Diseño y Operación: Presa de Retención Karen Setty, The Bren School of Environmental Science and Management, University of California, Santa Barbara

Transcripción

1 Diseño y Operación: Presa de Retención Karen Setty, The Bren School of Environmental Science and Management, University of California, Santa Barbara 1. Objetivos fundamentales NOTA: No es posible cumplir con todos los objetivos al mismo tiempo. a. Reducción de Nutrientes y Contaminantes una presa de retención que retiene el agua por un periodo de semanas o meses reducirá eficientemente los nutrientes en exceso y otros contaminantes. Una presa de retención frecuentemente seca no es eficaz para reducir estos contaminantes, e incluso los contaminantes pueden ser desplazados por futuras tormentas. Para retener el agua se requiere colocar un recubrimiento de barro o plástico laminado en el fondo de la poza. b. Abastecimiento de agua - la poza de la presa de retención debe tener agua permanentemente y ser físicamente accesible a los usuarios. Se necesita construir una depresión a la entrada de la poza para retener los sedimentos, y deben retirarse los sedimentos depositados frecuentemente para evitar que las tormentas los desplacen y contaminen el agua. La calidad del agua se debe analizar para asegurar que el sistema opera correctamente. c. Recarga del agua subterránea - la presa de retención no debe tener recubrimiento. Se recomiendo solo en situaciones donde el nivel de nutrientes o contaminantes es bajo, o cuando se le da pre-tratamiento al agua. d. Rejilla para basura - se debe instalar una rejilla a la(s) entrada(s) y/o salida(s) de la presa para capturar basura y material vegetal (ramas, hojas). Se requiere limpiar la(s) rejillas regularmente. 2. Consideraciones del diseño a. La poza de la presa se pueden excavar, o se puede construir un terraplén alrededor de una depresión natural. El terraplén debe ser suficientemente sólido para soportar posibles inundaciones. b. Forma: Se recomienda una relación de largo-a-ancho de 2:1 o más. La profundidad típica es de 1 a 2 metros. El fondo de la presa y la poza de agua debe estar bien nivelado. Esto resulta en un flujo dirigido a la salida e incrementa el tiempo de tratamiento. Tambien previene la formación de las áreas estancadas que generan mosquitos. Las estructuras alargadas con entrada y salida en extremos opuestos son generalmente mejores, aunque una forma triangular alargada con la entrada en su ápice puede también ser utilizada (véase la figura). 1

2 Depresión para detener sedimentos Franja verde Rejilla para basura Tubo vertical Entrada Poza de agua permanente Salida Punto de acceso Pendiente ligera Vertedero de demasias Prensa de Retención triangular con poza permanente c. Tiempo de retención: un tiempo de retención de 2-3 semanas es optimo para la reducción de nutrientes excesivos, en una poza con profundidad de 1 a 2 metros. Si el tiempo de retención es muy corto, no habrá suficiente reducción de nutrientes, y si es excesivo habrá demasiada formación de algas. El tiempo de la retención se calcula en base a: T = Vp / (n Vs) T es el tiempo de retención, Vp es el volumen de la presa (volumen = profundidad x área), n es el número de veces que sale el agua de la presa en un año, y Vs es el volumen de agua que sale después de una tormenta de tamaño medio. d. Profundidad: La profundidad mas adecuada para el tratamiento de agua es de 1 a 2.5 metros. La profundidad debe ser suficientemente baja para mantener condiciones aeróbicas y evitar la estratificación termal, pero suficientemente profundamente para reducir al mínimo la generación de algas y la re-suspensión de sedimentos por el viento. e. Franja Verde: Rodeando la poza de agua, se puede construir una franja verde de vegetación típica de los humedales, de aproximadamente 3 metros de ancho. Debe haber cerca de 1/3 metro de profundidad de suelo adecuado para la vegetación en esta franja. La vegetación reducirá la erosión y servirá para asimilar nutrientes en exceso. El área total de la franja verde no debe ser más de 25-50% del área de la poza permanente. 2

3 f. Canal central: Este canal lleva al agua desde la entrada hasta la salida, incluso durante periodos de poco flujo, para prevenir el estancamiento. Al principio de las lluvias, el agua se desborda simplemente del canal y llena el resto de la poza. Un canal de concreto facilita el mantenimiento. g. Entrada: Una depresión baja cerca de la entrada promueve el depósito de sedimentos en un área pequeña, fácilmente accesible para su limpieza. Para disipar la energía que viene con el flujo de aguas pluviales entrando a la presa, se recomienda colocar piedras grandes a la entrada. Esto reducirá la velocidad del agua y la erosión de los terraplenes y facilitará que se depositen los sedimentos. h. Salida: Un tubo vertical a la salida sirve para tomar agua del fondo de la presa, que esta más fresca, para evitar impactos termales en las aguas superficiales corriente abajo. Si 3

4 la presa contiene agua, la presión natural del agua sirve para moverla a través del tubo vertical. Además, se debe construir un vertedero de demasías, que previene que el agua se desborde por el terraplén. La velocidad del agua a la salida debe ser similar la velocidad natural que habría si no estuviera la presa. Si La velocidad es demasiada, se debe usar un diámetro mas ancho en el tubo vertical Salida de una presa de retención Rejilla Para la Basura 4

5 3. Determinación del Tamaño de la Presa de Retención: Para un tiempo de retención del agua de 2 a 3 semanas, el volumen de la presa debe ser de 3 a 4 veces el volumen de agua que se recibirá en una tormenta típica. Para calcular el volumen: 1. Calcule el área en metros cuadrados de los terrenos que drenarán a la presa y después calcule el volumen de agua en metros cúbicos si llueve 1 centímetro (0.01 metros). 2. Después de determinar el volumen en m 3, multiplíquelo por 3 para tener un margen de seguridad. 3. Divida este volumen con margen de seguridad por la profundidad que considere posible en la presa (1 a 2.5 metros) para obtener el área superficial de la poza de agua abierta. 4. Divida el área por el ancho que sea posible construir (típico 10 metros) para obtener la longitud de la poza. 4. Problemas potenciales y soluciones Problemas: Seguridad humana Mosquitos Terraplén Filtración al agua subterránea Acumulación de sedimento y basura Soluciones: Construya las pendientes laterales con una relación no mayor a 1:4 (1 m horizontal por cada 0.25 m vertical) para prevenir accidentes Evite áreas estancadas con un canal para flujo bajo y fondo de la poza nivelado (horizontal) Consulte a un ingeniero civil ANTES de construir el terraplén para asegurarse de que el material del terraplén soportara la presión del volumen de agua en la presa. Si piensa que la calidad del agua en la presa será mala, coloque un recubrimiento de barro o plástico laminado al fondo para prevenir la filtración al manto acuífero. De limpieza frecuente y visite la presa con frecuencia para ver que esté en buenas condiciones. 5. Pasos para la construcción a. Determine los objetivos para la presa: tratamiento de agua o almacenamiento; agua relativamente limpia o sucia. b. Localice un sitio y determine el diseño adecuado para cumplir con los objetivos. c. Haga un dibujo con el ancho, la profundidad, la longitud, el calculo del volumen, el caudal de salida estimado, el tiempo de retención, el área superficial de la poza de agua y el área de franja verde. d. Excave la poza y/o construya el terraplén. e. (Opcional) Coloque el recubrimiento de barro o plástico laminado y cúbralo con una capa delgada (2 centímetros) de tierra. f. Construya la salida y la entrada, usando piedras para reducir la velocidad del agua. g. Instale las rejillas para retener la basura a la entrada y salida. h. (Opcional) Siembre la franja verde con plantas nativas de humedal. 5

6 6. Calendario de mantenimiento Actividad: Inspección Examine para asegurar la estabilidad de los bordes, crecimiento suficiente de la vegetación y drenaje previsto Examine para ver si hay basura, materiales que estorben a la entrada y/o salida, erosión excesiva, acumulación de sedimento, agrietamiento o daño a la presa, desniveles en el fondo de la poza cuando esta seca, crecimiento de árboles en la presa o terraplén, otra vegetación invasora, daños al vertedero de demasías, crecimiento excesiva de algas, señales de contaminación tales como aceite, agua descolorada, o olores desagradables. Examine las condiciones de ríos o arroyos arriba y debajo de la presa. Elimine los depósitos de sedimento a la entrada. Corte el césped o resiembre si es necesario para mantener la vegetación; quite la vegetación seca en la época de sequías. Elimine los depósitos de sedimento del resto del area y excave de nuevo cuando el volumen acumulado del sedimento excede 10-20% del volumen. Es preferible hacer este mantenimiento poco antes de las primeras lluvias para que la vegetación se reestablezca pronto. Quite el sedimento si: a) el volumen de agua permanente se reduce perceptiblemente (la acumulación del sedimento excede el 25% de profundidad), b) si se observa mucha resuspensión de sedimento, c) si el agua se torna eutrófica (color verde o negro). Frecuencia Sugerida: Después de construir la presa, durante las primeras tres tormentas de importancia. Cada dos años y después de tormentas grandes. Elimine los materiales y árboles en la presa. Manténgala limpia. Repare cualquier daño. Elimine fuentes de contaminación. Una vez al año Una vez cada dos años Una vez al año Una vez cada cinco años Una vez cada cinco años o cuando sea necesario 7. Hoja de cálculo de gastos Articulo Gasto Estimado Gasto Real Alquiler de equipo para excavar la tierra Forro de Polietileno (si es necesario) Barro para recubrir el fondo (si es necesario) Concreto para canal y vertedero Tubo de PVC para la salida Rejilla metálica para la basura Piedras u otros materiales para estabilizar el suelo y reducir la velocidad Plantas o semillas Mano de obra (tiempo requerido en horas-persona) Calculo de ingeniero civil 6