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escorrentía urbana

Escorrentía urbana que desemboca en un desagüe pluvial La escorrentía urbana es la escorrentía superficial de agua de lluvia, riego de jardines y lavado de autos [ 1 ] generada ...

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Escorrentía urbana que desemboca en un desagüe pluvial

La escorrentía urbana es la escorrentía superficial de agua de lluvia, riego de jardines y lavado de autos [ 1 ] generada por la urbanización . Las superficies impermeables ( carreteras , estacionamientos y aceras ) se construyen durante el desarrollo del terreno . Durante la lluvia , las tormentas y otros eventos de precipitación , estas superficies (construidas con materiales como asfalto y concreto ), junto con los techos , transportan el agua de lluvia contaminada a los desagües pluviales , en lugar de permitir que el agua se filtre a través del suelo . [ 2 ]

Esto provoca un descenso del nivel freático (debido a la disminución de la recarga de agua subterránea ) e inundaciones, ya que la cantidad de agua que permanece en la superficie es mayor. [ 3 ] [ 4 ] La mayoría de los sistemas municipales de alcantarillado pluvial descargan aguas pluviales sin tratar en arroyos , ríos y bahías . Este exceso de agua también puede llegar a las propiedades de las personas a través de desbordamientos de sótanos y filtraciones a través de las paredes y los pisos de los edificios. La escorrentía urbana puede ser una fuente importante de inundaciones urbanas y contaminación del agua en comunidades urbanas de todo el mundo.

contaminantes

El agua que escurre de las superficies impermeables en las zonas urbanas tiende a arrastrar gasolina , aceite de motor , metales pesados , basura y otros contaminantes de las carreteras y aparcamientos, así como fertilizantes y pesticidas de los jardines. Las carreteras y los aparcamientos son fuentes importantes de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que se generan como subproductos de la combustión de la gasolina y otros combustibles fósiles , así como de los metales pesados ​​níquel , cobre , zinc , cadmio y plomo . La escorrentía de los tejados aporta altos niveles de compuestos orgánicos sintéticos y zinc (de las canaletas galvanizadas ). El uso de fertilizantes en jardines residenciales, parques y campos de golf es una fuente medible de nitratos y fósforo en la escorrentía urbana cuando el fertilizante se aplica incorrectamente o cuando el césped se fertiliza en exceso. [ 3 ] [ 5 ]

La erosión del suelo o el mal mantenimiento de las obras de construcción suelen provocar un aumento de la sedimentación en las aguas pluviales. Esta sedimentación se deposita en el fondo de los cuerpos de agua y puede afectar directamente a su calidad. Los niveles excesivos de sedimentos pueden incrementar el riesgo de infecciones y enfermedades debido a la alta concentración de nutrientes en el suelo. Estos altos niveles de nutrientes reducen el oxígeno y favorecen el crecimiento de algas, limitando el crecimiento de la vegetación autóctona, lo que puede alterar los ecosistemas acuáticos . Los niveles excesivos de sedimentos y sólidos en suspensión también pueden dañar la infraestructura existente. La sedimentación puede aumentar la escorrentía superficial al obstruir los sistemas de inyección subterránea. El aumento de los niveles de sedimentación también puede reducir la capacidad de almacenamiento de los embalses . Esta reducción de la capacidad de los embalses puede generar mayores gastos para las agencias de tierras públicas y, además, afectar a la calidad de las zonas recreativas acuáticas. [ 6 ]

La escorrentía también puede inducir la bioacumulación y biomagnificación de toxinas en la vida marina. Pequeñas cantidades de metales pesados ​​son transportadas por la escorrentía hacia los océanos, donde pueden acumularse en los animales acuáticos y causar intoxicación por metales . Esta intoxicación por metales pesados ​​también puede afectar a los humanos, ya que la ingestión de un animal envenenado aumenta el riesgo de intoxicación por metales pesados. [ 7 ] [ 8 ]

A medida que el agua de lluvia se canaliza hacia los desagües pluviales y las aguas superficiales, la carga natural de sedimentos que llega a las aguas receptoras disminuye, pero el caudal y la velocidad del agua aumentan. De hecho, la superficie impermeable de una ciudad típica genera cinco veces más escorrentía que un bosque típico del mismo tamaño. [ 9 ]

Efectos

Descargas en tiempo seco

El riego excesivo mediante aspersores puede producir escorrentía que llega a las aguas receptoras durante condiciones de bajo caudal . [ 10 ] La escorrentía transporta contaminantes acumulados a los arroyos con índices de dilución inusualmente bajos, lo que provoca concentraciones de contaminantes más altas que las que se encontrarían durante eventos de precipitación regionales. [ 11 ]

inundaciones urbanas

Calles inundadas en Nueva Orleans
Relación entre superficies impermeables y escorrentía superficial

La escorrentía urbana es una causa importante de inundaciones urbanas , la inundación de terrenos o propiedades en un entorno construido causada por lluvias que superan la capacidad de los sistemas de drenaje , como las alcantarillas pluviales . [ 12 ] Desencadenadas por eventos como inundaciones repentinas , marejadas ciclónicas , inundaciones por desbordamiento de llanuras aluviales o deshielo , las inundaciones urbanas se caracterizan por sus impactos repetitivos, costosos y sistémicos en las comunidades, incluso cuando no se encuentran dentro de llanuras aluviales o cerca de ningún cuerpo de agua. [ 13 ]

Existen varias formas en que el agua de lluvia puede entrar en las propiedades : por reflujo a través de las tuberías de alcantarillado, inodoros y lavabos; por filtración a través de las paredes y pisos; por acumulación de agua en la propiedad y en las vías públicas; y por desbordamiento de cuerpos de agua como ríos y lagos. En las propiedades con sótano, las inundaciones urbanas son la principal causa de inundación en el sótano.

El arroyo Weasel Brook en Passaic, Nueva Jersey, ha sido canalizado con muros de hormigón para controlar las inundaciones localizadas.

contaminación del agua

La escorrentía urbana contribuye a los problemas de calidad del agua . En 2009, el Consejo Nacional de Investigación de EE. UU. publicó un informe exhaustivo sobre los efectos de las aguas pluviales urbanas y afirmó que siguen siendo una importante fuente de contaminación en muchas cuencas hidrográficas de todo Estados Unidos. [ 14 ] : vii El informe explicaba que «...es probable que se produzcan nuevos deterioros en la calidad del agua si no se abordan los cambios en el uso del suelo que caracterizan las fuentes de contaminación más difusas... Estos incluyen actividades agrícolas, silvícolas, urbanas, industriales y de construcción que alteran el suelo y de las que surgen contaminantes difíciles de monitorear durante los episodios de lluvia. La contaminación proveniente de estos paisajes ha sido reconocida casi universalmente como el desafío más apremiante para la restauración de los cuerpos de agua y los ecosistemas acuáticos en todo el país». [ 14 ] : 24

Un sistema de escorrentía abierta en Mali

La escorrentía también aumenta la temperatura de los arroyos, perjudicando a los peces y otros organismos. (Una repentina crecida de la escorrentía tras una tormenta puede provocar un choque térmico mortal para los peces). Además, la sal de carretera utilizada para derretir la nieve en aceras y carreteras puede contaminar los arroyos y los acuíferos subterráneos . [ 15 ]

Uno de los efectos más notables de la escorrentía urbana se observa en los cursos de agua que históricamente contenían poca o ninguna agua durante los períodos de sequía (a menudo denominados arroyos efímeros ). Cuando se urbaniza un área alrededor de un arroyo de este tipo , la escorrentía resultante crea un flujo artificial durante todo el año que perjudica la vegetación, la fauna y el lecho del curso de agua. Al contener poco o ningún sedimento en relación con la proporción histórica de sedimento a agua, la escorrentía urbana desciende rápidamente por el cauce, destruyendo elementos naturales como meandros y bancos de arena , y provocando una erosión severa: aumenta la carga de sedimentos en la desembocadura y erosiona gravemente el lecho del curso de agua aguas arriba. Por ejemplo, en muchas playas del sur de California , en la desembocadura de un curso de agua, la escorrentía urbana arrastra basura, contaminantes, exceso de limo y otros desechos, y puede representar riesgos para la salud de moderados a graves.

Debido a los fertilizantes y desechos orgánicos que suelen arrastrar las aguas pluviales urbanas, la eutrofización es frecuente en los cursos de agua afectados por este tipo de escorrentía. Tras fuertes lluvias, la materia orgánica en el agua alcanza niveles relativamente altos en comparación con los niveles naturales, lo que estimula el crecimiento de floraciones de algas que pronto consumen la mayor parte del oxígeno . Una vez agotado el oxígeno presente de forma natural en el agua, las algas mueren y su descomposición provoca una mayor eutrofización. Estas floraciones de algas se producen principalmente en zonas de agua estancada, como pozas de arroyos y las que se forman tras presas , diques y algunas estructuras de caída de agua . La eutrofización suele tener consecuencias fatales para los peces y otros organismos acuáticos.

Mancha de petróleo creada por la escorrentía
Una zanja de percolación permite la infiltración del agua de lluvia a través de suelos permeables hacia el acuífero subterráneo .

Un separador de aceite y arena está diseñado para capturar sólidos sedimentables, aceite y grasa, escombros y materiales flotantes en la escorrentía de carreteras y estacionamientos.

La erosión excesiva de las riberas de los arroyos puede causar inundaciones y daños a la propiedad. Durante muchos años, los gobiernos han respondido a los problemas de erosión de los arroyos urbanos modificando los arroyos mediante la construcción de terraplenes reforzados y estructuras de control similares utilizando materiales de hormigón y mampostería. El uso de estos materiales duros destruye el hábitat de los peces y otros animales. [ 16 ] Un proyecto de este tipo puede estabilizar la zona inmediata donde se produjeron los daños por inundación, pero a menudo simplemente traslada el problema a un segmento aguas arriba o aguas abajo del arroyo. [ 17 ] Véase Ingeniería fluvial .

Existen muchas maneras en que la escorrentía urbana contaminada puede perjudicar a los seres humanos, como contaminando el agua potable, alterando las fuentes de alimentos e incluso provocando el cierre de partes de las playas debido al riesgo de enfermedades. Tras fuertes lluvias que causan desbordamientos de aguas pluviales, el agua contaminada puede afectar a los cursos de agua donde la gente practica actividades recreativas o pesca, lo que obliga a cerrar las playas o las actividades acuáticas. Esto se debe a que la escorrentía probablemente ha provocado un aumento en el crecimiento de bacterias dañinas o contaminación química inorgánica en el agua. Los contaminantes que solemos considerar más dañinos son los derrames de gasolina y petróleo, pero a menudo pasamos por alto el impacto de los fertilizantes e insecticidas. Cuando se riegan las plantas y se irrigan los campos, los productos químicos con los que se han tratado los céspedes y los cultivos pueden filtrarse a las aguas subterráneas. Los nuevos entornos a los que se introducen estos productos químicos sufren debido a su presencia, ya que matan la vegetación autóctona, los invertebrados y los vertebrados.

Prevención y mitigación

El control efectivo de la escorrentía urbana implica reducir la velocidad y el caudal del agua de lluvia, así como disminuir las descargas de contaminantes. Los gobiernos locales utilizan diversas técnicas de gestión de aguas pluviales para mitigar los efectos de la escorrentía urbana. Estas técnicas, denominadas en algunos países como mejores prácticas de gestión para la contaminación del agua (BMP, por sus siglas en inglés), pueden centrarse en el control de la cantidad de agua, mientras que otras se centran en mejorar la calidad del agua, y algunas realizan ambas funciones. [ 18 ]

Las prácticas de prevención de la contaminación incluyen técnicas de desarrollo de bajo impacto (LID) o infraestructura verde , conocidas como Sistemas de Drenaje Sostenible (SuDS) en el Reino Unido y Diseño Urbano Sensible al Agua (WSUD) en Australia y Oriente Medio, como la instalación de techos verdes y la mejora del manejo de productos químicos (por ejemplo, la gestión de combustibles y aceites para motores, fertilizantes, pesticidas y descongelantes para carreteras ). [ 9 ] [ 19 ] Los sistemas de mitigación de escorrentía incluyen cuencas de infiltración , sistemas de biorretención , humedales artificiales , cuencas de retención y dispositivos similares. [ 20 ] [ 21 ]

Para ofrecer soluciones eficaces a la escorrentía urbana, a menudo se requieren programas municipales adecuados que tengan en cuenta las necesidades y particularidades de la comunidad. Factores como la temperatura media de la ciudad, los niveles de precipitación, la ubicación geográfica y los niveles de contaminantes atmosféricos pueden afectar los índices de contaminación de la escorrentía urbana y plantear desafíos únicos para su gestión. Factores humanos como las tasas de urbanización, las tendencias de uso del suelo y los materiales de construcción elegidos para superficies impermeables suelen agravar estos problemas.

La implementación de estrategias de mantenimiento a nivel de ciudad, como los programas de barrido de calles, también puede ser un método eficaz para mejorar la calidad de las aguas pluviales urbanas. Las aspiradoras de barrido de calles recogen partículas de polvo y sólidos en suspensión que se encuentran frecuentemente en estacionamientos públicos y carreteras y que suelen terminar en las aguas pluviales. [ 22 ]

Los programas educativos también pueden ser una herramienta eficaz para gestionar la escorrentía urbana. Las empresas y los particulares locales pueden desempeñar un papel fundamental en la reducción de la contaminación por escorrentía urbana simplemente mediante sus prácticas, pero a menudo desconocen la normativa. Fomentar un debate productivo sobre la escorrentía urbana y la importancia de la correcta eliminación de los residuos domésticos puede contribuir a promover prácticas respetuosas con el medio ambiente a un menor coste para la ciudad y la economía local. [ 23 ]

La contaminación térmica derivada de la escorrentía puede controlarse mediante instalaciones de gestión de aguas pluviales que absorben la escorrentía o la dirigen hacia las aguas subterráneas , como los sistemas de biorretención y las balsas de infiltración. Las balsas de biorretención suelen ser menos eficaces para reducir la temperatura, ya que el agua puede calentarse con el sol antes de ser descargada a un curso de agua receptor. [ 18 ] : págs. 5-58

La captación de aguas pluviales se refiere a la recolección de la escorrentía de arroyos, barrancos, riachuelos efímeros y otros conductos subterráneos. Los proyectos de captación de aguas pluviales suelen tener múltiples objetivos, como reducir la escorrentía contaminada hacia aguas sensibles, promover la recarga de aguas subterráneas y aplicaciones no potables como la descarga de inodoros y el riego . [ 24 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Impacto de la escorrentía de agua de calles y patios" . Highlands Ranch, CO: Distrito Metropolitano de Highlands Ranch . Consultado el 30 de agosto de 2021 .
  2. ↑ "Escorrentía (escorrentía de aguas superficiales)" . Escuela de Ciencias del Agua del USGS . Reston, VA: Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). 6 de junio de 2018.
  3. 1 2 Water Environment Federation , Alexandria, VA; y American Society of Civil Engineers , Reston, VA. "Gestión de la calidad de la escorrentía urbana". Manual de prácticas n.° 23 de la WEF; Manual e informe sobre prácticas de ingeniería n.° 87 de la ASCE. 1998. ISBN 1-57278-039-8Capítulo 1.
  4. ↑ Schueler, Thomas R. (2000) [publicación inicial 1995]. "La importancia de la impermeabilidad" . En Schueler; Holland, Heather K. (eds.). La práctica de la protección de cuencas hidrográficas . Ellicott City, MD: Centro para la Protección de Cuencas Hidrográficas. pp. 1–12 . Archivado del original (pdf) el 27 de marzo de 2014. Recuperado el 24 de diciembre de 2014 . 
  5. ↑ Burton, G. Allen Jr.; Pitt, Robert (2001). «Cap. 2: Usos, deterioros y fuentes de contaminantes de aguas pluviales en cuerpos receptores de agua». Manual de efectos de aguas pluviales: una caja de herramientas para gestores de cuencas hidrográficas, científicos e ingenieros . Nueva York: CRC/Lewis Publishers. ISBN 0-87371-924-7Archivado del original el 19 de mayo de 2009. Consultado el 16 de enero de 2009 .
  6. ↑ «Cap. 1. Impactos de la escorrentía urbana». Soluciones para la gestión de aguas pluviales: Cómo convertir la lluvia de Oregón en un recurso (PDF) (Informe). Portland, OR: Consejo Ambiental de Oregón. Diciembre de 2007.
  7. ↑ Bortman, Marci (2011). "Contaminación marina". Enciclopedia ambiental . 3 : 21–34 .
  8. ↑ Weiss, Kenneth R. (2009). Océanos en peligro . Farmington Hills, MI: Glenhaven Press. págs. 39–45 . 
  9. 1 2 Protección de la calidad del agua frente a la escorrentía urbana (Informe). EPA. Febrero de 2003. EPA 841-F-03-003. Archivado del original el 17 de enero de 2016.
  10. ↑ Stein, Robert; Ash, Tom. "Uso de controladores inteligentes para reducir la escorrentía urbana en la ciudad de Newport Beach" . Newport Beach, California . Consultado el 30 de agosto de 2021 .
  11. ↑ "El riego excesivo puede causar contaminación de las aguas pluviales" . El Cajon, California . Archivado del original el 9 de noviembre de 2022. Consultado el 30 de agosto de 2021 .
  12. ↑ "Escorrentía superficial: el ciclo del agua" . Escuela de Ciencias del Agua del USGS . USGS. 8 de junio de 2019.
  13. ↑ Centro de Tecnología Vecinal, Chicago, IL. "Prevalencia y costo de las inundaciones urbanas". Mayo de 2013.
  14. 1 2 Consejo Nacional de Investigación (Estados Unidos) (2009). Gestión de aguas pluviales urbanas en los Estados Unidos (Informe). Washington, DC: National Academies Press. doi : 10.17226/12465 . ISBN 978-0-309-12539-0.
  15. ↑ "La contaminación de los arroyos urbanos aumenta rápidamente debido a la sal de las carreteras" . USGS. 15 de diciembre de 2014.
  16. ↑ Laws, Edward A.; Roth, Lauren (2004). "Impacto del endurecimiento de arroyos en la calidad del agua y las características metabólicas de los arroyos Waimanalo y Kane'ohe, O'ahu, Islas Hawaianas". Pacific Science . 58 (2). University of Hawaiʻi Press: 261– 280. doi : 10.1353/psc.2004.0019 . hdl : 10125/2725 . ISSN 0030-8870 . S2CID 19417682 .  
  17. ↑ "Cap. 3. Canalización y modificación de cauces" . Medidas nacionales de gestión para controlar la contaminación difusa derivada de la hidromodificación (Informe). EPA. 2007. EPA 841-B-07-002.
  18. 1 2 "Cap. 5: Descripción y desempeño de las mejores prácticas de gestión de aguas pluviales" . Resumen preliminar de datos sobre las mejores prácticas de gestión de aguas pluviales urbanas (Informe). Washington, DC: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Agosto de 1999. EPA-821-R-99-012.
  19. ↑ "Desarrollo de bajo impacto y otras estrategias de diseño ecológico" . Sistema Nacional de Eliminación de Descargas de Contaminantes . EPA. 2014. Archivado del original el 19 de febrero de 2015.
  20. ↑ Asociación de Calidad de Aguas Pluviales de California. Menlo Park, CA. "Manuales de Mejores Prácticas de Manejo (BMP) de Aguas Pluviales". 2003.
  21. ↑ Departamento de Protección Ambiental de Nueva Jersey. Trenton, NJ. "Manual de Mejores Prácticas para la Gestión de Aguas Pluviales de Nueva Jersey". Abril de 2004.
  22. ↑ "Limpieza de estacionamientos y calles" . Menú nacional de mejores prácticas de gestión de aguas pluviales . EPA. 6 de agosto de 2014. Archivado del original el 28 de agosto de 2015. Consultado el 24 de diciembre de 2014 .
  23. ↑ Ballo, Siaka; Liu, Min; Hou, Lijun; Chang, Jing (10 de julio de 2009). "Contaminantes en la escorrentía de aguas pluviales en Shanghái (China): Implicaciones para la gestión de la contaminación de la escorrentía urbana" . Progress in Natural Science . 19 (7): 873– 880. Bibcode : 2009PNSMI..19..873B . doi : 10.1016/j.pnsc.2008.07.021 .
  24. ↑ Proyecto de Gestión de Aguas Pluviales de Monterey-Pacific Grove ASBS (PDF) (Informe). Ciudad de Pacific Grove, CA. Abril de 2014. Informe Final de Impacto Ambiental. Archivado del original (PDF) el 13 de noviembre de 2020.

Lecturas adicionales

  • McGinn, Anne Platt (2004). Actividades humanas que amenazan los océanos del mundo . Farmington Hills, MI: Glennhaven Press. pp. 144–157 . 
  • Berland, Adam; Shiflett, Sheri A.; Shuster, William D.; Garmestani, Ahjond S.; Goddard, Haynes C.; Herrmann, Dustin L.; Hopton, Matthew E. (1 de junio de 2017). "El papel de los árboles en la gestión de aguas pluviales urbanas" . Landscape and Urban Planning . 162 : 167–177 . Bibcode : 2017LUrbP.162..167B . doi : 10.1016/j.landurbplan.2017.02.017 . PMC 6134866. PMID 30220756 .  
  • Blair, Stephanie I.; Barlow, Clyde H.; McIntyre, Jenifer K. (febrero de 2021). "Efectos cerebrovasculares agudos en salmones coho juveniles expuestos a la escorrentía de carreteras" . Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences . 78 (2): 103– 109. doi : 10.1139/cjfas-2020-0240 . hdl : 1807/104676 . S2CID 230581357 . 
  • Tromp, Karin; Lima, Ana T.; Barendregt, Arjan; Verhoeven, Jos TA (15 de febrero de 2012). "Retención de metales pesados ​​e hidrocarburos poliaromáticos del agua de carretera en un humedal artificial y el efecto del deshielo". Journal of Hazardous Materials . 203–204 : 290–298 . Bibcode : 2012JHzM..203..290T . doi : 10.1016/j.jhazmat.2011.12.024 . PMID 22226719 . 
  • " Qué puedes hacer para reducir la contaminación por escorrentía urbana " Santuario Marino Nacional de la Bahía de Monterey, Servicio Nacional Oceánico de EE. UU., 9 de diciembre de 2019
  • Peer, Wendy Ann; Baxter, Ivan R.; Richards, Elizabeth L.; Freeman, John L.; Murphy, Angus S. (2005). «Fitorremediación y plantas hiperacumuladoras». Biología molecular de la homeostasis y desintoxicación de metales . Temas de genética actual. Vol.  14. págs. 299–340 . doi : 10.1007/4735_100 . ISBN  978-3-540-22175-3.
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