El ciclo hidrológico y la ciudad y la restauracion de los rios

Transcripción

1 El ciclo hidrológico y la ciudad y la restauracion de los rios Matt Kondolf, Universidad de California, Berkeley EEUU EPMAPS, Quito, 23 Noviembre 2011 Infraestructura verde en ciudades: Posibles aplicaciones para el Ecuador de

2 Índice 1. El ciclo hidrológico y el sistema fluvial 2. Cómo podemos restaurar los ríos? 3. Ríos urbanos 4. Conclusiones

3 El ciclo hidrológico y el sistema fluvial Parte I

4 El ciclo hidrológico El sistema fluvial

5 In natural landscapes, most runoff to streams occurs by subsurface flow: Runoff is slow, waters are filtered by soil

6 There is a lag time between the rainfall and the resulting stream flow

7 Como la urbanizacion affecta el ciclo hidrologico?

8 Pavement prevents rain from infiltrating, creating more surface runoff

9 Urbanization causes more surface runoff reaching the stream faster. Result: Higher peak flows Shorter lag times

10 Ejemplo: Arroyo Codornices, Berkeley Un pequeno rio que DRAINS 1 km2 en la ciudad Cordonices Creek Rainfall and Streamflow 12/17/05-12/19/ precipitacion Streamflow (cfs) FLOW (almost immediately after) /17/05 12/17/05 12/18/05 12/18/05 12/19/05 Date Streamflow (cfs) Rainfall (in.)

11 Runoff from new urbanization creates larger floods, which can carve new channels Ejemplo: new development in Murietta, California

12 Aguas abajo de la urbanizacion, los torrentes erosionaron un nuevo cauce. Antes, hubo no cauce

13 Los ingenieros no estan confortables con un cauce salvaje

14 Cuando regresé al rio dos años mas reciente, encontré un canal de hormigón

15 Los canals son mui peligrosos para la gente

16 Si entra un canal durante un torrente, no puede escaparse

17 Todos los años quando hay torrentes en Los Angeles, algunas personas mueren en los canales

18 La calidad de la escorrentia de la ciudad es mala: Contaminacion de basura, petroleo de los coches, particulas del cobre de los frenos de coches, fertilizante de cespedes, y en alugnas ciudades, aguas negras sin tratamiento. Aqui puede ver ejemplos de la especie indicadora : el carro de la compra! Quantos puede ver en este foto?

19 Es possible reducir la contaminacion para la infiltracion de las aguas lluvias Hay muchas instrumentos por infiltrar las aguas lluvias: bio-swales rain gardens and infiltration galleries Vea ejemplos de Portland (Shannah Anderson)

20 El río Sena, París Cómo utilizamos los ríos? El río Támesis, Londres

21 Cómo utilizamos los ríos? Activo Pasivo Una gran veriedad de actividades humanas: Des del uso pasivo (contemplación) al uso activo (bañarse, practicar deportes como el kayak). usos programados vs. usos espontáneos

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23 Cómo utilizamos los ríos? Ejemplo: El río Modego (Portugal) En Europa es muy común rehabilitar antiguos muelles con cafés y restaurantes. Por ejemplo, en el río Modego, en Portugal, hay un espacio programado que ha tenido mucho éxito.

24 El sistema fluvial Transporte de Sedimentos Los ríos no llevan solamente agua, también transportan sedimentos y nutrientes. A escala de la cuenca se pueden distinguir tres zonas del sistema fluvial: Zona de erosión Zona de transporte Zona de deposición

25 El sistema fluvial Hay una continuidad longitudinal de sedimentos, como una cinta transportadora, que funciona sólo durante las aguas torrenciales.

26 El sistema fluvial Las formas diferentes y complejas del cauce son principalmente el resultado del régimen hidrológico y los sedimentos.

27 Hay mucha más biodiversidad en un río complejo que en un río canalizado. El sistema fluvial

28 El sistema fluvial Fuente: McBain & Trush (year) La dinámica fluvial crea hábitats acuáticos.

29 El sistema fluvial Ejemplo: Río Sacramento (California) Migración del río y sus hábitats

30 El sistema fluvial

31 El sistema fluvial El movimiento de los ríos de bajo caudal son más rápidos y concentrados, produciendo mayor cantidad de flujo de inundación. Con diques Caudal Sin diques Tiempo

32 El sistema fluvial Ejemplo: El río Torrebamba, Cuenca Cualquier estrechamiento del río, incrementa el nivel del agua durante las lluvias torrenciales. El agua tiene que ir a parar a algún lugar, no puede desaparecer.

33 El sistema fluvial Fuente: adaptación de Costa and Baker, 1981 Después de construir diques, las urbanizaciones han crecido en la llanura de inundación.

34 El sistema fluvial Fuente: adaptación de Costa and Baker, 1981 Los diques eliminan el terreno de la zona inundable, convirtiéndolo en in terreno barato y disponible para la construcción

35 El sistema fluvial Fuente: adaptación de Costa and Baker, 1981 Las urbanización aumenta detrás de los diques, incrementando el riesgo.

36 El sistema fluvial Fuente: adaptación de Costa and Baker, 1981 Cuando llega una gran e inevitable inundación, se producen más daños. Las consecuencias son más graves que antes de construir el dique.

37 El sistema fluvial Ejemplo: El río Sacramento (California) Dar al río una zona para la erosión erodible corridor, channel migration zone Un espacio de libertad, espace de liberte Un sitio para el río, room for the river En California, la anchura del río Sacramento se determina a partir de los antiguos cauces y de la zona de migración que se prevé para el futuro.

38 El sistema fluvial El sistema hidrológico es un sistema complejo con 3 ejes bidireccionales: curso alto-curso bajo canal-márgenes ambiente superficialsubterráneo Es importante que haya conectividad entre el río y la llanura de inundación. Durante las inundaciones, la llanura es una fuente importante de nutrientes para los peces en estadio juvenil y para la depósito de sedimentos.

39 El sistema fluvial Ejemplo: El río Sacramento (California) Un corte de meandro (lago en herradura), y la creación de una laguna en herradura en la llanura de inundación

40 El sistema fluvial La evolución de un lago en herradura oxbow lake durante los años.

41 Ejemplo: El río Torrebamba, Cuenca El sistema fluvial Filling along the left bank forces flow against the right bank, causing erosion

42 Aguas abajo, los ríos Sacramento y San Joaquín (California) transportan agua, sedimentos, y nutrientes. El flujo de los peces es bidireccional. El sistema fluvial Ejemplo: El río Sacramento (California) Antes de las presas, había entre 1-2 millones de salmones que atravesaban el Golden Gate y subían por los afluentes del río Sacramento.

43 Ejemplo: El río Sacramento (California) El sistema fluvial Los tramos de los ríos aislados del mar por las presas impiden la entrada para los salmones. Les presas son la causa más importante de la pérdida de peces, puesto que éstos obstaculizan su camino hacia sus ríos natales y cambian de régimen del caudal. Ríos desconectados por presas Históricamente conectados Salmones históricamente protegidos Lagos históricos? Curso bajo Curso alto

44 Ejemplo: El río Sacramento (California) El sistema fluvial Antes, en 1850: Una sistema conectado Actualemente: Un sistema desconectado

45 El sistema fluvial Las presas interrumpen la continuidad del transporte de sedimentos. Resultados: Embalses llenan de sedimentos, y aguas abajos hay aqua hambrimiente

46 El sistema fluvial Ejemplo: El embalse de Barlin, en el Río Dahan (Taiwan) Octubre 2002 Septiembre 2004 Embalse lleno de sedimentos El embalse de Barlin tiene 10 millones de metros cúbicos de capacidad. En 2004 se desbordó durante un tifón.

47 El sistema fluvial Ejemplo: El embalse de Barlin, en el Río Dahan (Taiwan) 9 Julio Septiembre 2007 En 2007, el embalse se derrumbó, y 7.5 millones de metros cúbicos de sedimentos fueron liberados en pocas horas.

48 El sistema fluvial Ejemplo: El embalse de Barlin, en el Río Dahan (Taiwan) Barlin era uno de los 100 embalses diseñados para acumular sedimentos aguas arriba del la Presa de Shihmen (la cual contiene ahora un 40% de sedimentos).

49 El sistema fluvial Ejemplo: El embalse de Matilija, en el río Ventura (California) Llenado hasta el borde de sedimentos. La embalse y la mayoría de sus sedimentos se retirarán. Precio>$100M. A diferencia del embalse de Barlin en Taiwan, en California hay muchas casas a lo largo de los ríos aguas abajo de las presas.

50 El sistema fluvial La balanza de Lane muestra que un aumento del caudal o de la pendiente pueden producir un exceso de energía y, por consiguiente, erosión del cauce y las orillas. Por lo contrario, un aumento de sedimento, sin aumento de caudal, puede producir sedimentación.

51 Aguas hambrientas El sistema fluvial Aguas abajo de la presa, hay más energía que suministro de sedimentos, y esta energía excesiva produce una erosión del cauce y de las orillas, como consecuencia la corriente busca sedimentos para compensar el déficit.

52 El sistema fluvial Extracción de grava para hormigón Los hoyos de extracción pueden provocar la incisión del cauce aguas arriba y aguas abajo.

53 Extracción de grava para hormigón El sistema fluvial Ejemplo: El torrente Tujunga Wash, Los Angeles El puente Foothill Boulevard se destruyó como consecuencia de la incisión del cauce en 1969.

54 El sistema fluvial Extracción de grava para hormigón Ejemplo: El puente Entre-dos-Ríos (Portugal) En 2001, el puente Entre-dos-Ríos se derrumbó por la erosión del cauce, resultado de la extracción de grava aguas arriba y aguas abajo. 70 personas fallecieron.

55 Cómo podemos restaurar los ríos? Parte II

56 Cómo se pueden restaurar los ríos? No es posible regresar al estado de anterior a los impactos humanos. Pero es posible gestionar los ríos de una manera menos conflictiva con la gente y conservando la calidad del agua y la biodiversidad.

57 Cómo se pueden restaurar los ríos? Qué podemos hacer? 1. Dar al río una zona de libertad. 2. Re-conectar el cauce con su llanura de inundación. 3. Cambiar (re-naturalizar) el régimen de caudales aguas abajo de las presas. 4. Añadir los sedimentos en el cauce aguas debajo de las presas. 5. Desenterrar cauces enterrados. 6. Restablecer los meandros que han sido corregidos (rectos).

58 1. Dar al río una zona de libertad. Ejemplo: El río? en Austria Un espacio de liberdad (espace de liberté) en Austria. Una zona para la erosión, sedimentación, e inundación.

59 Cómo se pueden restaurar los ríos? 2. Re-conectar le cauce con su llanura de inundación. Ejemplo: El río Rin entre Francia y Alemania (Fuente imagenes: cortesía de Peter Ergenzinger)

60 Cómo se pueden restaurar los ríos? 2. Re-conectar le cauce con su llanura de inundación. Ejemplo: El río Rin entre Francia y Alemania El cauce del río sufrió debido a la incisión del río. Como consecuencia la llanura es muy seca.

61 Cómo se pueden restaurar los ríos? 2. Re-conectar le cauce con su llanura de inundación. Ejemplo: El río Rin entre Francia y Alemania Planos de excavación de nuevas llanuras (verdes) de inundación entre Basilea (Suiza) y Breisach (Alemania)

62 Cómo se pueden restaurar los ríos? 2. Re-conectar le cauce con su llanura de inundación. Ejemplo: El río Rin entre Francia y Alemania Canal Campo Groyne Antigua llanura del río (bosque ribereño) (bosque de pinos secos?/dry pine) Perfil transversal de la situación actual

63 Cómo se pueden restaurar los ríos? 2. Re-conectar le cauce con su llanura de inundación. Ejemplo: El río Rin entre Francia y Alemania Primer paso: Despejar la futura llanura de inundación

64 Cómo se pueden restaurar los ríos? 2. Re-conectar le cauce con su llanura de inundación. Ejemplo: El río Rin entre Francia y Alemania Segundo paso: excavación de la nueva llanura de inundación

65 Cómo se pueden restaurar los ríos? 2. Re-conectar le cauce con su llanura de inundación. Ejemplo: El río Rin entre Francia y Alemania Tercer paso: formación del bosque ribereño

66 Cómo se pueden restaurar los ríos? 3. Cambiar (renaturalizar) el régimen de caudales aguas debajo de las presas Ejemplo: El río San Joaquín (California) Antes 1940, habían entro mil salmones cada año

67 Cómo se pueden restaurar los ríos? 3. Cambiar (renaturalizar) el régimen de caudales aguas debajo de las presas Ejemplo: El río San Joaquín (California) La Presa Friant bloqueó la migración de los salmones, y redujo tanto los caudales del río que éste se secó.

68 Cómo se pueden restaurar los ríos? 3. Cambiar (renaturalizar) el régimen de caudales aguas debajo de las presas 4,400 Dry Year Año seco Ejemplo: El río San Joaquín (California) Para restaurar las poblaciones de salmones, propusimos un régimen de restauración con los caudales para remover las gravas y restaurar la migración de los peces. 16,800 Año WET YEAR húmedo 4,000 Average Dry Unimpaired Hydrograph 3,600 Dry Regulated Average Dry Year Flow Recommendation 14,400 Average Wet Unimpaired Hydrograph 3,200 12,000 Wet Regulated Average Wet Year Flow Recommendation Mean Daily Flow (C Cubic Feet per Second) 2,800 2,400 2,000 1,600 1,200 Mean Daily Flow (C Cubic Feet per Second) 9,600 7,200 4, , ,000 O N D J F M A M J J A S Cubic Feet per Second Dry Normal? seco 0 O N D J F M A M J J A S 12,000 Normal? húmedo Normal Wet 7,200 Average Normal Wet Unimpaired Hydrograph 6,400 Normal Dry Average Unimpaired Normal Dry Regulated Aveerage 9,600 Normal Wet Regulated Average Normal Wet Year Flow Recommendation 5,600 Normal Dry Year Flow Recommendation Mean Daily Flow (Cubic Feet per Second) 4,800 4,000 3,200 2,400 Mean Daily Flow (Cubic Feet per Second) 7,200 4,800 1,600 2, O N D J F M A M J J A S 0 O N D J F M A M J J A S

69 Cómo se pueden restaurar los ríos? 4. Añadir sedimentos en el Ejemplo: California cauce aguas debajo de las presas. En California, entre 1978 y 2004 se añadieron más de metros cúbicos de sedimentos en 20 ríos.

70 Cómo se pueden restaurar los ríos? 4. Añadir sedimentos en el cauce, aguas debajo de las presas. Ejemplo: El río Rin (Alemania) En Alemania, en el Río Rin las presas bloquean los sedimentos.

71 Cómo se pueden restaurar los ríos? 4. Añadir sedimentos en el cauce, aguas debajo de las presas. Ejemplo: El río Rin (Alemania) Dos barcas funcionan 355 días al año en medio 170,000 m 3 de gravas y arenas.

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77 Cómo se pueden restaurar los ríos? 5. Desenterrar cauces enterrados Ejemplo: El río??

78 Cómo se pueden restaurar los ríos? 6. Restablecer los meandros que han sido corregidos (rectos) Ejemplo: El río Brede (Dinamarca) Antes del proyecto Después el proyecto

79 Cómo se pueden restaurar los ríos? 6. Restablecer los meandros que han sido corregidos (rectos) Ejemplo: El torrente Uvas (California) Un proyecto mal diseñado Enero 1996, 2 meses después de finalizar las obras. Meandros con curbas simétricas y protegidos por rocas.

80 Cómo se pueden restaurar los ríos? 6. Restablecer los meandros que han sido corregidos (rectos) Ejemplo: El torrente Uvas (California) Un proyecto mal diseñado Julio La misma perspectiva después de ser arrasado por una inundación con un período de retorno de 6 años que tuvo lugar en febrero de 1996.

81 Cómo se pueden restaurar los ríos? 6. Restablecer los meandros que han sido corregidos (rectos) La forma de meandro es muy seductiva!

82 Ríos urbanos Parte III

83 Conclusiones Parte IV

84 Posibles aplicaciones de estas experiencias para el Ecuador, para generar urbes eco y socio amigables. Conclusiones Resumiendo, Cómo podemos mejorar la gestión de nuestros ríos urbanos??

85 Gracias! Matt Kondolf