DISEÑO DE LA ALTERNATIVA TÉCNICA MÁS FAVORABLE QUE

Transcripción

DISEÑO DE LA ALTERNATIVA TÉCNICA MÁS FAVORABLE QUE PERMITA
IMPLEMENTAR UN SISTEMA DE DRENAJE URBANO SOTENIBLE – SUDS EN EL
PARQUE METROPOLITANO SAN CRISTÓBAL.
LUIS ALEJANDRO VANEGAS GUERRERO
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN RECURSOS HÍDRICOS
BOGOTÁ D.C – 2015
DISEÑO DE LA ALTERNATIVA TÉCNICA MÁS FAVORABLE QUE PERMITA
IMPLEMENTAR UN SISTEMA DE DRENAJE URBANO SOTENIBLE – SUDS EN EL
PARQUE METROPOLITANO SAN CRISTÓBAL.
LUIS ALEJANDRO VANEGAS GUERRERO
Trabajo de grado para obtener el título de especialista en Recursos Hídricos.
ASESOR: MAURICIO GONZÁLEZ MÉNDEZ
INGENIERO CIVIL.
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN RECURSOS HÍDRICOS
BOGOTÁ D.C – 2015
Nota de aceptación
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
Presidente del Jurado
______________________________________
Jurado
______________________________________
Jurado
Bogotá D.C., Junio de 2015.
Dedicatoria
A mi madre, mi hermana y mi sobrina, que me brindaron todo su apoyo en este proceso de
formación personal y profesional, ya que ellas hacen más meritorio culminar con éxito esta etapa
de la vida.
Agradecimientos
Agradecimiento a los profesionales y compañeros de trabajo del Instituto Distrital de Gestión de
Riesgos y Cambio Climático que con sus aportes profesionales y orientación contribuyeron a la
culminación del presente trabajo de grado.
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 2
1
GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO ..................................................................... 5
1.1
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN .................................................................................................................. 5
1.2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...................................................................................................... 5
1.2.1
Antecedentes del problema ...................................................................................................... 5
1.2.2
Pregunta de investigación ....................................................................................................... 9
1.3
JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................................. 10
1.4
OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 12
1.4.1
Objetivo general .................................................................................................................... 12
1.4.2
Objetivos específicos ............................................................................................................. 12
2
MARCOS DE REFERENCIA .................................................................................................... 13
2.1
MARCO CONCEPTUAL ...................................................................................................................... 13
2.2
MARCO TEÓRICO ............................................................................................................................. 14
3
METODOLOGÍA ........................................................................................................................ 19
3.1
FASES DEL TRABAJO DE GRADO ....................................................................................................... 19
3.2
INSTRUMENTOS O HERRAMIENTAS UTILIZADAS ............................................................................... 20
4
LOCALIDAD DE SAN CRISTÓBAL ........................................................................................ 21
4.1
DESCRIPCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LA LOCALIDAD. ............................................... 21
4.2
IDENTIFICACIÓN DEL RIESGO EN LOS ESCENARIOS TERRITORIALES DE LA LOCALIDAD. ................ 24
4.3
ANÁLISIS DE LAS EMERGENCIAS OCURRIDAS EN LA LOCALIDAD DE SAN
CRISTÓBAL. 24
5
SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE ...................................................................................... 27
5.1
¿QUÉ ES DRENAJE URBANO? ............................................................................................................ 27
5.2
EFECTOS DE LA URBANIZACIÓN SOBRE EL DRENAJE. ..................................................... 29
5.3
SUDS. ............................................................................................................................................. 32
5.4
DESARROLLO. ............................................................................................................................. 34
5.5
TIPOLOGÍA DE SUDS. ................................................................................................................. 35
5.5.1
Medidas no estructurales....................................................................................................... 35
5.5.2
5.6
6
Medidas estructurales. .......................................................................................................... 36
SUDS EN BOGOTÁ. ...................................................................................................................... 37
INFORMACIÓN DISPONIBLE. ................................................................................................ 39
6.1
INFORMACIÓN HIDROMETEOROLÓGICA ............................................................................. 39
6.2
CARTOGRAFÍA DE REFERENCIA. ............................................................................................ 40
7
DISEÑO HIDRÁULICO. ............................................................................................................ 43
7.1
CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS DE LA CUENCA........................................................................... 43
7.2
ANÁLISIS DE LOS DATOS DE LLUVIA EN LA CUENCA......................................................................... 49
7.3
SELECCIÓN DEL ESCENARIO DE DISEÑO. ........................................................................................... 51
7.4
CAUDALES DE DISEÑO. ..................................................................................................................... 52
7.4.1
Estimación del coeficiente de escorrentía, C......................................................................... 52
7.4.2
Calculo de caudales. ............................................................................................................. 54
7.4.3
Estimación del número de curva de escorrentía, CN ............................................................ 54
7.4.4
Clasificación hidrológica de los suelos. ................................................................................ 54
7.4.5
Determinación del número de curva de escorrentía.............................................................. 55
7.4.6
Calculo del tiempo de concentración .................................................................................... 56
7.4.7
Hidrograma unitario sintetico método SCS........................................................................... 56
7.5
DISEÑO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO. .................................................................. 57
7.5.1
8
Sistema Modular de Tanques Subterraneos. ......................................................................... 59
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................... 60
8.1
CONCLUSIONES. ......................................................................................................................... 60
8.2
RECOMENDACIONES. ................................................................................................................ 61
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................. 63
APÉNDICES ......................................................................................................................................... 66
ANEXOS ............................................................................................................................................... 73
ANEXO A. GLOSARIO. .......................................................................................................................... 73
ANEXO B. DATOS DE PRECIPITACIÓN MENSUAL MULTIANUAL, ESTACIÓN EL DELIRIO. . 77
ANEXO C. TIPOLOGÍAS DE SUDS CON MEDIDAS ESTRUCTURALES. ........................................ 79
ANEXO D. CLASIFICACION HIDROLÓGICA DE LOS SUELOS ...................................................... 91
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1. UBICACIÓN LOCALIDAD DE SAN CRISTÓBAL............................................................................................... 22
FIGURA 2. INTERFACES PRINCIPALES DEL DRENAJE URBANO. ....................................................................................... 28
FIGURA 3. EFECTOS DE LA URBANIZACIÓN SOBRE EL DESTINO DE LAS LLUVIAS. .......................................................... 30
FIGURA 4. EFECTO DE LA URBANIZACIÓN EN LA TASA PICO DE ESCORRENTÍA. ............................................................. 31
FIGURA 5. OBJETIVOS DEL DRENAJE SOSTENIBLE. ....................................................................................................... 33
FIGURA 6 ESTRATEGIA DE ADAPTACIÓN Y ORDENAMIENTO ALREDEDOR DEL AGUA EN BOGOTÁ................................. 38
FIGURA 7.CUENCA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL. .............................................................................................................. 42
FIGURA 8. MODELO DE ELEVACIÓN DIGITAL DE CUENCA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL .................................................... 43
FIGURA 9. DELIMITACIÓN DE LA CUENCA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL .............................................................................. 44
FIGURA 10. RED PRIMARIA DE DRENAJE CUENCA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL. ................................................................. 45
FIGURA 11. RED SECUNDARIA DE DRENAJE CUENCA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL. ............................................................ 45
FIGURA 12. MODELO DE ELEVACIÓN DIGITAL DE LA CUENCA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL, SE DESTACA LA DELIMITACIÓN
DE LA MICROCUENCA DE LA ZONA URBANIZADA DE LA MISMA ........................................................................... 47
FIGURA 13. MODELO DIGITAL DE ELEVACIÓN DE LA MICROCUENCA DE LA ZONA URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL. .. 47
FIGURA 14. ORTOFOTO DE LA MICROCUENCA DE LA ZONA URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL ..................................... 48
FIGURA 15. RED DE DRENAJE DE LA MICROCUENCA DE LA ZONA URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL. ........................... 48
FIGURA 16. DISTRIBUCIÓN PROMEDIO DE LA PRECIPITACIÓN PARA LA ESTACIÓN EL DELIRIO ..................................... 50
FIGURA 17. ALMACENAMIENTO: HIDROGRAMAS DE ENTRADA Y SALIDA DE FLUJO ..................................................... 58
FIGURA 18. MODULO DEL SISTEMA DE TANQUES SUBTERRANEO.................................................................................. 59
LISTA DE TABLAS
TABLA 1. ZONIFICACIÓN DE AMENAZA POR INUNDACIÓN DE BOGOTÁ. ....................................................................... 15
TABLA 2. NÚMERO DE BARRIOS Y SUPERFICIE EN HECTÁREAS. ................................................................................... 23
TABLA 3. CARACTERIZACIÓN DE RIESGO PARA EL ESCENARIO ALUVIAL EN LA LOCALIDAD. ........................................ 24
TABLA 4. EMERGENCIAS REALACIONADAS CON EVENTOS DE REPRESAMIENTO DE CAUCE, INUNDACIÓN O
ENCHARCAMIENTOS. ........................................................................................................................................... 25
TABLA 5. AFECTACIONES GENERADAS POR EMERGENCIAS RELACIONADAS CON REPRESAMIENTO DE CAUCE,
INUNDACIÓN O ENCHARCAMIENTO 1. .................................................................................................................. 26
TABLA 6. COEFICIENTES PARA EL CÁLCULO DE LAS CURVAS IDF DE LA ESTACIÓN EL DELIRIO. ................................. 39
TABLA 7. CARÁCTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS DE LA CUENCA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL ........................................... 46
TABLA 8. CARÁCTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS DE LA MICROCUENCA DE LA ZONA URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL
........................................................................................................................................................................... 49
TABLA 9. SELECCIÓN DEL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA............................................................................................ 53
TABLA 10. CALCULO DE CAUDALES PARA LAS CONDICIONES NATURALES Y MODIFICADAS DE LA MICROCUENCA DE LA
ZONA URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL.............................................................................................................. 54
TABLA 11. NUMERO DE CURVA DE ESCORRENTÍA PARA ÁREAS URBANAS. ................................................................... 55
TABLA 12. CALCULO DE TIEMPO DE CONCENTRACIÓN ................................................................................................. 56
TABLA 13. CALCULOS DE LOS PARÁMTEROS TC Y QP PARA LAS CONDICIONES NATURALES Y MODIFICADAS DE LA
MICROCUENCA URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL.
............................................................................................. 57
RESUMEN
En este trabajo de grado se propone presentar el efecto que se genera sobre la escorrentía
producida por las aguas lluvias y como los efectos de la urbanización y el cambio en las
coberturas del suelo modifican drasticamente el comportamiento de la escorrentía superficial en
las zonas urbanas, adicionalmente pretende hacer visible la importancia de plantear un cambio en
el modelo de uso del recurso hídrico y proyectar un modelo con acciones sostenibles
ambientalmente, para este fin se plantea la implementación de un sistema urbano de drenaje
sostenible para la cuenca del río san cristóbal, cual se utiliza la modelación hidráulica de la
cuenca objeto de estudio mediante el software arc-gis, partiendo desde la obtención de las curvas
de nivel empleando el software Global Mapper, se determinan los caudales teniendo en cuenta la
precipitación histórica medida en la zona, la cobertura del suelo y el área de la cuenca,
adicionalmente usando el método del SoilConservationService –SCS es posible determinar los
hidrogramas unitarios de la cuenca de análisis en su condición natural y su condición
modificada, finalmente es importante destacar las variaciones significativas de los tiempos de
concentración en relación con las condiciones naturales de la cuenca y las condiciones
modificadas así como los efectos de un sistema de almacenamiento del caudal proveniente de las
aguas lluvias y sus efectos a corto y largo plazo.
Palabras clave: Inundación, Sistema Urbano de Drenaje Sostenible, Escorrentía Superficial,
Cobertura de suelo, modelación hidráulica.
ABSTRACT
In this paper grade it is planning to present the effect generated on runoff caused by rain waters
and the effects of urbanization and changes in land cover drastically modify the behavior of
surface runoff in urban areas, further aims to make visible the importance to propose a change in
the pattern of use of water resources and project a model environmentally sustainable actions, for
this purpose the implementation of a sustainable urban drainage system for the basin of San
Cristobal River arises, which used hydraulic modeling of the basin under study by the arc-gis
software, starting from obtaining the contour using the Global Mapper software, flows are
determined taking into account the historical measured precipitation in the area coverage soil and
watershed area, additionally using the method of SoilConservationService -SCS is possible to
determine the unit hydrograph basin analysis in its natural condition and its modified condition
finally is important to highlight the significant changes in concentration relative times with the
natural conditions of the basin and the changed conditions and the effects of a storage system
from storm water flow and its effects in the short and long term.
Keywords: Flood, Sustainable Urban Drainage System, surface runoff, soil coverage, hydraulic
modeling
1
INTRODUCCIÓN
La cuenca del río san Cristóbal hace parte del río Fucha y se encuentra al sur este de la ciudad de
Bogotá D.C., dentro de la localidad 4 de San Cristóbal, y se extiende no sobre el altiplano, sino
sobre las estribaciones montañosas, cuenta con una extensión total de 4909.88 hectáreas (ha),
1629.19 ha estpan clasificadas como suelo urbano y 3187.13 han sido definidas como suelo
rural, el área de los terrenos de la localidad de san Cristóbal están comprendidos entre los 2600 y
los 3200 m.sn.m., con una temperatura promedio anual de 10.5°C en la zona baja y 3.5°C en la
zona alta y la población de la localidad es de 404.385 personas, en cuanto a la zona objeto de
estudió es necesario mencionar que si bien no es la más problemática en Bogotá en lo que se
refiere a eventos de emergencia relacionados con inundación o desbordamiento, se destaca por
contar con un área rural y una urbana como se mencionoanteriromente, esta última densamente
poblada y con graves problemas de vulnerabilidad física y social.
El Plan de Desarrollo Bogotá Humana, incorpora medidas de adaptación al cambio climático en
los procesos de gestión de riesgos del Distrito Capital, con énfasis en reducir la exposición y la
vulnerabilidad de la ciudad. Se busca aumentar la resiliencia a los impactos adversos potenciales
de los extremos climáticos, sobre las personas, la actividad económica, los servicios ambientales,
sociales o culturales y la infraestructura1.
1
COLOMBIA. SECRETARÍA DE PLANEACIÓN. Decreto 364 de 26 de Agosto de 2013 Plan de Ordenamiento
Territorial POT, 2013. P. 111
2
Para mitigar los posibles efectos derivados de la inadecuada gestión del recurso hídrico el Plan
de Desarrollo, presenta como objetivo la generación de espacio público verde para mejorar la
capacidad hídrica del tejido urbano; la reducción del endurecimiento de las superficies2.
La meta que unifica los objetivos propuestos por los programas de Estrategia Territorial
Regional Frente al Cambio Climático y de Gestión Integral del Riesgo está relacionada con la
implementación de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible - SUDS y de manera particular la
ejecución de SUDS, en 8 parques de escala zonal, aplicando modelos de ecourbanismo y
construcción sostenible adicional con estas acciones se busca reducir el número de personas
afectadas por deslizamientos e inundaciones.
El sistema de drenaje urbano convencional está diseñado para recoger la escorrentía superficial
generada por un evento de lluvia, transportarla a lo largo de una vía o cuneta y descargarla lo
más rápidamente posible, evitando el riesgo de inundación.
El drenaje urbano convencional funciona adecuadamente. Sin embargo, hoy en día han ido
surgiendo otros conceptos de diseño del drenaje que tienen en cuenta objetivos adicionales,
basados principalmente en el desarrollo sostenible.
Dentro de las medidas planteadas para reducir la vulnerabilidad territorial al riesgo por
inundaciones se destacan las medidas de adaptación, en particular la relacionada con
implementar nuevas formas sostenibles de construcción de la ciudad, mediante el aumento de
coberturas vegetales y capacidad de permeabilidad del suelo, que incentiven la disminución de
islas de calor.
2
COLOMBIA. ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ D.C. Plan de Desarrollo 2012 – 2016 Bogotá Humana, 2012.
P. 183.
3
Los objetivos adicionales de los sistemas de drenaje urbano buscan disminuir el volumen de
escorrentía y los picos de escorrentía producidos por las zonas impermeables que van
apareciendo en las ciudades y mejorar lo más cerca del sitio la captación puntual y la calidad de
las aguas lluvias contaminadas por las vías urbanas.
La propuesta se orienta a reducir la vulnerabilidad territorial en Bogotá frente a las nuevas
condiciones de amenaza, derivadas del cambio climático, mediante la incorporación de medidas
de adaptación y mitigación que inciden en la protección de la vida y la funcionalidad ambiental
de los espacios naturales de montaña, ríos y quebradas.
4
1
1.1
GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
La línea de investigación que seguirá el proyecto está relacionada con el área de
saneamiento de comunidades, en el marco del presente proyecto pretende impactar
positivamente a la comunidad aledaña al mismo mejorando su calidad de vida mediante
la reducción de los riesgos por inundación presentes en la cuenca del río san Cristóbal
como históricamente se ha evidenciado, además por medio del mismo se pretende
comenzar a generar conocimiento a nivel comunitario e institucional sobre la importancia
de emprender acciones que garanticen a mediano y largo plazo sostenibilidad ambiental.
1.2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.1 Antecedentes del problema
En los últimos años la ciudad ha experimentado mayor ocurrencia de eventos climáticos
extremos. La pasada temporada de lluvias, acrecentada por el fenómeno de la Niña
durante el segundo semestre del año 2010 y el año 2011, es la mayor tragedia a nivel de
invierno que ha vivido el país en los últimos 50 años. Aunque, en Bogotá, la afectación
por este fenómeno estuvo por debajo del promedio nacional, es claro que la afectación
fue superior la que generalmente se presenta en términos de número de afectados,
movilidad, salud pública y pérdidas económicas a la comunidad3.
En la ciudad, los eventos climáticos extremos han afectado principalmente la población
de menores ingresos que se localiza cerca de humedales, riberas de los ríos y laderas de
3
COLOMBIA, SECRETARÍA DE PLANEACIÓN. Modificación Excepcional de Normas Urbanísticas del Plan de
Ordenamiento Territorial 2013, Documento Técnico de Soporte, 2013, P. 17 y 259
5
las montañas (4545 familias / 19131 personas viven en zonas de riesgo). Igualmente, la
vida silvestre en ecosistemas frágiles se ha visto afectada.
En los últimos 30 años, Bogotá ha sufrido grandes inundaciones producidas por el
desborde de ríos que afectaron la normalidad cotidiana de los habitantes y que produjeron
grandes pérdidas económicas4, entre los eventos de emergencia por inundación se
destacan en el Distrito Capital se destacan entre otros el presentado en Noviembre de
1979, el río Bogotá se desborda cerca de la desembocadura del río Fucha, afectando
principalmente el barrio Patio Bonito de la localidad de Kennedy, así como el que se
presento en 1984 con la inundación del barrio Meissen.
Estos eventos hicieron visible la necesidad que tenía el Distrito Capital de contar con una
entidad para la atención y prevención de emergencias y por medio del Acuerdo 11 de
1987 se crea el FOPAE. En ese mismo año se presenta el evento de inundación generado
por el rebose del río arzobispo.
En el año de 1994 se presenta la avalancha proveniente de la cantera el Zuque y que fue
trasportada por la Quebrada del mismo nombre y la Quebrada Chiguaza afectando
principalmente a los habitantes de las zonas de ronda de las localidades de San Cristóbal
y Rafael Uribe Uribe.
En mayo 14 de 1996, el barrio San Benito de la localidad de Tunjuelito a orillas del río
del mismo nombre sufrió inundaciones inicialmente por reflujo de los sistemas de
alcantarillado del barrio, y luego por el desborde del río Tunjuelo debido a la rotura del
jarillón cerca de la desembocadura de la quebrada La Chiguaza.
4
COLOMBIA, SECRETARÍA DISTRITAL DE AMBIENTE. Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible Para el Plan
de Ordenamiento Zonal Norte POZN, 2011, P. 7 – 9.
6
En el año 2002 se produce la inundación de las cárcavas producto de la explotación
minera sobre el río Tunjuelo.
Hasta ahora, el evento con mayores repercusiones sociales y económicas a nivel distrital,
asociado a un evento de emergencia, parece ser el ocurrido en la Quebrada Limas de la
localidad de Ciudad Bolívar, ocurrido en el año 2004.
A fin de disminuir la condición de riesgo por inundación para los habitantes, en el año
2005 la Empresa de Acueducto de Bogotá finaliza las obras de construcción de la presa
seca “Canta Rana”, con la cual se busca amortiguar las crecientes del río Tunjuelito y
mitigar sus consecuencias en las zonas bajas de la ronda del río, la implementación de
esta medida estructural ha sido importante para mitigar los efectos en una parte de la
ciudad, pero desafortunadamente los eventos de inundación se han vuelto recurrentes en
otras zonas de la ciudad donde históricamente no se habían presentado o se presentaban
con menor intensidad.
En marzo 10 de 2008, la Avenida Caracas con Calle 26 se inunda. Este sector aparece
identificada como una zona crítica por la Unidad de Emergencias, por ser un lugar con un
alto porcentaje de basuras en su alcantarillado, lo que no permite que las aguas se
evacúan rápido, las consecuencias de este evento le demostraron a la ciudad que su
sistema de drenaje pluvial no se encontraba preparado para evacuar de manera eficiente
un evento con picos de lluvia altos asociado con granizo.
En el año 2011 debido a la presencia de la temporal invernal habitual al segundo semestre
del año, acrecentada por el fenómeno de “La Niña” de acuerdo con los análisis realizados
por el IDEAM, este fenómeno sumado al presentado durante la temporada invernal que
inicio en el segundo semestre del 2010 y se extendió hasta el primer semestre de 2011.
7
Esta situación genero precipitaciones por encima de lo normal, con mayor número de días
lluviosos para los meses de Diciembre de 2011 y Enero, Febrero y Marzo 20125.
En la ciudad de Bogotá se evidenció que debido a la presencia del fenómeno de “La
Niña”, los períodos de lluvia habituales por su régimen bimodal se vieron incrementados
generando excesos de lluvia, los cuales son un factor detonante en la generación de
eventos de emergencia tales como los fenómenos de remoción en masa, inundaciones,
encharcamientos y reflujo, la precipitación presentada en toda la ciudad sobrepaso los
promedios históricos característicos de la ciudad.
Producto de lo anterior se presentó la inundación por reflujo con láminas de agua hasta de
1,20 metros de altura, en un amplio sector, debido posiblemente a la sobrecarga de
volúmenes de agua y/o caudales en el sistema de alcantarillado del Canal Cundinamarca
y sus canales afluentes que tienen la función de drenar gran parte de las localidades de
Bosa y Kennedy, lo cual conllevó a sobrepasar la capacidad máxima de almacenamiento
del sistema, generando el reflujo del sistema por las redes menores de alcantarillado de
aguas lluvias hacia las vías, parqueaderos, zonas comunes y zonas residenciales de los
conjuntos ubicados en las áreas de influencia de los canales Tintal IV, Santa Isabel y
Tintal III, desde la Avenida ALO, paralela al Canal Cundinamarca, hasta inmediaciones
de la Carrera 106A.
Se destaca que el sistema del Canal Cundinamarca es un elemento estructural del sistema
de drenaje de la llamada Cuenca del Tintal, la cual además de este canal, cuenta con un
interceptor paralelo los cuales se apoyan en la Estación elevadora de Gibraltar para
entregar al Río Bogotá.
5
COLOMBIA, FONDO DE PREVENCIÓN Y ATENCIÓN DE EMERGENCIAS – FOPAE. Diagnóstico Técnico
DI-6103, 2011. P. 5, 14 y 15.
8
El 18 de Noviembre de 2013 se presentó una avenida torrencial en el río Fucha, que
según lo observado, hacia la parte alta de la ladera en la zona de Cerros Orientales, en
algunos sectores se generó el desbordamiento del río Fucha, generando encharcamiento e
inundación de algunos predios rurales, situación que no se generó hacia la parte media y
baja del mencionado río, dado que en estos sectores el cauce se profundiza, es de notar
que producto de la cantidad de aguas aportadas por la cuenca del río Fucha al parecer por
las fuertes precipitaciones presentadas en la cabecera del río, lodos y materiales vegetales
arrastrados durante la avenida torrencial, el nivel del río Fucha alcanzó en la zona media
y baja una altura de aproximadamente 3,5 m6.
De igual manera se apreció que en diferentes puntos del río Fucha, producto del gran
caudal que circuló por el cauce del mismo, se generaron múltiples procesos de remoción
en masa tanto en los taludes marginales derecho e izquierdo; procesos de remoción en
masa que en algunos puntos alcanzaron un volumen de masa movilizada de hasta 300m3,
materiales que fueron arrastrados por la avenida torrencial.
1.2.2 Pregunta de investigación
El planteamiento del interrogante de la investigación se presenta a continuación:
¿Cuál es la alternativa técnica más favorable que permita implementar un Sistema
Urbano de Drenaje Sostenible – SUDS, en el parque metropolitano san Cristóbal, y
que cumpla con el objetivo de mitigar los efectos producidos por los caudales punta y
los picos de las crecientes de la cuenca del río San Cristóbal, con el fin de reproducir
de manera natural su ciclo hidrológico y que a su vez posibiliten reducir o minimizar
los riesgos por inundación, como propone en el Plan de Desarrollo Bogotá Humana?
6
COLOMBIA, FONDO DE PREVENCIÓN Y ATENCIÓN DE EMERGENCIAS – FOPAE. Diagnóstico Técnico
DI-7027, 2013. P. 7- 8.
9
1.3
JUSTIFICACIÓN
Para conocer a profundidad los estudios y avances realizados en el contexto nacional e
internacional en el tema de los SUDS, que emergen con mucha fuerza en diferentes países con
amplios antecedentes, a diferencia del nivel nacional en donde hasta ahora se empieza a tener en
cuenta estas tecnologías como parte de la solución para el manejo de la escorrentía pluvial.
En otras latitudes, los sistemas urbanos de drenaje sostenible están concebidos como un
componente integral dentro de la concepción del manejo de la escorrentía que se genera dentro
de los procesos de urbanización. Esta filosofía de manejo consiste en buscar reproducir con la
mayor fidelidad posible las características del ciclo hidrológico natural presente en la zona a
desarrollar una vez el proceso de urbanización haya tenido lugar. Más en detalle, las regulaciones
establecidas en muchas regiones del mundo establecen que una vez se adelanta el proceso de
urbanización, los caudales provenientes de la escorrentía pluvial que deben entregarse en los
cuerpos de agua receptores no deben exceder los caudales que generaba originalmente la zona
desarrollada en sus condiciones de pre desarrollo, como estudio de caso se puede mencionar que
las regulaciones de varios estados de los Estados Unidos. Por ejemplo, el estado de Virginia
especifica niveles de diseño de los sistemas de bioretención en función del porcentaje buscado de
reducción de la escorrentía que llega al SUDS, mientras que el estado de Carolina del Norte,
presenta metodologías ya definidas para verificar el dimensionamiento de SUDS propuestos.
Esta filosofía de diseño es la que obliga a la implantación de sistemas de detención de las aguas
lluvias, como por ejemplo los sistemas de pondaje, con el objetivo específico de disminuir picos
de caudal en las zonas urbanizadas hasta los valores naturalmente generados antes de su
urbanización. Nótese entonces como la necesidad de utilizar sistemas de detención se hizo
fundamentalmente con el objetivo claro de disminuir la posibilidad de tener inundaciones
causadas por el cambio en la permeabilidad de las superficies.
Con esto en mente, los objetivos encontrados con los sistemas de detención se han ido
progresivamente ampliando hacia otras tecnologías alternativas, tales como la bioretención, el
10
filtrado de aguas lluvias y la implantación de humedales artificiales en donde, como siempre, se
busca cumplir simultáneamente con los objetivos de mitigación de picos de creciente y mejorar
la calidad del agua de la escorrentía. No obstante, la adopción de criterios con fines de diseño y
regulación de las diferentes tipologías de SUDS por parte de diferentes entidades ambientales y
territoriales se ve claramente influenciada por el nivel de conocimiento que se tenga de su
desempeño real.
En el ámbito nacional se desarrolla un primer estudio en cuanto al tema de los SUDS en el
documento producto de la consultoría realizada para la Empresa de Acueducto de Bogotá
denominado “Factibilidad técnica, ambiental, económica y financiera para el desarrollo de la
infraestructura de acueducto y alcantarillado sanitario y sistema de drenaje pluvial del borde
norte de la ciudad de Bogotá”, dicha consultoría aborda de manera conceptual el tema de los
SUDS.
Con esto en mente, la adopción de SUDS en el medio colombiano deberá necesariamente pasar
por la adaptación de las tecnologías ya utilizadas en otras partes del mundo a nuestras
condiciones locales con el fin de evolucionar con el tiempo hacía una normatización técnica
propia que involucre la especificación a utilizar en temas tales como, la composición
granulométrica de los medios filtrantes, su profundidad, configuración de drenaje, vegetación a
utilizar y necesidades de mantenimiento, temas que hoy en día aún son también objeto de debate
en otras partes del mundo.
11
1.4
OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo general
Diseño de la alternativa técnica más favorable que permita implementar un Sistema
Urbano de Drenaje Sostenible – SUDS, en el parque metropolitano san Cristóbal, y que
cumpla con el objetivo de mitigar los efectos producidos por los caudales punta y los
picos de las crecientes de la cuenca del río San Cristóbal, con el fin de reproducir de
manera natural el ciclo hidrológico y que a su vez posibiliten reducir o minimizar los
riesgos por inundación.
1.4.2 Objetivos específicos

Modelar la microcuenca del río San Cristóbal y estimar el caudal generado en la
mencionada cuenca mediante el empleo de software, para determinar el caudal
máximo a captar por el Sistema Urbano de Drenaje Sostenible – SUDS,
seleccionado de acuerdo con las características propias del entorno del río y su
Zona de Ronda.

Compilar la información existente a nivel nacional e internacional sobre los
diferentes Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible – SUDS, a fin de identificar y
generar los criterios más relevantes en la selección del tipo de sistema más
adecuado y que proporcione la solución integral al manejo de picos de caudal en
el río San Cristóbal.

Diseño conceptual de las estructuras hidráulicas más eficientes que almacenaran o
retendrán los picos de excesos de caudal que son transportados por el cauce del río
San Cristóbal y que serán devueltos al medio de manera apropiada, de tal manera
que se mitigara o reducirá el riesgo de inundación en el sector aledaño a la cuenca
del río.
12
2
2.1
MARCOS DE REFERENCIA
MARCO CONCEPTUAL
Fuente: Autor
13
2.2
MARCO TEÓRICO
La inundación en un evento natural y recurrente que se produce en las corrientes de agua como
resultado de lluvias intensas y continuas que, al sobrepasar la capacidad de retención del suelo y
de los cauces, desbordan e inundan aquellos terrenos aledaños a los cursos de agua7, afectando
los bienes y la capacidad económica de los habitantes y las ciudades, para lo cual se requiere de
un sistema de gestión de riesgos con la capacidad de generar el conocimiento, la mitigación del
riesgo y la atención de eventos de emergencia de la manera más eficiente y oportuna.
La definición del modelo de gestión del riesgo implica la consideración de las causas y fuentes
del riesgo, sus consecuencias y la probabilidad de que dichas consecuencias puedan ocurrir. Es el
modelo mediante el cual se relaciona la amenaza y la vulnerabilidad de los elementos expuestos,
con el fin de determinar los posibles efectos sociales, económicos y ambientales y sus
probabilidades. Se estima el valor de los daños y las pérdidas potenciales, y se compara con
criterios de seguridad establecidos, con el propósito de definir tipos de intervención y alcance de
la reducción del riesgo y preparación para la respuesta y recuperación.
Bajo este modelo, se precisa interpretar las condiciones locales como condiciones de frontera del
Riesgo, Amenaza y Vulnerabilidad, que son categorías discretas y no generalizables. Las
condiciones de Alta amenaza son entendidas como aquellas en las cuales se presenta de manera
recurrente un evento climático negativo (inundación, deslizamiento) en unas condiciones
geográficas particulares que requieren la adopción de medidas de gestión del Riesgo más
enfocadas a la adaptación del Cambio Climático que a su mitigación, por efecto de escala8.
7
COLOMBIA, SECRETARÍA DISTRITAL DE AMBIENTE. Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible Para el Plan
de Ordenamiento Zonal Norte POZN, 2011, P. 22.
8
Ordenamiento Territorial 2013, Documento Técnico de Soporte, 2013, P. 296
14
Tabla 1. Zonificación de Amenaza por Inundación de Bogotá.
CATEGORIZACION
DE LA AMENAZA
ALTA
MEDIA
BAJA
DESCRIPCION
Zona delimitada por la línea de inundación producida por el
desborde del cauce calculado para el caudal de creciente de
un período de retorno menor o igual a 10 años, ya sea por
causas naturales o intervención antrópica no intencional con
una profundidad de lámina de agua igual o superior a 0,50
m, duración, caudal y velocidad con efectos potencialmente
dañinos graves. Esta franja tiene una probabilidad de estar
inundada por lo menos una vez cada diez años durante la
vida útil del jarillón hasta ese nivel.
desborde del cauce calculado para el caudal de creciente
entre los períodos de 10 y 100 años, ya sea por causas
naturales o intervención antrópica no intencional con una
profundidad de lámina de agua duración, caudal y velocidad
con efectos potencialmente dañinos moderados.
desborde del cauce calculado para el caudal de creciente de
un período de retorno mayor o igual a 100 años, ya sea por
causas naturales o intervención antrópica no intencional con
una profundidad de lámina de agua con efectos
potencialmente dañinos leves. Esta franja tiene una
probabilidad de estar inundada por lo menos una vez cada
cien años durante la vida útil del jarillón.
PROBABILIDAD
DE OCURRENCIA
>65%
10% - 65%
<10%
Fuente: http://www.idiger.gov.co
Las definiciones anteriores y mostradas en la Tabla 1, permiten generar un panorama de riesgos
por inundación en el Distrito Capital y como componentes principales del riesgo por inundación
se tiene que para un período de retorno de entre 10 y 100 años se tienen expuestas 820 hectáreas
lo que equivale al 30% del área urbana de Bogotá y la población expuesta a este riesgo se estima
en 344.269 familias de las cuales 7.152 familias se encontrarían en riesgo inminente.
Aunado a lo anterior y considerando el manejo que se ha dado al sistema de drenaje del río
Bogotá el cual se caracteriza por que presenta un incremento del volumen de agua en la cuenca
del río Bogotá, este incremento es producido por el transvase de agua desde la cuenca de
15
Chingaza a la cuenca del río Bogotá con un caudal promedio de 10,5 m3/seg, para el consumo de
los habitantes de la ciudad, esto a su vez produce el aumento del caudal en la cuenca receptora en
cerca del 80% (8 m3/seg), que finalmente son dispuestos y transportados al río Bogotá por medio
del sistema de cuencas de drenaje de Bogotá, compuesto a su vez por las cuencas de los ríos
Torca, Salitre, Fucha, Tintal y Tunjuelo.
El sistema de Drenaje Pluvial Sostenible para Bogotá está definido como el conjunto de espacios
naturales e infraestructuras encargadas del manejo de las aguas lluvias en la ciudad para
devolverlas a los cauces naturales, dentro de los objetivos del mencionado sistema se encuentran
los siguientes:
-
Separación definitiva de la red de alcantarillado sanitario
-
Revitalización de los cuerpos de agua y del río Bogotá.
-
Implementar la renaturalización de la ciudad.
-
Incorporar las actuaciones urbanísticas que conlleva la gestión sostenible del drenaje
pluvial.
-
Aumentar la conectividad hídrica y ecológica de la ciudad9.
Bogotá es pionera en Latinoamérica en la generación de un Sistema de Prevención y Atención de
Emergencias (SDPAE), el cual se actualizará en el sistema distrital para la gestión del riesgo
transversal a toda la institucionalidad de la ciudad, capaz de reflejarse en la norma de materiales
9
COLOMBIA. FONDO DE PREVENCIÓN Y ATENCIÓN DE EMERGENCIAS – FOPAE. Presentación Proyecto
de Acuerdo 279, Transformar el Sistema Distrital de Prevención y Atención de Emergencias – SDPAE en el Sistema
Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático SDGR-CC, 2013.
16
y técnicas de construcción y generador de obligaciones concretas y controladas con el sector
privado10.
El cambio climático tiene impactos también en la salud humana tanto por efectos directos como
por efecto en sus determinantes. El panel intergubernamental de Cambio Climático agrupa los
efectos del cambio climático en diez categorías: 1) efectos del calor y el frío; 2) inundaciones
tormentas y vientos; 3) sequias, nutrición y seguridad alimentaria; 4) inocuidad/higiene de
alimentos; 5) agua y enfermedad; 6) calidad del aire y enfermedades; 7) alérgenos aéreos y
enfermedad; 8) enfermedades transmitidas por vectores (ETV) y otras infecciosas; 9) salud
ocupacional; 10) radiación ultravioleta y salud.
Los lineamientos para la reducción de riesgos y la implementación de medidas de adaptación y
mitigación al cambio climático, se desarrollaran a través de los siguientes instrumentos11:
- Plan Distrital de Mitigación y Adaptación al Cambio Climático: constituye la estrategia de
gestión, planificación y control que le permite a la ciudad evaluar la vulnerabilidad actual, los
riesgos climáticos futuros y la integración de las diferentes acciones de mitigación y
adaptación.
- Plan Distrital de Gestión de Riesgos: es el instrumento que define los objetivos, programas,
acciones y presupuesto, en el marco de los procesos de conocimiento del riesgo, reducción del
riesgo y manejo del desastre, para realizar el seguimiento y evaluación de la Gestión de
Riesgos en el Distrito.
10
Ordenamiento Territorial 2013, Documento Técnico de Soporte, 2013, P. 294 y 296
11
COLOMBIA. ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ D.C. Plan de Desarrollo 2012 – 2016 Bogotá Humana, 2012.
P. 141.
17
Las medidas que conllevan a la reducción de amenazas y riesgos por inundación se resumen de
la siguiente manera:
-
Integración del drenaje pluvial con los demás elementos del sistema hídrico.
-
Desarrollo de SUDS que aporten a la recuperación del sistema hídrico, aumentando la
permeabilidad de la ciudad.
-
El sistema debe fomentar la renaturalización y el uso de la bioingeniería
-
Priorizar intervenciones en sectores con mayores niveles de caudal pluvial.
18
3
3.1
METODOLOGÍA
FASES DEL TRABAJO DE GRADO
La metodología a seguir para la elaboración del informe final de la propuesta consistió en la
investigación documental preliminar sobre los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible, que
permitió identificar claramente su clasificación, características, criterios de diseño e
implementación, para la adecuada selección de la estructura de captación y almacenamiento, la
fuente de consulta para la investigación documental estuvó basada en la Biblioteca de la
Universidad Nacional de Colombia, la Biblioteca de la Universidad de los Andes, el Instituto
Geográfico Agustín Codazzi – IGAC, la Empresa de Acueducto de Bogotá – EAB, el Instituto
Distrtital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático – IDIGER antes FOPAE, la Secretaría
Distrital de Ambiente – SDA, el Instituto Distrital de Recreación y Deporte – IDRD y el Instituto
de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - IDEAM.
Con los resultados obtenidos producto de la modelación hidráulica y la información aportada por
entidades como el IDEAM, EAB y el IDIGER sobre precipitaciones en la zona objeto de
estudios así como el resultado de la modelación con el programa GlobbalMapper sobre la
topografía para la zona de influencia del proyecto, se procedió al cálculo del caudal que
transporta la cuenca del río San Cristóbal y el que debe ser captado por el SUDS proyectado.
Las alternativas para definir la estructura hidráulica apropiada a implementar en el parque
metropolitano San Cristóbal y cuyo objetivo principal es la retención de los picos de caudal se
seleccionó de acuerdo con la información bibliográfica consultada, adicionalmente su realizó el
diseño preliminar según las consideraciones presentadas por la bibliografía antes mencionada de
lo que se obtuvo como producto que los resultados plasmados en el informe final responden a los
lineamientos y objetivos de los programas, planes y proyectos enmarcados en los temas de
gestión del riesgo, políticas de ecourbanismo y construcción sostenible definidos en el Plan de
Ordenamiento Territorial de Bogotá.
19
3.2
INSTRUMENTOS O HERRAMIENTAS UTILIZADAS
Para la modelación de los parámetros morfométricos de la cuenca del rio San Cristóbal, se
empleó un software de modelación hidráulica como esArcGIS, información topográficade base
la generada por el programa GlobbalMapper, así como la información adicional que sobre el
sector se encuentre en otras entidades como la EAB, el FOPAE y la SDA, acontinuación se hace
una descripción mas detallada del software utilizado.
Inicialmente se utilizó el software Globbal Mapper el cual y partiendo de un polígono definido
en formato KMZ permite obtener la topografía de la zona, para el caso en particular el polígono
definido corresponde con la cuenca del río san Cristóbal, es importante mencionar que una vez
obtenidas las curvas de nivel porducto de la modelación con Globbal Mapper fue necesario
refinar las misma utilizando el programa Autocad, la información obtenida mediante la
modelación suminsitrada por el programa fue de gran utilidad, lo anterior debido a que el acceso
a la misma mediante la consulta a fuentes oficiales no arrojo resultados positivos.
Una vez obtenida la topografía de la zona de estudio se ejecutó la modelación hidráulica de la
cuenca la cual consistió en obtener los parámetros morfométricos de la misma como son área,
perímetro, pendiente, longitud del cauce principal entre otros, para esto se utilizó el programa
ArcGis, el cual permitió ingresar la topografía obtenida anteriormente y con una serie de
procesos y operaciones adicionales genero los parámetros necesarios para avanzar en el diseño
hidráulico de la propuesta.
20
4
4.1
LOCALIDAD DE SAN CRISTÓBAL
DESCRIPCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LA LOCALIDAD12.
La localidad de San Cristóbal está ubicada al sur oriente de Bogotá, D.C.; cuenta con una
extensión total de 4.816,32 Km. Sus principales vías de acceso son: La calle 11 sur, la Avenida
Primero de Mayo o calle 20 sur, la calle 27 sur, la carrera 10 y la Circunvalar y/o Avenida
Oriente y Antigua vía a Villavicencio.
Los límites de la localidad son: Límite con el municipio de Ubaque por el este; límite con la
localidad de Usme, por el Sur; límite con la localidad de Rafael Uribe por el oeste y límite con
La Localidad de Antonio Nariño por el Oeste, como se muestra en la Figura 1.
Respecto a sus características físicas, el área de los terrenos de la Localidad de San Cristóbal
están comprendidos entre los 2600 y los 3200 m.s.n.m., con una temperatura promedio anual de
10.5°C en la zona baja y 3.5°C en la zona alta. Los períodos de lluvias son bimodales de Marzo a
mediados de Junio y de Septiembre a mediados de Diciembre. Los períodos secos se dan en los
meses de Junio a Agosto y de finales de Diciembre a finales de Febrero.
12
Universidad Nacional de Colombia- Fondo de Prevención y Atención de Emergencias - FOPAE, Análisis e
investigación de procesos de avenidas torrenciales como eventos generadores de riesgo en la cuenca alta del río San
Cristóbal, 2006
21
Figura 1. Ubicación Localidad de San Cristóbal.
Fuente: Análisis e investigación de procesos de avenidas torrenciales como eventos generadores de riesgo de la
cuenca alta del río San Cristóbal – Universidad Nacional de Colombia – Fondo de Prevención y Atención de
Emergencias – FOPAE – 2006.
El área de estudio, mostrada en la figura 1, compromete tanto zona urbana como rural, y su
perímetro está delimitado así: la parte norte sigue la calle 1A Sur desde la carrera 10ª hasta la
Diagonal 1 Sur, continua por la vía que va desde esta última hasta el tanque el consuelo
(E.A.A.B), luego en línea recta hasta el Alto Aguanoso y por la divisoria de aguas finaliza en el
Cerro de la Viga. Para la zona oriental el límite lo marca la divisoria de aguas, desde el Alto de
Cruz Verde hasta el Cerro de la Teta. Por último, la margen occidental del área de estudio
comienza en el Cerro de la Teta hasta el Alto del Zuque, siguiendo la divisoria de aguas, hasta el
cerro del Aguanoso y la Escuela Logística del Ejercito Nacional.
En general, el límite norte del área de estudio es la localidad de Santa Fe, al oriente los
municipios de Ubaque, Chipaque y Choachí, al sur la localidad de Usme y al occidente las
localidades de Rafael Uribe Uribe y Antonio Nariño.
22
En cuanto a su hidrología, la zona está irrigada por un gran número de corrientes de agua como
son las quebradas de: San Blas y Ramajal, que vierten sus aguas al río San Cristóbal; La
Verejones, La Nutria, San Dionisio Sur, Morales, Chorro Colorado (Moralva), El Curi, Puente
Colorado, La Seca, Nueva Deli y San Miguel que desembocan en el río Tunjuelito como
vertientes de la Chiguaza Alta. También se encuentran obras de infraestructura como el Canal
del río Fucha o San Cristóbal y los colectores de San Blas y los Alpes.
San Cristóbal tiene una extensión total de 4.909.88 hectáreas (ha), 1.629.19 ha están clasificadas
como suelo urbano y 3.817.13 ha han sido definidas como suelo rural, cifra que equivale al
66,2% del total de la superficie de la localidad; está no tiene suelo de expansión. Está
conformada por tres sectores, en la parte baja se encuentran los barrios con las mejores
condiciones físicas y de acceso. En la parte media está ubicado el 70% de los barrios y su
principal característica es el uso residencial y comercial intensivo, así como la concentración de
barrios de estratos 1 y 2. El tercer sector se ubica en la parte alta y afronta difíciles condiciones
en cuanto a la calidad de vida de sus habitantes que son predominantemente de estrato 1.
La población de la localidad es de 404.385 personas; 195673 hombres y 208.712 mujeres. En la
Tabla 2 UPZ San Cristóbal se registra información del número de barrios y superficie en
hectáreas, entre otras.
Tabla 2. Número de barrios y Superficie en Hectáreas.
N°
UPZ
Extensión UPZ
(ha)
%
Número total
de barrios
32
San Blas
331.40
21.62
64
33
34
50
51
Sosiego
20 de Julio
La Gloría
Los Libertadores
TOTAL
235.49
266.55
355.88
389.07
1629.19
14.45
16.36
23.69
23.88
100.00
20
27
46
54
211
Fuente: Plan Local de Prevención y Atención de Emergencias Localidad San Cristóbal 2008.
23
4.2
IDENTIFICACIÓN DEL RIESGO EN LOS ESCENARIOS TERRITORIALES DE
LA LOCALIDAD13.
Localización, caracterización y calificación de los escenarios de gestión relacionados con
procesos comunes de ocupación y transformación del territorio o con una cadena de producción e
intercambio de bienes o servicios. Tomando el Decreto 423 de 2006 se establecen en la Tabla 3
para el Escenario de Gestión Aluvial en la Localidad de San Cristóbal.
Tabla 3. Caracterización de riesgo para el escenario aluvial en la localidad.
LOCALIZACIÓN
CARACTERIZACIÓN
Las inundaciones y encharcamientos en la
localidad se han presentado tanto por taponamiento
de alcantarillas en los barrios San Blas y 20 de
Julio, como por desbordamiento de quebradas en
Quebradas: San Blas, Ramajal, Chiguaza Alta, invierno,
cuyas
consecuencias
se
ven
Verejones, San Dionisio Sur, Las Mercedes, incrementadas por la acumulación de basuras y
Zuque, Nutria.
desechos de construcción dentro de las rondas y
cuerpos de agua.
Ríos: San Cristóbal
Debido a la poca cobertura de las zonas altas del
servicio de aseo, los habitantes de estas zonas de
ladera disponen sus residuos sólidos de forma
indiscriminada en los cuerpos de agua de la
localidad.
4.3
ANÁLISIS DE LAS EMERGENCIAS OCURRIDAS EN LA LOCALIDAD DE SAN
CRISTÓBAL14.
El registro de las emergencias presentadas en la localidad de San Cristóbal, las emergencias
relacionadas con eventos de Represamiento de cauce, inundación o encharcamiento presentados
13
Plan Local de Prevención y Atencion de Emergencias Localidad de San Cristóbal 2008
14
Plan Local de Prevención y Atencion de Emergencias Localidad de San Cristóbal 2008
24
y atendidos se han materializado por causa y coadyuvantes detonadores de estas acciones de
origen natural o antrópico, siendo estos descritos en la Tabla 4; además de una breve descripción
de la minimización de los procesos generadores de riesgo, por su especial efecto.
Tabla 4. Emergencias realacionadas con eventos de represamiento de cauce,
inundación o encharcamientos.
CAUSAS
COADYUVANTES
• Obstrucción de los cuerpos de
agua
• Alta presencia de sedimentos
por falta de control en las
canteras lo cual redunda en la
colmatación del sistema de
alcantarillado.
• Emplazamiento de viviendas.
• Lluvias intensas que desbordan
la capacidad hidráulica del
cauce.
• Colmatación de los sistemas de
alcantarillados
sanitario
y
pluvial.
• Manejo inadecuado de residuos
sólidos domésticos y generados
por
diferentes
actividades
económicas en la localidad,
ocasionando taponamiento en
sumideros.
• Inexistencia de redes de
Alcantarillado en algunas zonas
de la localidad.
• Entrega de conexiones erradas
a los cuerpos de agua existentes.
• Explotación minera ilegal, no
tecnificada.
• Explotación del margen de los
cuerpos de agua de manera
indiscriminada.
• Activación de Deslizamientos
en las márgenes de los cuerpos
de agua.
• Falta de mantenimiento
constante de los cuerpos de agua
de la localidad.
•
Estructuras
hidráulicas
inapropiadas en los cauces
(puentes peatonales, desniveles y
pasos vehiculares)
MINIMIZACIÓN DE LOS
PROCESOS GENERADORES
DE RIESGO
• Estudios en las zonas que
puedan presentar riesgos, para
definir el tipo de intervención a
realizar.
• Campañas de prevención sobre
el manejo de los cuerpos de agua
existentes.
• Jornadas de sensibilización a la
comunidad en el manejo de
basuras y escombros.
• Realizar jornadas de limpieza
periódicas.
• Mantenimiento de las redes de
captación de aguas en vía.
• Control y vigilancia a la
ocupación ilegal de cuerpos de
agua y sus zonas de ronda
hidráulica.
• Vigilancia y control de las
entidades sobre normas en el
manejo de residuos sólidos.
Dado que las emergencias y/o eventos al tener su ocurrencia, pueden producir una afectación o
posibilidad de alteración al ser humano, en la economía, seguridad, servicios y/o medio
ambiente, es necesario realizar una descripción de ello; pero en la localidad de San Cristóbal no
se han adelantado cuantificación de dichos impactos generados, sin embargo en la tabla 5 se
describen algunas de las posibles afectaciones que se generan, cuando se presenta una
emergencia o evento relacionado con represamiento de cauce, inundación o encharcamiento.
25
Inundación
Represamie
nto del
cauce
EVENTO
Encharcami
ento
Tabla 5. Afectaciones generadas por emergencias relacionadas con represamiento de
cauce, inundación o encharcamiento 1.
Pérdida de vidas Humanas
X
X
Lesiones temporales o permanentes en las personas afectadas
Contaminación ambiental (agua, aire, suelo, flora y fauna)
Obstrucción de cuerpos de agua
Obstrucción de vías de acceso
Pérdidas económicas de la población afectada
Afectación de redes de servicios públicos (acueducto,
alcantarillado, energía teléfono, gas)
Deterioro de las condiciones de estabilidad del suelo
Destrucción de viviendas involucradas en el evento
Destrucción de industrias involucradas en el evento
Destrucción de establecimientos comerciales involucrados en el
evento
Destrucción de equipamiento local involucrados en el evento
Deterioro de las zonas aledañas
Afectación de la capacidad productiva
Afectación sicológica de las personas afectadas
Afectación económica del núcleo familiar
Proliferación de epidemias y vectores
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
IMPACTO
X
X
X
X
X
X
X
X
Fuente: Plan Local de Prevención y Atención de Emergencias Localidad San Cristóbal 2008.
26
5
5.1
SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE15
¿QUÉ ES DRENAJE URBANO?
Los sistemas de drenajes son necesarios en el desarrollo de las áreas urbanas por la interacción
entre las la actividad humana y el ciclo natural del agua. Esta interacción tienes dos formas
principales: la extracción del agua desde el ciclo natural para proveer abastecimiento de agua
para la vida humana, y la cobertura de la tierra con superficies impermeables que desvían el agua
lluvia lejos del sistema local de drenaje natural. Estos dos tipos de interacción dan lugar a dos
tipos agua que requieren drenaje.
El primer tipo, agua residual, es agua que ha sido suministrada para mantener la vida, mantener
un estándar de vida y satisfacer las necesidades de la industria. Después de usada, si no es
drenada apropiadamente, podría causar contaminación y crear riesgos para la salud. El agua
residual contiene material disuelto, sólidos finos y sólidos más grandes originados desde los
baños, desde el lavado de varios tipos, de la industria y de otros usos del agua.
El segundo tipo de agua que requiere drenaje, es el agua lluvia, esta agua lluvia (o agua
resultante de alguna forma de precipitación) que ha caído sobre un área construida. Si el agua
lluvia no fuera drenada apropiadamente, podría causar molestias, daños, inundaciones y futuros
riesgos para la salud, esta contiene algunos contaminantes, originados de la lluvia, el aire o las
captaciones superficiales.
Los sistemas de drenaje urbano manejan estos dos tipos de agua con el objetivo de minimizar los
problemas causados a la vida humana y el medio ambiente. Así el drenaje urbano tiene dos
interfaces principales: con el público y con el medio ambiente, como se muestra en la figura 2. El
público suele encontrarse en la transmisión en lugar de recibir el final de los servicios de drenaje
15
Urban Drainage – Butler David and Davies John W – Spon Press – Londres, Inglaterra.
27
urbano (“elimina y olvida”) y esto puede explicar en parte la falta de conciencia pública y el
aprecio de un servicios urbanos esenciales.
Figura 2. Interfaces principales del drenaje urbano.
Fuente: UrbanDrainage – Butler David and Davies John W. – SponPress – Londres, Inglaterra.
En algunas áreas urbanas, el drenaje está basado en un sistema de alcantarillas completamente
artificial: tuberías y estructuras que captan y disponen estas aguas. En contraste las comunidades
aisladas o de bajos ingresos normalmente no tienen drenaje principal. El agua residual es tratada
localmente (o nada) y el agua lluvia es drenada naturalmente al suelo.
Así que hay mucho más en el drenaje urbano que el proceso de transportar el flujo de un lugar a
otro mediante un sistema de alcantarillas. Por ejemplo, existe una compleja y fascinante relación
entre agua residual y agua lluvia a medida que pasan a través del sistema, en parte como
resultado de la evolución histórica del drenaje urbano. Cuando el agua residual y el agua lluvia
comienzan a mezclarse, en lo que se llama “alcantarillado combinado” la eliminación es
“eficiente” en términos del impacto ambiental o sostenibilidad. También, mientras el flujo está
siendo transportado a las alcantarillas se somete a una transformación en un número de maneras.
Otro aspecto crítico es el hecho que los sistemas de alcantarillado pueden sanar ciertos
problemas, por ejemplo los riesgos a la salud o inundación, solo para crear otros en la forma de
perturbación al medio ambiente a los cursos de agua naturales en otros lugares.
28
En general, el drenaje urbano presenta un conjunto clásico de modernos retos ambientalistas: la
necesidad de rentabilidad y mejoras técnicas en los sistemas existentes socialmente aceptables, la
necesidad de una evaluación del impacto de esos sistemas, y la necesidad de la búsqueda de
soluciones sostenibles.
5.2
EFECTOS DE LA URBANIZACIÓN SOBRE EL DRENAJE.
Consideremos los futuros efectos del desarrollo sobre el paso del agua lluvia. El drenaje urbano
reemplaza una parte del ciclo natural del agua y, como cualquier sistema artificial que toma el
lugar de uno natural, es importante que se entiendan la totalidad de los efectos de este.
En la naturaleza, cuando el agua lluvia cae sobre una superficie natural, alguna agua retorna a la
atmosfera a través de la evaporación, o transpiración de las plantas, alguna se infiltra en la
superficie dando origen a las aguas subterráneas; y alguna escurre por la superficie, como se
muestra en la figura 3. Las proporciones relativas dependen de la naturaleza de la superficie, y
varían con el tiempo durante la tormenta. (La escorrentía superficial tiende a incrementar la
saturación del suelo.) Ambos agua subterránea y escorrentía superficial probablemente se
encuentren de camino al río, pero la escorrentía superficial llegara mucho más rápido. El agua
subterránea se convertirá en una contribución al caudal base general del río en lugar de ser parte
del aumento en el caudal debido a cualquier precipitación.
29
Figura 3. Efectos de la urbanización sobre el destino de las lluvias.
Fuente: UrbanDrainage – Butler David and Davies John W. – SponPress – Londres, Inglaterra.
El desarrollo de un área urbana, implica la cobertura del suelo con superficies artificiales, lo que
tiene un efecto significativo en estos procesos. Las superficies artificiales incrementan la
cantidad de escorrentía superficial en relación a la infiltración y por lo tanto aumento en el
volumen total de agua que llega al río durante o poco tiempo después de la lluvia, como se
muestra en la figura 3, la escorrentía superficial viaja rápidamente sobre las superficies duras y a
través de alcantarillas que lo que lo hace sobre superficies naturales y a lo largo de los arroyos
naturales. Esto significa que el flujo llegará y morirá más rápido, y por lo tanto el flujo pico será
mayor, como se muestra en la figura 4. (Además la infiltración reducida significa recarga más
pobre en las reservas de agua subterránea). Esto obviamente incrementa el riesgo de inundación
repentina del río. Lo que también tiene fuertes implicaciones en la calidad del agua. La
escorrentía rápida de agua lluvia probablemente causa contaminación y sedimentos que serán
lavados por la superficie o desgrasados por el río. También, los sistemas de drenaje en los cuales
se mezclan aguas residuales y aguas lluvias pueden permitir que desde las aguas residuales
lleguen contaminantes al río.
30
Figura 4. Efecto de la urbanización en la tasa pico de escorrentía.
Fuente: UrbanDrainage – Butler David and Davies John W. – SponPress – Londres, Inglaterra
La existencia de aguas residuales en cantidades significativas es en sí misma una consecuencia
de la urbanización. Gran parte de esta agua no se ha hecho particularmente “sucia” por su uso.
Así como es una conveniencia standard en un país desarrollado abrir una llave para llenar un
tazón, es una conveniencia standard tirar de la cadena para dejar que el agua desaparezca. El
agua es también usada como el medio principal para la disposición de los desechos corporales, y
varias cantidades de baños. En el desarrollo de un sistema, mucho del material que es agregado
al agua mientras se va convirtiendo en aguas residuales es retirado por una planta de tratamiento
de aguas residuales antes de su regreso al ciclo urbano del agua. La naturaleza por si misma
podría ser capaz de tratar algunos tipos de material, por ejemplo desechos humanos, pero no en
las cantidades generadas por la urbanización. La proporción de material que requiere ser
removido dependerá en parte de la capacidad del río para asimilar lo que queda.
31
Así que los efectos generales de la urbanización sobre el drenaje, o los efectos de reemplazar el
drenaje natural por el drenaje urbano, producirán picos más altos y repentinos en el caudal de los
ríos, introducirá contaminantes y genera la necesidad de tratamiento artificial de las aguas
residuales. Si bien en cierta medida el drenaje urbano impone en gran medida, la suplantación de
la naturaleza.
En términos humanos, el beneficio más valioso de un sistema de drenaje urbano efectivo es el
mantenimiento de la salud pública.
El drenaje urbano tiene un numero de grandes roles en el mantenimiento de la salud pública y la
seguridad. La excreta humana (particularmente las heces) es el
vector principal para la
transmisión de muchas enfermedades transmisibles. Sin embargo, existe un potencial de futuros
problemas en las grandes cuencas fluviales en las cuales los vertidos aguas abajo de un
asentamiento pueden convertirse en la abstracción de otro aguas arriba.
5.3
SUDS.
Los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible – SUDS, se definen como el conjunto de soluciones
que se adoptan con el objetivo de retener el mayor tiempo posible las aguas lluvias en su punto
de origen, sin generar problemas de inundación, minimizando los impactos del sistema
urbanístico, en cuanto a la cantidad
y calidad de la escorrentía, evitando así
sobredimensionamientos o ampliaciones innecesarias en el sistema16.
Los sistemas de drenaje del agua superficial desarrollados en línea con las ideas de desarrollo
sostenible se denominan colectivamente como sistemas de drenaje sostenibles (SUDS). En un
sitio en particular, estos sistemas están diseñados tanto para gestionar los riesgos ambientales
16
Seminario de experiencias locales en SUDS, 21 de Noviembre de 2014, Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y
Cambio Climático – IDIGER.
32
resultantes de la escorrentía y contribuir en lo posible a la mejora del medio ambiente. Así los
objetivos de los SUDS son minimizar los impactos del desarrollo sobre la cantidad y calidad de
la escorrentía, y maximizar las comodidades y la biodiversidad. El concepto de tres vías,
establecido en la Figura 6, muestra los objetivos principales que el enfoque está tratando de
lograr. Los objetivos deberían tener igual categoría, y la solución ideal será lograr beneficios en
las tres categorías, aunque en la medida en que esto es posible dependerá de las características
del lugar y las limitaciones. La filosofía de los SUDS es replicar, lo más cerca posible, el drenaje
natural de un sitio antes del desarrollo.
Figura 5. Objetivos del Drenaje Sostenible.
Fuente: Ciria C697 – TheSuDS Manual – Ciria- Londres, Inglaterra
Nos hemos concentrado hasta ahora en solo uno de los beneficios de este alejamiento de
“soluciones duras de ingeniería” (es decir, los sistemas de alcantarillado por tuberías
convencionales), la de invertir la tendencia de la Figura 4, mediante la reducción de la velocidad
y los picos de escorrentía por lo que las inundaciones y las erosión del curso de agua natural a la
que el agua lluvia se descarga es menos probable. En algunos casos el resultado de utilizar
dispositivos SUDS será que todo el drenaje será por medios naturales y no habrá necesidad de
colectores pluviales. En otros casos, todavía habrá un poco de flujo de un sistema de
alcantarillado, pero la carga de escorrentía reducida significará que necesitamos menos o más
pequeños colectores pluviales, o que un alcantarillado pluvial existente es menos susceptible a
33
las sobrecargas. Si el sistema actual es combinado, significa menos flujo de tormenta entrando al
sistema y por lo tanto un menor número de derrames por desbordamiento de alcantarillado
combinado. Los SUDS también pueden ayudar a contrarrestar los efectos del cambio climático.
Otros beneficios están en el área de calidad del agua. La reducción en la erosión mejorara la
calidad del agua en los cursos de agua naturales, y los dispositivos SUDS pueden mejora la
calidad del agua de la escorrentía a través de filtración y acción biológica.
Los futuros beneficios son que los SUDS preservan o mejoran la vegetación natural y los
hábitats de vida silvestre en áreas urbanas; pueden recargar la humedad del suelo y las aguas
subterráneas; y pueden ser utilizados para proporcionar agua almacenada para su reutilización.
Dentro de los SUDS se destacan los Sistemas de Drenaje Pluvial Sostenible – SDPS definidos
como el conjunto de elementos conformados por infraestructuras y espacios naturales, alterados
o artificiales, superficiales y/o subterráneos, por donde fluyen las aguas lluvias a través del
territorio urbano de manera controlada y que contribuyen de manera directa a la conservación,
regulación y/o recuperación del ciclo hidrológico y demás servicios ambientales. Así mismo
contribuye a minimizar los impactos del desarrollo urbanístico beneficiando la integración
paisajística, los valores sociales y ambientales de la ciudad17.
5.4
DESARROLLO.
Países como Australia, los Estados Unidos y Suecia han estado utilizando estos enfoques por
muchos años. Los desarrollos concertados en el Reino Unido iniciaron a finales de la década de
1980, y en 1992 con una serie de guías tituladas Posibilidad de Control de Escorrentía Urbana se
publicó dando orientación sobre un rango de opciones para la rehabilitación de los sistemas de
17
34
alcantarillado. Durante la década de 1990 la aceptación de los SUDS avanzó con mayor rapidez
en Escocia que en Inglaterra y Gales, y cuando se publico un importante conjunto de documentos
de orientación en el año 2000, dos manuales independientes de diseño fueron publicados, uno
para Escocia e Irlanda del Norte y uno para Inglaterra y Gales. Poco después un manual de
mejores prácticas fue publicado dando una orientación más general para un público más amplio.
5.5
TIPOLOGÍA DE SUDS.
Aunque no existe un consenso universal para la clasificación de las diferentes tipologías de
SUDS, una de las más recurrentes en la literatura es la que se muestra a continuación:
5.5.1 Medidas no estructurales18.
• Educación y programas de participación ciudadana para:
- Concienciar a la población del problema y sus soluciones.
- Identificar agentes implicados y esfuerzos realizados hasta la fecha
- Cambio de hábitos
- Hacer partícipe del proceso a la población, integrando sus comentarios en la
implementación de los programas.
• Planificar y diseñar minimizando las superficies impermeables para reducir la
escorrentía.
18
Articulo Los sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible: Una alternativa a la gestión de agua lluvia, PERALES
Momparler Sara y DOMENECH Ignacio Andres.
35
• Limpieza frecuente de superficies impermeables para reducir la acumulación de
contaminantes.
• Controlar la aplicación de herbicidas y fungicidas en parques y jardines.
• Controlar las zonas de obras para evitar el arrastre de sedimentos
• Asegurar la existencia de procedimientos de actuación y equipamiento adecuado para
tratar episodios de vertidos accidentales rápidamente y con técnicas secas en lugar de
limpieza con agua.
• Limitar el riesgo de que la escorrentía entre en contacto con los contaminantes.
• Control de las conexiones ilegales en el sistema de drenaje.
• Recogida y reutilización de pluviales.
5.5.2 Medidas estructurales19.
Se consideran medidas estructurales aquellas que gestionan la escorrentía contaminada
mediante actuaciones que contengan en mayor o menor grado algún elemento
constructivo o supongan la adopción de criterios urbanísticos ad hoc.
Las medidas estructurales más utilizadas son entre otras tanques de almacenamiento de
aguas lluvias,sistema de techos verdes o cubiertas vegetalizadas, drenes filtrantes, cunetas
verdes (Swales),zonas de bioretención,sumidero tipo alcorque inundable,superficies
permeables,pondaje húmedo vegetado
19
Documento Técnico de Soporte Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible, Secretaría Distrital de Ambiente, 2011,
Bogotá, Colombia.
36
Las caracteristicas y especificaciones de esta ultimas se detallan en los anexos.
5.6
SUDS EN BOGOTÁ20.
La ciudad de Bogotá se encuentra asentada en una planicie lacustre, en un valle intermontano,
esta condición particular de la ciudad tienen como consecuencias que los patrones de drenaje, el
substrato geológico y las dinámicas del ecosistema siguen condicionando en la mayor parte del
tiempo la capacidad de la ciudad de regular sus efluvios y su balance hídrico.
No debemos olvidar que las ciudades forman parte de unidades mayores de paisajes, de cuencas
hidrográficas y vertientes del drenaje, la ciudad como protagonista en el cambio climático
actualmente vive un escenario en el que ya son evidentes algunas manifestaciones del cambio
climático como son una alteración en el régimen de lluvias, una mayor concentración de
precipitaciones en pocos meses del año, eventos climáticos extremos, olas de calor y sequias
entre otros.
Estas manifestaciones traen como consecuencias entre otras situaciones como: cambios de
estacionalidad (la alteración del régimen de lluvias tiende a concentrar lluvias en pocos meses
con mayor poder erosivo, y mayor arrastre de sedimentos y asolvamiento, mas altos costos de
filtración y dragado), mayores volúmenes de aguas pluviales pueden generar inundaciones
repentinas, y contaminación cruzada por aguas negras, el mal manejo de desechos sólidos, la
falta de limpieza de cauces y desagües pluviales, tienden a aumentar las inundaciones urbanas
repentinas.
Por lo anterior es importante que la ciudad empiece a generar programas planes, programas y
proyectos para adaptarse al cambio climático y empezar a disminuir sus riesgos a consecuencia
20
37
del mismo, sin embargo es importante destacar que la adaptación al cambio climático debe
construirse a partir de la gestión de los riesgos actuales, es por esto que se hace necesario la
generación de un Sistema de Drenaje Urbano Sostenible para Bogotá, dentro de los avances
hacia el cumplimiento de este objetivo a continuación se muestran algunas experiencias.
La Secretaría Distrital de Ambiente de Bogotá en la actualidad viene adelantando la estrategia de
adaptación y ordenamiento alrededor del agua cuyo objetivo es fortalecer la adaptación y
capacidad de resiliencia de la ciudad ante situaciones críticas derivadas del cambio climático
como inundaciones y fenómenos de remoción en masa.
Figura 6Estrategia de adaptación y ordenamiento alrededor del agua en Bogotá
Fuente: Presentación Política de Ordenamiento alrededor del agua en Bogotá, Secretaría Distrital de Ambiente, Seminario
Internacional Sistema de Drenaje Pluvial Sostenible: Estrategia para la gestión de riesgos de inundaciones urbanas y adaptación
al cambio climático, 9, 10 y 11 de Octubre de 2014, Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático – IDIGER.
38
6
INFORMACIÓN DISPONIBLE.
En este capítulo se presenta toda la información preliminar y las consideraciones a tener en
cuenta en la selección del Sistema Urbano de Drenaje Sostenible –SUDS a implementar en la
cuenca del río San Cristóbal que cumpla con las necesidades y se ajuste a las especificaciones
propias de la zona de estudio.
6.1
INFORMACIÓN HIDROMETEOROLÓGICA
En la zona de estudio se tiene información de una estación hidrometeorológica denominada El
Delirio, localizada a 3000 metros de altura sobre el nivel del mar, la cual es administrada por la
Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá (EAB), una vez consultada los datos de
la mencionada estación al interior de la EAB se obtuvo como producto la información
relacionada con precipitación en milímetros mensual multianual para el período de tiempo
comprendido entre los años de 1970 al mes de Mayo del año 2014, como se muestra en los
anexos.
Adicionalmente se logró obtener la ecuación y los coeficientes para el cálculo de las curvas de
Intensidad Duración y Frecuencia – IDF de la estación El Delirio como se presenta en la tabla 7 a
continuación:
Tabla 6. Coeficientes para el cálculo de las curvas IDF de la estación El Delirio.
INTENSIDAD = C1 (DURACIÓN + X0)C2
TIEMPO DE
RETORNO Tr.
AÑOS
C1
X0
C2
3
5
10
25
2300,97
2512,88
2707,19
3010,89
29,3
29
28,5
28,2
-0,95767
-0,94733
-0,93134
-0,9193
39
TIEMPO DE
RETORNO Tr.
AÑOS
C1
X0
C2
50
100
3355,99
3502,74
28,5
27,0
-0,9191
-0,90908
Fuente: Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá – EAB.
6.2
CARTOGRAFÍA DE REFERENCIA.
Para la elaboración del presente informe se realizó la respectiva consulta de cartográfica en las
planchas del Instituto Agustín Codazzi, sin embargo y dado que la zona de estudio se encuentra
en una franja de transición entre la zona urbana y rural del Distrito Capital, no fue posible
localizar de manera completa la topografía de la zona, se procedió a generar la consulta en otras
fuentes de información como son la EAB, Secretaría Distrital de Planeación – SDP, la Unidad
Administrativa Especial de Catastro Distrital – UAECD y el Instituto Distrital de Gestión de
Riesgos y Cambio Climático – IDIGER, donde se encontró que la información de curvas de nivel
se hallaba en formato shape, no obstante lo anterior y por tratarse de la zona de transición
anteriormente descrita, la misma se encontraba a diferentes escalas y presentaba errores en el
cruce de curvas de nivel de zona urbana y zona rural, adelantar el proceso de ajuste de esta
información se convertía en un proceso dispendioso que demandaba mayor tiempo y requería la
intervención de un profesional experto en el manejo de software y sistema de información
geográfica.
Finalmente se decidió utilizar como fuente cartográfica las curvas de nivel generadas con el
programa global mapper, el cual es una aplicación asequible y fácil de usar, que ofrece acceso a
una variedad sin igual de conjuntos de datos espaciales y proporciona el nivel adecuado de
funcionalidad para satisfacer tanto a los profesionales de SIG experimentados y usuarios
principiantes,igualmente adecuado como herramienta de gestión de datos espaciales
independiente, adiconalmente el programa permite entre otras opciones las de calcular distancia,
áreas, elvación, volúmenes de corte y relleno así como opciones más avanzadas como la
40
rectificación de imágenes, generación de contorno de superficies, la delimitación de cuencas
hidrográficas y modelar el aumento del nivel del mar.
Global Mapper tiene soporte para la importación y exportación de datos de Google Earth en
formato KML / KMZ, el formato KML es el formato utilizado por Google Earth para añadir
datos.
Para manipular las imágenes dentro del Global Mapper solo es necesario colocarlo dentro del
programa, cuando este no logra identificar su proyección automáticamente aparece una ventana
en la que se puede identificar de forma manual la proyección y su Datum. Normalmente se
utiliza la proyección UTM (Universal Transversal de Mercator), aunque para montarlas en el
Google Earth se utiliza la proyección Geográfica. El Datum utilizado normalmente WGS 84
(WorldGeodeticSystem 1984), el cual es un sistema de coordenadas mundiales.
Si las imágenes no tienen información de su proyección se puede georeferenciar con los datos
del archivo de texto, o si tienen las coordenadas de puntos conocidos en la imagen, también se
puede georeferenciar
Empleando el software Global Mapper segenerarón de curvas de nivel de la zona partiendodeel
polígono tomado del programa Google Earth, se logró afinar la topografía de la zona ajustando
las curvas de nivel cada metro y posteriormente se logró obtener la topografía en los formatos
shape y dwg, a continuación se presenta el polígono que delimita la cuenca del río San Cristóbal.
41
Figura 7.Cuenca del Río San Cristóbal.
Fuente: Google Earth
42
7
7.1
DISEÑO HIDRÁULICO.
CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS DE LA CUENCA
La primera consideración a tener en cuenta para el diseño hidráulico del SUDS, está relacionada
con la necesidad que se pretende satisfacer al implementar el sistema, como se comentó en los
capítulos precedentes con los SUDS se busca regular o amortiguar los picos de lluvia en un lugar
o zona determinados y modificados principalmente como consecuencia de la urbanización de
estas áreas.
Teniendo en cuenta que la zona o cuenca objeto de estudio se compone de una zona urbana y una
zona rural, el diseño de la alternativa de SUDS contemplara únicamente las condiciones
modificadas en la zona urbana de la cuenca del río san Cristóbal, a continuación se presentan los
modelos digitales de elevación – DEM, de la totalidad de la cuenca del río san Cristóbal y la
zona urbana de la misma obtenidos mediante el programa ArcGis.
Figura 8. Modelo de Elevación Digital de Cuenca del río san Cristóbal
Fuente: Autor.
43
Adicionalmente mediante el uso del programa Arcgis fue posible delimitar la Cuenca objeto de
estudio como se observa a continuación en la figura 18.
Figura 9. Delimitación de la cuenca del río san cristóbal
Fuente: Autor.
Tambien es posible generar la red primaria y red secundaria de flujo como se presenta en las
figuras a continuación:
44
Figura 10. Red primaria de drenaje cuenca del río san cristóbal.
Fuente: Autor.
Figura 11. Red secundaria de drenaje cuenca del río san cristóbal.
Fuente: Autor.
45
Como resultado de la modelación de la cuenca e del río San Cristóbal en el Arcgis se tiene los
resultados presentados en la tabla , 8 como se muestra a continuación:
Tabla 7. CarácterísticasMorfométricas de la cuenca del río San Cristóbal
Característica Morfométrica
Área de la cuenca (Km2)
Perimetro de la Cuenca (Km)
Pemdiente S (%)
Z maximo (msnm)
Z mínimo (msnm)
Longitud del Cauce Principal (Km)
Resultado
Obtenido
32.76
30.13
19.13
3725
2590
5.93
Fuente: Autor
Teniendo en cuenta que el objetivo de implementar un SUDS es tratar de simular las condiciones
naturales de una cuenca hidrográfica frente a un evento de precipitación, es importante
mencionar que en la cuenca del río san Cristóbal se destacan claramente dos áreas, una que se
encuentra en su condición natural con la cobertura de suelo sin intervención y no urbanizada y la
otra área que corresponde con una zona urbanizada donde la cobertura vegetal original del suelo
se ha perdido casí en su totalidad.
Por lo anteriormente expuesto el trabajo de diseño del SUDS se concentrara en la microcuenca
que conforma la zona urbana de la cuenca del río san cristóbal, donde las condiciones naturales
ya han sido modificadas, a continuación se presentan la condiciones morfométricas de la
microcuenca de la zona urbana del río san Cristóbal.
46
Figura 12. Modelo de elevación digital de la cuenca del río san Cristóbal, se destaca la
delimitación de la microcuenca de la zona urbanizada de la misma
Fuente: Autor
Figura 13. Modelo digital de elevación de la microcuenca de la zona urbana del río san
Cristóbal.
Fuente: Autor
47
Figura 14. Ortofoto de la microcuenca de la zona urbana del río san Cristóbal
Fuente: Autor
Figura 15. Red de drenaje de la microcuenca de la zona urbana del río san cristóbal.
Fuente: Autor
48
A continuación en la tabla 9, se presentan las características morfológicas de la microcuenca
conformada por la zona urbana del río san Cristóbal.
Tabla 8. CarácterísticasMorfométricas de la microcuenca de la zona urbana del río
San Cristóbal
Característica Morfométrica
Área de la cuenca (Km2)
Perimetro de la Cuenca (Km)
Pemdiente S (%)
Z maximo (msnm)
Z mínimo (msnm)
Longitud del Cauce Principal (Km)
Resultado
Obtenido
3.66
12.94
9.63
2960
2590
3.84
Fuente: Autor
7.2
ANÁLISIS DE LOS DATOS DE LLUVIA EN LA CUENCA
A continuación se presenta el análisis temporal de la información de lluvias sobre la cuenca a
partir de los registros de pluviómetro de la estación El Deliro, localizada dentro de la zona de
estudio.
Como se muestra en la figura 25 el régimen de precipitación dentro de la cuenca es bimodal. En
la estación El Delirio, los valores altos se presentan en los meses de mayo, junio, julio y agosto,
en tanto que los valores mas bajos se encuentran entre los meses de diciembre a febrero. En la
figura 25 se muestra la distribución de la precipitación total promedio anual de la zona y el
promedio mesual de todas las precipitaciones es de 105 mm.
49
Precip. (mm)
Promedio Total Mensual (1970 - 2014)
El Delirio
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
54,05
74,98
96,54
ENE
FEB
MAR
109,11 126,28 137,78 161,08 121,41
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
74,51
SEP
117,83 114,72
OCT
NOV
73,41
DIC
Mes
Figura 16. Distribución promedio de la precipitación para la estación El Delirio
Fuente: Autor
Para la determinación de las curvas de Intensidad, Duración y Frecuencia –IDF de la estación El
Delirio, se adoptarón las constantes suministradas por la Empresa de Acueducto, Aseo y
Alcantarillado de Bogotá – EAB, como se presentó en la tabla 7, en la figura 26 se presentan las
curvas IDF para la estación El Delirio correspondiente a 44 años de resigtro, entre 1970 y 2014 y
en la tabla 10 se presentalos valores que se utilizarón para calcular las curvas IDF de la cuenca
del río San Cristóbal, para duraciones entre 5 minutos y 6 horas.
La ecuación de las curvas para cada período de retorno es del tipo:
I = C1 (D + X0)C2
Donde:I = Es la intensidad para un período de retorno dado (Tr), en mm/h, D = La duración de la
lluvia, en minutos y C1,C2 y X0 Son los parámetros de ajuste.
50
Los resultados del calculo de los valores de las curvas IDF de la cuenca del río san Cristóbal se
presentan en el Apendice A.
7.3
SELECCIÓN DEL ESCENARIO DE DISEÑO.
Con los resultados obtenidos de los datos iniciales de precipitación y curvas de Intensidad –
Duración – Frecuencia – IDF, para la estación el delirio, se plantea el escenario de diseño como
se presenta a continuación:
La determinación de los cuadales con fines de diseño del sistema se hace utilizando el método
racional utilizando las curvas IDF,dado que se ha encontrado que al diseñar con período de
retorno corto no se genera mayor atenuación en los casos en donde se tiene una alta
precipitación. Igualmente cuando se diseña para casos de mayor período de retorno, no se
produce un almacenamiento efectivo del agua proveniente de eventos frecuentes. Por estas
razones el diseño contemplara 2 períodos de retorno uno a 3 años y el otro a 25 años, esto
permitirá obtener los hidrogramas de tormenta comparativos entre las condiciones naturales y las
condiciones modificadas de la zona de estudio, que a su vez se convertirán en loshidrogramas de
entrada y salida del sistema, la duración de la tormenta de diseño se tomó igual a 3 horas. Este
valor es tomado del estudio de hidrología de carácter regional para el POZ Norte, elaborado por
la EAB, en donde se cita que dicha duración puede tomarse como típica para proyectos ubicados
en la Sabana de Bogotá.
Para la determinación de los hidrográmas se utilizara el método del hidrograma sintéticos
triangular definido por el SoilConservationService – SCS.
Finalmente se determinara el volumen que debe almacenar el sistema de drenaje de acuerdo con
el método del nivel de piscina que establece que la diferencia entre la entrada y la salida es igual
a la velocidad a la que el volumen de agua es almacenado.
51
7.4
CAUDALES DE DISEÑO.
La determinación de los caudales de diseño se realizó empleando el método racional, el cual, de
acuerdo con lo establecido por el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y
Saneamiento Básico RAS 2000, es adecuado para áreas de drenaje pequeñas hasta 700 (ha) 7.0
Km2. El método racional emplea la siguiente ecuación para el calculo de caudales.
Q = 2,78*C*i*A
Donde: Q = Caudal (m3/seg), C = Coeficiente de escorrentía, determinado de acuerdo con el
método del SCS, para este caso se determinaran dos coeficientes de escorrentía, unasimulando
que la microcuenca urbana del río san Cristóbal se encuentra en su condición natural y otra
asumiendo la microcuenca en su condición modificada, I = Intensidad de la precipitación (mm),
A = Área de drenaje (Km2).
Para la selección de los coeficientes C de escorrentía de la microcuenca urbana del río san
Cristóbal de acuerdo con las normas para alcantarillado de la EAB,
se tiene la siguiente
información:
7.4.1 Estimación del coeficiente de escorrentía, C.
En la tabla 11 se dan algunas guias para la selección del coeficiente de escorrentía, según
las normas para alcantarillados de la EAB.
52
Tabla 9. Selección del coeficiente de escorrentía
Tipo de superficie
Coeficiente
Zonas comerciales
Desarrollos residenciales con casas contiguas y predominio de zonas duras
Desarrollos residenciales mutifamiliares con bloques contiguos y zonas
duras entre ellos
Desarrollo residencial unifamiliar con casas contiguas y predomino de
jardines
Desarrollos residenciales con casas rodeadas de jardines o multifamiliares
apreciablemenete separados
Áreas residenciales con predomino de zonas verdes y cementerios tipo
jardines
Laderas desprovistas de vegetación
Laderas protegidas con vegetación
0,90
0,75
0,75
0,55
0,45
0,30
0,60
0,30
Fuente: Elementos de Diseño para Acueductos y Alcantarillados -López Cualla Ricardo Alfredo -Editorial Escuela Colombiana
de Ingeniería – Bogotá - Colombia.
De acuerdo con lo anterior se tiene que los coeficientes C de escorrentía seleccionados son:
-
Para la simulación de condición natural de la microcuenca urbana del río san Cristóbal.
Se selecciono una condición de laderas protegidas con vegetación, lo anterior en
concordancia con las condiciones presentes en la zona rural de la cuenca del río san
Cristóbal, con lo que se tiene un C = 0,30.
-
Para la condición modificada de la microcuenca urbana del río san Cristóbal
Se selecciono una condición desarrollos residenciales con casas contiguas y predominio
de zonas duras, con lo que se tiene un C = 0,75.
53
7.4.2 Calculo de caudales.
Tabla 10. Calculo de caudales para las condiciones naturales y modificadas de la
microcuenca de la zona urbana del río san cristóbal
TR (Años)
I(mm/h)
3
25
77,91
22,25
C = 0,30
Q (m3/seg)
660,6
18,86
C = 0,75
Q (m3/seg)
1651,5
47,16
Fuente: Autor.
7.4.3 Estimación del número de curva de escorrentía, CN
Para hoyas hidrográficas sin mediciones de caudal, cuadros del número de curva de
escorrentía CN para varios complejos de cubierta hidrológica del suelo se encuentran
ampliamente disponibles.
Los complejos de cubierta hidrológica del suelo describen una combinación específica de
los grupos de suelos hidrológicos, el uso y el tratamientode la tierra, la condición
hidrológica superficial y las condiciones de humedad antecedente. Todos estos factores
tienen un comportamiento directo sobre la cantidad de escorrentía producida por una
hoya hidrográfica. El grupo hidrológico de suelos describe el tipo de suelo. El uso y
tratamiento del suelo describe el tipo y la condición de la cubierta vegetal. La condición
hidrológica se refiere a la capacidad de la superficie de la hoya hidrográfica para
aumentar o impedir la escorrentía directa.
7.4.4 Clasificación hidrológica de los suelos.
Los grupos hidrológicos en que se pueden dividir los suelos son utilizados en el
planteamiento de cuencas para la estimación de la escorrentía a partir de la precipitación.
Las propiedades de los suelos “desnudos”, luego de un humedicimiento prolongado, que
54
son consideradas para estimar la tasa mínima de infiltración son: profundidad del nivel
freático en época de invierno, infiltración y permeabilidad del suelo luego de un
humedecimiento prolongado, y la profundidad hasta el estrato de permeabilidad muy
lenta. La influencia de la cobertura vegetal es tratada independientemente.
Los suelos han sido clasificados en cuatro grupos, A, B, C y D, de acuerdo con el
potencial de escurrimiento, como se muestra en los anexos.
7.4.5 Determinación del número de curva de escorrentía.
Actualmente están en uso cuadros de número de curva de escorrentía CN para varias
coberturas hidrológicas del suelo. La tabla 11 muestra números de curvas seleccionadas
para áreas urbanas.
Tabla 11. Numero de curva de escorrentía para áreas urbanas.
Tipo de cobertura y condición hidrológica
% promedio
áreas
impermeables
Áreas urbanas totalmente desarrolladas
(vegtación ya establecida)
Condición buena (mas del 75% cubierto de
pasto)
Áreas residenciales por promedio de tamañano
de lote
2 acre
12
Númeró de curvas
para grupos de suelos
hidrológicos
A
B
C
D
39
61
74
80
46
65
77
82
Fuente: Hidrología en la Ingeniería –Monsalve Sáenz Germán -Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería – Bogotá Colombia.
De acuerdo con lo anterior se seleccionaron los coeficientes CN, como se detallan a
continuación:
-
Para la simulación de condición natural de la microcuenca urbana del río san Cristóbal.
55
Se selecciono un CN de grupo de suelo hidrológico B para una condición buena (mas del
75% cubierto de pasto), con lo que se tiene un CN = 61.
-
Para la condición modificada de la microcuenca urbana del río san Cristóbal
Se selecciono una condición de áreas residenciales por promedio de tamaño de lote de 2
acres con un grupo de suelo hidrológico D, con lo que se tiene un CN = 82.
7.4.6 Calculo del tiempo de concentración
El tiempo de concentración se estimo mediante las expresiones de Kirpich, California
CulvertsPractice– CCP y SCS, donde se obtuvieron los resultados mostrados en la tabla
14.
Tabla 12. Calculo de tiempo de concentración
MÉTODO
FORMULA
Kirpich
CCP
tc = 0,0078L0,77S-0,385
tc= 60(11,9L3/H)0,385
100𝐿0,8 [(1000/𝐶𝑁) − 9]0,7
𝑡𝑐 =
1900𝑆 0,5
100𝐿0,8 [(1000/𝐶𝑁) − 9]0,7
𝑡𝑐 =
1900𝑆 0,5
SCS (CN=61)
SCS (CN=82)
tc
Minutos
29,43
29,57
131,76
73,24
Fuente: Autor.
Se asumen los tiempos de concentración calculado por el método SCS, que son los que se
ajustan a las condiciones de la microcuenca urbana del río san Cristóbal.
7.4.7 Hidrograma unitario sintetico método SCS.
Para determinar los hidrogramas unitarios tanto de las condiciones simuladas naturales
así como de las condiciones modificadas de la micro cuenca urbana del río san Cristóbal
se utilizara el método SCS, para el cual se desarrollaron las formulas relacionadas en la
tabla 15, como se muestra a continuación:
56
Tabla 13. Calculos de los parámterostc y qp para las condiciones naturales y
modificadas de la microcuenca urbana del río san Cristóbal.
Condiciones Naturales
Condiciones Modificadas
tc = 131, 76 minutos ó 2,196 Horas
tc= 73, 24 minutos ó 1,22 Horas
tp=2/3tc
qp= (0,208X Ac)/ tp
tb=2,67tp
tp=2/3tc
qp= (0,208X Ac)/ tp
tb=2,67tp
1,46 Horas
0,52 m3/seg
3,9 Horas
0,81 Horas
0,94 m3/seg
2,16 Horas
Fuente: Autor.
En el apéndice B, se presentan los diagramas triangulares de las condiciones naturales y
condiciones modificadas de la microcuenca urbana del río san Cristóbal.
Calculados los parámetros tb, tc y qp, se procede a calcular las abcisas y las ordenadas de los
hidrogramas unitarios, como se muestra en la tabla del Apendice C.
A continuación en el apéndice D, se presentan los hidrogramas unitarios para las diferentes
condiciones de suelo en la microcuenca urbana del río san Cristóbal.
7.5
DISEÑO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO.
Para la selección del volumen en el sistema de almacenamiento se utilizara el método de el nivel
de piscina descrito a continuación:
Calculando la relación entre el flujo de entrada y el flujo de salida a medida que el mismo pasa a
través del almacenamiento llamado “enrutamiento”, como el mostrado en la figura 29. Es un
método estándar de calculo con un amplio rango de aplicaciones.
57
Figura 17. Almacenamiento: Hidrogramas de entrada y salida de Flujo
Fuente: UrbanDrainage – Butler David and Davies John W. – SponPress – Londres, Inglaterra
La diferencia entre el flujo de entrada y el de salida es igual a la relación con la cual el volumen
de agua almacenada cambia con el tiempo, o:
𝐼−𝑂 =
𝑑𝑠
𝑑𝑡
Donde:I = Relación de entrada de Flujo (m3/seg), O = Relación de salida de Flujo (m3/seg), S =
Volúmen almacenado (m3), t = Tiempo (seg)
Acorde con lo anterior, acontinuación se calcularan los volúmenes de almacenamiento del
sistema de drenaje pluvial sostenible para las condiciones modificadas de la microcuenca de la
zona urbana del río san Cristóbal, teniendo en cuenta los caudales calculado en los períodos de
retorno de 3 y 25 años para una tormenta de diseño de 3 horas o 180 minutos como se describió
anteriormente en el numeral 9.3, los resultados de los cálculos se muestran en los Apendices F y
G.
Finlamente como resultados de los cálculos se obutvo que para una tormenta de duración de 180
minutos en el período de retorno de 3 años se requiere un volumen de almacenamiento de
58
151348,5 m3 y para el período de retorno de 25 años se requiere un volumen de almacenamiento
de 244296,8 m3
7.5.1 Sistema Modular de Tanques Subterraneos.
Para el almacenamiento de los volúmenes ya calculados se recomienda un sistema de
tanques modulares enterrados, a través de los cuales es posible la captación y almacenaje
de los volúmenes de agua lluvia durante las épocas de invierno y su posterior disposición.
Estas estructuras son modulares, tridimensionales, rectangulares, huecas, perforadas
vertical y horizontalmente y además fabricadas en polipropileno. En algunos casos las
unidades están constituidas de 4 piezas laterales y 4 piezas transversales. El sistema es
versátil en cuanto a la instalación y la modulación, se pueden tener depósitos con
diferentes formas según la necesidad. Para lograr el almacenaje se recubre el conjunto de
módulos con una membrana impermeable de PVC (dejando sin recubrir la parte superior,
a través de la cual ingresa el agua luego de ser filtrada), así mismo, para evitar la
colmatación y el ingreso de finos al interior de la estructuras se recubren en todo su
perímetro con geotextil no tejido, en la figura 30 se muestra un modulo sencillo de
almacenamiento y sus especificaciones técnicas.
Figura 18. Modulo del sistema de tanques subterraneo.
59
8
8.1
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES.
Los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible se convierten en una de las medidas más
efectivas de mitigación del riesgo por inundación dado su bajo costo y su facilidad en la
implementación, adicionalmente el impacto positivo de los SUDS es visible en el corto
plazo.
Es importante mencionar que de acuerdo con las recomendaciones de los diferentes
autores consultados en cuanto a que para el diseñode los sistemas urbanos de drenaje
sostenible se deben seleccionar períodos de retorno cortos (máximo hasta 3 años), esto se
considera como un criterio aceptable.Teniendo en cuenta que al analizar el
comportamiento de las curvas IDF de la estación El Delirio,las mismaspara períodos de
tiempo corto presentan valores de intensidad mas altos en los que generan valores de
caudal mayores, en comparación con los caudales estimados en tiempos de retorno mas
largos.Sin embargo al verificar el diseño del sistema de almacenamiento, este criterio
adquiere una relación diferente, dado que al presentarse mayor intensidad se requerirá
mayor volumen. En tanto que en la consideración de parámetros de diseñopara el sistema
de almacenamiento, se observó que los valores de intensidad son bajos y muy cercanos
entre si para los diferentes períodos de retornoen comparación con los usados en el
calculo de caudales, por lo que se puede concluir que los mismos tienen una sensibilidad
muy alta y varían considerablemente el volumen de almacenamiento que debe tener el
sistema.
Se destaca del análisis comparativo que permitió obtener los hidrogramas unitarios de la
microcuenca urbana del río san Cristóbal mediante el uso de la metodología del
SoilConservationService – SCS, que es apreciable la diferencia en el comportamiento de
la escorrentía superficial entre las condiciones naturales y las condiciones modificadas de
la cuenca.No obstante lo anterior es importante precisar que estas condiciones simuladas
pueden tener una variación importante respecto a las condiciones reales de la cuenca, lo
anterior dado que los parámetros y las ecuaciones de cálculo se encuentran calibradas
para cuencas hidrográficas de condiciones naturales muy diferentes a las condiciones
locales de la zona de estudio.Por lo anterior se hizo necesario utilizar consideraciones
diferentes a la hora de estimar los caudales de la cuenca, en este ultimo caso y gracias al
aporte de información hecho por la Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de
Bogotá EAB-ESP, se pudieron obtener resultados mas ajustados a las condiciones
naturales de la zona.
Es relevante considerar que en el desarrollo del presente trabajo se tuvo la mayor
dificultad en acceder a la información topográfica de la zona de estudio, una vez
consultadas las diversas fuentes de información no fue posible obtener un resultado
ajustado a las condiciones reales de la zona.Esta dificultad es debido en gran parte a la
60
división territorial entre suelo urbano y suelo rural existente en la zona de estudio, por lo
anterior se utilizó la información generada mediante el uso del programa Global Mapper,
la cual es una información con un grado de precisión alto en comparación con la
encontrada de manera parcial.Dado el carácter pedagógico del presente documento la
información obtenida como resultado de la modelación del programa se convirtió en el
insumo principal para dar continuidad y culminación al proyecto desarrollada.
Finalmente es pertinente aclarar que en el desarrollo del trabajo no se tuvo en cuenta las
variaciones o efectos producidos o asociados a los fenómenos de cambio climático, lo
anterior en razón a que el país en la actualidad con cuenta con suficiente información que
permita generar modelos o parámetros que permitan modelar a nivel local los efectos de
los mencionados fenómenos.
8.2
RECOMENDACIONES.
Los sistemas de Drenaje Urbano sostenible no son una solución única, la variedad de
soluciones posibles dependerá del tipo de sistema que se quiera implementar y los
objetivos que se pretendan mitigar como por ejemplo: inundaciones, caudales picos,
descargas puntuales, de ahí que a nivel internacional cada país y cada ciudad ha
identificado una necesidad diferente que pretende solucionar utilizando alguno de los
modelos existentes de SUDS.
La implementación de un sistema urbano de drenaje sostenible requiere un cambio en la
conceptualización y la filosofía de dichos sistemas que han evolucionado desde sus
orígenes aproximadamente en los años 50 donde su función principal era la eliminación
de excretas, pasando por una transformación fundamental en los años 90, momento que
se caracterizó por la necesidad de aumentar la capacidad de las estructuras de drenaje de
aguas pluviales y residuales y cuya finalidad principal era evacuar el agua lo más pronto
posible aunado lo anterior con el considerable aporte de agua para el abastecimiento de la
población habitante de la ciudad de Bogotá y proveniente principalmente del trasvase de
cuencas que a su vez provoca un aumento considerable de los caudales de aguas
residuales que genera la ciudad y que serán vertidos directamente al río Bogotá.En
consideración de lo anterior cada día es más relevante la filosofía de los sistemas urbanos
de drenaje sostenible de propender por retener en un espacio de tiempo más prolongado
el agua y entregarla de manera lenta, reproduciendo el ciclo hidrológico natural de la
cuenca, de tal manera que dentro de sus beneficios más importantes está garantizar el
caudal ecológico en los cuerpos de agua de la ciudad.
Se requiere la creación de una política pública de sistemas urbanos de drenaje sostenible
que defina los lineamientos para su diseño y construcción, adicionalmente que incentive
su implementación o que penalice la no utilización de sistemas ambientalmente
sostenibles, es importante que en la planificación de la normatividad relativa a los SUDS
se debe tener en cuenta que estas iniciativas deben pertenecer o estar asociadas a una
61
política general de eco urbanismo o construcción sostenible que promueva la utilización
de materiales alternativos y el ahorro o reutilización de aguas servidas.
62
BIBLIOGRAFÍA
ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ D.C., Plan de Desarrollo 2012 – 2016 Bogotá Humana,
2012.
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Seminario de experiencias locales en SUDS, 21 de Noviembre de 2014,.
INSTITUTO DISTRITAL DE GESTIÓN DE RIESGOS Y CAMBIO CLIMÁTICOS – IDIGER
ANTES FOPAE, Diagnóstico Técnico DI-6103, 2011.
ANTES FOPAE. Diagnóstico Técnico DI-7027, 2013.
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Prevención y Atención de Emergencias – SDPAE en el Sistema Distrital de Gestión de Riesgos y
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Climático – IDIGER.
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Urbanísticas del Plan de Ordenamiento Territorial 2013, Documento Técnico de Soporte, 2013.
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VIESSMAN, JrWarren and LEWISGary L., Introduction to Hidrology, 4taEdición, New
York,HarperCollinsCollegePublishers,1996.
http://www.idiger.gov.co
APÉNDICES
APENDICE A. VALORES DE LAS CURVAS IDF DE LA CUENCA DEL RÍO SAN
CRISTÓBAL.
Intensidad (mm/h)
Tiempo (min)
Tr = 3
Años
Tr = 5
Años
Tr = 10
Años
Tr = 25
Años
Tr = 50
Años
Tr = 100
Años
5
77,91
88,99
102,85
120,31
133,09
150,01
10
68,39
78,15
90,35
105,76
117,12
131,46
15
60,98
69,71
80,64
94,45
104,69
117,15
20
55,05
62,95
72,87
85,40
94,72
105,76
25
50,18
57,41
66,50
77,99
86,55
96,48
30
46,12
52,79
61,19
71,81
79,73
88,75
40
39,73
45,52
52,83
62,07
68,97
76,62
50
34,92
40,04
46,53
54,74
60,85
67,52
60
31,16
35,76
41,62
49,00
54,50
60,43
Fuente: Autor
90
23,61
27,16
31,71
37,44
41,67
46,16
120
19,05
21,95
25,70
30,41
33,87
37,51
150
15,99
18,45
21,65
25,67
28,60
31,68
180
13,78
15,93
18,73
22,25
24,79
27,48
210
12,12
14,03
16,53
19,66
21,91
24,30
240
10,83
12,54
14,80
17,63
19,65
21,80
270
9,79
11,35
13,41
15,99
17,83
19,79
300
8,93
10,36
12,27
14,64
16,33
18,13
360
7,61
8,84
10,49
12,55
13,99
15,56
APENDICE B. CURVA INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA (IDF), ESTACIÓN EL DELIRIO PARA EL
PERÍODO (1970 – 2014)
160,00
140,00
Intensidad (mm)
120,00
100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
0,00
0
50
100
150
200
250
300
Tiempo (min)
Tr=3
Fuente: Autor
Tr=5
Tr=10
Tr=25
Tr=50
Tr=100
350
400
APENDICE C. DIAGRAMA TRIÁNGULAR PARA LAS CONDICIONES NATURALES Y CONDICIONES
MODIFICADAS DE LA MICROCUENCA URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL.
Diagrama Triángular
1
0,9
0,8
Caudal (m3/seg)
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
0,5
1
1,5
Tiempo (horas)
2
2,5
3
Condiciones Alteradas
Fuente: Autor
3,5
4
4,5
APENDICE
D.
CALCULOS
DE
LOS
PARÁMTEROS
PARA
LOS
HIDROGRAMAS UNITARIOS SEGÚN EL MÉTODOS SCS PARA LAS
CONDICIONES NATURALES Y MODIFICADAS DE LA MICROCUENCA
URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL
Diagrama
SCS
Fuente: Autor
Condiciones
Naturales
Condiciones
Modificadas
tp
0
qp
0
T
Q
T
Q
0
0
0
0
0.2
0.1
0.292
0.052
0.162
0.094
0.4
0.31
0.584
0.1612
0.324
0.2914
0.6
0.66
0.876
0.3432
0.486
0.6204
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
3.2
3.4
3.6
3.8
4
4.2
4.4
4.6
4.8
5
0.93
1
0.93
0.78
0.56
0.39
0.28
0.207
0.147
0.107
0.077
0.055
0.04
0.029
0.021
0.015
0.011
0.01
0.007
0.003
0.0015
0
1.168
1.46
1.752
2.044
2.336
2.628
2.92
3.212
3.504
3.796
4.088
4.38
4.672
4.964
5.256
5.548
5.84
6.132
6.424
6.716
7.008
7.3
0.4836
0.52
0.4836
0.4056
0.2912
0.2028
0.1456
0.1076
0.0764
0.0556
0.0400
0.0286
0.0208
0.0151
0.0109
0.0078
0.0057
0.0052
0.0036
0.0016
0.0008
0
0.648
0.81
0.972
1.134
1.296
1.458
1.62
1.782
1.944
2.106
2.268
2.43
2.592
2.754
2.916
3.078
3.24
3.402
3.564
3.726
3.888
4.05
0.8742
0.94
0.8742
0.7332
0.5264
0.3666
0.2632
0.1946
0.1382
0.1006
0.0724
0.0517
0.0376
0.0273
0.0197
0.0141
0.0103
0.0094
0.0066
0.0028
0.0014
0
APENDICE E. HIDROGRAMAS UNITARIOS SEGÚN EL MÉTODOS SCS PARA LAS CONDICIONES
NATURALES Y MODIFICADAS DE LA MICROCUENCA URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL.
1,2
Caudal (m3/seg)
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
1
2
3
4
5
6
Tiempo (horas)
Fuente: Autor
Condiciones Alteradas
Diagrama SCS
7
8
APENDICE F. CALCULO DEL VOLUMEN PARA UN PERÍODO DE RETORNO DE 3
AÑOS DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO PARA LAS CONDICIONES
MODIFICADAS DE LA MICROCUENCA URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL
Tr = 3 Años
Duración de
Tormenta
(horas)
i (mm/h)
Vi=iAD
(m3)
Vo=QD
(m3)
S=Vi-Vo(m3)
0.08
77.91
23763.24
0.04
23763.20
0.17
68.39
41719.48
0.08
41719.40
0.25
60.98
55798.25
0.11
55798.14
0.33
55.05
67155.58
0.15
67155.42
0.42
50.18
76527.06
0.19
76526.87
0.5
46.12
84403.56
0.23
84403.33
0.67
39.73
96936.15
0.31
96935.85
0.83
34.92
106496.13
0.38
106495.75
1
31.16
114056.52
0.46
114056.06
1.5
23.61
129642.40
0.69
129641.71
2
19.05
139440.90
0.92
139439.98
2.5
15.99
146266.82
1.15
146265.67
3
13.78
151349.93
1.38
151348.56
APENDICE G. CALCULO DEL VOLUMEN PARA UN PERÍODO DE RETORNO DE 25
AÑOS DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO PARA LAS CONDICIONES
MODIFICADAS DE LA MICROCUENCA URBANA DEL RÍO SAN CRISTÓBAL
Tr = 25 Años
Duración
de
Tormenta
(horas)
i (mm/h)
Vi=iAD (m3)
Vo=QD
(m3)
S=Vi-Vo(m3)
0.08
0.17
0.25
0.33
0.42
0.5
0.67
0.83
1
1.5
2
2.5
3
120.31
105.76
94.45
85.40
77.99
71.81
62.07
54.74
49.00
37.44
30.41
25.67
22.25
36695.47
64511.01
86420.30
104190.85
118941.71
131417.22
151456.09
166943.59
179352.20
205546.45
222610.28
234885.68
244296.87
0.00
0.00
0.00
0.00
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.02
0.03
0.03
0.04
36695.47
64511.01
86420.30
104190.84
118941.70
131417.21
151456.08
166943.58
179352.19
205546.43
222610.25
234885.64
244296.83
ANEXOS
ANEXO A. GLOSARIO.
Aguas de Infiltración: Agua proveniente del subsuelo, indeseable para el sistema separado y
que pentra en el alcantarillado.
Aguas Lluvias: Aguas provenientes de la precipitación pluvial.
Aguas residuales domésticas: Desechos líquidos provenientes de la catividad doméstica en
residencias, edificios e instituciones.
Aguas resiudales: Desechos líquidos provenientes de residencias, edificios, instituciones,
fabricas o industrias.
Alcantarillado de aguas combinadas: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas
a la recolección y transporte, tanto de las aguas residuales como de las lluvias.
Alcantarillado de aguas lluvias: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a la
recolección y transporte de aguas lluvias.
Alcantarillado de aguas residuales: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a
la recolección y trasnporte de las aguas residuales domésticas y/o industriales.
Alcantarillado separado: Sistema constituido por un alcantarillado de aguas residuales y otro
de aguas lluvias que recolectan en forma independiente en un mismo sector.
Alcantarillado: Conjunto de obras para la recolección, conducción y disposición final de las
aguas residuales o de las aguas lluvias.
Amenaza:Condición latente derivada de la posible ocurrencia de un fenómeno físico de origen
natural, socio-natural o antrópico no intencional, que puede causar daño a la población y sus
bienes, la infraestructura, el ambiente y la economía pública y privada. Es un factor de riesgo
externo.
Atención de Emergencias: Medidas y acciones de respuesta a la ocurrencia de un evento
tendientes a auxiliar a las victimas, reducir el daño derivado del mismo y facilitar la
recuperación, mediante la acción coordinada de distintas entidades públicas, el sector privado y
la comunidad.
Canal: Cauce artificaial, revestido o no, que se contruye para conducir las aguas lluvias hasta su
entrega final en un cauce natural.
Coeficiente de escorrentía: Relación que existe entre la escorrentía y la cantidad de agua lluvia
que cae en una determinada área.
Cuneta: Canal de sección triangular ubicado entre el sardinel y la calzada de una calle, destinado
a conducir las aguas lluvias hacia los sumideros.
Daño o Desastre: Es la materialización del riesgo en tiempo y en espacio. Llamamos desastre a
las situaciones de grandes pérdidas humanas, materiales o ambientales, causadas por fenómenso
naturales o antrópicos, los cuales no pueden ser afrontados utilizando exclusivamente los
recursos de la comunidad o de la sociedad afectada, y que por tanto requieren de asistencia o
apoyo externos.
Escorrentía:Volúmen que llega a la corriente poco después de comenzada la lluvia.
Frecuencia: En hidrología, número de veces que en promedio se presneta un evento con una
determinada magnitud, durante un período definido.
Gestión del Riesgo: Es un proceso social complejo que tiene como objetivo la reducción o la
previsión y control permanente del riesgo en la sociedad, en consonancia con, e integrada al
logro de pautas de desarrollo humano, económico, ambiental y territorial sostenibles.
Hidrograma: Gráfica que representa la variación del caudal con el tiempo en un sitio
determinado, que describe ususalmente la respuesta hidrológica de un área de drenaje a un
evento de precipitación.
Intensidad de la Precipitación: Cantidad de agua lluvia caída sobre una superficie durante un
tiempo determinado.
Mitigación: Políticas y acciones tendienbtes a reducir el riesgo existente. Está asociada a la
gestión correctiva del riesgo.
Período de retorno: Número de alos que en promedio la magnitud de un evento extremo es
igualada o excedida.
Precipiación: Cantidad de Agua lluvia caída en una superficie durante un tiempo determinado.
Prevención: Políticas y acciones que buscan evitar la generación de nuevos riesgos. Esta
asociada a la gestión prospectiva del riesgo.
Recuperación: Proceso de recuperación de las áreas y/o funciones afectadas por una
emergencias, calamidad o desastre para el establecimiento de condiciones socialmente acpetables
y sostenibles de vida en la población, la reducción de las vulnerabilidades existentes antes de la
emergencias y la intervención de procesos territoriales o sectoriales generadores de nuevos
riesgos.
Resiliencia: Capacidad de las personas, las organizaciones, la infraestructura y los ecosistemas
de asimilar un impacto negativo o de recuperar su funcionalidad a continuación de una
emergencia, desatre o calamidad.
Sumidero: Estructura diseñada y construida para cumplir con el propósito de captar las aguas de
escorrentía que corren por las cunetas de las clazadas de las vpias para entregarlas a las
estructuras de conexión o pozos de inspección de los alcantarillados combinados o de lluvias.
Tiempo de concentración: tiempo de recorrido de la escorrentía superficial desde el punto más
alejado de la cuenca de drenaje hasta el punto de salida considerado. En alcantarillado es la suma
del tiempo de entrada y de recorrido.
Vulnerabilidad: Característica propia de un elemento o grupo de elementos expuestos a una
amenaza, relacionada con su capacidad física, económica, política o social de anticipar, resistir y
recuperarse del daño sufrido cuando opera dicha amenaza. Es un factor de riesgo inbterno.
ANEXO B. DATOS DE PRECIPITACIÓN MENSUAL MULTIANUAL, ESTACIÓN EL
DELIRIO.
AÑO
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
ENE
112.8
50.5
233.5
22.4
64.5
4.2
35.8
1.0
0.0
6.1
50.4
9.4
132.7
47.1
103.4
28.7
28.9i
1.8
18.2
36.6
36.0
65.1
22.9
136.0
35.5
82.9
219.7
23.4
109.6
114.6
23.8
37.1r
5.7r
18.5r
24.2r
FEB
171.0
77.6
140.6
0.0
118.9
44.7
9.4
30.2
21.3
40.0
91.8
41.9
54.5
117.5
85.1
16.4
163.6i
43.6
30.5
125.1i
119.1
26.8i
43.0
73.8i
37.0
116.2
122.5
61.0
36.1
98.7
123.8
117.1
17.4r
45.7r
151.2r
56.1r
MAR
36.7
140.9
80.1
37.2
210.8
59.0
103.5
48.5
79.8
58.0i
38.9
63.3
107.2
120.2
42.1
64.0
142.9
112.3
50.1
137.7i
158.2
155.2i
57.8
75.0
113.7
113.3
134.0
93.6
115.2i
117.4
82.6
89.4
65.2r
81.8r
148.1r
38.8r
ABR
47.0
134.9
126.2
55.9
85.1
52.6
122.5
127.9
117.7
39.4i
129.4
127.9
157.2
178.7
65.0
87.6
114.2
85.3
23.3i
43.3
123.1
102.6
83.7
100.7
59.0
120.9
90.1
64.7i
55.6
133.2
99.5
53.8
131.2r
104.6r
139.9r
120.3r
MAY
110.8
126.1
125.9
123.0
84.9i
91.0
138.3
65.8
129.2
82.6
56.1
188.5
115.9
87.4
102.3
141.4
122.1
163.4
58.4
141.6
265.9
88.9
63.9
104.9
177.3
116.9
135.6
84.8
198.6
72.7
117.3
109.0
234.9r
84.2r
160.3r
228.6r
JUN
123.4
114.1
127.4
87.3
59.3
129.6i
159.7
80.4
144.3
190.1
147.8
152.0
120.9
59.2
186.8
100.3
249.0
93.7
104.5i
121.2
171.5
117.4
76.1
162.6
157.3
127.9
112.1
65.8i
211.9
87.5
79.9
156.3
332.5r
114.0r
290.7r
121.1r
JUL
169.6
183.9
156.8
107.3
140.6
54.0i
282.5
101.8
75.8
105.3
79.0
98.6
190.6
163.1
109.0
109.3
286.2
195.1
149.8i
162.8
135.7
193.7
248.9
175.6
325.8
89.3
275.4
410.9
192.1
109.1i
134.5
105.5
112.6r
242.0r
142.2r
96.6r
AGO
SEP
101.4 106.0
105.0
88.8
87.9
53.6
123.7 112.9
69.1
57.1
145.8
74.1
133.1 109.1
80.9
142.4
165.2
76.6
117.0
45.2
42.7i
85.4
73.4
75.1
141.3
62.9
123.1
69.1
133.7 101.3
80.1
112.6
62.7
121.6 36.6i
81.9i 101.9
78.4
81.4
151.1
65.0
257.1
58.9
169.9
73.1
122.1
67.6
181.8
68.7
76.1
72.1
114.8
62.3
128.0
41.3
93.2
41.5
83.2
101.1
144.9 105.4
190.2
74.0
192.3r 70.2r
91.3r 94.0r
198.8r 52.6r
132.4r 119.5r
OCT
171.4
58.0
124.1
100.8
87.8i
137.9
135.8
108.6
55.0
218.5
96.4
164.2
85.8
61.3
41.1
178.6
123.9i
165.1
81.6
116.7
42.4
28.2
55.3
118.8
52.5
55.8
39.1i
105.9
218.4
111.8
83.8
105.8r
115.6r
102.4r
174.1r
NOV
DIC ANUAL
99.1i
16.7 1 265.9
143.0 95.1 1 317.9
92.4
23.6 1 372.1
83.3 185.7 1 039.6
98.4i
12.6 1 089.1
134.9 201.7i 1 129.5
68.9
63.2 1 361.8
960.4
135.2 37.7
974.0
53.3
55.8
184.0 47.6i 1 133.8
988.5
75.8
94.8
126.2 38.8 1 159.3
57.2
78.3 1 304.5
35.0
62.1 1 123.8
157.9 20.8 1 148.5
627.8
86.7
47.9 1 566.5
47.8
78.8 1 131.0
989.0
117.4i 104.3
128.8 91.5 1 211.6
80.5
98.2 1 521.6
104.1 81.0 1 264.1
146.4 30.5 1 086.6
87.3
19.7 1 067.5
62.2i
36.8 1 474.4
64.6
87.8 1 073.1
83.5
76.0 1 345.0
161.4i 26.3 1 396.6
84.7
96.7 1 254.9
125.4 69.8 1 326.1
86.0
32.0 1 232.3
136.6 79.3 1 218.8
50.8r 34.4r 1 384.4
91.6r 80.4r 1 150.9
116.6r 50.8i 1 572.1
148.5r 73.5r 1 333.7
AÑO
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
ENE
83.2r
26.3r
16.8r
90.7i
8.4
35.6
119.6
14.3
40.5
FEB MAR ABR MAY JUN
JUL
15.3r 128.7r 156.1r 112.3r 223.1r 160.3r
74.5r 45.3r 127.1r 92.2r 222.4r 88.4r
38.9r 130.6r 87.1r 159.4i 155.9i 152.6r
42.8r 122.0r 196.3r 40.2i 121.6r 129.0r
32.5
42.3 183.5 200.9 131.7 141.4
158.8 201.0 266.9 229.4 85.3 138.3
60.7 138.7 141.2 79.6 119.9 182.9
224.7 68.0 158.1 152.2 66.6 183.4
56.9
95.1
89.5 117.8
AGO
114.3r
126.9r
114.4i
101.6r
68.1i
92.8
151.5
127.2
SEP
57.0r
48.0r
81.2i
56.0r
62.6
60.9
81.0
47.6
OCT
NOV
DIC ANUAL
243.4r 164.2r 71.0r 1 528.9
146.4r 113.6r 135.2r 1 246.3
85.4r 247.7i 146.6i 1 416.6
111.6i 53.9i
8.0r 1 073.7
128.0 181.7 171.6 1 352.7
264.8 216.2 85.7 1 835.7
246.0 114.0 135.3 1 570.4
118.5 286.0 73.1 1 519.7
399.8
Fuente: Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá – EAB.
a=Acumulado, d=Dudoso, e=Estimado, g=Generado, i=Incompleto, o=Observado,
r=Registrado.
ANEXO C.TIPOLOGÍAS DE SUDS CON MEDIDAS ESTRUCTURALES.
Se consideran medidas estructurales aquellas que gestionan la escorrentía contaminada mediante
actuaciones que contengan en mayor o menor grado algún elemento constructivo o supongan la
adopción de criterios urbanísticos ad hoc.
Las medidas estructurales más utilizadas son las siguientes:
• Tanques de almacenamiento de aguas lluvias.
Este tipo de SUDS es el más sencillo de todos. Consiste simplemente en la construcción de
tanques enterrados o no que permitan la captación y almacenamiento de agua lluvia con el fin de
utilizarla con fines no potables tales como el suministro de agua a sanitarios y orinales, lavado de
vehículos y riego de jardines y zonas verdes. Su implementación y mantenimiento correrá por
parte de quien decida implementar este tipo de medidas este tipo de medidas. Estos sistemas
deberán diseñarse evitando que se conviertan en hábitat propicio para la reproducción de
vectores. Estos sistemas pueden captar agua bien sea procedente de cubiertas o de superficies
duras de parqueaderos. En este último caso, debe proveerse de un sistema adecuado que permita
la remoción de grasas y de un sistema de filtrado adecuado que permita mejorar la calidad de las
aguas afluentes para su uso posterior.
Fuente: Documento Técnico de Soporte Sistema Urbanos de Drenaje Sostenible, Secretaría Distrital de Ambiente,
2011, Bogotá, Colombia.
• Sistema de techos verdes o cubiertas vegetalizadas.
Los techos verdes deberán mitigar el pico de crecientes asociados con eventos de precipitación
con períodos de retorno de 2 años.
La vegetación a utilizar deberá estar en condiciones de soportar períodos alternados de
humedecimiento y secado al igual que con períodos de calor y frío. La vegetación deberá ser
perene, resistente a la sequía, con poco requerimiento de agua después de que ya se encuentra
establecida, con preferencia de suelos bien drenados, autosustentable (es decir, que no requiera
de fertilizantes o herbicidas), capaces de resistir calor, frío y vientos extremos, con capacidad
para sobrevivir en suelos pobres con tendencia a la acidez y resistente al fuego. La variedad de
plantas a utilizar deberá ser lo más amplia posible para favorecer la biodiversidad y la estética
del techo terminado.
Igualmente deberá proveerse de drenaje adecuado y suficiente en los techos verdes vegetados
buscando evitar la generación de empozamientos. Por otra parte, deberá tenerse presente que la
vegetación instalada en pendientes mayores al 2% deberá anclarse debidamente con el fin de
evitar su arrastre hacia las canales de drenaje ante eventos de precipitación extremos. No sobra
decir que las cargas muertas superimpuestas por los diferentes elementos que conforman las
cubiertas verdes deben ser consideradas durante el diseño estructural del edificio que los
contendrán.
Con respecto a la impermeabilización de las cubiertas, debe asegurarse que los materiales
utilizados para tal fin sean resistentes a la penetración de raíces. Especial cuidado deberá tenerse
al proveer drenaje al techo verde, por cuanto las tuberías de drenaje de los techos deberán
construirse separadas del medio de soporte de la vegetación. De establecerse equipos mecánicos
en las vecindades de las cubiertas vegetalizadas, estos equipos deberán estar aislados de la zona
vegetalizadas y deberán contar con drenaje separado con el fin de mitigar posibles escapes de
combustibles o lubricantes.
• Drenes Filtrantes.
Los drenes filtrantes son SUDS conformados por excavaciones poco profundas (entre 1 y 2 m)
rellenas con materiales pétreos gruesos que crean almacenamiento temporal subsuperficial. Estos
sistemas poseen la desventaja de que puedan llegar a colmatarse con facilidad, por lo que
deberán diseñarse cuidadosamente sus capas granulares interiores con el fin de maximizar su
tiempo de vida útil. Estos elementos pueden captar lateralmente la escorrentía proveniente de
vías, o de un colector que previamente haya recolectado aguas pluviales no circuladas con
anterioridad a través de otro sistema SUDS. Estos sistemas deberán tener superficies cóncavas
que permitan la concentración de la escorrentía hacia el centro del elemento.
Materiales plásticos geocelulares pueden ser utilizados como elementos alternativos a los
materiales pétreos si permiten una adecuada retención y almacenamiento de la escorrentía. Los
drenes filtrantes serán vegetados o no, en cuyo caso debe disponerse de un geotextil filtrante en
las capas superiores del material de relleno que separe la franja de suelo que soporta la
vegetación del resto del material granular, mientras que simultáneamente se garantice la
percolación adecuada del agua en superficie. Deberá tenerse en cuenta que dadas las condiciones
de suelos de la Sabana de Bogotá, estos sistemas incorporarán tuberías de drenaje subsuperficial
que garantice el drenaje completo de estos sistemas hacia el sistema de alcantarillado.
Los drenes filtrantes son elementos que requieren de mantenimiento y que de colmatarse
implican el retiro y recolocación del material de relleno, por lo que su uso debe limitarse a
aquellas zonas en donde no se esperen grandes flujos de sedimentos o en donde se provean
sistemas de remoción de sólidos antes de que el agua sea descargada al interior del dren.
Por otro lado, los drenes filtrantes se diseñan para vaciarse y re-airearse repetidamente de manera
que no deben utilizarse en aquellos sitios en donde la tabla de agua subterránea sea
excesivamente (de preferencia, la tabla de agua máxima debe estar por lo menos un metro por
debajo de la cota de fondo de la trinchera que contiene el medio granular). Estos sistemas
deberán estar aislados del terreno circundante por medio de medidas que garanticen la
estabilidad del terreno e infraestructura vecina.
Estos sistemas podrán diseñarse como sistemas de filtro utilizando para su conformación
materiales granulares que permitan evacuar la totalidad de agua almacenada dentro del sistema
en un lapso de tiempo no mayor a 24 horas. Sobre los drenes filtrantes podrá existir un
almacenamiento temporal de agua lluvia mientras el agua es filtrada, garantizando en todo caso a
través del diseño del sistema la evacuación completa del sistema no se haga en un lapso no
mayor al antes establecido, ni que se generen láminas que generen encharcamientos en vías o el
urbanismo circundante.
• Cunetas verdes (Swales)
Estos elementos consisten en canales vegetalizados por donde se transporta la escorrentía
proveniente de las zonas impermeables. Estos elementos se conciben fundamentalmente como
herramientas para la retención de basuras gruesas y sólidos suspendidos en donde además se
favorece la remoción de contaminantes.
Esos elementos se podrán diseñar como canales abiertos en flujo permanente con números de
manning correspondientes a canales vegetados. Estos canales podrán reemplazar elementos
típicos de drenajes tales como cunetas en concreto si se garantiza un dimensionamiento adecuado
que permita evacuar los caudales de diseño. Las cunetas verdes deberán diseñarse con
velocidades menores a 1m/s con fin de prevenir la posible erosión del terreno y se deberá
propender por mantener la velocidad de flujo alrededor de 0.30 m/s con el fin de promover la
remoción de contaminantes, la sedimentación del material particulado y evitar su resuspension.
Las pendientes laterales deberán ser no mayores a 1:3 y el ancho de fondo no menor a 0.50 con
el fin de evitar daños a vehículos que accidentalmente accedan a las cunetas verdes. Deberá
preverse en su diseño que las láminas de agua que se presenten dentro de los canales vegetados
no generen efectos adversos sobre la vegetación ni que generen inundación en las vías o
urbanismo circundante. Las cunetas verdes no deberán ubicarse en terrenos con pendientes
menores al 4%.
• Zonas de bioretención.
Las zonas de bioretención, también llamadas filtros de bioretención, son zonas deprimidas poco
profundas en las que normalmente se dispone de un sistema tricapa con dren inferior y cuyo
funcionamiento dependen de la composición relativa de los suelos del sistema tricapa, con
mezclas especialmente diseñadas para permitir la remoción de contaminantes y disminuir los
picos de caudal. Una vez la escorrentía ha sido tratada a través de esta tipología de SUDS, el
agua es conducida hacia las redes de alcantarillado pluvial.
Las áreas de drenaje de los sistemas de bioretención se limitaran a un máximo de 2 hectáreas.
Áreas más grandes podrán ser drenadas a través de esta tipología de sistemas siempre y cuando
la profundidad de los sistemas diseñados no implique la inundación del SUDS por la presencia
de niveles freáticos altos o que se castigue adversamente el desempeño del elemento.
Estos elementos deberán acomodar el volumen a tratar con fines de calidad de agua de manera
que la cota de lámina de agua en el elemento esté por lo menos 0,15 m por debajo de la
superficie de terreno circundante. El caudal asociado deberá además de evacuarse en un período
de menos de 24 horas con el fin de proveer al sistema la capacidad de transitar eventos de
precipitación separados en promedio un día. Estos SUDS deberán contar obligatoriamente con
tuberías de excesos que permitan evacuar sin riesgo de inundación del terreno vecino las
crecientes mayores a las asociadas con el volumen a tratar con fines de calidad de agua.
Las áreas de bioretención estarán compuestas por tres capas de material. La primera consistirá en
una capa orgánica para infiltración y que permita el establecimiento de un ambiente propicio
para el crecimiento de microorganismos que permitan la degradación de hidrocarburos y materia
orgánica, y con una permeabilidad tal que permita el flujo del agua hacia las capas más
profundas. La segunda consistirá en un medio de plantado de la vegetación que permita
adsorción de hidrocarburos degradados, metales pesados y nutrientes. La capa final y más
profunda consistirá en una franja de arena que proporciona un medio aeróbico bien drenado a la
capa superior de plantado. Esta capa de arena será de por lo menos 0.30 m y poseer un tamaño de
grano entre 0.5 y 1 mm. La tubería de drenaje deberá estar alojada en una capa de grava de
tamaño de grano ente 5 y 20 mm.
• Sumidero tipo alcorque inundable.
Estos elementos son fundamentalmente zonas de bioretención que se usarán como un sistema de
apoyo al sistema de captación de aguas lluvias en vías a través de sumideros laterales
convencionales.
• Superficies permeables.
Las superficies permeables proporcionan un medio propicio para el tráfico peatonal o vehicular
permitiendo simultáneamente la percolación de las aguas lluvias a las capas inferiores de la
estructura de pavimento. El objetivo de este SUDS consistirá fundamentalmente en almacenar
el agua lluvia percolada temporalmente disminuyendo así la cantidad de escorrentía que de otra
manera quedaría en superficie.
En donde se plantee su uso, la estructura de cimentación o de soporte deberá disponer de
subdrenajes que conduzcan el agua percolada a través del sistema granular hacia las redes locales
de alcantarillado pluvial. La estructura de soporte estará además envuelta en una membrana
flexible impermeable que impida la saturación del suelo circundante. De preferencia, estas
superficies deberán estar conformadas por superficies de grava, por concreto o asfalto poroso, o
por pavimentos articulados con gran separación entre unidades individuales con el fin de facilitar
el paso del agua hacia las capas inferiores.
Para este tipo de superficies es importante conocer sus respectivos coeficientes de escorrentía.
Por medio de monitoreo, deberá establecerse claramente la tasa de infiltración de las aguas
lluvias a través de las superficies permeables, y verificarse que esta sea mayor que las
intensidades de lluvia que se espera caigan sobre ellas con el fin de evitar formación de
encharcamientos en superficie.
En la Figura 13 se presentan las posibles categorías de superficies permeables.
• Pondaje húmedo vegetado
En esta tipología de SUDS, se busca conformar un hábitat artificialmente en donde se posee una
lámina permanente de agua que es mantenida por medio del uso de una tubería de excesos
elevada. El agua del cuenco permanentemente se mezcla con el agua de eventos anteriores de
precipitación. Ante lluvia, el cuenco se llena y el agua es lentamente liberada por un período de 2
a 5 días. Debido a que las aguas de primer lavado se mezclan con las ya presentes al interior de
la piscina permanente del SUDS, la concentración de contaminantes en el agua de salida es
menor.
La existencia de una lámina de agua permanente permite la sedimentación del material
particulado, así como la remoción de contaminantes vía actividad biológica de plantas, algas y
bacterias presentes en la biota que se forma dentro de estos elementos. Esta tipología de SUDS
puede emplearse siempre y cuando se garantice la presencia continua de agua que permita el
soporte de la vegetación acuática en períodos secos.
Podrán implementarse diferentes tipologías de cuencos húmedos de detención en función del
volumen de agua que puede ser detenido en él. No obstante, de manera general dichos sistemas
contarán con dos cuencos separados. El primero de ellos se diseñará como un pondaje en donde
se favorecerá la sedimentación y la retención de partículas suspendidas, mientras que se
alimentará del caudal regulado proveniente del primer cuenco. La segunda cámara puede
eventualmente consistir en un espacio excavado hasta la superficie del nivel freático con el fin de
suplir las necesidades del agua de la vegetación que se busca soportar en su superficie.
Esta tipología de SUDS debe diseñarse buscando que la velocidad del flujo interior no posea la
capacidad de resuspender sedimentos. En general los requerimientos de área de este tipo de
elementos son mayores que para otras clases de SUDS, por lo que deberán usarse en lugares
donde las necesidades de espacio no sean apremiantes (por ejemplo, en parques). El diseño de la
profundidad de estos sistemas es crítico dado que cuencos muy poco profundos generarán
corrientes superficiales que puedan generar resuspension de sedimentos, mientras que por otro
lado, profundidades muy grandes puedan generar estratificación térmica del agua o condiciones
anóxicas que liberen contaminantes indeseables en el agua.
Los diseños de ingeniería de los cuencos húmedos de detención deberán incluir una franja
vegetada a lo largo de todo el perímetro. Esta franja deberá estar parcialmente sumergida con el
fin de establecer un medio propicio para el desarrollo de vegetación que promueva la retención
de sólidos transportados por la escorrentía y la remoción biológica de contaminantes solubles.
Estos SUDS deberán estar cercados, o contar con las medidas alternativas de protección
necesarias, con el fin de prevenir el ingreso de niños dentro de la piscina permanente.
Fuente: Documento Técnico de Soporte Sistema Urbanos de Drenaje Sostenible, Secretaría Distrital de Ambiente, 2011, Bogotá,
Colombia.
ANEXO D. CLASIFICACION HIDROLÓGICA DE LOS SUELOS
A. (Bajo potencial de escorrentía). Suelos que tienen alta tasa de infiltración aún cuando
estén muy húmedos. Consisten de arenas o gravas profundas bien a excesivamente
drenados. Estos suelos tienen una alta tasa de transmisión de agua.
B. (Moderadamente bajo potencial de escorrentía). Suelos con tasa de infiltación
moderada cuando están muy húmedos. Suelos moderadamente profundos a
profundos, moderadamente bien derenados a bien drenados, suelos con texturas
moderadamente finas a moderadamente gruesas y permeabilidad moderadamente
lenta a moderadamente rápida. Son suelos con tasas de transmisión de agua
moderadas.
C. (Moderadamente alto potencial de escorrentía). suelos con infiltración lenta cuando
están muy húmedos. Consisten de suelos con un estrato que impide el movimiento de
agua hacia abajo; suelos de textura moderadamente fina a finas; suelos con
infiltración lenta debido a sales o alkali, o suelos con niveles freáticos moderados.
Estos suelos pueden ser pobremente drenados o bien a moderadamente bien drenados,
con estratos de permeabilidad lenta a muy lenta a poca profundidad (50 – 100 cm)
D. (Alto potencial de escorrentía). Suelos con infiltración muy lenta cuando están muy
húmedos. Consisten de suelos arcillosos con alto potencial de expansión; suelos con
nivel freático alto permanentemente; suelos con estrato arcilloso superficial; suelos
con infiltración muy lenta debido a sales o alkali, y suelos poco profundos sobre
material impermeable. Estos suelos tienen tasas de transmisión de agua muy lenta.

DISEÑO DE LA ALTERNATIVA TÉCNICA MÁS FAVORABLE QUE

Transcripción

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