son: papa, trigo, alverja y maíz. Existen 50 fábricas de lácteos para producir leche, yogurt y queso.
El PIB en el Area de Estudio se estima en 2,801,200 Col$ (= 2,455 US$) para el año 1997, asumiendo el valor promedio del Departamento de Cundinamarca.
2.2.2 Proyección de la Futura Socio-economía
La población total del Area de Estudio para el 2010 se estima en 208,483, basados en la proyección hecha por el Departamento Administrativo Nacional de Estadistica (DANE). La población urbana y rural se muestra en la tabla inferior comparada con la población actual.
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Población 1998 (1) 2010 (2) (2)/(1)
Urbano 75,844 97,080 1.28
Rural 105,097 111,403 1.06
Total 180,941 208,483 1.15
El número total de bovinos para producción lechera en el Area de Estudio há disminuido en los últimos años. Sin embargo, se asume que para el año 2010 el número de reses se recuperará a su valor máximo registrado en el pasado, considerando la importancia de la ganadería y la industria lechera en la economía del Area de Estudio.
Número 1998 (1) 2010 (2) (2)/(1)
Total de Bovinos 171,402 195,324 1.14
Vaca Lechera 69,240 72,315 1.04
Por consiguiente, la industria lechera se estima que se incrementará desde 1998 a 2010 en un 4% en proporción al aumento del número de vacas lecheras.
Se asume que la tasa anual de crecimiento del PIB nacional en el futuro será de 0.0% por año durante 1998 – 2000 y de 4.0% por año durante 2001 – 2010. Estas tasas de crecimiento también son aplicadas al Area de Estudio.
3. UTILIZACIÓN Y MANEJO DE LOS RECURSOS HÍDRICOS 3.1 Clima y Características Hidrológicas
3.1.1 Clima del Area de Estudio
La temperatura en el Area de Estudio es moderada, estable y muestra muy poca variación estacional. La temperatura mensual media varía en un rango de 12.0-13.2 C° en Ubaté. El Area de Estudio está caracterizada por dos (2) estaciones secas y dos (2) estaciones húmedas las cuales ocurren alternadamente como se muestra abajo.
Dic.-Feb. Mar.-Mayo Jun-Ago. Sep.-Nov.
Seco Lluvioso Seco Lluvioso
El promedio anual de lluvias se incrementa de sur a norte, teniendo un rango que va de 700 mm en el área de Ubaté a 1,500 mm en el extremo norte del valle. De la cantidad de lluvia mencionada aproximadamente dos tercios ocurren durante la estación lluviosa.
No se hán reconocido aumentos ó disminuciones significativas en las precipitaciones anuales durante 54 años (1945-1998).
3.1.2 Nivel de Agua de la Laguna
El promedio del nivel de agua de la Laguna durante 33 años fué de 2.538.97 m sobre el nivel del mar. Los niveles promedio anuales de agua han variado dentro de un rango de solamente 71 cm. durante el mismo periodo. Por otro lado, el nivel de agua há fluctuado estacionalmente con considerable amplitud y se ha registrado un nivel máximo de 2,540.5 m y un nivel
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mínimo de 2,537.99 m durante el mismo periodo. Historicamente, el nivel máximo del agua há bajado, mientras que el nivel mínimo ha subido gradualmente, disminuyendo el rango de fluctuación.
El aumento del nivel de agua de la Laguna inunda las áreas circundantes. Pequeños diques se encuentran a lo largo del perímetro de la Laguna. Estos diques protegen las áreas bajas de las inundaciones. Sin embargo, un área grande de terreno bajo se inunda por el efecto de vasos comunicantes del agua de la laguna (el agua de la laguna mana desde el nivel subterráneo). La curva de área inundable vs. nivel de agua se estima como se muestra abajo.
Nivel de Agua (m) 2,539.75 2,540.00 2,540.50 2,540.57 2,541.00
Area Inundada(ha) 0 500 6,000 7,700 8,600
3.2 Uso del Agua 3.2.1 Demanda de Agua
(1) Agua de Irrigación
Las áreas irrigadas cubren una superficie de 20,337 has localizadas en los terrenos bajos del Valle Ubaté-Chiquinquirá a lo largo del sistema hídrico integrado por la Laguna Cucunubá - Río Ubaté - Laguna Fúquene - Río Suárez. Estas áreas irrigadas se dividen en catorce (14) bloques de irrigación dependiendo de los recursos hídricos disponibles.
Las áreas irrigadas están cubiertas principalmente por pastos. Estas son irrigadas en forma subterránea. Concretamente, el agua para irrigación se toma inicialmente del río y se lleva a la red de canales de irrigación ubicadas en el campo de pastura. Luego el agua de los canales son infiltradas hasta llegar a las áreas de pasturas. Los pastos absorben esta agua por acción capilar.
Las tierras planas aledañas a los sistemas actuales de irrigación son irrigables. El área total de irrigación aumentará de 20,337 has (año 1999) a 24, 849 has (año 2010). Para éste propósito serán definidos tres (3) nuevos bloques de irrigación.
Las áreas existentes y futuras de irrigación por cada bloque se muestran en la Fig. 2, junto con las localizaciones de los bloques de irrigación.
El requerimiento de agua de irrigación es abastecido por las lluvias y por las aguas superficiales. La demanda total anual de agua en el presente y en el futuro se estima como sigue.
Item Presente (1999) Futuro (2010)
Nos. de Bloques de Irrigación 14 17
Area Total de Irrigación (ha) 20,337 24,849
Requerimiento de Agua Superficial (millones m3/año) 97.76 (3.10 m3/s)
125.77 (3.99 m3/s)
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(2) Otros Usos de Agua
Los otros usos de agua en el Area de Estudio son: agua para uso doméstico, institucional e industrial y las aguas utilizadas en la ganadería.
Los sistemas existentes de abastecimiento municipal de agua, principalmente con tratamiento convencional, cubren casi todas las áreas urbanas y algunas poblaciones rurales. La población rural remanente que no está servida por estos sistemas. Es abastecida por medio de sistemas pequeños individuales (llamadas sistema de acueductos veredales).
Las demandas actual y futura de agua para los municipios y para la ganadería se estiman como sigue.
Item Presente (1999) Futura (2010)
Agua Municipal (m3/día) 32,147 (0.37 m3/s) 37,342 (0.43 m3/s) Agua para Ganadería (m3/día)) 5,547 (0.06 m3/s) 6,219 (0.07 m3/s)
3.2.2 Almacenamiento Actual de Agua y Sistemas de Toma
Hay un (1) Embalse (Hato), tres (3) Lagunas (Palacio, Cucunubá y Fúquene) y tres (3) Compuertas (Cartagena, Cubio y Tolón) en el Area de Estudio. Estos se operan para Irrigación, Abastecimiento de agua municipal, y para el Control de Inundación. Sin embargo, la Laguna de Palacio casi está fuera de servicio debido a los sedimentos. Su localización se muestra en la Fig. 3, junto con el perfíl longitudinal del sistema hídrico relacionado. Las principales características del Embalse y de las Lagunas se resumen en lo que sigue.
Nombre Principal Uso Dimensión
Embalse del Hato Irrigación, Agua para Uso Municipal, Control de Inundación
Altura de la Presa: 33 m Embalse Total: 14.4 x 106 m3
Laguna de Palacio Irrigación Superficie: 0.4 km2
Embalse Total: 290 x 103 m3
Laguna de Cucunubá Irrigación Superficie: 2.5 km2
Embalse Total: 6.8 x 106 m3 Laguna de Fúquene Irrigación, Agua para Uso Municipal Superficie: 29.8 km2
Embalse Total: 50.0 x 106 m3
3.2.3 Demanda de Agua y Balance en el Suministro
En el presente, 20,337 has son irrigadas por las aguas tomadas del embalse, ríos y lagunas. Sin embargo, la demanda total anual de agua de 97.76 millones de m3/año (3.10 m3/s) no se satisface completamente y hay déficit de agua de 15.85 millones de m3/año (0.50 m3/s) con un periodo de retorno de 5 años. El presente déficit de agua se atribuye no solo a la escaséz de recursos hídricos sino tambien a la falta de instalaciones de irrigación. De hecho, el Embalse del Hato no se utiliza totalmente debido a la falta de instalaciones de irrigación en aguas abajo del Embalse.
En el futuro, el área de irrigación aumentará a 24,849 ha, generando una demanda total anual de agua de 125.77 millones de m3/año (3.99 m3/s). El déficit de agua de irrigación será mitigado mediante la operación completa del Embalse del Hato y la construcción de
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instalaciones adicionales de irrigación en lugares indicados. Bajo éstas condiciones mejoradas, el déficit total de agua con periodo de retorno de 5 años será controlado por debajo de 14.07 millones de m3/año (0.45 m3/s).
La demanda actual y futura de agua y los balances en el suministro, son comparadas en lo que sigue.
Item Presente (1999) Futuro (2010)
Area de Irrigación(ha) 20,337 24,849
Demanda Actual de Agua (millones m3/año) 97.76 125.77
Déficit Annual de Agua(millones m3/año) Proporción del Déficit
15.85 16.2
14.07 11.2
En el futuro también ocurrirán graves déficit en los siguientes siete (7) bloques: Lenguazaque, Mariño, Mariño-Ubaté, Simijaca, Madrón, Río arriba Honda y Río arriba Susa. Este déficit se debe al escaso recurso hidrico; por eso, para resover este problema, se necesita constituir nuevos reservorios o promocionar el ahorro del agua.
3.3 Operación Optima del Embalse del Hato y de la Laguna de Fúquene 3.3.1 Embalse del Hato
La regla óptima de operación del embalse para el suministro de agua de irrigación es determinada para satisfacer el requerimiento aguas abajo sin tener ningúna deficiencia ó exceso en 5 años de periodo de retorno. La descarga mensual de agua del embalse bajo las condiciónes del uso del agua actual y futura es como se muestra abajo.
(unid: m3/s)
Mes Ene. Feb. Mar. Abr. Mayo Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Descarga Existente 0.10 0.10 0.10 0.00 0.05 0.05 0.10 0.10 0.00 0.00 0.00 0.10 Descarga Futura 1.50 0.95 0.50 0.00 0.05 0.05 0.50 0.80 0.35 0.00 0.00 0.60
La regla óptima de operación para el control de la inundación es determinada para minimizar la descarga de agua del embalse utilizando la capacidad prevista de almacenamiento para el control de inundaciones. Además, la regla óptima de operación también se determina para dar seguridad al embalse contra grandes inundaciones anormales. La curva propuesta de descarga de agua de inundación vs. nivel de agua bajo la regla óptima actual y futura se muestra a continuación.
Nivel de Agua del Embalse (m)* 42.7 42.8 42.9 43.0 43.1 43.2 43.3 43.4 43.5 43.6 43.7 Descarga Existente(m3/s) 0.00 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40 2.70 3.00 Descarga Futura (m3/s) 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50
*: La base del nivel de agua es 2,800 m
3.3.2 Laguna de Fúquene
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alto como sea posible para proteger el medio ambiente de la Laguna en los periodos de sequía y para controlar los picos de inundación por debajo de un cierto nivel durante los periodos de lluvia.
El nivel de agua de operación se determina tanto para el periodo seco como el lluvioso. Las compuertas de Tolón deberán abrirse inmediatamente el nivel de agua de la laguna exceda el nivel de agua de operación y, deberán cerrarse sin demora, cuando el nivel de agua baje del nivel de operación.
Los niveles meta y de operación bajo las condiciones del uso del agua actual y futura junto con la operación óptima del Embalse del Hato se proponen como se muestra abajo.
Nivel de Agua Condición Existente (m) Condición Futura (m)
Nivel Alto de Agua (2-años Periodo de Retorno) 2,539.46 2,539.41
Nivel Bajo de Agua (2-años Periodo de Retorno) 2,538.52 2,538.56
Nivel de Aguas mas Frecuente 2,539.0 - 2,539.1 2,539.0 - 2,539.1
Nivel de Agua de Operación (época seca) 2,539.1 2,539.1
Nivel de Agua de Operación (época de lluvia) 2,538.9 2,538.9
3.4 Mejoramiento de la Utilización y Manejo de los Recursos Hídricos 3.4.1 Irrigación
Para satisfacer la necesidad futura de agua, se construirán algunas instalaciones en 11 bloques de irrigación además de la operación óptima del Embalse del Hato y de la Laguna de Fúquene. El número total propuesto de instalaciones de irrigación y el área beneficiada se muestran a continuación.
Instalaciones Propuestas Area Total de Irrigación en
el Futuro (ha) Canales (km) Compuerta (nos.) Bomba (nos.) Estructura de Desvío (nos.) Total Area Beneficiada (ha) 24,849 152.0 14 1 2 6,971
Las localizaciones de las instalaciones de irrigación propuestas se presentan en la Fig. 2. 3.4.2 Drenaje
Las pasturas localizadas en los lugares bajos alrededor de la Laguna de Fúquene son habitualmente inundadas. Este problema de inundación será mitigado mediante la limpieza del Río Suárez (remoción de plantas acuáticas) y la operación óptima de la Laguna. El área promedio anual de inundación es de 170 has, la cuál será reducida por el proyecto propuesto. 3.4.3 Abastecimiento de Agua Municipal
Se consideran necesarias el mejoramiento de las instalaciones de captación y de la planta de purificación del sistema de abastecimiento de agua de Chiquinquirá.
Las bombas de captación han pasado por problemas de cavitación cuando el nivel de toma del agua ha bajado a niveles críticos en las épocas de sequía. Se propone la reposición de las bombas existentes.
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La planta de purificación existente no trata satisfactoriamente el agua cruda para satisfacer el estándar nacional. El agua tratada cumple con el estándar en solo 10 dias del mes en los parámetros de turbiedad y hierro. Por tanto, se proponen las siguientes obras de mejoramiento para suministrar establemente agua potable a 45,500 personas en la ciudad de Chiquinquirá.
(1) Instalación de un aireador (1) adicional para reducir la concentración del Fe.
(2) Mejoramiento del tanque de sedimentación existente y la instalación de un tanque adicional de filtración para reducir la turbiedad.
3.5 Costo del Proyecto
Los costos de inversión y O&M para los proyectos propuestos son estimados como se muestra en la siguiente tabla a precios de octubre de 1999.
Item Costo de Inversión
(millones de Col$)
Cost Annual de O&M* (millones de Col$/año)
Irrigación 15,049.0 162.3
Drenaje - 38.5
Abastecimiento de Agua Muncipal* 780.1 Insignificante
Total 15,829.1 200.8
Total (millones de US$ o millones de US$/año) (8.25) (0.10) *: A la plena operación, Tasa de cambio: 1 US$ = 106 ¥ = 1,920 Col$ (octubre, 1999)
4. MANEJO DE CUENCA
Las tierras del Area de Estudio(1,752 km2) son principalmente cubiertas por pastos y cultivos. El área de bosques y matorrales ocupan solo 169 km2 o el 9.7 %. En estas tierras naturales, se encuentran cuatro (4) áreas de reserva con un área de 53 km2 .
La CAR completó el control de erosión para las cuencas de los ríos Suta, Ubaté y la Laguna de Cucunubá en 1995. El control de erosión se esta implementando para las cuencas restantes del Area de Estudio y se completará en el 2004.
El promedio anual de la escorrentía de sedimentos a la Laguna se estima en, aproximadamente, 16,000 m3/año. Se supone que la deposición de sedimentos sobre el lecho de la Laguna es de 1.6 mm/año. Esta decrecerá a un nivel significativo en el futuro mediante el proyecto actual de control de erosión de la CAR.
5. CONTROL DE CONTAMINACION Y CALIDAD DE AGUA 5.1 Calidad Actual del Agua de Ríos y de la Laguna
A continuación se evalúa la calidad existente del agua, de los depósitos y de la biología de los principales ríos (Ríos Ubaté y Suárez) y de la Laguna de Fúquene.
5.1.1. Calidad del Agua de Ríos y de la Laguna
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(2) La temperatura del agua de la Laguna es moderada (alrededor de 17 o
C) variando muy poco en todo el año.
(3) La Laguna de Fúquene se considera altamente eutroficada , juzgando del hecho que la concentración de T-N (1.83 mg/l) y T-P (0.07 mg/l) sobrepasa el criterio ordinario de eutroficación de lagunas (T-N>0.2 mg/l, T-P>0.02 mg/l).
(4) El OD en la Laguna y en el Río Suárez es bajo debido a que la descomposición de las plantas acuáticas consume gran cantidad de OD. Además, una amplia zona de la Laguna donde crece densamente las plantas acuáticas se tiñe de negro, emitiendo una sustancia tóxica altamente concentrada (H2S).
(5) La DBO en el Río es comparativamente baja. Sin embargo, la DQO en los dos ríos y en la Laguna es bastante alta. Se considera que ésto se debe al alto contenido de ácido húmico en el agua.
(6) El T-Fe es considerablemente alto tanto en los ríos como en la laguna, lo cual se explica por el hecho que las tierras en el Area de Estudio contienen un alto grado de hierro. Se ha observado una alta concentración de T-Fe en el Río Suárez cuando su contenido de DO es bajo y, como resultado de esto, el hierro está en un estado más disuelto.
(7) Ni pesticidas ni metales pesados son identificados en las aguas del Río y de la Laguna. (8) Alto contenido de NH4 y Coliformes son detectados en las aguas de Río y la Laguna.
Se considera que ésto es debido principalmente a la gran cantidad de aguas residuales provenientes de la cría de ganado.
(9) Las aguas residuales de los sistemas de alcantarillados de las ciudades de Ubaté y Chiquinquirá affectan bastante la calidad de agua en la época de sequía
5.1.2 Calidad del Depósito en el Lecho del Río/Laguna
(1) La calidad del depósito en el río y en la Laguna está altamente contaminado con materias orgánicas y nutrientes.
(2) Los depósitos de la laguna están bajo una alta condición anaeróbica. Los depósitos contienen bastante (H2S) y son coloreados de negro y gris oscuro.
(3) Ni pesticidas ni metales pesados se identifican en los depósitos del río y de la Laguna. 5.1.3 Pláncton y Bentos
(1) Existe poca cantidad de fitopláncton en la Laguna durante todo el año debido a la relativa baja temperatura. La población de zooplancton existente es también pequeña. (2) No se identificaron bentos en los depósitos de la Laguna debido a la condición
anaeróbica de los depósitos. Esta condición anaerobia es causada principalmente por la descomposición de las plantas acuáticas y detritos depositados sobre el lecho de la laguna.
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5.2 Escorrentía de la Carga Contaminante 5.2.1 Fuentes de Contaminación
(1) Alcantarillado
Existen 15 centros urbanos en 14 municipalidades del Area de Estudio. Todos los centros urbanos son provistos con un sistema de alcantarillado. Estos sistemas recogen las aguas residuales domésticas de casi toda la población urbana (75,800) en la Area de Estudio, además recogen las aguas residuales de siete (7) mataderos y de 41 fábricas de lácteos.
Sin embargo, solo cinco (5) sistemas tienen sus respectivas plantas de tratamiento. Las aguas residuales de los 10 remanentes sistemas son descargadas en los ríos sin ningún tratamiento.
(2) Mataderos
Todos los 14 municipios cuyos centros urbanos son incluidas en el Area de Estudio tienen sus respectivos mataderos. De entre ellos, 7 mataderos descargan en los alcantarillados y los 7 restantes descargan directamente al los ríos. Todos los mataderos tienen sus plantas de tratamiento.
(3) Fábricas
Existen 50 fábricas de lácteos en el Area de Estudio de las cuáles 41 fábrican descargan sus aguas residuales en el alcantarillado y las 9 restantes directamente en los ríos. Entre las 50 fábricas, solo 8 tienen sus plantas de tratamiento.
(4) Fuente No Puntual
Las cargas contaminantes no puntuales provienen de la ganadería, de los suelos y de las viviendas rurales, entre las cuales la carga generada por la ganadería es extremadamente grande. El número de ganado existente es: 171,000 cabezas de bovinos, 30,000 de porcinos y 64,000 de ovinos.
5.2.2 Escorrentía de la Carga Contaminante
Las cargas contaminantes generadas en las fuentes puntuales y no puntuales discutidas anteriormente se escurren a la Laguna de Fúquene a través de los ríos. La escorrentía de la carga contaminante se estima para los siguientes casos (ver tabla de abajo): condición actual, condición futura sin proyecto y condición futura con proyecto en 2010. En este cálculo, en el caso de condición futura con proyecto, la escorrentía de la carga contaminante se calcula con base en los siguientes supuestos:
(1) Todo el alcantarillado se trata a 40 mg/l en DBO.
(2) Todas las aguas residuales industriales (mataderos y fábricas de láctesos) son tratadas para satisfacer los estándares de la CAR.
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(unid: kg/día) Parámetro de Carga Fuente ContaminanteActual (%) Futuro sin Proyecto (%) Futuro con Proyecto (%) DBO Puntual 880 30.4 1,469 39.3 296 11.5 No-puntual 2,019 69.6 2,269 60.7 2,269 88.5 Total 2,899 100.0 3,738 100.0 2,565 100.0 DQO Puntual 1,456 12.7 2,696 19.4 633 5.3 No-puntual 10,016 87.3 11,224 80.6 11,224 94.7 Total 11,472 100.0 13,919 100.0 11,857 100.0 T-N Puntual 246 23.7 462 34.6 112 11.4 No-puntual 790 76.3 875 65.4 875 88.6 Total 1,036 100.0 1,337 100.0 987 100.0 T-P Puntual 30 22.9 58 33.8 15 11.6 No-puntual 101 77.1 114 66.2 114 88.4 Total 131 100.0 172 100.0 129 100.0
La ganadería es la mayor fuente de la carga contaminante de la escorrentía seguida por el alcantarillado. La rata de escorrentía de carga contaminante a la Laguna por cada fuente bajo las condiciones actuales se muestra abajo.
Fuente DBO (%) DQO (%) T-N (%) T-P (%)
Puntual (Alcantarillado) 29.2 12.3 22.9 21.4 Puntual (Industrial *) 1.1 0.4 0.8 1.5 No-Puntual (Ganadería) 65.2 80.6 60.5 75.5 No-puntual (Suelo) 4.2 6.5 15.7 1.6 No-puntual (Doméstico) 0.3 0.2 0.1 0.0 Total 100.0 100.0 100.0 100.0
*: Mataderos y Fábricas de Lácteos
5.3 Simulación de Calidad de Agua
5.3.1 Simulación de la Calidad del Agua del Río
(1) Caudal estándar del Río para la evaluación de la Calidad del Río
La calidad de agua del río fluctua en todo el año, dependiendo de la variación del caudal del río. Ello se debe a los efectos de dilución de las aguas del río. Por tanto, la calidad del agua del río debería ser evaluada para un caudal estándar adecuado al caudal de río.
En este Estudio, se propone como estándar al caudal del río con una probabilidad de 75%, para los efectos de evaluar la calidad de agua del río, con base en los análisis del régimen de caudal del Río Ubaté.
(2) Simulación de la Calidad del Agua del Río.
La calidad de agua del río fué simulada para las principales estaciones considerando las condiciones actuales y condiciones futuras (sin proyecto y con proyecto en 2010). A continuación se presenta, la concentración de DBO simulada con un caudal de río de 75% de probabilidad.
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Río Lugar Caudal DBO (mg/l)
(m3/s) Actual Futuro sin Proyecto
Futuro con Proyecto
Ubaté Colorado 1.14 5.3 7.9 3.9
Suárez Tolón 1.15 3.2 3.5 2.8
Suárez Luego de Chiquinquirá 1.50 17.7 20.6 5.3
5.3.2 Simulación de la Calidad de Agua de la Laguna
La futura calidad de agua de la laguna se simula con base en el balance futuro de la carga contaminante de la Laguna. La futura calidad de agua simulada para la condición futura sin proyecto y con proyecto se presenta abajo, comparada con la calidad existente.
Item Actual Futuro sin Proyecto Futuro con Proyecto
DQO (mg/l) 31.40 33.40 31.97
T-N (mg/l) 1.83 2.02 1.79
T-P (mg/l) 0.07 0.09 0.07
5.3.3 Meta del Nivel de Tratamiento de Aguas Residuales.
En la previa Sub-sección 5.3.1, es simulada la futura calidad de agua del río con proyecto bajo las siguientes condiciones: (i) todo el alcantarillado es tratado a 40 mg/l en DBO, (ii) todas las aguas residuales industriales (mataderos y fábricas de láctesos) son tratadas para satisfacer los estándares de la CAR.
Por otro lado, la CAR ha estipulado la meta de calidad de agua del río en el Area de Estudio categorizando las secciones de los ríos en cuatro (4) clases. La futura calidad de agua del rio simulado con proyecto es comparada con la meta de calidad de agua de la CAR tal como se muestra abajo.
Río Lugar Futuro con Proyecto Estándard de CAR
DBO (mg/l) Clase DBO (mg/l)
Ubaté Colorado 3.9 A < 5.0
Suárez Tolón 2.8 A < 5.0
Suárez Luego de Chiquinquirá 5.3 B < 10.0
Por lo tanto, todo el alcantarillado y todas las aguas residuales industriales (mataderos y fábricas de láctesos) deberían ser tratadas para satisfacer la meta de calidad de agua de la CAR.
5.4 Mejoramiento del Sistema de Tratamiento de Agua Residual 5.4.1 Tratamiento del Alcantarillado
En éste Estudio, se propone solamente el mejoramiento del tratamiento del alcantarillado, ya que la mayoría de los centros urbanos ya tienen sus respectivos colectores.
Entre los 15 sistemas de alcantarillados existentes, solo 5 tienen plantas de tratamiento (Ubaté, Cucunubá, Lengazaque, San Miguel de Sema y Saboyá). Sin embargo, la capacidad de las plantas existentes son insuficientes excepto el de Saboyá. De esto, las cuatro (4) plantas
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existentes seran mejoradas y, ademas de eso, seran instaladas nuevas plantas de tratamiento para los restantes 10 sistemas de alcantarillado, a fin de tratar las aguas residuales de 95,000 personas.
En la siguiente tabla se resume, el sistema de tratamiento propuesto, las instalaciones adicionales requeridas y los terrenos adicionales.
Municipio Sistema Instalaciones Adicionales Terreno
Requerido (ha)
Observación
C. de Carupa SP 2 lagunas facultativas 1.3 Nuevo
Ubaté AL 2 lagunas aireadas con aireador, 2 lagunas
facultativas
1.5 Mejoramiento
Tausa SP 1 laguna anaerobica, 2 lagunas facultativas 0.4 Nuevo
Sutatausa SP 1 1 laguna anaerobica, 2 lagunas facultativas 0.5 Nuevo
Cucunubá SP 1 laguna anaerobica, 1 laguna facultativa 0.5 Mejoramiento
Lenguazaque AL 1 Laguna aireada con aireador, 1 laguna facultativa
0.5 Mejoramiento
Guacheta SP 3 bombas, 2 lagunas facultativas 2.3 Nuevo
S. M. de Sema SP 2 lagunas facultativas 0.9 Mejoramiento
Fúquene (Fúquene) SP 2 lagunas facultativas 0.5 Nuevo
Fúquene (Capellania) SP 1 laguna anaerobia, 1 laguna facultativa 0.3 Nuevo
Susa SP 2 bombas , 2 lagunas facultativas 1.1 Nuevo
Simijaca SP 4 bombas , 2 lagunas facultativas 4.1 Nuevo
Caldas SP 2 lagunas facultativas 0.5 Nuevo
Chiquinquirá SP 4 bombas, 2 lagunas anaerobicas, 4 lagunas facultativas
10.7 Nuevo
Saboyá - - - Suficiente
Note: SP: Laguna de estabilización, AL: Laguna aireada
5.4.2 Tratamiento de Aguas Residuales Industriales (1) Mataderos
Entre las 14 plantas de tratamiento existentes, dos (2) plantas (Caldas y Fúquene) tienen procesos de tratamiento insuficientes. Estos dos (2) procesos de tratamiento serán mejorados.
(2) Fábricas Lecheras
Las plantas de tratamiento existentes en las 8 fábricas tienen suficiente capacidad. En las 42 fábricas restantes serán construidas nuevas plantas de tratamiento.
5.5 Costo del Proyecto
Los costos de inversión y O&M para los proyectos propuestos son estimados como se muestran abajo a precios de octubre, 1999.
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Item Costo de Inversión
(millones de Col$)
Costo Anual de O&M* (millones de Col$/año)
Tratamiento De Alcantarillado 7,561.0 831.0
Tratamiento de Aguas Residuales Industriales
231.0 27.0
Total 7,792.0 858.0
Total (millones de US$/año) (4.06) (0.45) *:En plena operacón, Tasa de cambio: 1 US$ = 106 ¥ = 1,920 Col$ (octubre, 1999)
6. CONTROL DE PLANTAS ACUÁTICAS DE LA LAGUNA 6.1 Plantas Acuáticas Existentes
6.1.1 Especies y Características (1) Especies
En la Laguna de Fúquene, en el presente, existen cuatro (4) tipos de plantas acuáticas compuestas por 17 especies como se muestra abajo:
Tipo Sumergida De Hoja
Flotante
Flotante Emergente
Número de Especies 1 1 3 12
Entre éstas especies, las más predominantes en cada tipo de planta son: Egeria densa (Elodea Brasilera) en planta sumergida, Eichornia crassipes (nombre local: Buchón) en planta flotante, y Scirpus californicus(nombre local: Junco) y Typha angustifolia (Espadaña) en planta emergente.
La Elodea Brasilera ha sido identificada inicialmente en el estudio realizado en el año 1986. El Buchón, el Junco y la Espadaña ya habían sido encontrados en el estudio realizado en el año 1979.
(2) Características
(a) Elodea Brasilera (planta sumergida)
Está distribuida por el área de la laguna donde la profundidad del agua es menor a aproximadamente 4.0 m. Esta especie crece muy poco en áreas con profundidades mayores a 4.0 m debido a la falta de los efectos fotosintéticos. Se reproduce facilmente después de su cosecha. Generalmente, tiene una longitud de 1.0 m sinembargo, algunas veces se extienden hasta los 3.0 m. Los tallos son provistos de brillantes hojas verdes . Las hojas tienen longitudes de varios centímetros. Pequeñas flores blancas florecen sobre la superficie del agua.
(b) Buchón (planta flotante)
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propaga en la zonas costeras y áreas de la Laguna con profundidades menores de 3.0 m.
(c) Junco y Espadaña (planta emergente)
Estas especies son plantas perennes con tallos fuertes y cilíndricos. El tallo es erigido y alcanza una altura de aproximadamente 2.5-3.0 m. Son las más predominantes en las costas ó en los humedales de la laguna, coexistiendo con otras plantas emergentes pequeñas. En el agua de la laguna, ellos crecen principalmente en áreas poco profundas menor a 1.5 m.
(3) Tasa de Reproducción de la Elodea Brasilera
La Elodea Brasilera se reproduce por fragmentos de la planta sembrados en el suelo o por brotes de los troncos segados. La Elodea de la laguna crece a alta velocidad. Se dice que se reproduce hasta alcanzar su altura original en un período corto después de su cosecha mecánica.
Se hizo un experimento de campo con el propósito de analizar las tasas de reproducción de la Elodea después de haberse hecho la cosecha con máquina. Los resultados intermedios son descriptos abajo.
La tasa de reproducción varía de lugar a lugar. La tasas promedias de reproducción son estimadas aproximadamente como sigue:
Luego de dos (2) meses Luego de tres (3) meses Volúmen de Reproducción (kg/m2) 1.92 (0.00 – 3.56) 2.38 (0.12 – 4.63)
Porcentaje a Volúmen Original (%) 12 15
Nota: Se asume que la densidad original es 16 kg/m2.
El experimento continuará para obtener la curva de la tasa de reproducción vs. tiempo. 6.1.2 Distribución y Biomasa
(1) Distribución
Las áreas de plantas acuáticas existentes por principales especies son estimadas como sigue, con base en la interpretación de fotografías aéreas e investigaciones de campo.
Plantas Acuáticas Area (ha) (%)
Junco 842 52.8
Espadaña 57 3.6
Buchón Mezclado con otras Plantas Flotantes 546 34.2
Buchón Mezclado con Elodea Brasilera 151 9.5
Sub-total 1,596 100.0
Elodea Brasilera * 804
Area de Agua 559
Sub-total 1,363
Total 2,959
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La distribución regional de las plantas acuáticas son mostradas en la Fig. 4.
(2) Biomasa
La biomasa existente de planta acuática es estimada como sigue:
Tipo Area de
crecimiento (ha)
Densidad (kg/m2)
Biomasa (ton húmeda)
Emergente 899 35.11 315,600
Flotante 697 99.04 690,300
Sumergida 1,204 16.38 197,300
Total 2,800 1,203,200
6.2 Proyección del Area Futura de Plantas Acuáticas 6.2.1 Expansión Histórica del Area de Plantas Acuáticas
El área de plantas acuáticas (plantas emergentes y flotantes excluyendo plantas sumergidas) se ha propagado a alta velocidad, resultando en la reducción del área superficial de agua. La propagación histórica estimada de plantas acuáticas ó la reducción del área superficial de agua es resumida abajo, adoptando como tiempo base a diciembre, 1940.
Fecha de Fotografías Area Superficial de Agua (ha) Area de Plantas Acuáticas (ha)* Dic.11, 1940 3,071 - Feb.16, 1989 1,881 1,190 Mayo 15, 1999 1,363 1,708
*: Sólo plantas emergentes y flotantes
El área de superficie de agua de la Laguna ha disminuido a una tasa promedio constante de 24.5 has/año durante 49 años de 1940-1989, mientras que la velocidad de reducción se duplicó a 50.4 ha/año después de 1989.
6.2.2 Reemplazo de Planta Flotante por Planta Emergente
La expansión del área de plantas acuáticas arriba mencionada ( plantas emergentes y flotantes) siempre se hán iniciado con la formación de islas de plantas flotantes y más adelante para ser reemplazados gradualmente por las plantas emergentes. De acuerdo a la interpretación de las históricas fotografías aéreas, las plantas flotantes expandidsa han sido completamente reemplazados por las plantas emergentes luego de 20 años.
Por lo tanto, se asume que en el futuro, todas las áreas existentes de plantas flotantes se convertirán en emergentes despues de 20 años.
6.2.3 Proyección del Area Futura de Plantas Acuáticas
El área total de plantas emergentes y flotantes alcanzará 2,654 has en 2020 si es que continua expandiéndose en el futuro a una alta velocidad de 50.4 ha/año. Las plantas emergentes