IMPACTO HIDROLÓGICO “CERO”

El impacto hidrológico cero se produce cuando al realizar un proyecto de desarrollo sea urbano, industrial, agropecuario, de infraestructura, de transporte o cualquier combinación de estas, no se produce ninguna modificación del ciclo hidrológico que tenía la zona afectada en su estado natural. Si bien el hecho de invadir el espacio natural de una cuenca hídrica producirá un efecto que la modifica de una u otra forma, la idea de esta nueva forma de pensar los proyectos de desarrollo es la de generar el menor impacto posible.

Para nuestro alcance el estudio se centra en el estudio del proceso lluvia – Escorrentía sus efectos y formas de mitigar los efectos negativos, en este caso el análisis del impacto hidrológico cero lo podemos centrar en la generación de escorrentía a partir de la precipitación, para lo cual la idea moderna se centra en el caudal de erogación de la cuenca modificada debe ser igual y si se puede de alguna forma menor al que la cuenca erogaba en su estado natural.

Ilustración 1 Ciclo hidrológico (IDEAM)

• Efectos de la urbanización tradicional

Los efectos de la urbanización tradicional radican principalmente en la impermeabilización de las cuencas naturales pasando de un ambiente que facilitaba los movimientos verticales en el ciclo hidrológico (Evapotranspiración, infiltración, percolación) los cuales indudablemente generan un caudal de erogación mucho menor que el generado en la misma zona para la misma tormenta luego del proceso de urbanización tradicional (Ver ilustraciones 2 y 3), en el cual los movimientos verticales en el ciclo hidrológico son mucho menores.

Ilustración 2 Porcentajes teóricos ruta del agua precipitada estado natural de la cuenca

Como se observa el movimiento vertical de una cuenca en estado natural es de mucho peso en cuanto al ciclo hidrológico, si bien estos valores dependen de otros factores como la pendiente del terreno, la cobertura vegetal y demás, una cuenca con urbanización tradicional incrementa sus caudales entre 3 y 5 veces respecto al estado natural.

Ilustración 3 porcentajes teóricos ruta del agua precipitada estado Urbanización tradicional

Al incrementarse la impermeabilización directamente se incrementa el porcentaje de la precipitación que se mantiene en superficie, por lo cual empiezan a aparecer los problemas por inundaciones propias de la zona urbanizada, o en zonas más bajas de la cuenca ya que el caudal ahora fluye por superficie y a una mayor velocidad (Ver ilustraciones 4 y 5).

Ilustración 4 Inundación en zona urbana con desarrollo (frentepopulardariosantillan.org)

Ilustración 5 Inundación en zona marginal con poco o ningún desarrollo (www.unperiodico.unal.edu.co)

Es entonces cuando aparecen las soluciones multimillonarias que terminan siendo soluciones parciales ya que al ser el recurso económico es escaso en general (Ver Ilustración 6), los diseños hidráulicos de control de inundaciones no superan eventos con una probabilidad de excedencia del 10% (Tr = 10 años), esto en virtud que al realizar la evaluación económica estos nunca terminan siendo rentables.

Ilustración 6 Obra de gran inversión para control de inundación Urbana tubería de 7m de diámetro y 7 Km de longitud (www.flickr.com)

Sin embargo estas inversiones es posible evitarlas con buenos mecanismos de planificación, con desarrollo de proyectos de urbanización que generen impacto hidrológico “cero” o mejor aún que reduzcan la respuesta natural de la cuenca.

•      Urbanización con bajo impacto hidrológico

Existen casi que infinidad de formas de controlar los efectos de la impermeabilización al respecto de los caudales de escorrentía generados, es solo pensar un poco y aparecerán mil ideas de formas de realizar procesos de Retención – Detención de las aguas lluvias.

Obviamente todas estas ideas deben ser valoradas desde el aspecto técnico y pasar de una medida no estructural que es el planeamiento correcto del sistema de evacuación de aguas lluvias a las medidas estructurales que serían las obras de control Retención – Detención las cuales son básicamente para disminuir el caudal pico del hidrograma de la avenida, sin embargo en algunos sitios donde se producen lluvias de larga duración es necesario evaluar el volumen de precipitación para saber si nuestra obra lograra bajar el pico máximo del hidrograma o solo lo retrasara, ya que las obras de drenaje son previstas para que logren evacuar el caudal máximo de la tormenta de diseño, y si este es superado estaríamos igual teniendo problemas.

En general la idea de generar urbanizaciones de un tipo más ecológico además de generar espacios verdes que brindan mejor calidad de aire, también se pueden generar sitios más agradables a los vecinos, con espacios verdes y zonas de recreación donde la gente puede liberar el stress de la vida moderna de las ciudades.

Ilustración 7 Sistema de bioretención (drenajeurbanosostenible.org)

Se tienen soluciones como las que se muestran en la Ilustración 7 e Ilustración 8, en las cuales el agua lluvia puede ser aprovechada por los vecinos para usos de riego, higiene, sanitario básicamente o simplemente ayudar a ser infiltrada y reabastecer los sistemas de agua subterránea.

Ilustración 8 Esquemas de retención de aguas lluvias para su reutilización (www.depositosycisternas.com)

Estos sistemas en general ayudan en la disminución del pico de la crecida como se esquematiza en la Ilustración 8, esto basado en el precepto que cada vivienda acumule un poco de agua sea por detención o por retención así en el conjunto al sumar todas las viviendas de un barrio, localidad y/o comunidad podremos hablar de valores importantes que disminuyan los picos provenientes de la tormenta de diseño.

Ilustración 9 Hidrogramas de cuenca natural, impacto hidrológico cero y urbanización tradicional 

Como se nota en la Ilustración 9 el volumen total de escurrimiento es el área bajo la curva del hidrograma por lo cual si realizamos almacenamientos en cada vivienda, siendo estos por separado pequeños, tendremos un valor importante para la respuesta de la cuenca sea porque el agua es lanzada al sistema luego de un tiempo pertinente en que haya cesado la tormenta (Detención) o porque definitivamente es almacenada para su reutilización o para que se infiltre (Retención).

Para llegar a estos hidrogramas de respuesta es necesario generar sistemas que no descarguen los caudales de golpe en un solo colector, generar zonas verdes de Retención – Detención por ejemplo cubiertas verdes (ver ilustraciones 10 y 11), en general conectar las zonas impermeables con las zonas permeables de tal forma que se faciliten los movimientos verticales en el ciclo hidrológico, aumentar los tiempos de concentración con los cuales responde la cuenca.

Ilustración 10 Jardines de cubierta utilizados para Retención – Detención (es.wikipedia.org)

Ilustración 11 Jardines a lo largo de la edificación para Retención – Detención con sistema Captación – Distribución en cubiertas (www.dforceblog.com)

Estos nuevos conceptos de la hidráulica urbana nos colocan en un plano diferente al sanitarista, ya que este concepto sanitarista consiste básicamente en sacar el agua de la zona de afectación lo más rápido posible, con lo cual los tiempos de concentración se vuelven más cortos y por ende la respuesta hidrológica de la cuenca es mayor que en su estado natural, trasladando de esta manera el problema hacia partes más bajas de la cuenca donde finalmente aparecen las obras multimillonarias para resolver los problemas por los altos caudales que se generan aguas arriba debido a la impermeabilización y mal control de los mismos.

• Ejemplo de visualización

El siguiente ejemplo es bastante práctico e ilustrativo a pesar que está en un entorno costero, pero guarda el concepto básico de los que debe ser el concepto moderno de las urbanizaciones con bajo impacto hidrológico.

En Ilustración 12 se observa un tipo de construcción tradicional en el cual el hormigón impermeabiliza la zona natural, si bien existen algunas zonas verdes son más de concepción arquitectónica de armonía que de un concepto arquitectónico amigable con la naturaleza.

En la Ilustración 13 se observa una concepción diferente del desarrollo en esta se observa una construcción con mucha más arborización y zonas verdes mucho más amplias que facilitan los movimientos verticales del ciclo hidrológico (Evapotranspiración, infiltración, percolación) y por ende ayudan a que la respuesta hidrológica del sistema sea lo más parecido al sistema natural; este caso es bastante curioso y va en contra de la idea de los constructores que piensan que al crear mayores zonas verdes tienen menos espacio para la construcción de espacios que generen ganancias al inversor del proyecto. Entra en contradicción porque como se observa en la Ilustración 13 bajo ese gran follaje de árboles se encuentra el desarrollo constructivo que el inversor espera para su rentabilidad.

Ilustración 12 Zona de construcción tradicional

El punto que genera un gran beneficio en cuanto a la Retención – Detención es que los árboles son de gran altura y de gran follaje lo cual genera una gran zona verde superior que colabora mucho en el proceso de evapotranspiración al realizar la intercepción de la precipitación es decir antes que el agua llegue al suelo pasa cierto tiempo debido a que el follaje de los arboles intercepta durante un tiempo el agua.

 Ilustración 13 Zona de construcción de mejor comportamiento ecohidrológico

Es de aclarar que cada solución es particular y no existe una receta por medio de la cual se determine cual es la metodología a seguir en cada caso, es necesario chequear las posibilidades en un entorno multidisciplinario donde se evalúe la respuesta hidrológica de la cuenca pero además otros factores como la fauna, los suelos la parte económica que es de suma importancia en proyectos privados de inversión.

 Ing. David R. De Leon Perez

Ingeniero Civil