Análisis diseño e implementación de un sistema que permita el análisis comparativo de concentraciones de pesticidas solubles y nutrientes que inciden en la calidad del agua en una Cuenca Hidrográfica

Abstract

Usualmente los agricultores utilizan sustancias químicas en sus cultivos para lograr que la cosecha crezca y se mantenga en perfecto estado, una de aquellas sustancias son los pesticidas o también llamados plaguicidas utilizados para matar, repeler, regular organismos vivientes. Estas sustancias son absorbidas por el suelo, llegando así a las fuentes de consumo de agua de las poblaciones aledañas afectando la salud de los habitantes y al mismo tiempo contaminando el medio ambiente. La aplicación de los pesticidas en los cultivos no tiene ningún control por parte de las autoridades pertinentes teniendo como resultado la contaminación del agua. El Sistema de Administración de Datos y Ejecutor AGNPS para Cuencas Hidrográficas - SADECH proveerá de una herramienta para analizar en múltiples escenarios el porcentaje de pesticida encontrado en una Cuenca Hidrográfica utilizando el Modelo de Contaminación para Fuentes Agrícolas no Puntuales. Por medio de este sistema se podrá realizar un estudio para medir el grado de afectación que tendrá una Cuenca Hidrográfica debido a la irrigación de pesticidas en los campos de cultivo, proveyendo así un control que permitirá la autorización de permisos para aplicación regulada de los pesticidas. 1. OBJETIVO GENERAL Facilitar el análisis de escenarios que involucran la variación de factores físicos, químicos y biológicos que afectan la calidad del agua. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Analizar el AGNPSPM y el AGNPS, este último sirve para ejecutar el AGNPSPM. Diseñar un Modelo E-R (Entidad Relación) de Base de Datos que soporte los datos que necesita y arroja el AGNPS. Extracción, Transformación y Carga de Datos de archivos livianos (usa el AGNPS) al Modelo E-R. Diseñar y desarrollar una herramienta que permita la ejecución, registro y comparación de múltiples instancias del modelo AGNPSPM. *AGNPSPM Modelo Matemático de Contaminación de Fuentes Agrícolas No Puntuales. *AGNPS Ejecutor que embebe el Modelo. 3. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO En los cultivos y haciendas del país se suele fumigar pesticidas de forma periódica para el control de plagas, algunos de estos cultivos se encuentran en sectores aledaños a cuencas hidrográficas. En el Ecuador las entidades encargadas para otorgar los permisos de fumigación y aplicación de químicos en plantaciones cercanas a una cuenca hidrográfica carecen de mecanismos que permitan evaluar el grado de afectación de sus decisiones. Esto podría perjudicar posteriormente, puesto que la concentración de dichos químicos puede contaminar el agua, que a su vez es utilizada por las poblaciones rurales quienes no poseen de otra fuente para cubrir sus necesidades diarias. Esto damnifica de sobremanera no solamente a esta zona sino a la mayoría de canales que esta cuenca (Chaguana- Caso de Estudio) sirve o desfoga, además del terrible impacto ambiental que se genera. Actualmente el modelo AGNPSPM usa un editor AGNPS para crear y configurar archivos .INP. El editor no ayuda mucho en la retroalimentación para los estudios de los posibles escenarios, ya que los datos simulados son almacenados en archivos livianos y tampoco tiene una interfaz amigable para el usuario. Implementación de un (SADECH - Sistema de Administración de Datos y Ejecutor AGNPS para Cuencas Hidrográficas) que les permita a las entidades municipales crear varias instancias modificando datos relevantes o necesarios que son usados en el modelo, de esta forma podrán dichas entidades analizar las variaciones existentes sobre el estado de cada una de las variables involucradas en el estudio de la cuenca. Los datos de entrada serán modificados por el experto mediante SADECH para la posterior ejecución del modelo. Los resultados obtenidos de los varios escenarios evaluados serán presentados en graficas comparativas. 4. METODOLOGIA Los procedimientos que se utilizarán para el desarrollo del sistema son: • Estudio del AGNPS como herramienta para evaluar los efectos de contaminación sobre una cuenca hidrográfica. • Revisión de los datos utilizados por el AGNPS para obtener resultados. • ETL (Extract, Transform, Load) Extracción, Transformación y Carga de Datos de archivos de texto plano (Archivos livianos) al modelo relacional. • Determinación de la administración de datos que nos permitirá realizar el estudio de pesticidas. • Desarrollar una interfaz amigable para la administración de los datos y la ejecución del modelo de contaminación AGNPS. • El sistema será desarrollado utilizando software libre. Para el desarrollo del sistema se utilizará Netbeans como IDE de desarrollo haciendo uso de Java como lenguaje de programación, MySQL y PostgreSQL como Gestores de Bases de Datos. Además de la utilización de WINE para poder ejecutar aplicaciones Windows sobre Sistemas Operativos Unix. 5. RESULTADOS Con este Proyecto se logrará proveer a las Entidades Municipales y Expertos involucradas en el análisis de contaminación de agua, un mecanismo confiable, eficaz y automatizado que soporta a sus decisiones para causar el mínimo impacto nocivo sobre alguna cuenca hidrográfica debido a la incorrecta irrigación de químicos sobre zonas aledañas a dicha Cuenca. 6. COSTOS DE IMPLEMENTACION Para la implementación del sistema: Tabla 1. Costos de Implementación 7. CONCLUSIONES • La mejora de la Interacción Hombre Máquina le facilita el trabajo al usuario. • Para tener una mejor administración de los datos es recomendable el uso de una base de datos. • El AGNPSPM es un modelo matemático robusto aunque el ejecutor AGNPS que embebe al modelo sea legado y generé algunos inconvenientes mejor relatados en las recomendaciones. • El Modelo E-R facilitó la lectura de los datos involucrados en la ejecución del modelo, que son de uso para el análisis comparativo de instancias. 8. RECOMENDACIONES • En lo posible tratar de hacer la simulación del AGNPS bajo el S.O. Linux, debido a que la ejecución del mismo bajo el S.O. Windows arroja diferentes resultados dependiendo de la ruta de donde se aloje este. • Trabajar bajó un patrón de arquitectura de software como el MVC (Modelo Vista Controlador) para poder así hacer escalable y de fácil mantenimiento el Sistema. • El proyecto podrá ser usado en distintas Cuencas Hidrográficas para el control de pesticidas. • El sistema podrá ser posteriormente personalizado ya que será implementado usando software libre.