Efectos de la urbanización en una cuenca

El aumento de la urbanización modifica la respuesta hidrológica de una cuenca frente a una determinada lluvia. Con la urbanización se alteran las redes de drenaje natural y se produce un incremento de las zonas impermeables en la superficie, afectando de esta manera la hidrología de la cuenca y principalmente a las zonas aguas abajo. Cuando las zonas aguas arriba son urbanizadas se modifica el hidrograma que reciben las zonas aguas abajo con el aumento del volumen de escorrentía y caudal máximo. Además se produce un tiempo menor entre el inicio de la escorrentía de la lluvia y el máximo caudal. El tiempo de concentración del agua de lluvia disminuye por lo que las zonas aguas abajo se ven más afectadas por los caudales, pudiendose generar problemas de inundación.

Cuánto menor es el área natural y mayor el área urbanizada de la cuenca se produce; menor infiltración del agua de lluvia  en el suelo, menor tiempo de concentración en la superficie, mayores caudales, mayor velocidad y volumen de escurrimiento del agua de lluvia, aumentando de esta forma el volumen de descarga en la cuenca.

Se denominan superficies impermeables a los tejados y carreteras donde la lluvia no puede infiltrarse. La impermeabilidad puede variar desde 5% para zonas no urbanizadas hasta 95% para zonas urbanizadas de alta densidad.

En la figura 1 se observa como a lo largo del período 1954 a 1973 el caudal máximo anual en una cuenca de 4,7 km2 del sureste de Inglaterra evolucionó en función de la impermeabilización causada por la urbanización

 Figura 1. Caudal máximo anual y porcentaje de superficie impermeabilizada

Figura 1. Caudal máximo anual y porcentaje de superficie impermeabilizada

Fuente Gómez (2007)

Utilizando el software EPA Storm Water Management Model (SWMM) se muestran dos ejemplos realizados para modelar algunos de los tipos más comunes de los problemas de gestiones de las aguas pluviales y de diseño encontradas en la práctica

En los ejemplos se cuenta con un área de 11 há aproximadamente, primeramente el área en pre desarrollo urbano contaba principalmente de pastizales y tipo de suelo franco limoso. Posteriormente la misma área tuvo un desarrollo urbano constituido principalmente por zonas residenciales

Realizando un modelo hidrológico en SWMM en la tabla 1 se compara la escorrentía de aguas pluviales producidas tanto para condiciones de pre y post desarrollo urbano. Para ambos casos se tuvo períodos de retorno de 2,10 y 100 años, y no contaban con un sistema de red de drenaje superficial

 Tabla 1. Comparación de escorrentía para condiciones de pre y post desarrollo urbano

Tabla 1. Comparación de escorrentía para condiciones de pre y post desarrollo urbano

Fuente Gironás et al. (2009)

Se puede observar como con una misma cantidad de lluvia el volumen, coeficiente y pico máximo de escorrentía aumenta con la urbanización del área. Por lo tanto se puede concluir que a mayor área impermeable mayor escorrentía superficial es producida

Posteriormente a través de un modelo hidráulico en SWMM se realizó en la misma área urbana desarrollada un sistema de red drenaje supericial o enrutamiento (series de nodos conectados por conductos) utilizando el método de Onda Dinámica, para comparar con la escorrentía producida en el área urbana desarrollada sin el sistema de drenaje superficial que fue mencionada en el ejemplo anterior (ver tabla 2)

 Tabla 2. Comparación de escorrentía en el área urbana con y sin enrutamiento

Tabla 2. Comparación de escorrentía en el área urbana con y sin enrutamiento

Fuente Gironás et al. (2009)

Podemos observar que para una misma cantidad total de lluvia se tienen los mismos resultados de volumen y coeficiente de escorrentía tanto para el área urbana sin y con un sistema de red de drenaje superficial, pero también se observa que el pico máximo de escorrentía disminuye cuando el área cuenta con un sistema de red de drenaje superficial o enrutamiento

Con los resultados de estos ejemplos podemos resaltar la importancia del sistema de red de drenaje superficial en un área urbana, debido a que se genera una mejor distribución de aguas pluviales a través del sistema de drenaje dentro del área urbana

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Gironás, J; Roesner, L; Davis, J. 2009. Storm Water Management Model Applications Manual. Fort Collins, EEUU. Environmental Protection Agency (EPA).  180p.

Gómez Valentín; M. 2007. Hidrología Urbana. Barcelona, SPA. Flumen Dinàmica fluvial i enginyeria hidrològica. 331p.

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