Escorrentía urbana

La escorrentía urbana es la escorrentía superficial de agua de lluvia, riego de jardines y lavado de autos creado 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. Esto provoca el descenso del nivel freático (porque se reduce la recarga de aguas subterráneas) e inundaciones ya que la cantidad de agua que queda en la superficie es mayor.La mayoría de los sistemas de alcantarillado pluvial municipales descargan aguas pluviales, sin tratar, a arroyos, ríos y bahías. Este exceso de agua también puede llegar a las propiedades de las personas a través de los desbordamientos del sótano y la filtración 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 las comunidades urbanas de todo el mundo.

Contaminantes

El agua que corre por superficies impermeables en áreas urbanas tiende a recoger gasolina, aceite de motor, metales pesados, basura y otros contaminantes de las carreteras y estacionamientos, así como fertilizantes y pesticidas del césped. Las carreteras y los estacionamientos son fuentes importantes de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que se crean como subproductos de la combustión de gasolina y otros combustibles fósiles, así como de los metales pesados ​​níquel, cobre, zinc, cadmio y plomo. La escorrentía del techo contribuye con altos niveles de compuestos orgánicos sintéticos y zinc (de canaletas galvanizadas). El uso de fertilizantes en jardines residenciales, parques y campos de golf es una fuente cuantificable de nitratos y fósforo en la escorrentía urbana cuando el fertilizante se aplica incorrectamente o cuando el césped se fertiliza en exceso.

Los suelos erosionados o los sitios de construcción mal mantenidos a menudo pueden conducir a una mayor sedimentación en la escorrentía. La sedimentación a menudo se asienta en el fondo de los cuerpos de agua y puede afectar directamente la calidad del agua. Los niveles excesivos de sedimentos en los cuerpos de agua pueden aumentar el riesgo de infecciones y enfermedades debido a los altos niveles de nutrientes presentes en el suelo. Estos altos niveles de nutrientes pueden reducir el oxígeno y estimular el crecimiento de algas al tiempo que limitan el crecimiento de la vegetación nativa, lo que puede perturbar el ecosistema acuático. Los niveles excesivos de sedimentos y sólidos en suspensión también tienen el potencial de dañar la infraestructura existente. La sedimentación puede aumentar la escorrentía superficial al obstruir los sistemas de inyección subterráneos. El aumento de los niveles de sedimentación también puede reducir el almacenamiento detrás del embalse.

La escorrentía también puede inducir la bioacumulación y la biomagnificación de toxinas en la vida marina. Pequeñas cantidades de metales pesados ​​son arrastrados por la escorrentía a los océanos, que pueden acumularse dentro de los animales acuáticos y causar envenenamiento 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.

A medida que las aguas pluviales se canalizan hacia los desagües pluviales y las aguas superficiales, la carga de sedimentos naturales descargados a las aguas receptoras disminuye, pero el flujo y la velocidad del agua aumentan. De hecho, la cubierta impermeable de una ciudad típica genera cinco veces más escorrentía que un bosque típico del mismo tamaño.

Efectos

Descargas en tiempo seco

El exceso de riego mediante riego por aspersión puede producir escorrentía que llegue a las aguas receptoras durante condiciones de caudal bajo. La escorrentía lleva los contaminantes acumulados a los arroyos con proporciones de dilución inusualmente bajas, lo que provoca concentraciones de contaminantes más altas que las que se encontrarían durante los eventos de precipitación regionales.

Inundaciones urbanas

La escorrentía urbana es una de las principales causas de inundaciones urbanas, la inundación de terrenos o propiedades en un entorno urbanizado provocada por la lluvia que supera la capacidad de los sistemas de drenaje, como las alcantarillas pluviales. Las inundaciones urbanas, provocadas por eventos como inundaciones repentinas, marejadas ciclónicas, inundaciones por desborde o derretimiento de nieve, se caracterizan por sus impactos repetitivos, costosos y sistémicos en las comunidades, incluso cuando no se encuentran dentro de las llanuras aluviales o cerca de cualquier cuerpo de agua.

Hay varias formas en que las aguas pluviales ingresan a las propiedades: respaldo a través de tuberías de alcantarillado, inodoros y lavabos en edificios; filtraciones a través de paredes y pisos de edificios; la acumulación de agua en la propiedad y en las servidumbres públicas; y el desbordamiento de agua de cuerpos de agua como ríos y lagos. Cuando las propiedades se construyen con sótanos, la inundación urbana es la causa principal de la inundación del sótano.

La 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 completo sobre los efectos de las aguas pluviales urbanas y afirmó que sigue siendo una fuente importante de contaminación en muchas cuencas hidrográficas de los Estados Unidos. El informe explicó que "... es probable que se produzcan más disminuciones en la calidad del agua si no se abordan los cambios en el uso de la tierra que tipifican las fuentes de contaminación más difusas... Estas incluyen actividades agrícolas, silvícolas, urbanas, industriales y de construcción que alteran la tierra". de los cuales emergen contaminantes difíciles de monitorear durante los eventos de clima húmedo. La contaminación 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".

La escorrentía también aumenta las temperaturas en los arroyos, dañando a los peces y otros organismos. (Un estallido repentino de escorrentía de una tormenta puede causar una descarga de agua caliente que mata a los peces). Además, la sal para carreteras que se usa para derretir la nieve en las aceras y las carreteras puede contaminar los arroyos y los acuíferos subterráneos.

Uno de los efectos más pronunciados de la escorrentía urbana es sobre los cursos de agua que históricamente contenían poca o ninguna agua durante los períodos de clima seco (a menudo llamados arroyos efímeros).). Cuando se urbaniza un área alrededor de un arroyo de este tipo, la escorrentía resultante crea un flujo de agua antinatural durante todo el año que daña la vegetación, la vida silvestre y el lecho del arroyo de la vía fluvial. Con poco o ningún sedimento en relación con la proporción histórica de sedimento a agua, la escorrentía urbana se precipita por el canal del arroyo, arruinando las características naturales como meandros y bancos de arena, y crea una erosión severa, lo que aumenta las cargas de sedimentos en la desembocadura mientras talla severamente el lecho del arroyo río arriba.. A modo de ejemplo, en muchas playas del sur de California en la desembocadura de una vía fluvial, la escorrentía urbana transporta basura, contaminantes, sedimento excesivo y otros desechos, y puede representar riesgos para la salud de moderados a graves.

Debido a los fertilizantes y desechos orgánicos que suele llevar la escorrentía urbana, a menudo se produce eutrofización en las vías fluviales afectadas por este tipo de escorrentía. Después de fuertes lluvias, la materia orgánica en la vía fluvial es relativamente alta en comparación con los niveles naturales, lo que estimula el crecimiento de algas que pronto consumen la mayor parte del oxígeno. Una vez que se agota el oxígeno natural del agua, las algas mueren y su descomposición provoca una mayor eutrofización. Estas floraciones de algas ocurren principalmente en áreas con aguas tranquilas, como charcos de arroyos y charcos detrás de presas, presas y algunas estructuras de caída. La eutrofización suele tener consecuencias mortales para los peces y otros organismos acuáticos.

La erosión excesiva de las orillas de los arroyos puede causar inundaciones y daños a la propiedad. Durante muchos años, los gobiernos han respondido a menudo a los problemas de erosión de los arroyos urbanos modificando los arroyos mediante la construcción de terraplenes endurecidos 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. Un proyecto de este tipo puede estabilizar el área inmediata donde ocurrió el daño por inundación, pero a menudo simplemente traslada el problema a un segmento río arriba o río abajo. Ver ingeniería fluvial.

Hay muchas formas diferentes en que la escorrentía urbana contaminada podría dañar a los humanos, como contaminar el agua potable, interrumpir las fuentes de alimentos e incluso hacer que partes de las playas se cierren debido al riesgo de enfermedad. Después de fuertes lluvias que causan desbordamientos de aguas pluviales, el agua contaminada puede afectar las vías fluviales en las que las personas se recrean o pescan, lo que provoca el cierre de las playas o actividades acuáticas. Esto se debe a que es probable que la escorrentía haya causado un aumento en el crecimiento de bacterias dañinas o contaminación química inorgánica en el agua.Los contaminantes que a menudo pensamos que son los más dañinos son los derrames de gasolina y aceite, pero a menudo pasamos por alto el impacto que tienen los fertilizantes y los insecticidas. Cuando las plantas se riegan y los campos se riegan, los productos químicos con los que se han tratado el césped y los cultivos se pueden lavar en la capa freática. Los nuevos entornos en los que se introducen estos productos químicos sufren debido a su presencia, ya que matan la vegetación nativa, los invertebrados y los vertebrados.

Prevención y mitigación

El control efectivo de la escorrentía urbana implica reducir la velocidad y el flujo de las aguas pluviales, así como reducir las descargas de contaminantes. Los gobiernos locales utilizan una variedad de técnicas de gestión de aguas pluviales para reducir los efectos de la escorrentía urbana. Estas técnicas, denominadas mejores prácticas de gestión de la contaminación del agua (BMP, por sus siglas en inglés) en algunos países, pueden enfocarse en el control de la cantidad de agua, mientras que otros se enfocan en mejorar la calidad del agua y algunas realizan ambas funciones.

Las prácticas de prevención de la contaminación incluyen desarrollo de bajo impacto (LID) o técnicas de 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 manejo mejorado de productos químicos (por ejemplo, manejo de combustibles y aceites para motores, fertilizantes, pesticidas y descongelantes para carreteras). Los sistemas de mitigación de escorrentía incluyen cuencas de infiltración, sistemas de biorretención, humedales construidos, cuencas de retención y dispositivos similares.

Brindar soluciones efectivas de escorrentía urbana a menudo requiere programas municipales adecuados que tengan en cuenta las necesidades y diferencias de la comunidad. Factores como la temperatura media de una ciudad, los niveles de precipitación, la ubicación geográfica y los niveles de contaminantes en el aire pueden afectar las tasas de contaminación en la escorrentía urbana y presentar desafíos únicos para la gestión. Los factores humanos, como las tasas de urbanización, las tendencias del uso del suelo y los materiales de construcción elegidos para las superficies impermeables, a menudo exacerban estos problemas.

La implementación de estrategias de mantenimiento en toda la ciudad, como programas de barrido de calles, también puede ser un método eficaz para mejorar la calidad de la escorrentía urbana. Las aspiradoras de barrido de calles recolectan partículas de polvo y sólidos en suspensión que a menudo se encuentran en estacionamientos públicos y caminos que a menudo terminan en la escorrentía.

Los programas educativos también pueden ser una herramienta eficaz para gestionar la escorrentía urbana. Las empresas y los individuos locales pueden tener un papel integral en la reducción de la contaminación en la escorrentía urbana simplemente a través de sus prácticas, pero a menudo desconocen las regulaciones. Crear una discusión productiva sobre la escorrentía urbana y la importancia de la eliminación efectiva de artículos domésticos puede ayudar a fomentar prácticas amigables con el medio ambiente a un costo reducido para la ciudad y la economía local.

La contaminación térmica de la escorrentía se puede controlar 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 cuencas de infiltración. Los estanques de bioretención tienden a ser menos efectivos para reducir la temperatura, ya que el agua puede ser calentada por el sol antes de ser descargada a una corriente receptora.

La recolección de aguas pluviales se ocupa de la recolección de escorrentía de arroyos, barrancos, arroyos efímeros y otros transportes terrestres. Los proyectos de recolección de aguas pluviales a menudo tienen 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.