Las comparaciones son odiosas-II-Resultados y conclusiones

Como ya se mencionó en el post anterior, una de las características del SWMM 5.0.022 es la capacidad que tiene para simular el funcionamiento de algunas técnicas de drenaje sostenible. Para ello incluye dentro del módulo “Hidrología” un apartado en el que se pueden incluir las características de dichas técnicas.

Se puede hacer tomando cada técnica de drenaje sostenible (o como llama el programa, LID “Low Impact Development”) como una cuenca de pequeñas dimensiones o considerando el conjunto de técnicas dentro de una cuenca. Y esto último es lo que se ha hecho, dadas las pequeñas dimensiones del espacio escogido para hacer la comparativa.

Lo principal que hay que modificar respecto a la situación actual sin SUDS y que influirá en los resultados de la escorrentía total del pequeño tramo de estudio es la proporción de suelo permeable. Esta aumentaría considerablemente con la presencia de estas técnicas. En este caso se pasa de un porcentaje de suelo impermeable de un  94,43% al 48,34%. El aumento de la superficie permeable no es la única modificación que se incluirá en el apartado de la cuenca dentro del programa SWMM, pero sí la más representativa.

Además, para realizar la simulación hay que definir numerosos parámetros de diferente naturaleza en función de cada una de las diferentes técnicas presentes en la comparativa, como serían la profundidad, relación de espacios vacíos, porosidad, punto de marchitez….etc. Los valores introducidos se han sacado de la bibliografía que se menciona al final de este post.

Otro factor muy importante a mencionar es que las TDUS pueden recibir agua procedente de las zonas impermeables colindantes dentro la misma subcuenca (o tramo de estudio) con lo que reduce la escorrentía total, ya que no sólo se disminuye la generada sobre las TDUS, sino que gestiona parte de la generada en las zonas impermeables.

¿Esto cómo ocurre?

Pues, a diferencia de las zonas verdes que hay en la calle, separadas por bermas y cuya superficie está a unos 17 cm por encima de las zonas impermeables, las TDUS estarían a una cota ligeramente inferior de dichas áreas por lo que a ellas iría a parar parte de la escorrentía generada en el pavimento impermeable.

bermas-diagonalentrada-biorretencion

En la fotografía de la izquierda se aprecia la elevación de uno de los espacios verdes del tramo de estudio de la Avenida Diagonal. La fotografía de la derecha muestra la entrada de agua a un área de biorretención desde la calzada impermeable en la calle Alabama de Indianápolis (U.S.A.).Fuente: City of Indianapolis: Stormwater Design and Specification Manual

Para estimar el % de área impermeable que se trata se ha tenido en cuenta la pendiente longitudinal de ese tramo de la calle, el bombeo de la calzada y el tipo de TDUS. Como los pavimentos permeables son zonas de tránsito de peatones, no recibirían agua de las zonas impermeables colindantes, ya que podrían llegar a tener una lámina de agua superficial creando problemas a los viandantes. Donde sí que se ha previsto que iría a parar parte de la escorrentía de las zonas impermeables sería a las áreas de biorretención y a las cunetas verde.

TDUS

% Área que ocupa en la subcuenca

%Área impermeable que trata

Área de Biorretención

5,57

13,6

Pavimento poroso continuo

20,9

0

Pavimento poroso modular

18,6

0

Cuneta Verde

6,58

7,86

En la tabla: Grupo de técnicas LID que se ha usado en el garaje, su tamaño y el porcentaje de escorrentía de la parte de la cuenca impermeable que debe tratar cada una.

Resultados

 La precipitación total caída usada en la simulación es de 72,2 mm, la misma tanto con las técnicas de drenaje como sin ellas. Pero esa cantidad de agua va a sufrir diferentes procesos según sea un caso u otro. Mientras que lo que sucede realmente en la calle es que casi toda esa agua se transforma en escorrentía superficial, en el caso hipotético de que hubiese instaladas TUDS no ocurriría así.

Una de las propiedades del programa usado para realizar la comparativa es que ofrece los resultados de las técnicas de “bajo impacto” de forma independiente:

TDUS

Caudal entrante total (mm)

Pérdidas por infiltración (mm)

Caudal superficial de salida total (mm)

Almacenamiento final (mm)

Cuneta Verde

92,11

24,72

67,49

0,00

Pavimento poroso modular

72,20

72,35

0,00

0,00

Pavimento poroso continuo

72,20

72,35

0,00

0,00

Área de Biorretención

112,85

11,65

0,00

101,36

En esta tabla se pueden ver varios resultados calculados por el programa. Lo cierto es que así es complicado hacerse una idea de la diferencia con el tramo real de la avenida que no tiene drenaje sostenible, esto lo vamos a ver un poco más adelante.

Antes de ver los resultados globales, es interesante observar cómo actúan cada una de las técnicas por separado:

  • Los pavimentos permeables infiltran toda el agua que cae sobre ellos, este resultado es así porque en la definición de estas técnicas se han supuesto que funciona correctamente y que no hay problemas de colmatación. Esto en la realidad no ocurriría siempre, pero como es un caso hipotético, se supone que no van a recibir grandes aportes de aguas de zonas externas que pudieran producir un colapso y tampoco se ha considerado una gran tormenta, así que se ha supuesto su máxima eficacia.
  • Otra cosa interesante de observar son las cunetas verdes, en este caso sí que van a producir algo de escorrentía, pero casi un 30% menos de lo que harían de no estar.
  • Y por último quedan las áreas de biorretención, que son las que menos espacio ocupan pero las que más agua gestionan dado que reciben el agua de una amplia zona colindante y además la almacenan.

La “odiosa” comparación

Resumiendo, si partimos de una misma cantidad de lluvia precipitada en ambos sistemas, con y sin SDUS, se puede valorar la disminución en los caudales de escorrentía que supone la implantación de las TDUS. En la siguiente tabla se muestran los resultados finales de la simulación hidrológica, en la situación real actual y en la situación proyectada, además del tanto por ciento de diferencia de los valores finales.

 

Infiltración total (mm)

Escorrentía total (mm)

Caudal pico (l/s)

Coeficiente de escorrentía

Sin SDUS

2,53

68,44

300,45

0,95

Con SDUS

44,920

21,500

75,770

0,298

Variación

94,37%

68,59%

74,78%

68,57%

La infiltración aumentaría de forma notable, mientras que como consecuencia directa de este aumento, caudal y escorrentía sufrirían un fuerte descenso. O sea, que la cantidad total de agua que escurre por la cuenca, el coeficiente de escorrentía y el pico del caudal disminuirían a más de la mitad, y esto es debido al importante aumento de la permeabilidad en el suelo en la situación prevista por la presencia de las TDUS. Y como dicen que una imagen vale más que mil palabras, a continuación se muestran las representaciones gráficas de estos resultados.

graficos

Conclusiones

Como se suele decir, el papel lo aguanta todo. Esto ha sido un ejercicio basado en una simulación, no es la realidad, aún haría falta más investigación acerca del funcionamiento conjunto de las diferentes técnicas para poder dar unos valores más concisos de las tasas reales de reducción de caudal.

Además los datos para caracterizar el suelo y las diferentes técnicas sostenibles se han sacado de los valores que aparecen en:

  • RODRÍGUEZ HERNÁNDEZ J., RODRÍGUEZ BAYÓN J., CASTRO FRESNO D., CALZADA PÉREZ M.A., CANTERAS JORDANA J.C., BALLESTER MUÑOZ F., MARAÑÓN MAISON E., MUÑOZ VEGAS M., LASA P. (2006): “Construcción de pavimentos permeables para el control en origen de la escorrentía urbana: ejemplo práctico del aparcamiento del palacio de deportes de la guía.” III Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente. Agua, Biodiversidad e Ingeniería. Zaragoza, 25-27 de octubre de 2006
  • US-EPA (2005): “Manual Usuario SWMM5.0 ve. Modelo de Gestión de aguas Pluviales”. Traducción al Español por GMMF. UPV

En ningún caso son valores obtenidos “in situ”, por lo que pueden no coincidir con la realidad de lo que hay en la zona de estudio considerada, aunque sean valores genéricos válidos.

Lo que sí apunta este ejercicio es a una notable mejoría respecto a la situación actual por la presencia de técnicas de drenaje sostenible, quizá las reducciones de caudal y volumen sean menores, o quizás mayores. Pero estas disminuciones se producirían y no solamente en lo relativo a la cantidad de agua. Además también tendría lugar un considerable descenso en la cantidad de contaminantes arrastrados por las aguas de escorrentía.

Pero ese ya será tema de otro post.

 Autora: Ana Abellán 

 

 

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