Consideraciones sobre la calidad del agua del río Santiago (México) y cartografía de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos de su cuenca, para una adecuada gestión y planificación hidrológica

Asimismo, se identifican las tendencias espacio-temporales de los componentes del agua. Se comprueba que ocurre una disminución sistemática de la contaminación química y microbiológica, conforme el río se aleja de la ciudad. Se propone un enfoque metodológico nuevo que sirve en la predicción de la calidad del agua superficial, en tramos no muestreados del río Santiago, mediante la utilización de técnicas geoestadísticas. Para ello, se tienen en cuenta características inherentes a los cauces que no suelen ser consideradas por los métodos de interpolación disponibles hasta el momento, tales como las cuencas vertientes de una subcuenca y la localización de los focos de contaminación, las cuales son utilizadas como áreas soporte en el modelo de estimación. Los resultados obtenidos por validación cruzada demuestran que el planteamiento propuesto es más preciso que los métodos más reconocidos actualmente por la comunidad científica, al estimar numerosas variables de calidad del agua en el río Santiago. Por último, se presenta una herramienta informática que sirve para aplicar los dos métodos más utilizados a nivel mundial en la generación de cartografía de vulnerabilidad a la contaminación de las aguas subterráneas, de manera semi-automática. Se elaboran los mapas correspondientes a toda cuenca de estudio, así como cartografía más detallada del sistema hidrogeológico, de tipo volcánico, localizado bajo la ciudad de Guadalajara. Los resultados muestran que la mayor parte de la cuenca presenta poca vulnerabilidad a la contaminación del agua subterránea, no obstante, los mayores núcleos urbanos se encuentran en las áreas más susceptibles a los vertidos. Ambos métodos coinciden en que las áreas que cuentan con menor protección intrínseca se encuentran en el área septentrional y occidental del acuífero en Guadalajara. Se pone de manifiesto la necesidad de contar con metodologías desarrolladas para evaluar sistemas hidrogeológicos en contextos urbanos. Finalmente, se mencionan algunas recomendaciones para mejorar la gestión y planificación hidrológica en la cuenca de estudio.Se profundiza en varios aspectos que conciernen a los recursos hídricos en la cuenca hidrográfica del río Santiago, localizada en el centro-occidente de México, con una extensión de casi ochenta mil kilómetros cuadrados. En primer lugar, mediante una intensa revisión bibliográfica y del tratamiento de datos espaciales y series temporales, se hace una caracterización del medio físico en el área de estudio (topografía, características climáticas, geología, edafología, vegetación, hidrología superficial e hidrogeología) y se mencionan algunos aspectos del contexto antrópico (usos del suelo, legislación y gestión de agua, demografía, socioeconómica). Se crea cartografía detallada, a la par que se preparan capas de información geográfica con mejor resolución que las disponibles hasta el momento. Todo ello permite optimizar los trabajos de investigación y de gestión de los recursos hídricos en la cuenca. Asimismo, se propone una delimitación de 29 de sus acuíferos, atendiendo criterios hidrogeológicos. En segundo lugar, se caracteriza la calidad del agua del río Santiago, a lo largo de sus casi 550 km de longitud, a partir de datos tomados en campo y de información recabada por instituciones públicas. Se identifican las principales causas de la contaminación: vertidos de aguas residuales urbanas y, en menor medida, aguas residuales industriales. La mayor parte de la contaminación se produce en las zonas aledañas a la ciudad de Guadalajara (con una población de cerca de 5 millones de habitantes): a través del Arroyo de El Ahogado y de vertidos cerca de la Barranca de Huentitán

Spatial prediction of water quality variables along a main river channel, in presence of pollution hotspots

In order to treat and evaluate the available data of water quality and fully exploit monitoring results (e.g. characterize regional patterns, optimize monitoring networks, infer conditions at unmonitored locations, etc.), it is crucial to develop improved and efficient methodologies. Accordingly, estimation of water quality along fluvial ecosystems is a frequent task in environment studies. In this work, a particular case of this problem is examined, namely, the estimation of water quality along a main stem of a large basin (where most anthropic activity takes place), from observational data measured along this river channel. We adapted topological kriging to this case, where each watershed contains all the watersheds of the upstream observed data (“nested support effect”). Data analysis was additionally extended by taking into account the upstream distance to the closest contamination hotspot as an external drift. We propose choosing the best estimation method by cross-validation. The methodological approach in spatial variability modeling may be used for optimizing the water quality monitoring of a given watercourse. The methodology presented is applied to 28 water quality variables measured along the Santiago River in Western Mexico.Centro de Hidrogeología, Universidad de Málaga, EspañaInstituto Geológico y Minero de España, Españ

Karst development of an evaporitic system and its hydrogeological implications inferred from GIS-based analysis and tracing techniques

The geomorphological characteristics and hydrogeological functioning of a geologically heterogeneous evaporitic karst plateau in Southern Spain were studied. Land surface information (LiDAR data) was used to analyze the shape and distribution of closed depressions. An artificial tracer test and monitoring of the natural responses of the main spring have allowed to infer the karstic development of the studied system. Three dyes were injected in selected swallow holes to trace the main groundwater flowpaths and to estimate the dimension of the conduit network. Discharge, electrical conductivity and temperature were monitored in the groundwater that drains the evaporitic plateau during an individual and intense recharge pulse. Tracing techniques were adapted to high salinity environments by using specific calibration standards (NaCl + dye). The hydrological connection detected between two of the swallow holes and the outlet, and the deduced orientation pattern for closed areas, would suggest that the karst evolution (internal and external) is related to fault orientation. The rapid tracer detection (16-20 h) and high estimated maximum flow velocities (125-192 m/h), together with the fast impulsional response of the controlled physical-chemical parameters in spring waters (~15-16 h) demonstrate the existence of quick flows under recharge conditions with well-defined system drainage, indicating a high degree of internal karstification (estimated master conduit diameter ~1.5 m). However, flooding of the depressions feeding swallow holes and analysis of the spring response times from natural and artificial tracers point to a restriction of the system´s drainage, most likely due to the constrained morphology of the karst conduits. This results in sustained recharge periods and delayed spring responses of some parameters, highlighting the relevant role of concentrated recharge in the hydrogeological behavior of the studied evaporitic karst

The NorWeST summer stream temperature model and scenarios for the western U.S.: A crowd-sourced database and new geospatial tools foster a user community and predict broad climate warming of rivers and streams

Thermal regimes are fundamental determinants of aquatic ecosystems, which makes description and prediction of temperatures critical during a period of rapid global change. The advent of inexpensive temperature sensors dramatically increased monitoring in recent decades, and although most monitoring is done by individuals for agency-specific purposes, collectively these efforts constitute a massive distributed sensing array that generates an untapped wealth of data. Using the framework provided by the National Hydrography Dataset, we organized temperature records from dozens of agencies in the western U.S. to create the NorWeST database that hosts >220,000,000 temperature recordings from >22,700 stream and river sites. Spatial-stream-network models were fit to a subset of those data that described mean August water temperatures (AugTw) during 63,641 monitoring site-years to develop accurate temperature models (r2 = 0.91; RMSPE = 1.10°C; MAPE = 0.72°C), assess covariate effects, and make predictions at 1 km intervals to create summer climate scenarios. AugTw averaged 14.2°C (SD = 4.0°C) during the baseline period of 1993–2011 in 343,000 km of western perennial streams but trend reconstructions also indicated warming had occurred at the rate of 0.17°C/decade (SD = 0.067°C/decade) during the 40 year period of 1976–2015. Future scenarios suggest continued warming, although variation will occur within and among river networks due to differences in local climate forcing and stream responsiveness. NorWeST scenarios and data are available online in user-friendly digital formats and are widely used to coordinate monitoring efforts among agencies, for new research, and for conservation planning