La escorrentía urbana es la escorrentía superficial del agua de lluvia, el riego de jardines y el lavado de automóviles [1] creada por la urbanización . Las superficies impermeables ( carreteras , estacionamientos y aceras ) se construyen durante el desarrollo de la tierra . Durante la lluvia , las tormentas y otros eventos de precipitación , estas superficies (construidas con materiales como asfalto y hormigón ), junto con los tejados , llevan el agua de lluvia contaminada a los desagües pluviales , en lugar de permitir que el agua se filtre a través del suelo . [2] Esto provoca la reducción del nivel freático (porque se reduce la recarga de agua subterránea ) e inundaciones, ya que la cantidad de agua que permanece en la superficie es mayor. [3] [4] La mayoría de los sistemas de alcantarillado pluvial municipales descargan aguas pluviales sin tratar en arroyos , ríos y bahías . Este exceso de agua también puede llegar a las propiedades de las personas a través de los respaldos del sótano y la filtración a través de las paredes y los pisos de los edificios.
La escorrentía urbana puede ser una fuente importante de inundaciones urbanas y contaminación del agua en comunidades urbanas de todo el mundo.
El agua que se escurre por superficies impermeables en áreas urbanas tiende a recoger gasolina , aceite de motor , metales pesados , basura y otros contaminantes de las carreteras y estacionamientos, así como fertilizantes y pesticidas de los céspedes. Las carreteras y los estacionamientos son fuentes importantes de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que se crean como subproductos de la combustión de gasolina y otros combustibles fósiles , así como de los metales pesados níquel , cobre , zinc , cadmio y plomo . La escorrentía de los techos aporta altos niveles de compuestos orgánicos sintéticos y zinc (de canaletas galvanizadas ). El uso de fertilizantes en céspedes residenciales, parques y campos de golf es una fuente mensurable de nitratos y fósforo en la escorrentía urbana cuando el fertilizante se aplica incorrectamente o cuando el césped se fertiliza en exceso. [3] [5]
Los suelos erosionados o las obras de construcción mal mantenidas pueden provocar a menudo un aumento de la sedimentación en la escorrentía. La sedimentación suele depositarse en el fondo de los cuerpos de agua y puede afectar directamente a la calidad del agua. Los niveles excesivos de sedimentos en los cuerpos de agua pueden aumentar el riesgo de infecciones y enfermedades a través de los altos niveles de nutrientes presentes en el suelo. Estos altos niveles de nutrientes pueden reducir el oxígeno y estimular el crecimiento de las algas, al tiempo que limitan el crecimiento de la vegetación nativa, lo que puede alterar el ecosistema acuático . Los niveles excesivos de sedimentos y sólidos suspendidos también tienen el potencial de dañar la infraestructura existente. La sedimentación puede aumentar la escorrentía superficial al obstruir los sistemas de inyección subterráneos. El aumento de los niveles de sedimentación también puede reducir el almacenamiento detrás del embalse . Esta reducción de las capacidades de los embalses puede generar mayores gastos para las agencias de tierras públicas y, al mismo tiempo, afectar la calidad de las áreas recreativas acuáticas. [6]
La escorrentía también puede inducir la bioacumulación y biomagnificación de toxinas en la vida marina. La escorrentía transporta pequeñas cantidades de metales pesados a los océanos, que pueden acumularse en los animales acuáticos y causar intoxicación por metales . Esta intoxicación por metales pesados también puede afectar a los humanos, ya que la ingestión de un animal envenenado aumenta el riesgo de intoxicación por metales pesados. [7] [8]
A medida que las aguas pluviales se canalizan hacia los desagües pluviales y las aguas superficiales, la carga natural de sedimentos que se descarga en las aguas receptoras disminuye, pero el caudal y la velocidad del agua aumentan. De hecho, la cubierta impermeable de una ciudad típica genera cinco veces más escorrentía que un bosque típico del mismo tamaño. [9] [ aclaración necesaria ]
El riego excesivo mediante aspersores puede producir escorrentía que llega a las aguas receptoras durante condiciones de bajo caudal . [10] La escorrentía transporta contaminantes acumulados a arroyos con índices de dilución inusualmente bajos, lo que causa concentraciones de contaminantes más altas que las que se encontrarían durante eventos de precipitación regional. [11]
La escorrentía urbana es una de las principales causas de las inundaciones urbanas , la inundación de tierras o propiedades en un entorno edificado causada por las lluvias que superan la capacidad de los sistemas de drenaje , como las alcantarillas pluviales . [12] Provocadas por eventos como inundaciones repentinas , marejadas ciclónicas , inundaciones por desbordamiento de riberas o derretimientos de nieve , las inundaciones urbanas se caracterizan por sus impactos repetitivos, costosos y sistémicos en las comunidades, incluso cuando no se encuentran dentro de llanuras aluviales o cerca de cualquier cuerpo de agua. [13]
Existen varias formas en las que las aguas pluviales ingresan a las propiedades : a través de tuberías de alcantarillado, inodoros y lavabos, a través de paredes y pisos de edificios, a través de la acumulación de agua en la propiedad y en las vías públicas y a través del desbordamiento de cuerpos de agua como ríos y lagos. En las propiedades construidas con sótanos, las inundaciones urbanas son la causa principal de las inundaciones en los sótanos. [ cita requerida ]
Las escorrentías urbanas contribuyen a los problemas de calidad del agua . En 2009, el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos publicó un informe exhaustivo sobre los efectos de las aguas pluviales urbanas y afirmó que siguen siendo una fuente importante de contaminación en muchas cuencas hidrográficas de todo Estados Unidos. [14] : vii El informe explicaba que "... es probable que se produzcan más descensos en la calidad del agua si no se abordan los cambios en el uso de la tierra que caracterizan a fuentes de contaminación más difusas... Entre ellas se incluyen las actividades agrícolas, silvícolas, urbanas, industriales y de construcción que alteran la tierra y de las que surgen contaminantes difíciles de controlar durante los fenómenos meteorológicos húmedos. La contaminación procedente de estos paisajes ha sido reconocida casi universalmente como el desafío más acuciante para la restauración de los cuerpos de agua y los ecosistemas acuáticos en todo el país". [14] : 24
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La escorrentía también aumenta las temperaturas en los arroyos, lo que perjudica a los peces y otros organismos (una repentina ráfaga de agua caliente debido a una tormenta puede causar una descarga de agua caliente que mate a los peces). Además, la sal de carretera que se utiliza para derretir la nieve en las aceras y las carreteras puede contaminar los arroyos y los acuíferos subterráneos . [15]
Uno de los efectos más pronunciados de la escorrentía urbana se produce en los cursos de agua que históricamente contenían poca o ninguna agua durante los períodos de clima seco (a menudo llamados arroyos efímeros ). Cuando se urbaniza un área alrededor de un arroyo de este tipo , la escorrentía resultante crea un flujo de agua artificial durante todo el año que daña la vegetación, la vida silvestre y el lecho del río. Al contener poco o ningún sedimento en relación con la relación histórica de sedimento a agua, la escorrentía urbana se precipita por el canal del arroyo, arruinando características naturales como meandros y bancos de arena , y crea una erosión grave, lo que aumenta las cargas de sedimentos en la desembocadura al tiempo que talla severamente el lecho del arroyo río arriba. A modo de ejemplo, en muchas playas del sur de California en la desembocadura de un curso de agua, la escorrentía urbana transporta basura, contaminantes, limo excesivo y otros desechos, y puede plantear riesgos de moderados a graves para la salud.
Debido a los fertilizantes y los desechos orgánicos que suelen llevar las escorrentías urbanas, la eutrofización suele producirse en las vías fluviales afectadas por este tipo de escorrentías. Después de fuertes lluvias, la materia orgánica en las vías fluviales es relativamente alta en comparación con los niveles naturales, lo que estimula el crecimiento de floraciones de algas que pronto consumen la mayor parte del oxígeno . Una vez que se agota el oxígeno natural en el agua, las floraciones de algas mueren y su descomposición provoca una mayor eutrofización. Estas floraciones de algas se producen principalmente en áreas con agua estancada, como charcas de arroyos y las charcas detrás de presas , vertederos y algunas estructuras de caída . La eutrofización suele tener consecuencias mortales para los peces y otros organismos acuáticos.
La erosión excesiva de las riberas de los ríos puede causar inundaciones y daños a la propiedad. Durante muchos años, los gobiernos han respondido a menudo a los problemas de erosión de los ríos urbanos modificando los ríos mediante la construcción de diques endurecidos y estructuras de control similares utilizando materiales de hormigón y mampostería. El uso de estos materiales duros destruye el hábitat de los peces y otros animales. [16] Un proyecto de este tipo puede estabilizar el área inmediata donde se produjo el daño por inundación, pero a menudo simplemente traslada el problema a un segmento aguas arriba o aguas abajo del río. [17] Véase Ingeniería fluvial .
Existen muchas formas diferentes en las que la escorrentía urbana contaminada puede dañar a los seres humanos, como contaminar el agua potable, alterar las fuentes de alimentos e incluso provocar el cierre de partes de las playas debido al riesgo de enfermedades. Después de fuertes lluvias que provocan desbordamientos de aguas pluviales, el agua contaminada puede afectar a los cursos de agua en los que las personas se recrean o pescan, lo que provoca el cierre de las playas o las actividades acuáticas. Esto se debe a que la escorrentía probablemente haya provocado un aumento del crecimiento de bacterias dañinas o una contaminación química inorgánica en el agua. [ cita requerida ] Los contaminantes que a menudo consideramos los más dañinos son los derrames de gasolina y petróleo, pero a menudo pasamos por alto el impacto que tienen los fertilizantes e insecticidas. Cuando se riegan las plantas y se irrigan los campos, los productos químicos con los que se han tratado los céspedes y los cultivos pueden llegar al nivel freático. Los nuevos entornos en los que se introducen estos productos químicos sufren debido a su presencia, ya que matan la vegetación nativa, los invertebrados y los vertebrados. [ cita requerida ]
El control eficaz de la escorrentía urbana implica reducir la velocidad y el caudal de las aguas pluviales, así como las descargas de contaminantes. Los gobiernos locales utilizan diversas técnicas de gestión de las aguas pluviales para reducir los efectos de la escorrentía urbana. Estas técnicas, denominadas mejores prácticas de gestión de la contaminación del agua (BMP) en algunos países, pueden centrarse en el control de la cantidad de agua, mientras que otras se centran en mejorar la calidad del agua, y algunas cumplen ambas funciones. [18]
Las prácticas de prevención de la contaminación incluyen técnicas de desarrollo de bajo impacto (LID) o infraestructura verde , conocidas como Sistemas de Drenaje Sostenible (SuDS) en el Reino Unido y Diseño Urbano Sensible al Agua (WSUD) en Australia y Oriente Medio, como la instalación de techos verdes y la manipulación mejorada de productos químicos (por ejemplo, la gestión de combustibles y aceite de motor, fertilizantes, pesticidas y descongelantes de carreteras ). [9] [19] Los sistemas de mitigación de escorrentía incluyen cuencas de infiltración , sistemas de biorretención , humedales construidos , cuencas de retención y dispositivos similares. [20] [21]
Para ofrecer soluciones eficaces a los problemas de escorrentía urbana, es necesario contar con programas municipales adecuados que tengan en cuenta las necesidades y diferencias de la comunidad. Factores como la temperatura media de una ciudad, los niveles de precipitaciones, la ubicación geográfica y los niveles de contaminantes atmosféricos pueden afectar a los índices de contaminación de la escorrentía urbana y plantear desafíos únicos para su gestión. Los factores humanos, como las tasas de urbanización, las tendencias de uso del suelo y los materiales de construcción elegidos para superficies impermeables, suelen exacerbar estos problemas.
La implementación de estrategias de mantenimiento a nivel de ciudad, como programas de barrido de calles, también puede ser un método eficaz para mejorar la calidad de las escorrentías urbanas. Las aspiradoras para barrer calles recogen partículas de polvo y sólidos suspendidos que suelen encontrarse en estacionamientos públicos y calles y que suelen terminar en las escorrentías. [22]
Los programas educativos también pueden ser una herramienta eficaz para gestionar las escorrentías urbanas. Las empresas y los particulares locales pueden desempeñar un papel fundamental en la reducción de la contaminación por escorrentías urbanas simplemente mediante sus prácticas, pero a menudo desconocen las reglamentaciones. Crear un debate productivo sobre las escorrentías urbanas y la importancia de la eliminación eficaz de los artículos domésticos puede ayudar a fomentar prácticas respetuosas con el medio ambiente a un coste reducido para la ciudad y la economía local. [23]
La contaminación térmica por escorrentía se puede controlar mediante instalaciones de gestión de aguas pluviales que absorban la escorrentía o la dirijan hacia las aguas subterráneas , como los sistemas de biorretención y las cuencas de infiltración. Las cuencas de biorretención tienden a ser menos eficaces para reducir la temperatura, ya que el agua puede calentarse con el sol antes de ser descargada a un arroyo receptor. [18] : p. 5–58
La recolección de aguas pluviales se ocupa de la recolección de escorrentías de arroyos, barrancos, corrientes efímeras y otros cursos de agua subterráneos. Los proyectos de recolección de aguas pluviales suelen tener múltiples objetivos, como reducir la escorrentía contaminada hacia aguas sensibles, promover la recarga de aguas subterráneas y aplicaciones no potables como la descarga de inodoros y el riego . [24]
