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Estudio de modelaci�n matem�tica de los da�os ambientales en un r�o urbano de Ecuador

 

Mathematical modeling study of environmental damage in an urban river in Ecuador

 

Estudo de modelagem matem�tica de danos ambientais em um rio urbano no Equador

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: j.p.shevarojo@gmail.com

 

 

Ciencias T�cnica y Aplicadas ���

Art�culo de Investigaci�n

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* Recibido: 23 de abril de 2023 *Aceptado: 12 de mayo de 2023 * Publicado: �17 de junio de 2023

 

1. Candidato a Doctor Universidad Nacional Experimental de los Llanos Ezequiel Zamora en el programa Doctorado en Ambiente y Desarrollo, Venezuela, M�ster de Gesti�n de Medio Ambiente Docente de Posgrado UNELLEZ-Venezuela.
2. M�ster en Ciencias Matem�ticas, Investigaci�n de Operaciones, Estad�stica y Econometr�a (Morse). Docente de la Escuela Superior Polit�cnica del Litoral, Ecuador.�������
3. Ingeniero Industrial, Magister en Seguridad y prevenci�n en riegos del trabajo, Docente de la Facultad de Ciencias de la Ingenier�a y Aplicadas, Universidad T�cnica de Cotopaxi, Ecuador.
4. Ingeniero Automotriz, Mag�ster en Ingenier�a Mec�nica, Docente de la Facultad de Ciencias de la Ingenier�a y Aplicadas, Universidad T�cnica de Cotopaxi, Ecuador.

Resumen

Los cambios experimentados por la explotaci�n de los recursos naturales durante la d�cada de los 90�s, han permitido a los pa�ses generar mayor inter�s por la disminuci�n de los impactos ambientales. Los r�os urbanos comprenden ecosistemas complejos y din�micos los cuales brindan servicios de seguridad, recreaci�n, protecci�n de la naturaleza y biodiversidad, parte de este equilibrio y funcionalidad se debe a la presencia de los recursos agua, flora y fauna. La presente investigaci�n tiene como prop�sito dise�ar un modelo matem�tico que permita cuantificar los da�os ambientales en el r�o Lumbaqui a fin de establecer instrumentos de prevenci�n y la aplicaci�n de buenas pr�cticas de conservaci�n. El incremento de la poblaci�n de cerdos dentro del r�o Lumbaqui generan grandes problemas dentro de los cuales se encuentra la remoci�n de suelo para la construcci�n de las chancheras que influyen en el incremento de sedimentos en el agua que son tambi�n otro factor a considerar en los da�os ambientales y el mismo no fue considerado en el modelo matem�tico, siendo un limitante ya que no nos muestra la superficie degradada por esta actividad.

Palabras Clave: Da�os ambientales; green criminology; modelaci�n matem�tica; r�os urbanos.

 

Abstract

The changes experienced by the exploitation of natural resources during the 90's have allowed countries to generate greater interest in reducing environmental impacts. Urban rivers comprise complex and dynamic ecosystems which provide security, recreation, nature protection and biodiversity services; part of this balance and functionality is due to the presence of water, flora and fauna resources. The purpose of this research is to design a mathematical model that allows quantifying environmental damage in the Lumbaqui River in order to establish prevention instruments and the application of good conservation practices. The increase in the population of pigs within the Lumbaqui River generates great problems within which is the removal of soil for the construction of the pig pens that influence the increase of sediments in the water that are also another factor to consider in the damages. environmental and it was not considered in the mathematical model, being a limitation since it does not show us the surface degraded by this activity.

Keywords: environmental damage; greencriminology; mathematical modeling; urban rivers.

Resumo

As mudan�as experimentadas pela explora��o dos recursos naturais durante a d�cada de 90 permitiram que os pa�ses gerassem maior interesse em reduzir os impactos ambientais. Os rios urbanos constituem ecossistemas complexos e din�micos que fornecem servi�os de seguran�a, recrea��o, prote��o da natureza e biodiversidade; parte desse equil�brio e funcionalidade se deve � presen�a de recursos h�dricos, flora e fauna. O objetivo desta pesquisa � projetar um modelo matem�tico que permita quantificar os danos ambientais no rio Lumbaqui, a fim de estabelecer instrumentos de preven��o e aplica��o de boas pr�ticas de conserva��o. O aumento da popula��o de porcos dentro do rio Lumbaqui gera grandes problemas dentro dos quais est� a remo��o de solo para a constru��o dos chiqueiros que influenciam no aumento de sedimentos na �gua que tamb�m s�o outro fator a considerar nos danos. n�o foi considerado no modelo matem�tico, sendo uma limita��o uma vez que n�o nos mostra a superf�cie degradada por esta atividade.

Palavras-chave: dano ambiental; criminologia verde; modelagem matem�tica; rios urbanos.

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Introducci�n

La investigaci�n sobre los da�os ecol�gicos es una preocupaci�n constante dentro de la gesti�n ambiental. Las modificaciones de �reas de inter�s para la conservaci�n debido a los violentos sistemas din�micos exponen la fragilidad de los h�bitats naturales para varias especies de fauna silvestre, mostr�ndose en varios de los casos fen�menos devastadores (Ruiz, 2018). El resultado de las actividades antr�picas crea cambios en la mayor�a irreversibles sobre las condiciones ambientales de una superficie en particular, generando deterioro de la biodiversidad. Sin embargo, estos r�pidos cambios est�n teniendo un grave efecto sobre los recursos naturales alterando los servicios ecosist�micos de las �reas de inter�s. Recientemente, investigaciones han examinado los efector de las din�micas irreversibles causadas por los da�os ambientales y como se enfrentan estos fen�menos, evidenci�ndose la necesidad de desplegar acciones de intervenci�n multidisciplinaria sobre la problem�tica de los sistemas socio ecol�gicos (Cruz, 2018).

Seg�n Cicar�, (2018) los da�os ambientales entran en el concepto de green criminology concentr�ndose en la identificaci�n de la causa ra�z del problema y las consecuencias que dan como resultado la degradaci�n de los ecosistemas, para de esta manera establecer soluciones y las formas de intervenci�n para atenuar los impactos negativos, extendi�ndose m�s all� de la criminolog�a tradicional. La green criminology es un �rea que cobra cada vez m�s importancia debido a la preocupaci�n por los da�os ambientales, las teor�as de la desviaci�n de condiciones normales de zonas sensibles surgen de varios trabajos de investigaci�n basados en delitos ambientales y las pol�ticas aplicadas en cada uno de los casos. Tambi�n la criminolog�a analiza los escenarios desde una posici�n radical donde se toma en cuenta los cambios debido a las din�micas debido a la explotaci�n de los servicios ecosist�micos de forma inadecuada explicando de manera sistem�tica el delito (Ail�n, 2021). Te�ricamente la green criminology describe como las actividades alteran el medio ambiente es percibido por los moradores de un sector espec�fico los cuales son considerados v�ctimas. En resumen, describe el impacto social generado por la contaminaci�n de los recursos naturales analizando de una manera m�s profunda.

Tomando en cuenta la realidad mundial, la green criminology considera la responsabilidad a los Estados de los da�os ambientales dentro de cada uno de sus territorios, obligando a crear organismos encargados de velar por la prevenci�n de la contaminaci�n vigilando y monitoreando las actividades de alto, bajo y mediano impacto (D�az, 2019). En el Ecuador el Ministerio del Ambiente, Agua y Transici�n Ecol�gica es el organismo encargado de disminuir la contaminaci�n ambiental y del recurso h�drico, incentivando las buenas pr�cticas ambientales, de conservaci�n y adaptaci�n al cambio clim�tico, garantizando la calidad, conservaci�n y sostenibilidad de los recursos naturales dentro del territorio ecuatoriano. Este organismo establece el Sistema Nacional Descentralizado de Gesti�n Ambiental otorgando competencias exclusivas a los gobiernos municipales dentro de su circunscripci�n territorial, llevando concordancia con lo establecido en el C�digo Org�nico de Ordenamiento Territorial, Autonom�a y Descentralizaci�n. Bajo este concepto los gobiernos municipales han establecidos pol�ticas locales para la prevenci�n de la contaminaci�n, permitiendo a la vez establecer superficies de inter�s de conservaci�n. La presente investigaci�n tiene como prop�sito dise�ar un modelo matem�tico que permita cuantificar los da�os ambientales en el r�o Lumbaqui a fin de establecer instrumentos de prevenci�n y la aplicaci�n de buenas pr�cticas de conservaci�n.

Los cambios experimentados por la explotaci�n de los recursos naturales durante la d�cada de los 90�s, han permitido a los pa�ses generar mayor inter�s por la disminuci�n de los impactos ambientales. Los efectos relacionados con la contaminaci�n han sido investigados desde diversas perspectivas sociales ambientales y econ�micas. La expansi�n de la frontera agr�cola, la expansi�n urbana, la conversi�n del uso de suelo en zonas sensibles producen efectos considerables al ambiente, seg�n Mendoza, (2019) la p�rdida de la cobertura vegetal erosiona los suelos volvi�ndoles inf�rtiles en r�os urbanos. Los r�os urbanos comprenden ecosistemas complejos y din�micos los cuales brindan servicios de seguridad, recreaci�n, protecci�n de la naturaleza y biodiversidad, parte de este equilibrio y funcionalidad se debe a la presencia de los recursos agua, flora y fauna. Los problemas ambientales a nivel mundial comenzaron a surgir al urbanizarse varios sectores cercanos a los r�os los cuales fueron los receptores de aguas negras, grises, descargas industriales que da�aron considerablemente la calidad de agua y causan variaciones en los ciclos hidrol�gicos variando la cantidad de agua �(Gastezzi et al., 2017).

El problema en los r�os urbanos los conflictos se agudizan por la expansi�n urbana y su concentraci�n en zonas perif�ricas, a nivel de Latinoam�rica este crecimiento ha sido de manera exponencial siendo la tasa de crecimiento anual superior a los 2,75%, a la vez la concentraci�n de la misma se encontraba en sectores perif�ricos. El factor principal para este efecto comprende los movimientos migratorios del medio rural al urbano obligando a los municipios a establecer reclasificaciones de las zonas consideradas de conservaci�n a urbanas. Seg�n Dourojeanni y Jouravlev, (1999) estos procesos debido a las din�micas sociales se han desarrollado a nivel de Am�rica Latina y el Caribe con rapidez. Para ese entonces su proyecci�n desde 1999 hasta el a�o 2030 era de 41,4% a 73,4%, observ�ndose que dicha predicci�n fue cierta de acuerdo a los estudios desarrollados por la CEPAL^[1], donde se ha visto problemas en los r�os urbanos donde se han creado zonas marginales sin una planificaci�n de servicios e infraestructura. En los asentamientos irregulares generalmente se encuentra la poblaci�n m�s pobre los cuales de forma ilegal, construyendo sus viviendas de manera improvisadas y no t�cnicas en zonas ambientalmente sensibles. Los r�os urbanos seccionan la estructura de los barrios delimitando de forma espacial tomando en cuenta sus servicios ecosist�micos fuera de lo tradicional conjuga las vocaciones ecosist�mica y urbana donde la infraestructura, espacio invadido y el espacio p�blico deben llevar armon�a con el cauce de agua y el ecosistema ripario, fundamentales para la depuraci�n natural del agua y el intercambio de nutrientes a trav�s del cauce.

El problema de las zonas marginales donde se dan los asentamientos informales fuera de la red p�blica de alcantarillado genera altos costos para la implementaci�n en esos sectores. De acuerdo a R�os y P�rez, (2008) los gobiernos municipales deben establecer pol�ticas urbanas locales donde se den cambios regulatorios donde se incluya diferentes actores p�blicos y privados. La green criminology responsabiliza a los gobiernos municipales de la contaminaci�n de los r�os urbanos. Los desastres ambientales debido a la mala gesti�n del cuidado de los r�os urbanos est�n relacionados con los planes de desarrollo y ordenamiento territorial. Las teor�as de la green criminology que aportan la comprensi�n de las din�micas sociales, econ�micas y ambientales de un sector en particular y las pr�cticas de aplicaci�n de las normativas ambientales encaminados a proteger los recursos naturales. �Los cr�menes ambientales suelen ser poco prioritarios en sistemas de justicia penal y de poca preocupaci�n p�blica en seguridad, a pesar de tener el potencial de causar impactos sociales amplios y muertes� (Salazar et al., 2022, p. 110).

La aplicaci�n de las normativas ambientales en el Ecuador comprende una nueva perspectiva criminol�gica. A pesar de la amplia investigaci�n en el campo de los da�os ambientales no existe un solo estudio que aborde adecuadamente variables criminol�gicas. El C�digo Org�nico Integral Penal tipifica el tipo de delitos ambientales que causan graves da�os a la biodiversidad y los recursos naturales. Los delitos ambientales tienen implicaciones sociales, econ�micas y ambientales a corto, mediano y largo plazo consider�ndose una amenaza directa a las personas. Desde la green criminology los da�os ambientales provocados en los r�os urbanos comprenden un crimen social y ecol�gico, que tiene como v�ctimas a la flora y fauna silvestre, la cual por la d�bil aplicaci�n de las pol�ticas locales y la falta de una buena planificaci�n territorial son considerados conductas delictivas indirectas. Las competencias exclusivas municipales llevan a promover los sistemas de justicia social a trav�s de cubrir las necesidades b�sicas insatisfechas dentro de las cuales se encuentra el sistema de alcantarillado sanitario para la prevenci�n de la contaminaci�n de los r�os urbanos, y la ampliaci�n de la cobertura de la recolecci�n de los desechos s�lidos.

Si bien es cierto la responsabilidad de la implementaci�n de pol�ticas locales es netamente de los gobiernos municipales, la poblaci�n tambi�n tiene una cuota de responsabilidad por lo que las acciones institucionales con respecto a los delitos ambientales est�n asociadas a las competencias de gesti�n ambiental, manejo de los desechos s�lidos, manejo de las riberas de los r�os, gesti�n de riesgos, agua potable y alcantarillado, todas asociadas a la gesti�n ambiental dentro de la circunscripci�n territorial. La aplicaci�n de las normativas locales va encaminadas a proteger y preservar la integridad ecol�gica por lo que los resultados de una buena gesti�n se centran en disminuir la ocurrencia de los delitos ambientales.

Una de las actividades cr�ticas dentro de los r�os urbanos es la presencia de chancheras, el cual en algunos sectores urbanos crece de manera considerable sin ning�n control. �Es necesario evolucionar en la identificaci�n de un da�o ecol�gico puro que tenga un r�gimen jur�dico de aplicaci�n propio para que los jueces y funcionarios p�blicos puedan desarrollar medidas de protecci�n y sanci�n� (Utreras, 2016, p. 76). La proliferaci�n de chancheras sin ning�n control dentro de las riberas de los r�os urbanos generan muchos problemas graves a la salud de los moradores del sector y no existe una investigaci�n espec�fica que muestre como el incremento de esta actividad afecta a la calidad y cantidad de agua (Granja, 2022). Surge, por tanto, la necesidad de comprender mediante modelaciones matem�ticas las din�micas sociales de la actividad porcina en las riberas de los r�os urbanos y su da�o ambiental.

Existe un problema actual con respecto a la efectividad de la aplicaci�n del derecho ambiental, existiendo desatinos en la aplicabilidad. De acuerdo a Chac�n, (2016) en las �ltimas d�cadas ha existido un crecimiento exponencial de la normativa ambiental a nivel global y nacional pero esta no ha logrado resolver problemas complejos, fallando en el mantenimiento de la ecolog�a. Los criterios t�cnicos basados en la simulaci�n de los eventos donde se degrada el medio ambiente ayudan de manera considerable a la posibilidad de producir efectos jur�dicos de forma objetiva, permitiendo tener un insumo referencial para el inicio de los actos administrativos, a la vez elaborar ordenanzas mostrando una efectividad en su aplicaci�n. Es necesario contar con modelos de simulaci�n para cuantificar los da�os ambientales y �que en el momento de determinar la responsabilidad se constituye una tem�tica que agobiar� el desarrollo legislativo y la respuesta judicial, toda vez que esos da�os ambientales ocasionan perjuicios a derechos humanos, los cuales se deben garantizar y reparar� (Quintero, 2014, p. 95).

 

Materiales y m�todo

La investigaci�n se desarrolla en el r�o Lumbaqui, localizado en el cant�n Gonzalo Pizarro, tiene una extensi�n de 18 Kil�metros, cruzando todo el sector urbano consolidado de la ciudad de Lumbaqui. Cada vez es m�s dif�cil ignorar la presencia de las chancheras en las riberas del r�o Lumbaqui, la din�mica con la cual se desarrollan es cr�tica debido a que estas actividades van acompa�adas con las conversiones de usos de suelo, alterando el ecosistema. La falta de un criterio t�cnico s�lidos que muestre las consecuencias ambientales de esta actividad ha permanecido como un problema para el gobierno municipal.

Figura� 1 Ubicaci�n del r�o Lumbaqui

Fuente: Elaboraci�n propia

 

Hasta la fecha se han desarrollado e introducido varios m�todos para evaluar los da�os ambientales, muchos de ellos descriptivos. Para el desarrollo de esta investigaci�n nos basamos en los modelos matem�ticos para describir el comportamiento de la contaminaci�n de los r�os urbanos a partir de las din�micas sociales basadas en el aumento de las chancheras constituye un modelo de ecuaci�n no lineal con una soluci�n exacta apegado a la realidad de cada localidad. La predicci�n de los da�os ambientales a partir de la utilizaci�n de estos modelos matem�ticos se establece con la intenci�n de superar las limitaciones pr�cticas. Diferentes autores han utilizado modelos matem�ticos en una amplia variedad de formas para comprender el comportamiento de los da�os ambientales en los r�os urbanos, constituyendo uno de los cimientos para comprender los cambios ecosist�micos siendo un acercamiento a la descripci�n de un fen�meno real. Tomando el DQO como par�metro de referencia donde su dato inicial corresponde el de la Tabla 2 del Acuerdo Ministerial No. 097-A, publicado mediante Registro Oficial Edici�n Especial No. 387 del 14 de noviembre de 2015. De acuerdo al comportamiento del r�o Lumbaqui se obtiene la siguiente ecuaci�n:

 

 

Donde

	Concentraci�n de DQO sin chancheras
	Tiempo

 

La proyecci�n de cerdos se lo obtiene mediante la siguiente ecuaci�n

Concentraci�n de DQO

 

Para la evaluaci�n de los impactos ambientales debido a la presencia de chanchera en el r�o Lumbaqui se lo obtiene a partir de la metodolog�a establecida por Rivera y Senna, (2017) la cual comprende una matriz de causa � efecto donde se califican los impactos de acuerdo al nivel de da�o y se determina la probabilidad de ocurrencia. Esta valoraci�n nos muestra la fragilidad del sector en los elementos ambiental econ�mico y social. El nivel de impacto paisaj�stico se lo obtiene mediante la siguiente ecuaci�n:

	Calificaci�n del par�metro
	Valor total de las calificaciones
	Magnitud

Donde:

 

 

 

 

Resultados

Los resultados proporcionan un fuerte soporte al argumento de la sensibilidad del ecosistema del r�o Lumbaqui y como se ve alterada la calidad del agua por el incremento de la cantidad de cerdos, en la figura 2 se muestra el comportamiento dentro de la microcuenca.

Figura� 2 Variaci�n de concentraci�n de DQO con la cantidad de cerdos

Fuente: Elaboraci�n propia

 

Conforme se incrementa la cantidad de chancheras se incrementa el da�o ambiental en el r�o Lumbaqui, como se puede observar en la figura 3.

 

Figura� 3 Da�o ambiental en funci�n de la cantidad de cerdos

Fuente: Elaboraci�n propia

 

 

 

 

Tabla 1 Impacto ambiental debido a la presencia de chancheras

Fuente: Elaboraci�n propia

 

En la tabla 1 se evidencia que el impacto ambiental debido a la presencia de chancheras es alto, es decir que conforme se incrementa esta actividad los efectos en los ecosistemas son muy fuertes y provoca varios inconvenientes que afectan a los recursos y disminuyen los servicios ecosist�micos de este r�o urbano.

 

Conclusiones

El modelo matem�tico obtenido en esta investigaci�n es sumamente �til para pronosticar el comportamiento del incremento de las chancheras dentro de las riberas del r�o Lumbaqui. Sin embargo, no se toma en cuenta variables de causas asignables que influyen de forma sin�rgica en la calidad de agua. Por otro lado, el modelo matem�tico propuesta formaliza el concepto de da�o ambiental m�s exacta desde el punto de vista de la variaci�n de la concentraci�n de DQO donde se toma en cuenta los factores locales.

Los resultados pueden ser tomados como un insumo referencial para ser tomado en cuenta en la creaci�n de pol�ticas locales de conservaci�n, para evitar la conversi�n ilegal del suelo, a la vez considerar en la actualizaci�n del Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial, tomando en cuenta actividades de manejo, control y seguimiento de las riberas del r�o Lumbaqui a fin de cumplir con las competencias exclusivas establecidas en la normativa ambiental vigente.

El incremento de la poblaci�n de cerdos dentro del r�o Lumbaqui generan grandes problemas dentro de los cuales se encuentra la remoci�n de suelo para la construcci�n de las chancheras que influyen en el incremento de sedimentos en el agua que son tambi�n otro factor a considerar en los da�os ambientales y el mismo no fue considerado en el modelo matem�tico, siendo un limitante ya que no nos muestra la superficie degradada por esta actividad.

El modelo matem�tico es puntual ya que muestra la din�mica de los da�os ambientales debido al incremento de la poblaci�n de cerdos, pero no integra otros factores como la superficie degradada, la cantidad de sedimentos generados por la remoci�n de la capa vegetal, la presencia de insectos nocivos para la salud y que influyen en la calidad de agua, entre otros factores que muestran con precisi�n las variaciones del ecosistema.

Los principales problemas que se tiene en las riberas del r�o Lumbaqui es la basura generada por los moradores del sector los cuales sumados a los desechos provocados por las chancheras generan un impacto considerable el mismo que altera parte de la cantidad y calidad de agua, a la vez influye en la acumulaci�n de sedimentos que alteran el normal flujo del agua y pueden ocasionar procesos de inundaci�n en varios sectores. Tomando en cuenta el an�lisis de Corozo, (2023) estas variables aleatorias deben tomarse en cuenta a fin de concienciar a la comunidad acerca de la importancia de la conservaci�n de la microcuenca del r�o Lumbaqui y los beneficios de los servicios ecosist�micos dentro del �rea urbana.

El impacto de las variables que influyen en el c�lculo de los da�os ambientales debido a la presencia de chancheras afecta a las pol�ticas de desarrollo del cant�n sumado a este los conflictos sociales que se generan conlleva a la formulaci�n de estrategias de ejecuci�n de actividades de control basadas en la concienciaci�n e implementaci�n de actividades de recuperaci�n de �reas degradadas.

Hay que tomar en cuenta que se debe mejorar la cobertura del servicio de recolecci�n evitando la proliferaci�n de botaderos clandestinos, a la vez buscar alternativas para reubicaci�n y el aprovechamiento de los desechos de las chancheras para la obtenci�n de biogas de tal forma que esos desechos no lleguen al r�o y alteren la calidad y cantidad de agua.

 

Referencias

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� 2023 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).