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Escorrentía urbana que fluye hacia un desagüe pluvial
Un sistema de escorrentía abierto en África

La escorrentía urbana es la escorrentía superficial de agua de lluvia creada por la urbanización . Esta escorrentía es una fuente importante de inundaciones y contaminación del agua en las comunidades urbanas de todo el mundo.

Las superficies impermeables ( carreteras , estacionamientos y aceras ) se construyen durante el desarrollo del terreno . Durante las tormentas de lluvia y otros eventos de precipitación , estas superficies (construidas con materiales como asfalto y concreto ), junto con los techos , transportan las aguas pluviales contaminadas a los desagües pluviales , en lugar de permitir que el agua se filtre a través del suelo . [1] Esto provoca un descenso del nivel freático (debido a que la recarga de agua subterráneadisminuye) e inundaciones ya que la cantidad de agua que queda en la superficie es mayor. [2] [3] La mayoría de los sistemas de alcantarillado pluvial municipales descargan aguas pluviales, sin tratar, a arroyos , ríos y bahías . Este exceso de agua también puede ingresar a las propiedades de las personas a través de las copias de seguridad del sótano y la filtración a través de las paredes y los pisos del edificio.

Inundaciones urbanas [ editar ]

Calles inundadas en Nueva Orleans
Relación entre superficies impermeables y escorrentía superficial

La escorrentía urbana es una de las principales causas de las inundaciones urbanas , la inundación de terrenos o propiedades en un entorno edificado causada por lluvias que abruman la capacidad de los sistemas de drenaje , como las alcantarillas pluviales . [4] Las inundaciones urbanas, provocadas por eventos como inundaciones repentinas , marejadas ciclónicas , inundaciones sobre la orilla o derretimiento de la nieve , se caracterizan por sus impactos repetitivos, costosos y sistémicos en las comunidades, independientemente de si estas comunidades están ubicadas o no dentro de llanuras aluviales designadas formalmente o cerca de cualquier cuerpo de agua. [5]

Hay varias formas en que las aguas pluviales ingresan a las propiedades: retroceso a través de tuberías de alcantarillado, inodoros y sumideros hacia los edificios; filtración a través de paredes y pisos de edificios; la acumulación de agua en la propiedad y en los derechos de paso públicos; y el desbordamiento de agua de cuerpos de agua como ríos y lagos. Donde las propiedades se construyen con sótanos , las inundaciones urbanas son la causa principal de las inundaciones del sótano.

Los flujos de inundaciones en entornos urbanos se han investigado relativamente recientemente a pesar de muchos siglos de inundaciones. [6] Algunos investigadores mencionaron el efecto de almacenamiento en áreas urbanas. Varios estudios analizaron los patrones de flujo y la redistribución en las calles durante los eventos de tormenta y las implicaciones en términos de modelado de inundaciones. [7] Algunas investigaciones recientes consideraron los criterios para la evacuación segura de personas en áreas inundadas. [8] Pero algunas mediciones de campo recientes durante las inundaciones de Queensland de 2010-2011 mostraron que cualquier criterio basado únicamente en la velocidad del flujo, la profundidad del agua o el momento específico no puede explicar los peligros causados ​​por las fluctuaciones de la velocidad y la profundidad del agua. [6]Estas consideraciones ignoran aún más los riesgos asociados con los desechos grandes arrastrados por el movimiento del flujo. [8]

Contaminantes [ editar ]

Un arroyo lleno de escorrentía urbana después de una tormenta.

El agua que corre por estas superficies impermeables tiende a recoger gasolina , aceite de motor , metales pesados , basura y otros contaminantes de las carreteras y estacionamientos, así como fertilizantes y pesticidas del césped. Las carreteras y los estacionamientos son fuentes importantes de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que se crean como subproductos de la combustión de la gasolina y otros combustibles fósiles , así como de los metales pesados níquel , cobre , zinc , cadmio y plomo . La escorrentía del techo aporta altos niveles de compuestos orgánicos sintéticos y zinc (de canalones galvanizados ). El uso de fertilizantes en céspedes residenciales, parques y campos de golf es una fuente medible de nitratos y fósforo en la escorrentía urbana cuando el fertilizante se aplica incorrectamente o cuando el césped se fertiliza en exceso. [2] [9]

La erosión de los suelos o las obras de construcción mal mantenidas a menudo pueden provocar un aumento de la sedimentación en la escorrentía. La sedimentación a menudo se deposita en el fondo de los cuerpos de agua y puede afectar directamente la calidad del agua. Los niveles excesivos de sedimentos en los cuerpos de agua pueden aumentar el riesgo de infección y enfermedad debido a los altos niveles de nutrientes presentes en el suelo. Estos altos niveles de nutrientes pueden reducir el oxígeno y estimular el crecimiento de algas al tiempo que limitan el crecimiento de la vegetación nativa. La vegetación nativa limitada y el exceso de algas tienen el potencial de alterar todo el ecosistema acuático debido a la penetración limitada de la luz, los niveles más bajos de oxígeno y las reservas de alimentos reducidas. Niveles excesivos de sedimentos y sólidos en suspensión.también tienen el potencial de dañar la infraestructura existente. La sedimentación puede aumentar la escorrentía obstruyendo los sistemas de inyección subterráneos, aumentando así la cantidad de escorrentía en la superficie. El aumento de los niveles de sedimentación también puede reducir el almacenamiento detrás de los reservorios. Esta reducción de la capacidad de los embalses puede generar un aumento de los gastos de las agencias de tierras públicas y, al mismo tiempo, afectar la calidad de las áreas recreativas del agua. [10]

La escorrentía también puede inducir el envenenamiento por metales pesados ​​en la vida marina. La escorrentía transporta pequeñas cantidades de metales pesados ​​a los océanos. Estos metales son ingeridos por la vida marina. Estos metales pesados ​​no se pueden eliminar, por lo que se acumulan dentro de los animales. Con el tiempo, estos metales se acumulan hasta un nivel tóxico y el animal muere. Esta intoxicación por metales pesados ​​también puede afectar a los seres humanos. Si comemos un animal envenenado, también tenemos la posibilidad de intoxicarnos con metales pesados. [11] [12]

A medida que las aguas pluviales se canalizan hacia los desagües pluviales y las aguas superficiales, la carga de sedimentos naturales descargados a las aguas receptoras disminuye, pero el flujo y la velocidad del agua aumentan. De hecho, la cubierta impermeable en una ciudad típica crea cinco veces la escorrentía de un bosque típico del mismo tamaño. [13]

Efectos [ editar ]

Un informe de 2008 del Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos (cuadro de texto a continuación) identificó la escorrentía urbana como una de las principales fuentes de problemas de calidad del agua .

... es probable que sigan disminuyendo aún más la calidad del agua si no se abordan los cambios en el uso de la tierra que tipifican las fuentes más difusas de contaminación ... Éstas incluyen actividades agrícolas, silvícolas, urbanas, industriales y de construcción que perturban la tierra, de las cuales es difícil Los contaminantes del monitor surgen durante los eventos de clima húmedo. La contaminación de estos paisajes ha sido reconocida casi universalmente como el desafío más urgente para la restauración de las masas de agua y los ecosistemas acuáticos en todo el país.

  - Consejo Nacional de Investigación, Gestión de aguas pluviales urbanas en los Estados Unidos [14]

Weasel Brook en Passaic, Nueva Jersey se ha canalizado con muros de hormigón para controlar las inundaciones localizadas.

La escorrentía también aumenta la temperatura en los arroyos, lo que daña a los peces y otros organismos. (Una ráfaga repentina de escorrentía de una tormenta puede causar un golpe de agua caliente que mata a los peces). Además, la sal de las carreteras que se usa para derretir la nieve en las aceras y las carreteras puede contaminar los arroyos y los acuíferos subterráneos . [15]

Uno de los efectos más pronunciados de la escorrentía urbana es en los cursos de agua que históricamente contenían poca o nada de agua durante los períodos de clima seco (a menudo llamados arroyos efímeros ). Cuando está un área alrededor de dicha corriente urbanizada , la escorrentía resultante crea un poco natural durante todo el año caudal que perjudica a la vegetación, la fauna y la corriente de la cama de la vía acuática. Con poco o ningún sedimento en relación con la proporción histórica de sedimento a agua, la escorrentía urbana se precipita por el canal del arroyo, arruinando características naturales como meandros y bancos de arena , y crea una erosión severa, lo que aumenta la carga de sedimentos en la desembocadura y hace una incisión severa en el lecho del arroyo.río arriba. Por ejemplo, en muchas playas del sur de California en la desembocadura de una vía fluvial, la escorrentía urbana transporta basura, contaminantes, limo excesivo y otros desechos, y puede presentar peligros para la salud de moderados a graves.

Debido a los fertilizantes y los desechos orgánicos que a menudo acarrea la escorrentía urbana, la eutrofización a menudo ocurre en las vías fluviales afectadas por este tipo de escorrentía. Después de las fuertes lluvias, la materia orgánica en la vía fluvial es relativamente alta en comparación con los niveles naturales, lo que estimula el crecimiento de la proliferación de algas que pronto consumen la mayor parte del oxígeno . Una vez que se agota el oxígeno natural en el agua, las floraciones de algas mueren y su descomposición provoca una mayor eutrofización. Las floraciones de algas ocurren principalmente en áreas con agua estancada, como pozas de arroyos y las piscinas detrás de presas , presas y algunas estructuras de caída.. La eutrofización suele tener consecuencias mortales para los peces y otros organismos acuáticos.

La erosión excesiva de las orillas del arroyo puede causar inundaciones y daños a la propiedad. Durante muchos años, los gobiernos a menudo han respondido a los problemas de erosión de los arroyos urbanos modificando los arroyos mediante la construcción de terraplenes endurecidos y estructuras de control similares utilizando materiales de concreto y mampostería. El uso de estos materiales duros destruye el hábitat de los peces y otros animales. [16] Un proyecto de este tipo puede estabilizar el área inmediata donde ocurrió el daño por inundación, pero a menudo simplemente traslada el problema a un segmento aguas arriba o aguas abajo del arroyo. [17] Véase Ingeniería fluvial .

Las inundaciones urbanas tienen importantes implicaciones económicas. En los EE. UU., Los expertos de la industria estiman que los sótanos húmedos pueden reducir el valor de las propiedades entre un 10% y un 25% y se citan entre las principales razones para no comprar una casa. [18] Según la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias de los Estados Unidos (FEMA) , casi el 40% de las pequeñas empresas nunca vuelven a abrir sus puertas después de una inundación. [19] En el Reino Unido , se estima que las inundaciones urbanas cuestan £ 270 millones al año en Inglaterra y Gales ; 80.000 hogares están en riesgo. [20]

Un estudio del condado de Cook, Illinois , identificó 177,000 reclamos de seguros por daños a la propiedad realizados en el 96% de los códigos postales del condado durante un período de cinco años entre 2007 y 2011. Este es el equivalente a una de cada seis propiedades en el condado que presentan una reclamación. Los pagos promedio por reclamo fueron de $ 3,733 en todos los tipos de reclamos, con reclamos totales que ascendieron a $ 660 millones durante los cinco años examinados. [18]

A pesar de los esfuerzos concertados, muchas comunidades carecen de fondos para abordar plenamente estos problemas y, a menudo, buscan fondos en otros lugares. Numerosas cuencas hidrográficas dentro del condado de Los Ángeles, California , no cumplen con los estándares estatales de calidad del agua, a pesar de gastar $ 100 millones al año en programas de agua potable para combatir problemas como la escorrentía urbana. Para combatir este problema, los funcionarios han introducido una medida que impondría una tarifa a los propietarios de viviendas y empresas locales en un intento de recaudar 290 millones de dólares para una gestión eficaz de la escorrentía urbana. [21]

Prevención y mitigación [ editar ]

Una trinchera de percolación se infiltra en las aguas pluviales a través de suelos permeables hacia el acuífero subterráneo .

Un separador de arenilla de aceite está diseñado para capturar sólidos sedimentables, aceite y grasa, escombros y elementos flotantes en la escorrentía de carreteras y estacionamientos.
Artículo principal: Escorrentía superficial: mitigación y tratamiento
Ver también: Recolección de agua de lluvia

El control efectivo de la escorrentía urbana implica reducir la velocidad y el flujo de las aguas pluviales, así como reducir las descargas de contaminantes. Se pueden utilizar una variedad de prácticas y sistemas de gestión de aguas pluviales para reducir los efectos de la escorrentía urbana. Algunas de estas técnicas (denominadas mejores prácticas de gestión (BMP) en los EE. UU.) Se centran en el control de la cantidad de agua, mientras que otras se centran en mejorar la calidad del agua y algunas realizan ambas funciones. [22]

Las prácticas de prevención de la contaminación incluyen el desarrollo de bajo impacto (LID) o técnicas de infraestructura verde , conocidas como Sistemas de Drenaje Sostenible (SuDS) en el Reino Unido, y Diseño Urbano Sensible al Agua (WSUD) en Australia y Medio Oriente, como la instalación de techos verdes. y manejo mejorado de productos químicos (por ejemplo, manejo de combustibles y aceite para motores, fertilizantes y pesticidas). [13] [23] Los sistemas de mitigación de escorrentía incluyen cuencas de infiltración , sistemas de biorretención , humedales artificiales , cuencas de retención y dispositivos similares. [24] [25]

Proporcionar soluciones de escorrentía urbana efectivas a menudo requiere programas adecuados de la ciudad que tomen en cuenta las necesidades y diferencias de la comunidad. Factores como la temperatura media de una ciudad, los niveles de precipitación, la ubicación geográfica y los niveles de contaminantes en el aire pueden afectar las tasas de contaminación en la escorrentía urbana y presentar desafíos únicos para la gestión. Los factores humanos como las tasas de urbanización, las tendencias del uso de la tierra y los materiales de construcción elegidos para superficies impermeables a menudo exacerban estos problemas.

La implementación de estrategias de mantenimiento en toda la ciudad, como los programas de barrido de calles, también puede ser un método eficaz para mejorar la calidad de la escorrentía urbana. Las aspiradoras de barrido de calles recogen partículas de polvo y sólidos en suspensión que a menudo se encuentran en estacionamientos públicos y carreteras que a menudo terminan en escorrentías. [26]

Drenaje azul y símbolo de pez amarillo utilizado por la Agencia de Medio Ambiente del Reino Unido para crear conciencia sobre los impactos ecológicos del drenaje superficial contaminante

Los programas educativos también pueden ser una herramienta eficaz para gestionar la escorrentía urbana. Las empresas y las personas locales pueden tener un papel integral en la reducción de la contaminación en la escorrentía urbana simplemente a través de sus prácticas, pero a menudo desconocen las regulaciones. La creación de un debate productivo sobre la escorrentía urbana y la importancia de la eliminación eficaz de los artículos domésticos puede ayudar a fomentar prácticas respetuosas con el medio ambiente a un costo reducido para la ciudad y la economía local. [27]

Ver también [ editar ]

  • Tratamiento de aguas residuales agrícolas - Escorrentía de nutrientes
  • Primera descarga (escorrentía inicial de una tormenta)
  • Lista de problemas ambientales
  • Programa Nacional de Escorrentía Urbana , un proyecto de investigación realizado por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.
  • Contaminación de fuentes difusas
  • Escorrentía superficial - Problemas agrícolas

Referencias [ editar ]

  1. ^ "Escorrentía (escorrentía de agua superficial)" . Escuela de Ciencias del Agua de USGS . Reston, VA: Servicio geológico de EE. UU. (USGS). 2016-12-02.
  2. ^ a b Federación del Medio Ambiente del Agua , Alexandria, VA; y Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles , Reston, VA. "Gestión de la calidad de la escorrentía urbana". WEF Manual de Prácticas No. 23; Manual e informe de la ASCE sobre prácticas de ingeniería núm. 87. 1998. ISBN 1-57278-039-8 . Capítulo 1. 
  3. ^ Schueler, Thomas R. (2000) [publ. Inicial. 1995]. "La importancia de la impermeabilidad" (pdf) . En Schueler; Holanda, Heather K. (eds.). La práctica de la protección de las cuencas hidrográficas . Ellicott City, MD: Centro para la protección de cuencas hidrográficas. págs. 1-12 . Consultado el 24 de diciembre de 2014 .
  4. ^ "Escorrentía superficial - el ciclo del agua" . Escuela de Ciencias del Agua de USGS . USGS. 2016-12-15.
  5. ^ Centro de tecnología de vecindario, Chicago IL "La prevalencia y el costo de las inundaciones urbanas". Mayo 2013
  6. ^ a b Brown, Richard; Chanson, Hubert ; McIntosh, Dave; Madhani, Jay (2011). "Mediciones de concentración de sedimentos suspendidos y velocidad turbulenta en un entorno urbano de la llanura de inundación del río Brisbane en Gardens Point del 12 al 13 de enero de 2011" . Informe del modelo hidráulico No. CH83 / 11 . Brisbane, Australia: Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad de Queensland (CH83 / 11): 120 págs. ISBN 978-1-74272-027-2.
  7. ^ Werner, MGF; Hunter, NM; Bates, PD (2006). "Identificabilidad de los valores de rugosidad de la llanura aluvial distribuida en la estimación de la extensión de la inundación". Revista de hidrología . 314 (1–4): 139–157. doi : 10.1016 / j.jhydrol.2005.03.012 .
  8. ↑ a b Chanson, H .; Brown, R .; McIntosh, D. (2014). "Estabilidad del cuerpo humano en las inundaciones: la inundación de 2011 en Brisbane CBD". En H. Chanson; L. Toombes (eds.). Actas del 5º Simposio Internacional de Estructuras Hidráulicas de la IAHR (ISHS2014), 25-27 de junio de 2014, Brisbane, Australia . doi : 10.14264 / uql.2014.48 . ISBN 978-1-74272-115-6.
  9. ^ G. Allen Burton Jr., Robert Pitt (2001). Manual de efectos de las aguas pluviales: una caja de herramientas para administradores de cuencas, científicos e ingenieros . Nueva York: CRC / Lewis Publishers. ISBN 0-87371-924-7.Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace ) Capitulo 2.
  10. ^ Consejo ambiental de Oregon. Capítulo 1: Impactos de la escorrentía de aguas pluviales urbanas. Obtenido del sitio web: http://www.oeconline.org/our-work/rivers/stormwater/stormwater report / impact
  11. ^ Bortman, Marci (2011). "Contaminación marítima". Enciclopedia ambiental . 3 : 21–34.
  12. ^ Weiss, Kenneth R. (2009). Océanos en peligro de extinción . Farmington Hills, MI: Glenhaven Press. págs. 39–45.
  13. ^ a b Protección de la calidad del agua de la escorrentía urbana (informe). EPA. Febrero de 2003. EPA 841-F-03-003.
  14. ^ Consejo Nacional de Investigación (Estados Unidos) (2009). Gestión de aguas pluviales urbanas en los Estados Unidos (Informe). Washington, DC: National Academies Press. pag. 24. doi : 10.17226 / 12465 . ISBN 978-0-309-12539-0.
  15. ^ Servicio geológico de Estados Unidos. Atlanta, Georgia. "Los efectos de la urbanización en la calidad del agua: Escorrentía urbana". Consultado el 30 de diciembre de 2009.
  16. ^ Leyes, Edward A .; Roth, Lauren (2004). "Impacto del endurecimiento de la corriente en la calidad del agua y las características metabólicas de las corrientes de Waimanalo y Kane'ohe, O'ahu, islas hawaianas". Pacific Science . University of Hawai'i Press. 58 (2): 261–280. doi : 10.1353 / psc.2004.0019 . hdl : 10125/2725 . ISSN 0030-8870 . S2CID 19417682 .  
  17. ^ "Cap. 3. Canalización y modificación de canales" . Medidas de gestión nacional para controlar la contaminación de fuentes difusas por hidromodificación (Informe). EPA. 2007. EPA 841-B-07-002.
  18. ^ a b "La prevalencia y el costo de las inundaciones urbanas". Mayo de 2013, Centro de Tecnología de Vecindarios, Chicago IL.
  19. ^ Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (EE. UU.). "Protecting Your Businesses", última actualización de marzo de 2013, http://www.fema.gov/protecting-yourbusinesses Archivado el 17 de septiembre de 2013 en archive.today
  20. ^ Oficina parlamentaria de ciencia y tecnología, Londres, Reino Unido. "Inundaciones urbanas". Nota postal 289, julio de 2007
  21. ↑ Sewell, Abby (3 de enero de 2013). "El condado busca tarifa de parcela para pagar proyectos para combatir la escorrentía urbana" . Los Angeles Times .
  22. ^ "Ch. 5: Descripción y rendimiento de las mejores prácticas de gestión de aguas pluviales" . Resumen de datos preliminares de las mejores prácticas de gestión de aguas pluviales urbanas (informe). Washington, DC: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Agosto de 1999. EPA-821-R-99-012.
  23. ^ Reduzca la escorrentía: desacelere, extiéndalo, sumérjalo (video). EPA. 2009.
  24. ^ Asociación de calidad de aguas pluviales de California. Menlo Park, CA. "Manuales de mejores prácticas de gestión de aguas pluviales (BMP)". 2003.
  25. ^ Departamento de protección del medio ambiente de Nueva Jersey. Trenton, Nueva Jersey. "Manual de prácticas óptimas de gestión de aguas pluviales de Nueva Jersey". Abril de 2004.
  26. ^ "Estacionamiento y limpieza de calles" . Menú Nacional de Mejores Prácticas de Manejo de Aguas Pluviales . EPA. Archivado desde el original el 28 de agosto de 2015 . Consultado el 24 de diciembre de 2014 .
  27. ^ Ballo, Siaka; Liu, Min; Hou, Lijun; Chang, Jing (10 de julio de 2009). "Contaminantes en la escorrentía de aguas pluviales en Shanghai (China): implicaciones para la gestión de la contaminación por escorrentía urbana" . Progreso en Ciencias Naturales . 19 (7): 873–880. doi : 10.1016 / j.pnsc.2008.07.021 .
  • McGinn, Anne Platt (2004). Actividades humanas que amenazan los océanos del mundo . Farmington Hills, MI: Glennhaven Press. págs. 144-157.

Lectura adicional [ editar ]

  • Harry C. Torno; Jiri Marsalek; Michel Desbordes, eds. (1986). Contaminación por escorrentía urbana . Berlín: Springer-Verlag. ISBN 3-540-16090-6.