La herramienta LID Control Editor sirve para establecer las propiedades de diseño de cada una de las capas que conforman las técnicas de drenaje sostenible (tales como el grosor, volumen de huecos vacío, la conductividad hidráulica, las características de desagüe inferior, etc.).

Desde el menú de la izquierda, se accede al bloque LID Control donde se pueden añadir las técnicas de drenaje sostenible que se van a simular.

Editor de capas de las técnicas de drenaje sostenible

El editor contiene los siguientes campos de datos de entrada común a cualquier técnica:

Nombre (Control Name): Un nombre que se utiliza para identificar la técnica LID en particular.

Tipo (LID Type): El tipo genérico de técnica que se está definiendo (áreas de biorretención, rain gardens, cubiertas verdes, pavimentos porosos, zanjas de infiltración, depósitos de lluvia o cunetas verdes).

 Se elige la técnica mediante un desplegable y en función del control LID nos saldrán a definir unas u otras capas. Los parámetros necesarios para determinar las capas, salvo un par de casos, son comunes a todas las técnicas, aunque sus valores no lo son:

Superficie

Altura de las bermas (Berm Height) (mm): En el caso de que haya presentes muros confinamiento o bermas, es la profundidad máxima a la que el agua puede estancarse por encima de la superficie antes de que se produzca un desbordamiento. Para las técnicas LID por las que circule flujo superficial, es la altura de cualquier almacenamiento por depresión superficial. Para las cunetas verdes, es la altura de su sección transversal trapezoidal.

Fracción de volumen de vegetación (Vegetation Volume Fraction): Es La fracción de volumen dentro de la profundidad de almacenamiento rellena con vegetación. Es decir, es el volumen ocupado por los tallos y las hojas, no la superficie de cobertura vegetal. Habitualmente, este volumen se puede ignorar, pero en determinadas ocasiones, cuando el crecimiento vegetativo es muy denso, puede ser tan alto como 0,1 a 0,2.

Rugosidad de la superficie (Surface Roughness): Coeficiente de Manning, se emplea en los casos de Pavimentos Porosos o de Cunetas Verdes.

Valores del coeficiente de rugosidad de Manning para el flujo superficial

Tipo de superficie	n
Asfalto liso	0.011
Hormigón liso	0.012
Revestimiento ordinario de hormigón	0.013
Madera	0.014
Ladrillo con mortero	0.014
Arcilla	0.015
Hierro fundido	0.015
Tuberías metal corrugadas	0.024
Superficie con escombros de cemento	0.024
Suelos en barbecho (sin residuos)	0.05
Suelos cultivados
Residuos en cobertura < 20%	0.06
Residuos en cobertura > 20%	0.17
Campo natural	0.13
Césped
Pradera de hoja corta	0.15
Denso	0.24
Grama común	0.41
Bosques
Maleza ligera	0.40
Maleza densa	0.80

Fuente: McCuen, R. et al. (1996), Hydrology, FHWA-SA-96-067, Federal Highway Administration, Washington, DC

Pendiente de la superficie (Surface Slope) (%): Es la del pavimento poroso o la de las cunetas verdes. Para las otras técnicas tiene el valor 0. En los casos en los que la rugosidad de la superficie o los valores de superficie de la pendiente tienen el valor de 0, el agua superficial estancada que supera la profundidad de almacenamiento se presume que se desborda completamente dentro de un intervalo de tiempo único.

Pendiente lateral de la cuneta.(Swale Side Slope): Es pendiente de las paredes laterales en la sección transversal de una cuneta verde. Es el cociente entre el ancho por el alto.

 Determinación de la Capa Superficie para la técnica Cuneta Verde

Pavimento

Las propiedades de un pavimento poroso se especifican mediante:

El espesor de la capa de pavimento (Thickness): Los valores típicos se encuentran entre los 100 a los 150 mm.

Relación de espacios vacíos (Void Ratio): Volumen de espacios vacíos en relación con el volumen de sólidos en el suelo para sistemas continuos o con el material de relleno utilizado en los sistemas modulares. Porosidad = relación de espacios vacíos / (1 + relación de espacios vacíos). Los valores típicos para el pavimento van de 0,12 a 0,21

Fracción de la superficie impermeable (Impervious Surface Fraction): Relación de material de pavimento impermeable con la superficie total, tiene un valor de 0 para sistemas de pavimento poroso continuo.

Permeabilidad (Permeability): Es la permeabilidad del hormigón o del asfalto que se utiliza en sistemas continuos o la conductividad hidráulica del material de relleno (grava o arena) que se utiliza en los sistemas modulares (mm/hora). La permeabilidad del hormigón poroso o asfalto nuevos es muy alta, pero puede disminuir con el tiempo debido a la obstrucción por partículas finas transportadas en la escorrentía.

Factor de colmatación (Clogging Factor): Las zanjas de infiltración y los sistemas de pavimento poroso pueden ser sometidos a una disminución de la conductividad hidráulica con el tiempo debido a problemas de obstrucción. El factor de colmatación es el valor que obstruye completamente el pavimento, es función de la escorrentía tratada y del índice de huecos. La colmatación reduce progresivamente la permeabilidad del pavimento en proporción directa con el volumen acumulado de la escorrentía tratado. Conociendo el número estimado de años que lleva saturar completamente el sistema (Y_clog) El factor de colmatación puede calcularse:

Y_clog * P_a * CR * (1 + VR) * (1 – ISF) / (T * VR)

con:

• P_a es la cantidad anual de lluvia que cae sobre la zona
• CR es el ratio de captura del pavimento (área que contribuye a la escorrentía del pavimento dividido por el área propia de la acera)
• VR es Relación de vacío (Void Ratio)
• ISF es la fracción de la superficie impermeable
• T es el espesor de la capa de pavimento

Parámetros de la capa pavimento 

 Suelo

Las propiedades a definir en la capa Suelo son:

Espesor de la capa de suelo (Thickness) (mm): Valores típicos están en el rango de los 450 a 900 mm paraáreas localizadas en calles o sobre el suelo directamente y sólo 75 a 150 mm para cubiertas vegetadas o green roofs.

Porosidad (Porosity): Fracción de espacios vacío presentes en el suelo.

Capacidad de campo (Field Capacity): Relación del volumen de agua en los poros con el volumen total después de que el suelo haya sido completamente drenado. Debajo de este nivel, el drenaje vertical de agua a través de la capa de suelo no se produce.

Punto de marchitez (Wilting Point): Volumen de agua de los poros en relación al volumen total de un suelo bien seco en el que sólo queda agua tan fuertemente retenida que no puede ser captada por las plantas. El contenido de humedad del suelo no puede caer por debajo de este límite.

Conductividad Hidráulica (Conductivity) (mm/h): para el suelo completamente saturado.

Pendiente de Conductividad (Conductivity Slope): Pendiente media de la curva que relaciona la conductividad y la humedad del suelo (mm/h). Valores típicos en el rango van desde 5 para arenas a 15 para arcilla limosa.

Altura de succión (Suction Head) (mm): El valor medio de succión capilar del suelo a lo largo del frente húmedo. Es el mismo parámetro que se usa en el modelo de infiltración Green-Ampt.

Porosidad, capacidad de campo, la conductividad y la pendiente de conductividad son las propiedades del suelo mismo que se utilizan para los objetos en el modelado de acuíferos de agua subterránea, mientras que altura de aspiración es el mismo parámetro utilizado para la infiltración de Green-Ampt. Solo que aquí se aplican a la mezcla de tierra especial que se utiliza en la TDUS en lugar de la natural del suelo.

 Parámetros de la capa Suelo

 

Almacenamiento

La aplicación de la capa Almacenamiento sirve para describir las propiedades de la grava utilizada en las áreas de biorretención, en los pavimentos porosos y zanjas de infiltración como fondo de almacenamiento y/o capa de drenaje. De igual forma se utiliza para especificar la altura de un depósito de lluvia.

En esta nueva versión del programa, la capa almacenamiento es opcional para las células de biorretención y pavimentos permeables, y esto se hace dando el valor de cero a la altura de la capa. En ese caso, se le puede dar un valor mayor de cero a la conductividad para permitir la infiltración en el suelo natural.

Capa Suelo en zanja de infiltración

Los campos de datos a rellenar que requiere la aplicación son:

Altura (Height) (mm): Esto es la altura de un depósito pluvial o el grosor de una capa de grava. La piedra triturada y las capas de grava tienen típicamente un espesor de 150 a 450 mm, mientras que los depósitos de lluvia de una casa unifamiliar varían en altura desde los 600 a los 900 mm.

Relación de huecos (Void Ratio): Volumen de espacios vacíos en relación con el volumen de sólidos en la capa. Valores típicos para lechos de gravas oscilan desde 0,5 a 0,75.

Tasa de infiltración (Seepage Rate) (mm/hora): Es la velocidad a la que el agua se infiltra en el suelo original por debajo de la capa de almacenamiento. Normalmente, esto equivale a la conductividad hidráulica saturada de la cuenca circundante si se está utilizando el método de infiltración Green-Ampt o a la tasa de infiltración mínima para el caso de la infiltración de Horton. En el caso de que hubiera un suelo impermeable o un revestimiento debajo de la capa se utilizaría un valor nulo.

Factor de colmatación (Clogging Factor): Volumen total de escorrentía tratada que se precisa para colmatar completamente el fondo de la capa de almacenamiento dividido por el volumen de huecos de dicha capa. La colmatación reduce progresivamente la tasa de infiltración en proporción directa con el volumen acumulado de escorrentía de tratada y sólo será de interés en las zanjas de infiltración con fondo permeable. 

 

Desagüe inferior

Las capas de almacenamiento pueden contener un sistema opcional de desagüe inferior que recoge el agua almacenada en la parte inferior de la capa y lo transporta a un sistema convencional drenaje. Las propiedades de este sistema demandadas por el programa para su simulación son:

Coeficiente de drenaje y exponente de drenaje (Drain Coefficient and Drain Exponent): Coeficiente C y exponente n que determinan la tasa de flujo a través del desagüe en función de la altura del agua almacenada por encima de la cota del desagüe. La siguiente ecuación se utiliza para calcular el caudal de salida (por unidad de superficie de la TDUS):

q =C(h-Hd)ⁿ

donde:

• q es el flujo de salida (mm / hr),
• h la altura de agua almacenada (mm),
• Hd es la altura del desagüe.

En los casos en los que no exista una un desagüe inferior, C es nulo. El valor típico para n sería de 0,5, es decir haciendo actuar al desagüe como un orificio. Con ese valor, se puede estimar un valor aproximado de C basado en el tiempo T necesario para drenar a una profundidad D, como se ve en la estimación del caudal de salida:

C=2D ^1/2/T

 

Altura de compensación de drenaje (Drain Offset Height) (mm): La altura de cualquier tubería de desagüe inferior sobre el fondo de una capa de almacenamiento o de un depósito de lluvia.

Retardo en el drenaje (solo se emplea para depósitos de lluvia): Es el número de horas de tiempo seco que deben transcurrir antes de que se abra la línea de desagüe del depósito (se asume que está cerrada cuando comienza el episodio pluviométrico). Un valor nulo significa que el punto de desagüe está siempre abierto y drena continuamente.

 Drenaje inferior, el último de los parámetros solo se emplea para los depósitos pluviales

 

Tapiz o lámina drenante

Esta capa aparece en esta nueva versión del SWMM para definir la lámina que hay entre el suelo de la cubierta verde y la superficie de la azotea. Su finalidad es drenar el agua que se infiltra a través de la cubierta vegetada. Las propiedades de esta capa son:

Espesor (Thickness): Los valores típicos del espesor de esta capa se encuentran entre los 2,5 y los 5 centímetros.

Fracción de vacío (Void Fraction): Es el cociente del volumen vacío respecto al volumen total de la capa. El rango típico va de 0,5 a 0,6.

Rugosidad (Roughness): Constante n de Manning empleada para calcular la tasa de flujo horizontal del agua drenada a través de la capa. No es una especificación estándar del producto suministrada por los fabricantes y por lo tanto debe ser estimada. Se sugieren valores relativamente altos, de 0.1 a 0.4.

 Definición de la lámina o tapiz drenante

 

Autora: Ana Abellán