Oliver Saavedra

This study evaluated satellite-based precipitation in Bolivia using a combination framework with four equations: relative error, geometric, weighted linear, and sigmoidal. These were compared to enhance daily GSMaP_Gauge V8 estimates. Considering elevation variability, the interpolation method KED proved critical to obtain proper rainfall patterns. The conventional method OK showed weak performance indicators (R² = 0.18, NSE = −4.19, PBias = 48.28%). In contrast, the KED approach restored spatial continuity and predictive capability nationwide (R² = 0.71, NSE = 0.68, KGE = 0.79, PBias = 11.24%, RMSE = 1.3 mm/day). Therefore, it provided a more consistent bias correction. On the other hand, sensitivity heat maps demonstrate that iterative algorithms require strict bounding. Specifically, iterating beyond optimal thresholds (N > 6 for relative error; N > 5 for geometric; N > 2 for weighted linear and sigmoidal) triggers exponential residual amplification. The optimized framework successfully bridges the gap between rain-gauge accuracy and gridded estimates in ungauged zones. The relative error showed best performance in the Amazon region, with geometric on the Altiplano plateau, and weighted linear in La Plata basin. These products yield reliable daily precipitation estimates for hydrological modeling, water-resource management, and climate change assessments in Bolivia. Finally, this approach can also be applied in other countries, identifying proper combination methods per hydrologic units.

En el valle central de Cochabamba se ha evaluado la vulnerabilidad a la contaminación de aguas subterráneas analizando los pesos de los factores del método DRASTIC, utilizando herramientas SIG. Se analizaron cuatro escenarios para identificar los factores más críticos y se evidencia que su influencia y vulnerabilidad varían según las características de la zona. Al noroeste se identificó vulnerabilidad de media alta a alta debido a sus condiciones favorables para la recarga. En la zona central-este, la vulnerabilidad es de baja a media baja, influenciada por una capa confinante que proporciona una protección natural al acuífero. La zona sur está influenciada por bajas pendientes, deposición de sedimentos finos y recarga baja. En las áreas urbanas se presenta vulnerabilidad de muy baja a baja. En cambio, en el extremo sur, la vulnerabilidad varía de media baja a media alta por las actividades agrícolas aledañas al río Rocha. De forma general, los parámetros más influyentes fueron la profundidad del agua subterránea (D), el impacto en la zona vadosa (I), la recarga (R), la geología del acuífero (A), la conductividad hidráulica (C) y el tipo de suelo (S), con pesos de 5, 5, 4, 3, 3 y 3, respectivamente, y en menor medida, la topografía (T), con un peso de 2. Se recomienda priorizar el noroeste y el extremo sur de la zona para elaborar estudios y planes de gestión participativos, así como aplicar el esquema propuesto en valles fluvio-lacustres.

En el valle central de Cochabamba se ha evaluado la vulnerabilidad a la contaminación de aguas subterráneas analizando los pesos de los factores del método DRASTIC, utilizando herramientas SIG. Se analizaron cuatro escenarios para identificar los factores más críticos, evidenciando que su influencia y la vulnerabilidad varían según las características de la zona. Al noroeste se identificó vulnerabilidad media alta a alta, debido a sus condiciones favorables para la recarga. En la zona central-este, la vulnerabilidad es de baja a media baja, influenciada por una capa confinante que proporciona una protección natural al acuífero. La zona sur está influenciada por bajas pendientes, deposición de sedimentos finos y recarga baja. En las áreas urbanas, se presenta vulnerabilidad de muy baja a baja. En cambio, en el extremo sur, la vulnerabilidad varía de media baja a media alta por las actividades agrícolas aledañas al río Rocha. De forma general, los parámetros más influyentes fueron la profundidad del agua subterránea (D), el impacto en la zona vadosa (I), la recarga (R), la geología del acuífero (A), la conductividad hidráulica (C) y el tipo de suelo (S), con pesos de 5, 5, 4, 3, 3 y 3 respectivamente, y en menor medida, la topografía (T), con un peso de 2. Se recomienda priorizar el noroeste y el extremo sur de la zona, para elaborar estudios y planes de gestión participativos, así como aplicar el esquema propuesto en valles fluvio-lacustres.

El tratamiento y análisis de las mediciones topobatimétricas genera una mejor comprensión de la dinámica sedimentaria de un embalse; esto contribuye a los encargados de la operación del embalse a implementar mejores prácticas de manejo, además de diseñar e implementar medidas efectivas para el manejo y conservación de estas importantes infraestructuras para asegurar su sostenibilidad. El propósito de este estudio fue analizar la información disponible de las topobatimetrías del embalse San Jacinto que fueron ejecutadas en 1989, 1995, 2004, 2013, 2016 y 2019, para así poder determinar la variación temporal y espacial del sedimento depositado. Este estudio permitió identificar los cursos de agua de mayor aporte de sedimentos y los patrones morfológicos longitudinales. Los resultados muestran que en 30 años de operación se tiene un volumen acumulado de sedimento de 16.5 hm3, 3.1 hm3 por encima del volumen muerto previsto en proyecto, evidenciando la subestimación de la vida útil en la etapa de diseño.

This study comprehensively evaluates four wastewater treatment plants intended for agricultural reuse in a semi-arid low-moderate temperature region. It considers environmental, technical, economic, and social perspectives. Anaerobic baffled reactors with hybrid gravel filters (ABR + HGF + VGF) proved the most efficient, with moderate requirements in space, O&M, and energy, albeit the highest treatment cost. Up-flow sludge blanket reactor with activated sludge (UASB + AS) demonstrated high efficiency and compactness, with moderate treatment costs. However, it incurred high energy demands, complex O&M, and more sludge generation. UASB with horizontal gravel filter (UASB + HGF) was among the most land-intensive systems, with moderate costs and O&M requirements, and low energy consumption. However, it fell short of meeting certain environmental criteria. ABR with stabilization ponds (ABR + PONDS) emerged as the most economical, with low energy consumption, but was also among the most land-intensive and failed to achieve adequate effluent quality. Socially, all WWTPs were well accepted for agricultural reuse benefits. In terms of odor perception, UASB + AS and ABR + HGF + VGF exhibit the lowest impact. The Most Appropriate Treatment Technology Index ranked ABR + HGF + VGF and UASB + AS as adequate technologies, while UASB + HGF and ABR + PONDS were poorly adequate. The study recommends a four-dimensional assessment for selecting the most suitable technology, considering the specific context.

The use of distributed precipitation data in hydrological models is critically important to simulate processes at a micro-basin scale. However, aerial precipitation at a high resolution is required to run these models. This study aimed to set up the HydroBID tool in the Guadalquivir River basin using satellite-based precipitation products. The employed products included GSMaP gauge version 6, interpolated rain gauges using Kriging, the combined GS product for Bolivia, and the proposed combined product for the Guadalquivir basin. The GS Guadalquivir was generated by combining the satellite-based product GSMaP gauge version 6 with the local rain gauge network. The main difference with GS Bolivia is the improvement of the resolution from 5 km to 250 m. An iteration scheme using 230 micro-basins was employed, reaching a correlation of 0.98 compared to the control dataset. By using the hydrological model with the precipitation products, the daily river discharge was obtained, showing a high correlation of 0.99 and efficiency of 0.96 in relation to observed data between 2000 and 2016 at Obrajes station. Simulated flows with Kriging and GS Guadalquivir products presented similarly high correlations compared to the observed flows. In the case of GSMaP and GS Bolivia, these products showed general underestimations of the simulated flows, reaching correlations between 0.28 and 0.91, respectively. Moreover, annual volumes were analyzed, where the overestimation of GSMaP, Kriging, and GS Guadalquivir showed similar characteristics concerning the distribution of specific river discharges and volumes. Therefore, HydroBID appeared to be a feasible tool with enough adaptability to use distributed precipitation and simulate flows at a micro-basin scale. Therefore, we recommend applying this scheme to other basins to carry out analysis of events, water balance, and floods and similar studies.

El tratamiento y el análisis de las mediciones topobatimétricas genera una mejor comprensión de la dinámica sedimentaria de un embalse, esto contribuye a los encargados de la operación del embalse a implementar mejores prácticas de manejo, además de diseñar e implementar medidas efectivas para el manejo y conservación de estas importantes infraestructuras para asegurar su sostenibilidad. El propósito de este estudio fue analizar la información disponible de las topobatimetrías del embalse San Jacinto que fueron ejecutadas en 1989, 1995, 2004, 2013, 2016 y 2019, para así poder determinar la variación temporal y espacial del sedimento depositado. Este estudio permitió identificar los cursos de agua de mayor aporte de sedimentos y los patrones morfológicos longitudinales. Los resultados muestran que en 30 años de operación se tiene un volumen acumulado de sedimento de 16.5 hm3, 3.1 hm3 por encima del volumen muerto previsto en proyecto, evidenciando la subestimación de la vida útil en la etapa de diseño.

This study proposes using Satellite-Based Precipitation (SBP) products and local rain gauge data to generate information on the daily precipitation product over Bolivia. The selected SBP products used were the Global Satellite Mapping of Precipitation Gauge, v6 (GSMaP_Gauge v6) and the Climate Hazards Group Infrared Precipitations with Stations (CHIRPS). The Gridded Meteorological Ensemble Tool (GMET) is a generated precipitation product that was used as a control for the newly generated products. The correlation coefficients for raw data from SBP products were found to be between 0.58 and 0.60 when using a daily temporal scale. The applied methodology iterates correction factors for each sub-basin, taking advantage of surface measurements from the national rain gauge network. Five iterations showed stability in the convergence of data values. The generated daily products showed correlation coefficients between 0.87 and 0.98 when using rain gauge data as a control, while GMET showed correlation coefficients of around 0.89 and 0.95. The best results were found in the Altiplano and La Plata sub-basins. The database generated in this study can be used for several daily hydrological applications for Bolivia, including storm analysis and extreme event analysis. Finally, a case study in the Rocha River basin was carried out using the daily generated precipitation product. This was used to force a hydrological model to establish the outcome of simulated daily river discharge. Finally, we recommend the usage of these daily generated precipitation products for a wide spectrum of hydrological applications, using different models to support decision-making.

Resumen El objetivo de esta investigación es evaluar el desempeño de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de una zona conformada originalmente por lagunas de estabilización, la cual fue ampliada. La ampliación se llevó a cabo a través del dragado y mejoramiento del sistema de lagunaje. El aumento de capacidad consistió en la implementación de un Reactor Anaeróbico Compartimentado (RAC), un sistema de pre-tratamiento mejorado que incluye rejas, un tamiz mecánico, un desarenador con una cámara desgrasadora, y lechos destinados al secado de lodos provenientes del RAC. La PTAR actualmente atiende a una población de 20 000 habitantes aproximadamente y trata un caudal de 2 416 m3/d. El RAC implementado contribuye principalmente a la reducción de DBO, DQO y especialmente de SST. El acondicionamiento de las lagunas demostró mejorar la capacidad de tratamiento de la PTAR. La eficiencia global de la PTAR es de: 55, 67, 54, 80, 15 y 26 % para los parámetros de DBO5, DQO total, DQO soluble, SST, N-NH3 y P. Con la adición del RAC y la optimización de las lagunas, la eficiencia de la PTAR se ha incrementado del 52 al 67% en la eliminación de DQO. Estos parámetros demuestran que anteponer un sistema de pretratamiento y un RAC al sistema de lagunaje para ampliar su capacidad de tratamiento es una alternativa adecuada. Adicionalmente se resalta la importancia de realizar el mantenimiento y remoción periódica de lodos para optimizar su funcionamiento.

This study proposes the use of satellite-based precipitation (SBP) products in combination with local rain gauges in Bolivia. Using this approach, the country was divided into three major hydrographic basins: the Altiplano, La Plata, and Amazon. The selected SBP products were Global Satellite Mapping of Precipitation (GSMaP) and Climate Hazards Group Infrared Precipitations with Stations (CHIRPS). The correlation coefficients of SBP were found to be from 0.94 to 0.98 at monthly temporal scale. The applied methodology iterates correction factors, taking advantage of surface measurements from the national rain gauge network; five iterations showed stability in the convergence. Once the improved SBP product was obtained, validation was performed by reducing ten percent the number of rain gauges randomly. After applying the correction factors, the combined products improved their correlation coefficient values by up to 0.99. The validation of the methodology showed that with a combination of products using 90% of the rain gauges, correlation coefficients ranged from 0.98 to 0.99. Among the three basins, the Amazon basin presented the poorest results; this fact may be related to low rain gauge density compared to the other two basins. The validation approach shows that the methodology has an acceptable performance. The database generated in this study, now open to the public, is ready to be used for different hydrological applications such as precipitation time-series analysis, water balance, and water assessment at the sub-basin scale within Bolivia.