Modulo II: Hidrología Urbana

Transcripción

1 HIDROLOGÍA AVANZADA II Modulo II: Hidrología Urbana Tema 1: Efectos de la urbanización

2 HIDROLOGÍA AVANZADA II Modulo II: Hidrología Urbana Temas 1. Efectos de la urbanización en el ciclo hidrológico 2. Sistema de drenaje 3. Diseño hidrológico del sistema 4. Diseño de microdrenaje 5. Diseño de macrodrenaje 6. Consideraciones finales y resumen

3 Efectos de la urbanización en el ciclo hidrológico La urbanización modifica la respuesta hidrológica de la cuenca frente a un evento de precipitación, mediante: - Incremento de las superficies impermeables - Alteración de las redes de drenaje natural Generando: Aumento del volumen de escorrentía Aumento de los caudales máximos Aumento de los niveles máximos Alteraciones en el nivel freático Alteraciones en la evapotranspiración

4 Figura 4 Proceso de impacto del drenaje urbano (Fuente Tucci, 2005)

5 Inundaciones Urbanas En áreas ribereñas: proceso natural de los cursos de agua que ocupan su lecho mayor con recurrencia mayor a 2 años. Agravadas por la ocupación de la planicie por la población. Generalmente se daencuencasmedianasygrandes(>100km 2 ) En las grandes crecientes el efecto de la urbanización y los cambios de uso del suelo en la cuenca tienen un efecto menor, pues la capacidad de saturación y almacenamiento del suelo son alcanzadas y el efecto final difiere poco. Fuente: Tucci, 2006.

6 Inundaciones Urbanas en áreas ribereñas algunas razones PDU no restringe ocupación de áreas de riesgo de inundación invasión de áreas ribereñas públicas, por población de bajos recursos ocupación de áreas de riesgo medio (menor frecuencia, pérdidas mucho mayores). algunos impactos perjuicios de pérdidas materiales y humanas; interrupción de la actividad económica transmiciónde enfermedades de vinculación hídrica contaminación del agua por inundación de depósitos de material tóxico, plantas de tratamientos, etc

7 Inundaciones ribereñas : el caso de Blumenau, Brasil y la memoria de Hering.

8 Inundaciones Urbanas Asociadas a la urbanización: además de los efectos vistos sobre el hidrograma, se dan efectos localizados por: Contracción de la sección de pasaje(puentes, carreteras, relleno de áreas inundables, colmatación de cauces por sedimentos de áreas desprotegidas y residuos sólidos) Remanso por influencia del macrodrenaje, río, lago, etc. Erroresdediseñoendrenajesdeobrasviales. Diseños inadecuados u obsoletos del drenaje (capacidad insuficiente, puntos bajos no resueltos, etc.)

9 Inundaciones Urbanas en el Uruguay Inundaciones Ribereñas Mayor registro de evacuados: año 1959 casi : Litoral del Río Uruguay 2001: Artigas evacuados(11% de la población urbana) mayo del 2007: evacuados principalmente en los departamentos de Durazno, Soriano y Treinta y Tres.

10 Inundaciones Urbanas en el Uruguay Mapas de Magnitud y Recurrencia de eventos por Localidad Fuente Prensa / Sistema Nacional de Emergencia

11 Evacuados en el país en el período DEPARTAMENTO EVACUADOS FALLECIDOS ARTIGAS DURAZNO TACUAREMBÓ SALTO PAYSANDÚ CANELONES TREINTA Y TRES RIVERA CERRO LARGO MALDONADO SORIANO MONTEVIDEO LAVALLEJA COLONIA FLORIDA SAN JOSÉ ROCHA FLORES RÍO NEGRO TOTALES Fuente: Sistema Nacional de Emergencias (SNE, 2010)

12 Inundaciones Urbanas en el Uruguay Inundaciones asociadas a la urbanización Montevideo fue la primera ciudad de América en contar con servicio de alcantarillado. Las grandes etapas del desarrollo de este servicio pueden resumirse en cuatro períodos: Primer período ( ): Construcción de la Red de Arteaga en función del principio general una calle - un colector. Segundo período ( ): Se formuló el Plan General de Obras de la Ciudad de Montevideo Plan Maggiolo, donde se adoptó el concepto general unitario, con la idea de llevar todos los desagües al Río de la Plata. Tercer período ( ): Se introdujo el concepto de red separativa. Se acentuaron los problemas de contaminación de la costa, lo que llevó a la ejecución del Plan de Saneamiento de la Ciudad de Montevideo Cuarto período (periodo actual): Se elaboró el Plan Director de Saneamiento del Departamento de Montevideo (PDSM) como instrumento de planificación cuyo horizonte de previsión es el año 2035

13 Inundaciones Urbanas en el Uruguay Inundaciones asociadas a la urbanización Montevideo: problemática local en varios puntos de la ciudad

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15 Unidad Funcional Paraguay Cuenca del Arroyo Seco Subcuenca Democracia

16 Inundaciones Urbanas en el Uruguay Inundaciones asociadas a la urbanización Ciudadde Canelones,trazadodelanuevaRuta5

17 Inundaciones Urbanas en el Uruguay Inundaciones asociadas a la urbanización Ciudad de la Costa: urbanización no controlada, ausencia de drenaje y saneamiento

18 Inundaciones Urbanas en el Uruguay Inundaciones asociadas a la urbanización enchorradas de los arroyos Sauzal y Ceibal en Salto

19 Inundaciones Urbanas en el Uruguay Inundaciones asociadas a la urbanización Cañada de los Hornos en Mercedes

20 Gestión de Inundaciones Urbanas Medidas de control de inundaciones ribereñas Estructurales: obras en la cuenca (medidas extensivas) o en el río(medidas intensivas) para evitar el desborde hacia el lecho mayor del escurrimiento proveniente de las crecidas.extensivas o intensivas No estructurales: medidas preventivas como la alerta de inundación, la zonificación de las áreas de riesgo, el seguro contra inundaciones, y las medidas de protección individual El control total del río no existe. La gestión de las inundaciones debe pasar por combinar medidas de los dos tipos, incluyendo acciones sociales, económicas y administrativas, que permitan a la población ribereña convivir en armonía con el río y minimizar sus pérdidas

21 Medidas estructurales de control de inundaciones ribereñas Fuente Tucci, 2007

22 Gestión de Inundaciones Urbanas El caso de Santa Fé, Argentina: los diques de contención de crecidas (a) ciudad de Santa Fe en la desembocadura del río Salado sobre el sistema Paraná (b) Sector inundado en abril de 2003 (Fuente Tucci 2007, tomado de El Litoral,

23 Gestión del drenaje Urbano Antiguas concepciones: elmejorsistemadedrenajeesaquelqueretirael aguaexcedentedelamaneramásrápidaposibledesu lugar de origen. Evaluación y control por tramos: En el microdrenaje los proyectos aumentan el caudal y transfieren todo su volumen hacía aguas abajo. En el macrodrenaje la tendenciadecontroldeldrenajeurbanoesatravésdela canalización de los tramos críticos. Se transfiere la inundación deunazonaaotra

24 Figura 4 Etapas del desarrollo urbano (Fuente Tucci, 2007)

25 Inundaciones Urbanas en el Uruguay Inundaciones asociadas a la urbanización Montevideo: los bañados del Arroyo Carrasco Evolución histórica del sistema A rr o y o M a n g a Humedal Original -antes de 1936 R u ta N º 8 R u ta N º A rro yo T o l e d o A rro y o M a n g a R uta Nº 8 Ruta Nº 102 Arro yo Toledo N Forestación exótica en la zona sur y Canalización del Arroyo Toledo - C a ñ a d a d e l a C h a c a rita ( ) Canalización de los cursos: Manga,Canteras, Chacarita, Graseras. Cañ ada de la Ch acarita Rectificación del Aº Carrasco. Rectificación del tramo superior del Aº Toledo. Construcción de alcantarillas. (1970-actual) By -pass ( Con fluencia ) N m m E s c ala C a ñ a d a d e l a s C a n te ra s 0 500m 100 0m E s c a la P u e n te d e O.S.E. Cañ ad a de las Canteras P uen te de O.S.E. Previo a las obras Situación Actual

26 Arroyo Carrasco 5 00 m m P ue nte C a rrasco E scala A rroyo C a rrasco P uente R a m bla R ío d e la P lata Previo a las obras de drenaje de 1970 Situación actual P u e n t e C a r r a s c o A r r o y o C a r r a s c o P u e n t e R a m b la R í o d e la P la ta m E s c a la m

27 Funciones mas relevantes del humedal Función Depuradora Natural Control de Crecientes Reserva de biodiversidad Características Particulares de la cuenca Asociada y su Zona Costera Importantes Vertidos de Efluentes Agroindustriales y Domésticos Su única salida al Río de la Plata es a través del Arroyo Carrasco, atravesando una zona de habitaciones y playas de alto valor inmobiliario acompañada de viviendas marginales.

28 Resultados Comparativos de la Modelación Hidrodinámica Q(m3/s) Transito de Torm enta Tr = 10 años Q Ingreso Q Egreso Q(m3/s) Hidrogramas de Salida: Sección Camino Carrasco Situación anterior a obras de drenaje Situación actual tiem po (h) tiempo (horas) A fo r o C a r r a s c o A c tu a l A fo ro C a rra s c o p re vio H sgm (m) 3,5 3 2,5 2 1,5 H sgm (m) 4,5 4 3,5 3 2, , Q (m 3 /s ) Q (m 3 /s ) Hsmáx (m) Qemáx (m3/s) Qsmáx (m3/s) t (d) CL Situación Previa Situación Actual

29 Resultados Comparativos de la Modelación Hidrodinámica Evolución en el tiempo de la inundación (Planta) Situación previa a las obras de drenaje Situación actual 0 d 4 d 10 d 18 d 0 d 2.5 d 4 d 9.5 d

30 Resultados Comparativos de la modelación Semanal H(m) Dinám ica sem anal del bañado semanas Previo a obras (hasta 1970) Actual Análisis de la serie histórica de precipitaciones, considerando el A Carrasco antes y despues de la rectificación 6 Efecto de la Rectificación del Arroyo Carrasco sobre las 10 cotas mas altas del Bañado 5 4 H (m) Ago-14 Mar-22 Jul-14 Ago-52 Nov-58 Sep-73 Mar-22 Abr-01 Abr-84 Sep

31 Conclusiones del estudio Se desperdicia la capacidad depuradora del Bañado en el período de mayor demanda de calidad en las aguas y arenas de las playas debido a que las canalizaciones, que no cumplen ningún rol respecto a las crecidas, principalmente en el verano hacen llegar las aguas a la costa en las mismas condiciones de entrada. El conocimiento de la dinámica del Bañado a través de una modelación hidráulica e hidrológica, permite encarar la incorporación de un modelo de calidad de aguas. Se puede disponer de mejores condiciones ambientales en el Arroyo y en la zona costera asociada, además de la restauración de una parte significativa del Bañado, sin comprometer los niveles de inundación aguas arriba de este, a través del rediseño de la condición de vertido y las canalizaciones (eventualmente su eliminación).

32 Principios básicos: Gestión del drenaje Urbano Lacuencaesunsistema Las medidas de control asociadas, para el conjunto de la cuenca Los medios: PDDU (establece), legislación municipal (controla), Manual de Drenaje(orienta). El horizonte de expansión Los criterios sustentables:(a) El escurrimiento natural no debe ser aumentado; (b) se deben priorizar los mecanismos naturales.

33 Sistema de drenaje Fuente: escurrimiento pluvial que ocurre en el predio, construcción, estacionamiento, plaza, etc hasta su ingreso en el microdrenaje. Microdrenaje: normalmente diseñado para eventos de Tr 2 a 10 años incluye los elementos de conducción, captación y alejamiento de aguas pluviales aguas abajo de la fuente. Macrodrenaje: diseñado para eventos entre 25 y 100 años, incluye las vías de evacuación del excedente del microdrenaje hacia canales naturales o construidos: cañadas, arroyos o ríos.

34 Gestión de Inundaciones Urbanas Medidas de control de inundaciones urbanas Según donde se ejerce la acción: distribuida o en la fuente en el microdrenaje en el macrodrenaje Según su efecto sobre el hidrograma: Infiltración y percolación: superficies; trincheras o zanjas; cuencas; dispositivos hidráulicos permeables (entradas a la red de drenaje, cordón permeable, etc); pavimentos permeables

35 Gestión de Inundaciones Urbanas Medidas de control de inundaciones urbanas Según su efecto sobre el hidrograma(cont.): Almacenamiento: en techos; en residencias; en lotes urbanos; depósitos y lagunas de retencióny de detención(en serie o en paralelo) Aumento de la eficiencia del escurrimiento: debe usarse con moderación y siguiendo los principios básicos de gestión Diques y estaciones de bombeo

36 Sistemas de gestión de drenaje pluvial: nuevos conceptos Desconexión de áreas impermeables Comparación entre un enfoque tradicional y uno que promueve la desconexión de áreas impermeables. EXTRAÍDO DE: Manual de Aguas Pluviales, DINASA, Cap 9 Azoteas o terrazas verdes: con salida de diámetros pequeños y manto esponjoso Estanques de retención: integrados al paisaje de los jardines Zanjas de infiltración Pavimentos permeables Sistemas de reaprovechamiento de aguas Reaprovechamiento de agua pluvial EXTRAÍDO DE: Manual de Aguas Pluviales, DINASA, Cap 9

37 Pavimento permeable (arriba) Calle sin cordón (abajo) Fuente: Tucci, 2007 Foto y esquema en planta de cordón cuneta impermeable con cantero permeable Fuente: Manual DINASA, 2009

38 Detención para uso deportivo (Porto Alegre) Fuente: Tucci, 2007 Estanque de almacenamiento m 3 (Madrid) Fuente: Manual DINASA, 2009

39 Componentes del Microdrenaje Conducción: cunetas, cordón cuneta; badenes; alcantarillas Colecta: rejas; bocas de tormenta abiertas o combinadas; sumideros; captación en cunetas Descarga: tuberías y canales Control: estanques y lagunas de almacenamiento; zanjas y pozos de infiltración; pavimentos permeables

40 Esquema general del sistema de drenaje Fuente: Manual DINASA, 2009

41 Componentes del Macrodrenaje Conducción: enterradas (tuberías prefabricadas o construídasen sitio) o a cielo abierto (canales o cursos naturales) Control: depósitos de retención y lagunas de almacenamiento; estructuras asociadas.