Localización de las cunetas verdes en una calle de tipo residencial

Fuentes de las imágenes: EPA

Localización de las cunetas verdes en una vía arterial

Las vías arteriales, generalmente son un buen tipo de calle para instalar cunetas verdes o vegetadas porque son largas, sin muchos cruces y lineales. Algunas de estas arterias puede que no tengan espacio para dedicar al paisajismo, pero pueden tener arcenes muy ancho que pueden estrecharse para instalarlas.

 Fuentes de las imágenes: EPA

Puntos básicos en el mantenimiento de las cunetas verdes

1. La inspección de las cunetas verdes es necesaria hacerla varias veces durante los primeros meses para garantizar que se establece adecuadamente la cobertura vegetal.

2. El riego será necesario durante el periodo de establecimiento de la planta y puede ser imprescindible en periodos de poca lluvia o de sequía. Hay que facilitar el rápido establecimiento de la vegetación para evitar la erosión y el lavado.

3. El control de la erosión en las cunetas verdes donde se ha procedido a la plantación mediante semillas debe ser bastante minucioso durante al menos los primeros 75 días después del primer evento tormenta después de la siembra. Si las velocidades de la escorrentía son elevadas, habrá que considerar colocar un desvío para el caudal hasta que la vegetación esté completamente consolidada.

4. Una vez establecida la cuneta verde, se debe inspeccionar anualmente para corregir los daños que se hayan podido producir en la vegetación, las erosiones y las deposiciones de sedimentos. Si se ha perdido vegetación se tiene que volver a plantar la superficie deteriorada.

5. Hay que podar la hierba regularmente, manteniendo una altura de 10 a 15 centímetros. Las cunetas húmedas, que que normalmente incorporan vegetación típica de humedales, requieren de una menor frecuencia de siega. Para evitar la creación de surcos en la tierra o la compactación del suelo (lo que puede reducir la infiltración y provocar un mal drenaje) la siega no se debe realizar cuando el terreno esté blando, que es cuando está húmedo. La poda o siega ha de realizarse periódicamente tanto por motivos estéticos como de seguridad.

6. La cámara de pretratamiento inicial debe ser inspeccionada anualmente por si ha sido obstruida por la acumulación de sedimentos.

7. Cuando se identifique signos de alteración en el flujo de agua, hay que revisar las represas por si hay que realizar alguna deficiencia que corregir.

8. La acumulación de sedimentos ha de ser retirada cuando exceda aproximadamente el 25% del volumen de la calidad del agua o la capacidad del canal. Si los sedimentos proceden de áreas residenciales, generalmente no son tóxicos y se pueden retirar a cualquier vertedero. Pero si proceden de áreas industrializadas entonces habrá que consultar la retirada a la administración pertinente.

Imágenes de labores de mantenimiento de una cuneta verde. Fuente: http://www.beachapedia.org/

Frecuencias de las tareas de mantenimiento

Tareas de mantenimiento regular

Tareas de mantenimiento ocasional

Acciones correctivas

Monitorización

Autora: Ana Abellán

• Desviando el flujo de agua hasta que la vegetación esté bien enraizada.
• Colocando una lámina de control de la erosión (por ejemplo de material geosintético, yute o paja) sobre la semilla recién plantada
• Empleando tierra desnuda como cobertura temporal durante la época de lluvias, y tan pronto como el clima es favorable, sembrar con la mezcla se semillas de hierba adecuadas.  

    2. Se debe evitar la excesiva compactación del suelo, para ello los equipos de excavación han de operar desde uno de los laterales de la cuneta y nunca hacerlo desde su interior.

Si la excavación conduce a la compactación substancial del fondo de la cuneta (en los casos en los que no hay definida una zanja de infiltración), los suelos compactados deben ser eliminados y reemplazados con una mezcla de suelo y arena para promover la infiltración y el crecimiento biológico. O, por lo menos, la capa superficial del suelo debe ser arada minuciosamente de manera que profundice en el subsuelo. Esto tiene como fin penetrar en la zona de compactado y promover la aireación y la formación de macroporos.

Construcción de una cubierta verde al lado de un parking. Fuente: Toledo School for the Arts

    3. Después de un primer allanamiento del terreno realizado grosso modo, éste debe afinarse, es muy importante el correcto estado de la superficie sin salientes ni otros elementos que puedan comprometer la capacidad de circulación del agua o la estabilidad del suelo.

    4. La vegetación a implantar debe consistir de una densa y variada selección de plantas tolerantes al agua almacenada y de rápido crecimiento. El tipo de vegetación seleccionada debe tener en cuenta:

• Las condiciones del suelo.
• El clima, las plantas tienen que ser lo suficientemente resistentes para soportar las condiciones meteorológicas más extremas que se produzcan en la región.
• La topografía, la vegetación debe ser capaz de soportar la fuerza del agua que dependerá de la pendiente del suelo.
• La luz solar disponible

Además, la vegetación seleccionada debe cumplir con los siguientes criterios:

• Tener un sistema radicular profundo o formar una capa de césped densa para resistir la escorrentía.
• Ser plantas de crecimiento vigoroso.
• Ser tolerante a las inundaciones y poder sobrevivir y seguir creciendo después del período de inundación.
• Si la cuneta está cerca de una carretera deben ser tolerantes a la sal (en caso de estar en climas fríos donde haya que limpiar las vías de nieve).
• Se recomienda el uso de vegetación autóctona y lo mejor es consultar a un especialista de la flora del lugar por las especies más adecuadas.

Antes de proceder a la siembra de la vegetación seleccionada hay que preparar el suelo mediante:

• Acomodar los tres centímetros superficiales del suelo para proporcionar una ventilación suficiente que permita el crecimiento rápido de las raíces.
• Añadir el fertilizante natural en la medida adecuada para potenciar el crecimiento de la vegetación.
• Si se va a colocar césped enrollado, éste se hace de forma perpendicular a la pendiente para controlar la erosión. Y ha de asegurarse de que se coloca correctamente permitiendo un buen enraizamiento del césped.
• Es recomendable instalar una lámina o estera de control de la erosión hasta que la vegetación esté bien asentada.

Colocación de césped enrollado en cuneta vegetada. Fuente: http://www.lakesuperiorstreams.org/

Autora: Ana Abellán

Pretratamiento / Entrada de flujo

Las entradas de caudal en la parte superior de las cunetas verdes deben estar provistas con disipadores de energía, como por ejemplo una escollera de gravilla.

El tratamiento previo de la escorrentía en un sistema de cunetas vegetadas se realiza típicamente mediante el empleo de una cámara de carga de sedimentos situada a la entrada.

SALIDA DEL EXCEDENTE DE ESCORRENTÍA

Las cunetas deben diseñarse para que la descarga se realice sobre una la infraestructura de drenaje pluvial o sobre un emisario estable, en función de lo determinado en la normativa de vertidos al medio.

ALIVIADERO DE EMERGENCIA

Deben diseñarse aliviaderos para evacuar de forma segura el caudal que supere el flujo de diseño.

ACCESO para MANTENIMIENTO 

Las cunetas verdes se han de diseñar de manera que se permita una acceso adecuado a las mismas para su revisión y mantenimiento.

 REPRESAS

Los diques o represas están recomendados para aquellas cunetas vegetadas que tengan pendientes longitudinales superiores al tres por ciento (evitando así altas velocidades del agua y erosiones) o cuando se desea una detención adicional del flujo para facilitar la infiltración.

Su altura ha de ser de entre 15 y 45 cm, no ha de exceder de la mitad de la profundidad de la cuneta y deben regularmente espaciados. Esta separación dependerá de la pendiente de la cuneta, y de su altura para proporcionar el volumen de calidad requerido.

Para prevenir su arrastre, las represas ha de estar correctamente ancladas. El lado aguas abajo de represas de control necesita ser protegido de la erosión con una escollera colocada sobre una tela geotécnica.

Fuente: CIRIA (2007)

Consideraciones de diseño adicionales

• Se pueden utilizar colectores para mantener la conectividad de las cunetas verdes en aquellos puntos donde se prevea una interferencia con una estructura, como una carretera. La capacidad de la tubería conectora ha de ser más que suficiente para no obstruirse con el caudal de diseño de la cuneta.
• Se han de considerar la estética del lugar donde se van a emplazar la cunetas verdes e intentar acoplarla lo mejor posible al paisaje.
• A la hora de escoger la vegetación, se deben elegir plantas que puedan soportar una velocidad relativamente alta de flujo a la entrada, y que puedan subsistir tanto en periodos húmedos como en secos.

Geometría: Especificaciones físicas de las cunetas verdes

La pendiente recomendada en las cunetas verdes es de 1-2%, a menos que la topografía haga que se requiera una pendiente más pronunciada, en cuyo caso el máximo estaría en torno al 5%. Pero en estos casos, se pueden colocar unas estructuras de retención con disipadores de energía cada quince metros (como mínimo) para mantener la pendiente en el rango del 2% dentro del canal. El calado del volumen de calidad no debe exceder de los 45 centímetros, y el nivel de rebose superior se dispondrá para un aguacero de 2 años y 24 horas de duración.

Las cunetas verdes pueden ser triangulares, trapezoidales o parabólicas. Las de sección rectangular no se aconsejan porque son difíciles de mantener (tanto la vegetación como la estabilidad de las paredes. Los canales trapezoidales son los más usados y los parabólicos los que mejor funcionan frente a la erosión. Se recomienda minimizar las pendientes laterales, sin que tengan una inclinación mayor de 3:1.

Aunque existen varias directrices a la hora de realizar el diseño, el ancho total de cuneta no se recomienda que exceda de los 2,5 metros, salvo que se utilicen medidas estructurales para asegurar la propagación uniforme del flujo. La anchura típica del fondo de la cuneta oscila entre los 0,6 y los 2,4 metros, siendo la relación máxima con la profundidad del canal de 12:1.

La capa de suelo permeable bajo la cuneta seca será de al menos 75 centímetros, con una infiltración de 30-40 cm/día. Este suelo ha de contener un alto contenido en materia orgánica que ayude a retener la contaminación. Y bajo esta capa se situará una tubería perforada de PVC con un diámetro de 100 mm como mínimo embebida en un lecho de gravilla o arena de por lo menos15 cm. Entre el suelo y la gravilla ha de disponerse un filtro geosintético que impida el lavado de finos.

Algunos autores, (Horner et al. ,1994) recomiendan una profundidad máxima de flujo de ser un tercio de la altura de la hierba en cunetas con poca frecuencia de corte de la vegetación y la mitad de la altura de la hierba,(hasta un máximo de 75 milímetros), en cunetas que se sieguen regularmente. 

Sección y perfiles típicos de una cuneta verde. Fuente: Pennsylvania Stormwater BMP Manual, 2006

Especificaciones hidráulicas

Para el diseño hidráulico del caudal se empleará la ecuación de continuidad y la de Manning. Los coeficientes de fricción empleados variarán en función de la vegetación presente en la cuneta, aunque los valores típicos están en torno al 0,05, pueden cambiar bastante. Cuando el flujo de agua sea tal que circule en su totalidad por debajo de la altura de la vegetación, los valores oscilarán entre 0,15 y 0,2; pero para caudales mayores, se pueden suponer “n” mucho menores, como de 0,03.

Los períodos de retorno empleados para el cálculo del caudal de diseño suelen ser de 10 o 25 años, pero dependerá en cada caso de la normativa y recomendaciones del lugar donde se vaya a emplazar la cuneta. En cualquier caso se deben calcular para que las velocidades, de hasta períodos de retorno de 100 años no produzcan problemas por erosiones.

Las velocidades de flujo para aguacero de dos años no pueden ser erosivas, han de estar en torno a 1-1,5m/s. Para el volumen de calidad se establecen velocidades de aproximadamente 0,3 m/s para favorecer la infiltración.

El máximo tiempo que las cunetas secas han de estar encharcadas debe ser 24 horas, ya que mucho más tiempo puede hacer que la vegetación no resista las condiciones y se muera.

Dos cunetas secas inundadas tras una tormenta. Fuente: Lake County Illinois (izquierda); Portland Public Schools (derecha).

Autora: Ana Abellán

Un ejemplo de los requisitos de diseño generales son los que hacen referencia a la geometría de la sección transversal. Las cunetas verdes frecuentemente tienen forma trapezoidal o parabólica, con pendientes laterales relativamente planas (relaciones 3:1 o más inclinadas). Aunque también pueden emplearse secciones rectangulares y triangulares. Pero el diseño de pendientes laterales planas aumenta el perímetro mojado. Y esto hace que disminuyan las velocidades de escorrentía y aumenta el tiempo de contacto con la vegetación, fomentando así la retención de contaminantes y la infiltración.

Esquema y dimensiones aproximadas de una cuneta verde seca. Fuente: CIRIA

Los primeros requerimientos  de diseño a los que vamos a hacer referencia son a los relacionados con el lugar donde se va a emplazar la cuneta verde y las necesidades físicas asociadas a la localización.

Limitaciones físicas relacionadas con el lugar de emplazamiento

• Área de drenaje: 2 hectáreas como máximo
• Espacio requerido: Aproximadamente el 10-20% de la superficie impermeable afluente
• Pendiente del medio: Por lo general no más del 4%. La topografía del medio ha de permitir la circulación del agua, tanto a nivel longitudinal por la cuneta como transversal por sus paredes, a velocidades no erosivas.
• Pérdida de carga: El desnivel requerido entre la entrada y la salida del flujo está entre el metro y el metro y medio para las cunetas secas, y de unos 30 centímetros para las cunetas húmedas.
• Paisajismo: Las cunetas verdes han de encajar estéticamente en el paisaje y no interferir con zonas naturales protegidas o de especial sensibilidad.
• La profundidad mínima de la capa freática: Ha de estar al menos 60 centímetros por debajo del fondo de la cuneta seca. Las cunetas húmedas están por debajo del nivel freático (o localizadas en suelos mal drenados donde se puedan producir encharcamientos).
• Protección de acuíferos: en zonas sensibles no se permitirá la exfiltración del agua para evitar contaminar las aguas subterráneas.

Autora: Ana Abellán

Canal controlado y cuneta húmeda en una calle residencial en Illinois (U.S.A.). Fuente: The First Street Corridor

Zanja a lo largo de South Pennsylvania (U.S.A.) convertida en cuneta verde húmeda. Fuente: Anchorage Canal Retofit Project

Cuneta verde húmeda situada en un área industrial de la ciudad de Latham, Albany (U.S.A.). Fuente: New York State Department of Environmental Conservation

Cuneta verde húmeda en carretera. Fuente: Georgia Stormwater Manual, 2001.

Cuneta verde húmeda en zona residencial. Fuente: Virginia DCR Stormwater Design Specification No. 10. Version 1.9, March 1, 2011.

Cuneta húmeda en  Pokagonek Edawat Housing Development  (Dowagiac, MI., U.S.A.). Fuente: Pokagon Band of Potawatomi Indians.

Cuneta húmeda en Meadowlake Farms (Michigan, U.S.A.). Fuente: Semcog.

 Cuneta húmeda en zona de parking y carretera. Fuente: SUDS for Roads. (SUDS Scottish Working Party, Scottish Government, Scottish Water, Scottish Enterprise, Homes for Scotland, University of Abertay Dundee and Transport Scotland.)

Autora: Ana Abellán

Cuneta verde en zona de aparcamiento. 4097 Albany Post Rd. Hyde Park, New York 12538. Fuente:  New York State Department of Environmental Conservation

Cuneta seca localizada en parking asfaltado en Virginia. Fuente: Virginia DCR Stormwater Design Specification No. 10. Version 1.9, March 1, 2011.

Cuneta seca localizada en zona comercial/de oficinas en Virginia. Fuente: Virginia DCR Stormwater Design Specification No. 10. Version 1.9, March 1, 2011

Pretatamiento a la entrada de una cuneta verde seca en Toronto. Fuente: Homeowners’ Guide to Rainfall.

A la izquierda cuneta seca durante un periodo seco y a la derecha la misma cuneta tras una tormenta. Fuente:  River Engineering and Urban Drainage Research Centre (REDAC). Universiti Sains Malaysia.

Otro ejemplo de cuneta seca antes y después de un episodio de lluvia. A la izquierda cuneta seca durante un periodo seco y a la derecha la misma cuneta tras una tormenta. Fuente:  River Engineering and Urban Drainage Research Centre (REDAC). Universiti Sains Malaysia.

Cuneta vegetada en autopista. Fuente: Departamento de Transporte de California.

Las dos fotografías de arriba se localizan en Upton (UK) y se corresponden con dos cunetas verdes secas situadas en áreas residenciales. Fuente: Building Futures Environmental Resource Planning Team. Environment Department, Hertfordshire County Council

Cuneta verde seca de césped y árboles en zona residencial. Fuente: SVR Design.

Cuneta verde seca no tapizada con diferentes especies vegetales. Fuente: Seattle Public Utilities.

Tres cunetas verdes secas caracterizadas por la variedad de especies vegetales que la componen. Las fotografías del centro y de la derecha se realizaron tras un episodio pluviométrico, la de la izquierda es en periodo seco. Fuente:  City of Portland (izquierda); Lake County Illinois (centro); Portland Public Schools (derecha).

Autora: Ana Abellán

Cuneta verde con zanja de infiltración

En esta opción se incluye un lecho de grava o zanja de infiltración de entre quince y 60 centímetros de agregado de piedra triturada o zanja, envuelto en una lámina de geotextil que facilite la infiltración. La adición de la zanja puede aumentar sustancialmente el rendimiento en el control del volumen de escorrentía y de la calidad del agua, aunque también se incrementa el coste de la instalación.

En la figura de abajo se muestra la construcción de una cuneta verde con una serie de zanjas de infiltración (con geotextil, agregado triturado, tierra vegetal, y mezclas de siembra). También hay instalados disipadores de energía de piedra adicionales piedra situados a lo ancho de la cuneta.

Fuente: Hubbell, Roth & Clark, Inc.

Una vez que se acabada esa fase constructiva, se establecerá la vegetación.

La variante de cunetas vegetadas con zanjas de infiltración están muy indicadas en aquellas zonas donde las inclinaciones son inferiores al uno por ciento o donde los suelos están mal drenados. En estos casos, la adición del lecho de piedra triturada puede ayudar a asegurar que no se supere el tiempo máximo permitido de encharcamiento de 48 horas. La capacidad de almacenamiento de la zanja de infiltración puede añadirse al volumen de almacenamiento de superficie para lograr el almacenamiento deseado.

Canales de césped

Los canales de césped son esencialmente cunetas verdes convencionales pero que tienen las pendientes laterales y longitudinales más suavizadas que las cunetas vegetadas estándar. Al limitarse la vegetación sólo a césped o hierba, son generalmente menos costosas que las cunetas que tienen un mayor tipo de especies de plantas. Sin embargo, su capacidad de infiltración y de remoción de contaminantes es mucho menor, por lo que deben utilizarse sólo como tratamiento previo para otras BMP’s estructurales. A pesar de su limitado rendimiento, son preferibles frente a tuberías y colectores como transporte de la escorrentía allá donde puedan instalarse ya que reducen el pico de caudal. En la imagen, una cuneta de césped en un área residencial

Fuente: Pennsylvania Stormwater BMP Manual, 2006

Humedales lineales

Las cunetas-humedales tienen lugar cuando el nivel freático se encuentra muy cerca de la superficie, de manera que se mantienen de forma permanente unas condiciones de humedad y de permanencia de una lámina de agua que pueden sostener una vegetación típica de humedales. Al igual que ocurre con los canales secos, todo el volumen de calidad del agua se almacena dentro de una serie de células creadas por los diques de contención.

Humedal linear con lámina de agua y vegetación característica. Fuente: Hubbell, Roth & Clark, Inc.

Autora: Ana Abellán

Las cunetas verdes son generalmente apropiadas para cuencas cuyas áreas impermeables son pequeñas.

Espacio requerido

Estas cunetas deben ser incorporadas de forma efectiva en el paisaje y los espacios abiertos al público ya que la demanda de espacio es significativa, debido a sus pendientes laterales de poca profundidad pero bastante amplias. Las cunetas verdes, generalmente, son difíciles de incorporar en el desarrollo urbanístico de zonas densamente pobladas, donde el espacio disponible suele estar limitado.

Emplazamiento

Deben integrarse en la planificación del suelo y deben tener en cuenta la ubicación y uso de otras características del sitio donde se localizan. El emplazamiento de una cuneta verde debe ser tal que la pendiente longitudinal se pueda mantener con el gradiente de diseño y el agua pueda entrar en ellas de forma lateral desde las zonas impermeables adyacentes. El acceso para el mantenimiento debe ser fácil y el crecimiento de la vegetación debe estar garantizado en el lugar donde se sitúan, que ha de ser donde reciban una cantidad de luz solar suficiente.

Fuente: Wikipedia

Pendiente y estabilidad del lugar de emplazamiento

El empleo de las cunetas verdes normalmente se limita a lugares sin pendientes significativas, aunque con una estudiada planificación se pueden usar en áreas con pendientes más pronunciadas. 

La pendiente longitudinal no debe exceder el 4% (10% si se ponen diques de detención) puesto que se requieren bajas velocidades de escorrentía para la eliminación de contaminantes y para evitar la erosión.

 Fuente: Virginia Stormwater Management Program

Las cunetas verdes no deben estar situadas en terrenos inestables, de manera que antes de su emplazamiento, ha de ser verificada la estabilidad del suelo y subsuelo.

Subsuelo y aguas subterráneas

Donde las cunetas están diseñadas para que se produzca la infiltración, la distancia al nivel piezométrico en la temporada en la que la cota está más alta, debe ser superior a 1 m, midiendo desde por debajo de la base de la instalación. Además el diseño debe cumplir con la normativa existente en lo relativo a la protección a las aguas subterráneas. Sería recomendable que antes de la instalación de la cuneta verde se realizaran pruebas de infiltración en el suelo donde se va a emplazar. Cuando no se exija la infiltración, el nivel de las aguas subterráneas en temporada alta debe estar por debajo del desagüe inferior del canal de drenaje de zanjas secas.

La colocación de láminas impermeabilizantes bajo las cunetas verdes situadas en las carreteras de zonas residenciales, a menos que se encuentren por encima de una un acuífero sensible.

La colocación de láminas impermeables ha de ser estudiada caso por caso. Por ejemplo, cunetas sin impermeabilizar no deben utilizarse en zonas industriales abandonadas, a menos que se haya demostrado claramente que el riesgo planteado por la lixiviación de contaminantes es mínimo o aceptable. Tampoco deben usarse sin impermeabilizar para tratar la escorrentía de zonas con actividad industrial, si el riesgo de contaminación de las aguas subterráneas por infiltración es inaceptablemente alto.

Tratamiento de la calidad de las aguas

Las cunetas verdes reducen la contaminación arrastrada por las aguas de escorrentía, la estimación de los rendimientos de la eliminación de contaminantes es:

Aplicaciones

• En zonas residenciales, las cunetas vegetadas pueden utilizarse a lo largo del lateral de las calles o para drenar la escorrentía de los patios traseros de las casas.
• En usos del suelo comercial o industrial, este tipo de cunetas pueden servir para transportar el agua de escorrentía generada hacia otras BMP o para tratar el agua procedente de otra técnica de drenaje sostenible, como se puede ver en la imagen de abajo.

Fuente: Pennsylvania Stormwater BMP Manual, 2006

• Zonas altamente urbanizadas. Ya que el espacio está muy limitado, el uso de este tipo de técnicas quizá no sea factible en la mayoría de los casos.
• En carreteras o autopistas son una muy buena opción en la gestión de la escorrentía, sustituyendo a las cunetas convencionales impermeables.

Costes

Además de los puntos anteriores, también hay que tener en cuenta los costes de construcción de este tipo de instalaciones, que son bajos o medios y el coste del mantenimiento, que también es bajo o medio.

Fuentes:

• Urban Stormwater: Best Practice Environmental Management Guidelines. © CSIRO 1999. Electronic edition published by CSIRO PUBLISHING, 2006.
• Site handbook for the construction of SDSUS.  (CIRIA C698), 2007.  ISBN-13: 978-0-86017-698-5.
• Low Impact Development Manual for Michigan: A Design Guide for Implementors and Reviewers. SEMCOG 2008

Autora: Ana Abellán