Thursday, January 16, 2014

Este segundo issue del blog Recursos de Agua de Puerto Rico (suplemento a la página www.recursosaguapuertorico.com) tiene el propósito de presentar un resumen general de las condiciones hidrológicas en la isla durante el año 2013. El resumen incluye información general para el año calendario sobre la precipitación (referida como la lluvia); escorrentías y niveles en los ríos y embalses principales; y calidad de las aguas superficiales y subterráneas. Los datos de lluvia provienen del resumen anual que publica a principio de cada año el Servicio de Metereología Nacional (NWS) usando la información de su extensa red de pluviómetros en la isla. Los datos de escorrentías, niveles de embalses y calidad de las aguas superficiales y subterráneas provienen de la red de estaciones que opera el Servicio Geológico Federal (USGS) en cooperación con varias agencias del ELA (DRNA, JCA, AAA, AEE, PRIDCO, DTOP).  Las redes de pluviómetros y medidores de flujos operadas por ambas agencias federales son amplias y estratégicamente ubicadas para definir con precisión los patrones de lluvia y escorrentías en Puerto Rico. También son amplias las redes de estaciones del USGS y la JCA para determinar la calidad de las aguas superficiales y subterráneas, aunque los datos de la JCA sobre las aguas subterráneas no están disponibles con facilidad.  
 

PRECIPITACION EN EL 2013:

Los datos preliminares del NWS documentan lo que ya todos conocemos, que en el 2013 la lluvia fue abundante y persistente todo el año.  La cantidad de lluvia medida en la mayor parte de las estaciones del NWS excedió los valores normales representativos de los últimos 30 años, como se resume en el mapa siguiente emitido por su oficina en San Juan.  Este mapa se basa en los datos de lluvia diaria medidos en las estaciones del NWS y acumulados para el año en un modelo digital que integra las sumas en forma de pixeles a colores representativos de las diferentes magnitudes de lluvia.
Los datos de las estaciones individuales no están disponibles al momento debido a que toma varias semanas procesar y validar la información recibida de las estaciones.  En un blog posterior incluiré una tabla resumiendo los valores mensuales para cada una de las estaciones del NWS.



En este mapa, noten la amplitud de las zonas que recibieron 100 o más pulgadas de lluvia en el 2013, incluyendo las áreas tradicionales de El Yunque y el Bosque de Carite, y una gran zona en el noroeste de la isla, incluyendo mi pueblo de Lares. Por otro lado, observen que en el Valle de Lajas, el el suroeste, se mantuvo la tendencia histórica de 30-35 pulgadas, y una vez el NWS publique los datos finales de lluvia total en el 2013, es posible que en esa zona el promedio anual sea menor que la normal de 30 años.

Durante el año ocurrieron varios eventos de lluvias extremas, destacándose el del 18 de julio de 2013, inducido por una vaguada tropical sobre Puerto Rico con acumulaciones de hasta 9.71 pulgadas en la Zona Metropolitana de San Juan. La precipitación resultante de esta vaguada se ilustra en la siguiente figura del NWS. Inundaciones severas ocurrieron en la región norte de la isla, particularmente en San Juan y la zona norte.
  


 

ESCORRENTIA:

La red general de estaciones que opera el USGS para medir la escorrentía en Puerto Rico se ilustra en la siguiente figura. Estas estaciones incluyen medidores automáticos de flujo en ríos, quebradas y canales (en los sistemas de riego de la AEE), conectados al internet en la página del USGS  en el siguiente link ( http://pr.water.usgs.gov/). 



La lluvia abundante en el 2013 generó escorrentías sobre el promedio en la mayor parte de las cuencas de Puerto Rico, según documentado en la red de estaciones para medir flujos operadas por el USGS en los ríos principales en la isla. Hidrogramas (flujo versus fecha) en los ríos principales se ilustran en las siguientes figuras generadas de los datos en la página del USGS para Puerto Rico (www.http://pr.water.usgs.gov/).  Además del flujo promedio diario en el 2013, las figuras ilustran el flujo promedio diario histórico (puntos en amarillo), lo que permite comparar con el flujo del año pasado. En la mayor parte de los ríos el flujo en el 2013 excedió el promedio histórico, con excepciones en varias estaciones durante la época de sequías tradicionales (a principios del año). Es importante apuntar que los datos a continuación son preliminares y sujetos a revisión por el USGS, y bien podrían sufrir cambios, por lo que no deben utilizarse en el diseño o planificación de obras relacionadas al agua superficial en la isla.

El primer grupo de figuras siguientes ilustran varias de las estaciones del USGS en la Región Norte. La primera a la izquierda refleja las descargas de agua por la AEE en el Embalse Dos Bocas para generar electricidad y proveer hasta 100 millones de galones de agua por día (mgd) al Superacueducto de la Costa Norte.  En esta estación, al igual que en todas las estaciones del USGS donde ocurren extracciones de agua río arriba, el flujo medido no es ajustado para esas extracciones (esto es importante cuando se llevan a cabo análisis de rendimiento en una cuenca con extracciones, siendo necesario ajustar los flujos medidos). Notar que al principio del año en la temporada de sequías, y hacia el final del año, en tres de las estaciones en la Región Norte los flujos base disminuyeron bajo la tendencia histórica (en el Rio Grande de Loíza en Caguas fueron mayores que la tendencia). La descarga pico causada por la vaguada de julio se destaca en los cuatro hidrogramas.  


En la Región Este, las escorrentías excedieron los promedios históricos la mayor parte del tiempo, excepto parte de los primeros meses del año, como se ilustra en la siguiente figura de los hidrogramas en los rios Mameyes, Fajardo, Humacao y Patillas.  Estos drenan las zonas de bosques lluviosos de El Yunque y el Bosque de Carite, con precipitaciones en exceso de 100 pulgadas por año.


Los hidrogramas de varios de los rios en la Región Sur se ilustran a continuación. Excepto en el Rio Portugués, donde el flujo excedió la norma la mayor parte del tiempo, el comportamiento de otros rios fue generalmente de igual o menor flujo que los promedios a largo plazo. La sombra de lluvia que es característica de la zona sur-central es evidente en los flujos en los rios Coamo, Toa Vaca y Guayanilla.  La abundancia de escorrentía en el Rio Portugués se debe a que parte de su cuenca yace dentro de la zona central hacia Adjuntas y Lares, donde la lluvia promedio fue de casi 100 pulgadas.
 

Finalmente, las estaciones del USGS en los tres grandes rios de la Región Oeste (Guanajibo, Añasco y Culebrinas) reflejaron flujos cerca de lo normal en la temporada de sequía a principios del 2013, con aumentos sustanciales en el verano y la temporada de lluvias. En el Rio Culebrinas cerca de Aguada los flujos durante los meses de enero a abril aparentan ser menos de la mitad del promedio, pero esto se debe posiblemente a las extracciones de la AAA en el punto de la estación para la Planta de Filtración de Moca.   Es notable que estos son tres de los ríos más caudalosos en Puerto Rico, originándose en las montañas del oeste-central, con centros de lluvia de hasta 100 pulgadas anuales. Las extracciones de agua de estos tres rios son mínimas y solo existen embalses menores en sus cuencas.




CALIDAD DE LAS AGUAS SUPERFICIALES Y SUBTERRANEAS

La JCA es la agencia responsable del monitoreo de la calidad de las aguas superficiales, subterráneas y costaneras en Puerto Rico.  Anualmente la JCA prepara el "Informe Integrado 305(b) y 303(d)" en cumplimiento con las reglamentaciones y delegaciones de la EPA, quien provee una parte sustancial de los fondos para el programa de monitoreo de la calidad de las agua.  Este informe presenta un cuadro detallado del status de las aguas indicadas tomando en cuenta los estándares de calidad de agua establecidos en el Reglamento de Estándares de Calidad de Agua (RECA) del 2010.

El programa de monitero de calidad de las aguas en la isla incluye los siguientes elementos donde se toman muestras de agua para análisis físicos, químicos (iones comunes, compuestos orgánicos incluyendo plaguicidas y solventes), y bacteriológicos (coliformes y estreptococus):
  1.  Rios Principales - Llevado a cabo en cooperación con el USGS en 22 estaciones en rios de las 96 cuencas principales, estaciones que se rotan periódicamente.
  2. Embalses Principales - Llevado a cabo por la JCA en 19 de los embalses principales enfocado en aquellos utilizados como fuente de agua potable
  3. Estudios a largo plazo de fuentes dispersas de contaminación en tres de las cuencas principales (Rio Grande de Loíza; Río Grande de La Plata; y Río Grande de Arecibo)
  4. Red de pozos utilizados como fuente de agua potable: Red de 70 pozos de la AAA en toda la isla.
  5. Aguas costaneras y estuarios: monitoreo en 34 estaciones incluyendo 23 en las playas más utilizadas, donde se toman muestras para análisis bacteriológicos cada dos semanas.
Los resultados de estos programas se publican cada dos años en el "Informe Integrado 305(b) y 303(d)", cuya versión más reciente es la del 2012. Dicho informe está disponible en  puede obtenerse del siguiente link: http://www2.pr.gov/agencias/jca/Documents/Areas%20Program%C3%A1ticas/Evaluaci%C3%B3n%20y%20Planificaci%C3%B3n%20Estrat%C3%A9gica/Divisi%C3%B3n%20de%20Planes%20y%20Proyectos%20Especiales/2010%20Informe%20Integrado%20305%28b%29%20-%20303%28d%29/Part%20I%202010%20305%28b%29%20y%20303%28d%29%20Sep%202010%20ESPA%C3%91OL.pdf.

La JCA, mediante el Reglamento de Calidad de Agua (RECA) de 2010, establece que todas las aguas superficiales en Puerto Rico están clasificadas como SD (excepto las lagunas Tortuguero y Cartagena clasificadas como SE). El RECA establece que todas las aguas subterráneas estarán clasificadas como SG.  Copia del RECA está disponible en el siguiente link: http://www2.pr.gov/agencias/jca/Documents/Leyes%20y%20Reglamentos/Reglamentos/Reglamentos/Reglamento%20Est%C3%A1dares%20Calidad%20de%20Agua%202010.pdf. 
  1. El RECA establece que todas la aguas superficiales en Puerto Rico son clasificadas en la categoría SD. Esto incluye todas las aguas superficiales destinadas a utilizarse como fuente de abasto para el suministrode agua potable, la propagación y preservación de especies deseables, incluyendo especies amenazadas o en peligrode extinción, así como para recreación de contacto primario y secundario. La recreación de contacto primario en cualquier cuerpo de agua o segmento que no cumpla con la Regla1303.2 del RECA (D) (2) (I) está restringido hasta tanto el cuerpo de agua o segmento logre cumplir con la referida Regla.
  2. En los coliformes fecales, el RECA establece que para las aguas clasificadas como SD, la medida geométrica de por lo menos 5 muestras secuenciales no excederá 200 colonias por 100 mililitros de muestra (col/100 mL), y no más del 20 % deberá exceder 100 col/100 mL.  
  3. En el caso del monitoreo cooperativo que el USGS lleva a cabo con la JCA, se obtienen datos generales de temperatura y conductividad específica en la mayor parte de las estaciones donde se determina el flujo. 
  4. Los parámetros rutinarios que el USGS determina en la red conjunta con la JCA son los siguientes:
 


  
La siguiente figura ilustra la red total de estaciones activas en el 2013 donde el USGS determinó características químicas, físicas y bacteriológicas de las aguas en Puerto Rico, incluyendo la red de las 22 estaciones de la JCA. Estas estaciones coinciden con lugares donde el USGS opera instrumentos para medir el flujo continuamente.  ilustra este mapa. 

  
CALIDAD DE LAS AGUAS SUPERFICIALES EN EL 2013

Los datos obtenidos de la red de estaciones de calidad de agua operadas por el USGS y la JCA en Puerto Rico permiten concluir lo siguiente:
  1. Los programas y permisos federales para el control de descargas industriales (NPDES) han resultado en la eliminación de la mayor parte de las fuentes de contaminantes químicos a los cuerpos de agua superficiales (quebradas, ríos, embalses y estuarios). Los datos de las redes de calidad de agua del USGS y la JCA lo documentan en forma contundente. Incidentes ocasionales ocurren como los casos de Adjuntas (imprenta) y Cidra (industrias metálicas). pueden resultar en la descarga temporal de contaminantes a los cuerpos de aguas superficiales.  Sin embargo, las industrias están intensamente conscientes de las penalidades financieras y criminales a las que pueden enfrentarse en casos de derrames intencionales o accidentales de contaminantes.
  2. Aunque la calidad de las aguas superficiales ha mejorado parcialmente en muchas cuencas en la isla, los datos de la red en ríos principales operada por el USGS indican concentraciones elevadas de bacterias de origen fecal (coliformes fecales), concentraciones que exceden las normas sanitarias de la JCA y la EPA de un máximo de 200 colonias por 100 mililitros (col/100 mL). 
  3. La siguiente figura ilustra la tendencia desde el 2007 al 2013 de las concentraciones de bacterias fecales  en 19 de las estaciones operadas por el USGS.  Los coliformes fecales (Fecal coli.) son indicativos de la presencia de materia de origen fecal en los cuerpos de agua. Bajo la clasificación SD para aguas superficiales antes descrita, la medida geométrica de por lo menos 5 muestras secuenciales no excederá 200 col/100 mL, y no más del 20 % deberá exceder 100 col/100 mL. En esencialmente todas las estaciones donde el USGS tomó muestras de agua para determinaciones de coliformes fecales, este estándard fue excedido. La escala en esta figura es logarítmica para poder comparar los datos de las 19 estaciones seleccionadas por el largo del record. Concentraciones tan altas como 300,000 col/100ml de coliformes fecales fueron detectadas en el Rio Humacao en Humacao (estación 50082000).

    • Existe una correlación definitiva entre la concentración de coliformes fecales y el flujo de agua en los rios y quebradas en Puerto Rico.  Esta correlación se establece en los siguientes ejemplos de gráficas de los análisis consecutivos, incluyendo el flujo de agua al momento del USGS tomar las muestras para determinar los coliformes fecales.
    • Correlaciones similares prevalecen en la mayor parte de las estaciones operadas por el USGS para la JCA.


La conclusión de las correlaciones entre el flujo y las concentraciones de coliformes fecales en los rios en Puerto Rico se explican como arrastres de aguas usadas crudas provenientes de varias fuentes cuando llueve intensamente y la escorrentía y el flujo en los cuerpos de aguas superficiales aumenta. Las principales fuentes de estas aguas usadas no reglamentadas son como sigue:
  1. Pozos sépticos inadecuados a través de todo Puerto Rico que descargan al terreno y cuerpos de aguas desperdicios humanos.  El estudio llevado a cabo sobre los pozos sépticos en la isla (en el link http://www.recursosaguapuertorico.com/Pozos-S-pticos.html) establece que operan en la isla aproximadamente 650,000 pozos sépticos, la mayor parte de los cuales fueron instalados individualmente sin consideración a la percolación del terreno o el punto de descarga. Los pozos sépticos descargan al medioambiente aproximadamente 163 Mgd de aguas usadas conteniendo cantidades enormes de material fecal esencialmente crudas.
  2. Fuentes dispersas agrícolas no-reglamentadas.  A pesar de los esfuerzos de la JCA y la EPA, operan indebidamente a través de Puerto Rico cientos de actividades agrícolas que descargan al suelo y cuerpos de agua excrementos de animales. Las lluvias torrenciales descargan estos desechos de animales a los cuerpos de agua cercanos.
CALIDAD DE AGUA EN LOS EMBALSES EN PUERTO RICO EN EL 2013

Los embalses son la fuente principal para producir agua potable en Puerto Rico, suministrando aproximadamente el 70 % del agua que procesa la Autoridad de Acueductos y Alcantarillados (AAA). Los embalses principales se ilustran en la siguiente figura, mientras que datos sobre sus características se pueden obtener en el link http://www.recursosaguapuertorico.com/Embalses-Principales.html.


Al momento de publicar este issue del blog, los datos recientes de calidad de agua en los embalses principales monitoreados por la JCA no están disponibles en el Web.  Sin embargo, el Informe Integrado 305(b )-303(d ) antes referido provee un resumen de los resultados de la monitoría del 2012 en los embalses incluídos en la red.  Los parámetros determinados en los 19 embalses monitoreados incluye:
 


Las conclusiones de los análisis de los datos obtenidos en la toma de muestras del agua en los embalses para el ciclo del 2011-12 se resumen en la siguiente tabla expresados en acres de los embalses impactados.


Los resultados de los análisis se enfocan en concentraciones menores del estándard de 5 mg/L de oxígeno disuelto (OD) en aguas SD y acidez (pH) entre 6.0-9.0 unidades.  El informe de la JCA no aclara si las muestras en los embalses fueron tomadas en un punto o son integradas horizontal y verticalmente. En todos los embalses se observaron valores de OD bajo el estándard de 5.0, con variaciones en los otros parámetros.  Los resultados numéricos de los análisis de fósforo se utilizaron para determinar el estado trófico de los embalses.  Este estado se refiere al enriquecimiento relativo de las aguas con nutrientes, inferidos de las concentraciones de fósforo total, generalmente medido como fosfatos (PO4), lo que induce al crecimiento excesivo de algas y extremos de oxigenación en la columna de agua.  Las definiciones aceptadas de estados tróficos son las siguientes referidas en el Informe Conjunto de la JCA:


 Basado en estos criterios, la JCA calificó la condición trófica de los embalses como sigue:



Los datos de la JCA permiten interpretar que las condiciones de niveles relativamente bajos de OD en todos los embalses está relacionado directamente a la condición eutrófica de estos cuerpos de agua. Es un ciclo perpetuo que hemos observado desde los primeros estudios de lagunas y embalses en la década de 1970 (en la Laguna Tortuguero y el Embalse Loíza).  Escorrentías con concentraciones elevadas de fósforo y nitrógeno fluyen hacia los embalses y lagunas.  Estos nutrientes provienen de pozos sépticos y fuentes dispersas y de punto en las cuencas que drenan hacia los embalses (agricultura y charcas de oxidación) en un ciclo continuo como lo demuestran las tendencias en las muestras de rios tomadas por el USGS a través de décadas. En los embalses son visibles las colonias de plantas y algas acuáticas, de lo cual es ejemplo el Embalse Loíza donde los jacintos de agua cubren la mayor parte de su superficie aún con extracciones periódicas.  Análisis anteriores también demuestran altas concentraciones de algas microscópicas (fitoplancton), que participan en el consumo y producción de oxígeno en la columna de agua.

No existe solución rápida ni totalmente efectiva a los problemas de eutroficación en los embalses en Puerto Rico.  El control de las descargas de punto (pozos sépticos y charcas de oxidación) debe ser el punto de pardida en un programa a largo plazo.  El manejo integrado de las cuencas con los agricultores y desarroladores para minimizar la erosión y transporte de suelos ricos en nutrientes a los ríos y embalses requerirá décadas de programas e incentivos con ganancias poco a poco.

En el próximo blog evaluaré la condición de las aguas subterráneas en Puerto Rico al final del 2013, ya que la complejidad de este tema requiere un análisis detallado.




Sunday, February 12, 2012