Las inundaciones urbanas son inundaciones de terrenos o propiedades en ciudades u otros entornos construidos , causadas por lluvias o mareas de tormenta costeras que superan la capacidad de los sistemas de drenaje, como las alcantarillas pluviales . Las inundaciones urbanas pueden ocurrir independientemente de si las comunidades afectadas están ubicadas dentro de llanuras aluviales designadas o cerca de cualquier cuerpo de agua. [1] Se desencadena, por ejemplo, por un desbordamiento de ríos y lagos, inundaciones repentinas o deshielo . Durante la inundación, el agua de lluvia o el agua liberada de las tuberías principales de agua dañadas pueden acumularse en la propiedad y en los derechos de paso públicos. Puede filtrarse a través de las paredes y pisos de los edificios, o retroceder hacia los edificios a través de tuberías de alcantarillado, sótanos, inodoros y lavabos.
En las zonas urbanas, los efectos de las inundaciones pueden verse agravados por las calles y carreteras pavimentadas existentes, que aumentan la velocidad del agua que fluye. Las superficies impermeables impiden que la lluvia se filtre en el suelo, lo que provoca una mayor escorrentía superficial que puede ser superior a la capacidad de drenaje local. [2] Los efectos del cambio climático en el ciclo del agua también pueden cambiar la gravedad y la frecuencia de las inundaciones urbanas. Esto se aplica en particular a las ciudades costeras, que pueden verse afectadas por el aumento del nivel del mar y una mayor intensidad de las precipitaciones. [3] : 925
Para reducir las inundaciones urbanas, los planificadores urbanos pueden utilizar, por ejemplo, los siguientes enfoques: construir infraestructura gris, utilizar infraestructura verde , mejorar los sistemas de drenaje y comprender y modificar el uso del suelo . En términos generales, la gestión integrada del agua urbana puede ayudar a reducir las inundaciones urbanas.
Causas
Personas navegando en kayak por una calle en Mid-City, Nueva Orleans, luego de las inundaciones de 2019
Existen varios tipos de inundaciones urbanas, cada una con una causa diferente:
Pluvial (inundaciones causadas por fuertes lluvias),
Fluvial (causado por el desbordamiento de un río cercano), y
Los distintos tipos de inundaciones urbanas generan distintos impactos y requieren distintas estrategias de mitigación. [ cita requerida ]
Cualquier actividad que amplíe las superficies impermeables de una ciudad puede aumentar el riesgo de inundaciones. Las superficies impermeables se generan mediante el sellado del suelo, ya que esto reduce las opciones de drenaje de las aguas de inundación. [3] : 925 A medida que el ritmo de la urbanización se acelera en todo el mundo, las inundaciones urbanas tienen el potencial de afectar a más personas. [3] : 925
Algunos investigadores han mencionado el efecto de almacenamiento en áreas urbanas con corredores de transporte creados por corte y relleno . Los rellenos con alcantarillas pueden convertirse en embalses si las alcantarillas se bloquean con escombros, y el flujo puede desviarse a lo largo de las calles. Varios estudios han analizado los patrones de flujo y la redistribución en las calles durante eventos de tormenta y la implicación en el modelado de inundaciones. [4]
Vínculos con el cambio climático
Se espera que muchas de las causas comunes de inundaciones urbanas, incluidas las mareas de tempestad, las fuertes precipitaciones y el desbordamiento de los ríos, aumenten en frecuencia y gravedad a medida que el cambio climático se intensifique y provoque aumentos en los niveles de los océanos y los ríos. [5] En particular, se espera que los patrones erráticos de precipitaciones aumenten la frecuencia y la gravedad de las inundaciones pluviales (como cantidades excesivas de lluvia en áreas urbanas que no pueden ser absorbidas adecuadamente por los sistemas de drenaje existentes y las áreas permeables ) y las inundaciones fluviales (como las precipitaciones excesivas sobre un río pueden causar inundaciones y desbordamientos, ya sea donde ocurren o aguas abajo a lo largo del recorrido del río). También se espera que aumente la gravedad de los eventos de tormentas extremas , incluidos los huracanes y otros tipos de ciclones tropicales . [6] Además, debido a la distribución geográfica de las áreas urbanas en desarrollo, se espera que el área de tierra potencialmente expuesta a inundaciones relacionadas con el cambio climático aumente significativamente. [7]
Las ciudades costeras pueden verse particularmente afectadas por el aumento del nivel del mar y la mayor intensidad de las precipitaciones. [3] : 925
Debido al aumento de las fuertes lluvias, es probable que las inundaciones se agraven cuando se produzcan. [8] : 1155 Las interacciones entre las precipitaciones y las inundaciones son complejas. Hay algunas regiones en las que se espera que las inundaciones sean menos frecuentes. Esto depende de varios factores, entre ellos los cambios en la lluvia y el deshielo, pero también la humedad del suelo . [8] : 1156 El cambio climático deja los suelos más secos en algunas zonas, por lo que pueden absorber las precipitaciones más rápidamente. Esto conduce a menos inundaciones. Los suelos secos también pueden volverse más duros. En este caso, las fuertes lluvias se escurren hacia los ríos y lagos, lo que aumenta los riesgos de inundaciones. [8] : 1155
Impactos
Una mujer atrapada en el techo de un automóvil durante una inundación repentina en Toowoomba , Queensland, Australia
Algunos de los impactos más evidentes de las inundaciones urbanas son los que afectan a la vida humana y a la propiedad. En 2020, las inundaciones causaron unas 6.000 muertes y provocaron daños por valor de 51.300 millones de dólares a nivel mundial. [9] Los residentes de las regiones de baja altitud suelen correr el riesgo de sufrir inundaciones, pérdidas económicas e incluso la pérdida de vidas.
Las inundaciones urbanas también afectan a servicios públicos críticos, incluidos los sistemas de transporte público. [10] [11] La congestión del tráfico puede verse agravada por eventos de inundaciones urbanas. [12]
El IPCC resumió la investigación actual sobre los impactos económicos de la siguiente manera (a partir de 2022): "los riesgos económicos asociados con futuras inundaciones de aguas superficiales en pueblos y ciudades son considerables". [3] : 925 Esto se explica como parte de la interacción dinámica de los sistemas urbanos con el clima. [3] : 922
Las inundaciones urbanas tienen importantes consecuencias económicas. En Estados Unidos, los expertos del sector estiman que los sótanos húmedos pueden reducir el valor de las propiedades entre un 10% y un 25% y se citan entre las principales razones para no comprar una vivienda. [13] Según la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA) de Estados Unidos , casi el 40% de las pequeñas empresas nunca vuelven a abrir sus puertas tras un desastre por inundaciones. [14] En el Reino Unido , se estima que las inundaciones urbanas cuestan 270 millones de libras al año en Inglaterra y Gales ; 80.000 viviendas están en riesgo. [15]
Un estudio del condado de Cook, Illinois , identificó 177.000 reclamaciones de seguros por daños a la propiedad realizadas en el 96% de los códigos postales del condado durante un período de cinco años, de 2007 a 2011. Esto equivale a que una de cada seis propiedades del condado presentara una reclamación. Los pagos promedio por reclamación fueron de $3.733 en todos los tipos de reclamaciones, y las reclamaciones totales ascendieron a $660 millones durante los cinco años examinados. [13]
Las inundaciones urbanas también pueden crear problemas de gran alcance en la cadena de suministro, [16] [17] que pueden generar interrupciones significativas en la disponibilidad de bienes y servicios, así como pérdidas financieras para las empresas.
Entre 1961 y 2020, se notificaron casi 10.000 casos, 1,3 millones de muertes y un mínimo de 3,3 billones de dólares en pérdidas económicas, a una tasa de pérdidas equivalente a casi 1.800 dólares por segundo. En promedio, el total de muertes notificadas en todo el mundo fue de alrededor de 23.000 al año durante las últimas seis décadas, a una tasa equivalente de una muerte cada 24 minutos. [18]
Modelado
Modelos localizados
El modelado de inundaciones a menudo se lleva a cabo de una manera muy localizada, con modelos hidrológicos creados para municipios individuales e incorporando detalles sobre edificios, infraestructura, vegetación, uso de la tierra y sistemas de drenaje. [19] Este modelado localizado puede ser muy útil, especialmente cuando se combina con datos históricos, para predecir qué ubicaciones específicas (por ejemplo, calles o intersecciones) serán las más afectadas durante un evento de inundación y puede ser útil para diseñar sistemas de mitigación efectivos específicos para las necesidades locales.
Los flujos de inundación en entornos urbanos han sido investigados relativamente recientemente a pesar de muchos siglos de eventos de inundaciones. [20] Algunos investigadores mencionaron el efecto de almacenamiento en áreas urbanas. Varios estudios analizaron los patrones de flujo y la redistribución en las calles durante eventos de tormenta y la implicación en términos de modelado de inundaciones. [21] Algunas investigaciones recientes consideraron los criterios para la evacuación segura de personas en áreas inundadas. [22] Pero algunas mediciones de campo recientes durante las inundaciones de Queensland de 2010-2011 mostraron que cualquier criterio basado únicamente en la velocidad del flujo, la profundidad del agua o el momento específico no puede dar cuenta de los peligros causados por las fluctuaciones de la velocidad y la profundidad del agua. [20] Estas consideraciones ignoran además los riesgos asociados con los escombros de gran tamaño arrastrados por el movimiento del flujo. [22]
El modelo de número de curva (CN) de precipitación-escorrentía es ampliamente adoptado. Sin embargo, se ha informado que ha fallado repetidamente en la predicción consistente de los resultados de escorrentía en todo el mundo. A diferencia del concepto existente de condición de humedad antecedente, uno de los estudios recientes preservó el marco básico de predicción de escorrentía de número de curva parsimonioso para la calibración del modelo de acuerdo con las condiciones de saturación de diferentes cuencas hidrográficas bajo la guía de estadísticas inferenciales. El estudio también mostró que el modelo de predicción de escorrentía CN existente no era estadísticamente significativo sin recalibración. El modelo de predicción de escorrentía CN se puede calibrar de acuerdo con el conjunto de datos de precipitación-escorrentía regional para la predicción de inundaciones repentinas urbanas. [18]
Modelización de los impactos del cambio climático
Por otra parte, la modelización de los impactos del cambio climático suele realizarse desde una perspectiva global "de arriba hacia abajo". Si bien estos modelos pueden ser útiles para predecir los efectos mundiales del calentamiento global y para generar conciencia sobre los impactos a gran escala, su resolución espacial suele estar limitada a 25 km o más, lo que los hace menos útiles para los planificadores locales a la hora de mitigar los efectos del cambio climático a escala de cada calle. [23]
Algunos abogan por una integración del modelado hidrológico localizado con el modelado climático a mayor escala, afirmando que dicha integración permite que los beneficios de ambas formas de modelado se obtengan simultáneamente y crea el potencial para modelar las inundaciones debidas al cambio climático de una manera que permite a los planificadores diseñar estrategias específicas para mitigarlas a nivel local. [24]
Los científicos investigan los escenarios de cambio climático y sus impactos en las inundaciones urbanas y descubrieron que: "Por ejemplo, en el Reino Unido, los daños anuales esperados de las aguas superficiales pueden aumentar entre 60 y 200 millones de libras esterlinas para los escenarios de calentamiento proyectados de 2 a 4 °C; las acciones de adaptación mejoradas podrían controlar las inundaciones hasta un escenario de 2 °C, pero serán insuficientes más allá de eso. [3] : 926
Mitigación y gestión
Los flujos de inundaciones en entornos urbanos se han estudiado hace relativamente poco tiempo, a pesar de muchos siglos de eventos de inundaciones. [25] Algunas investigaciones recientes han considerado los criterios para la evacuación segura de personas en áreas inundadas. [26]
Construyendo infraestructura gris
Una estrategia tradicional de gestión de inundaciones urbanas es la construcción de infraestructura gris, que es un conjunto de tipos de infraestructura (incluidas las presas y los diques) tradicionalmente construidos de hormigón u otros materiales impermeables y diseñados para impedir el flujo de agua. Si bien la infraestructura gris puede ser eficaz para prevenir los daños relacionados con las inundaciones [27] y puede ser económicamente valiosa, [28] algunos modelos sugieren que la infraestructura gris puede volverse menos eficaz para prevenir los impactos relacionados con las inundaciones en las zonas urbanas en el futuro a medida que el cambio climático haga que la intensidad y la frecuencia de las inundaciones aumenten. [29]
Utilizando infraestructura verde
Un esquema que muestra cómo se pueden integrar la infraestructura verde y la gestión del agua.
Una alternativa a la infraestructura gris es la infraestructura verde , que se refiere a un conjunto de estrategias para absorber y almacenar las aguas pluviales en el lugar donde caen o cerca de él. La infraestructura verde incluye muchos tipos de vegetación, grandes áreas abiertas con superficies permeables e incluso dispositivos de recolección de agua de lluvia. [30] La infraestructura verde puede resultar una forma eficaz y rentable de reducir la extensión de las inundaciones urbanas. [31]
Mejorar los sistemas de drenaje
Una forma habitual de mitigar las inundaciones urbanas es mediante sistemas de drenaje urbano, que transportan el agua de lluvia lejos de las calles y los comercios y la llevan a zonas adecuadas de almacenamiento y drenaje. Si bien los sistemas de drenaje urbano ayudan a los municipios a gestionar las inundaciones y pueden ampliarse a medida que aumenta la población y la extensión urbana, estos sistemas pueden no ser suficientes para mitigar futuras inundaciones adicionales debido al cambio climático. [32]
Los estanques de retención como éste en Dunfermline, Escocia , se consideran componentes de un sistema de drenaje sostenible.
Los sistemas de drenaje sostenible (también conocidos como SuDS, [33] SUDS, [34] [35] o sistemas de drenaje urbano sostenible [36] ) son un conjunto de prácticas de gestión del agua que tienen como objetivo alinear los sistemas de drenaje modernos con los procesos hídricos naturales y son parte de una estrategia de infraestructura verde más amplia . [37] Los esfuerzos de SuDS hacen que los sistemas de drenaje urbano sean más compatibles con los componentes del ciclo natural del agua, como los desbordes por mareas de tormenta , la percolación del suelo y la biofiltración. Estos esfuerzos esperan mitigar el efecto que el desarrollo humano ha tenido o puede tener sobre el ciclo natural del agua , en particular las tendencias de escorrentía superficial y contaminación del agua. [38]
Los SuDS se han vuelto populares en las últimas décadas a medida que ha aumentado la comprensión de cómo el desarrollo urbano afecta los entornos naturales, así como la preocupación por el cambio climático y la sostenibilidad. Los SuDS a menudo utilizan componentes construidos que imitan las características naturales para integrar los sistemas de drenaje urbano en los sistemas de drenaje natural o en un sitio de la manera más eficiente y rápida posible. La infraestructura de los SUDS se ha convertido en una parte importante del proyecto de demostración Blue-Green Cities en Newcastle upon Tyne . [39]
Comprender y modificar el uso del suelo
Dado que la proporción de superficies permeables e impermeables en una zona es importante para la gestión de inundaciones, comprender y modificar el uso de la tierra y la proporción de tierra asignada a diferentes propósitos/tipos de uso es importante para la planificación de la gestión de inundaciones. [40] [41] En particular, aumentar el porcentaje de tierra dedicada a espacios abiertos con vegetación puede ser útil para proporcionar un área de absorción y almacenamiento para la escorrentía de tormentas. [42] Estas áreas a menudo se pueden integrar con servicios urbanos existentes, como parques y campos de golf. Aumentar la fracción de superficie permeable de un área urbana (por ejemplo, plantando paredes/techos verdes o utilizando materiales de construcción permeables alternativos) también puede ayudar a reducir el riesgo de eventos de inundación vinculados al clima. [43] [44]
Gestión integrada del agua urbana
Comparación del ciclo natural y urbano del agua y los paisajes urbanos en ciudades convencionales y ciudades azul - verdesLa gestión integrada del agua urbana (GIAU) es la práctica de gestionar el agua dulce , las aguas residuales y las aguas pluviales como componentes de un plan de gestión de toda la cuenca . Se basa en consideraciones existentes sobre el suministro de agua y el saneamiento dentro de un asentamiento urbano al incorporar la gestión del agua urbana dentro del alcance de toda la cuenca fluvial. [45] La GAU se considera comúnmente como una estrategia para lograr los objetivos del diseño urbano sensible al agua . La GAU busca cambiar el impacto del desarrollo urbano en el ciclo natural del agua , basándose en la premisa de que al gestionar el ciclo urbano del agua en su conjunto, se puede lograr un uso más eficiente de los recursos que proporcione no solo beneficios económicos sino también mejores resultados sociales y ambientales. Un enfoque es establecer un ciclo interno del agua urbana mediante la implementación de estrategias de reutilización. El desarrollo de este ciclo del agua urbana requiere una comprensión tanto del balance hídrico natural, previo al desarrollo, como del balance hídrico posterior al desarrollo. La contabilización de los flujos en los sistemas previos y posteriores al desarrollo es un paso importante para limitar los impactos urbanos en el ciclo natural del agua. [46]
Una de las zonas urbanas en riesgo más conocidas en los Estados Unidos es Nueva Orleans . Debido a su ubicación costera y su baja elevación, la ciudad es propensa a inundaciones debido a tormentas tropicales, incluidos ciclones y huracanes, y es particularmente vulnerable a los cambios en el nivel del mar o la frecuencia de las tormentas. En 2005, el huracán Katrina causó más de 1800 muertes y 170 mil millones de dólares en daños. [47] Después de Katrina, se construyeron protecciones adicionales contra inundaciones teniendo en cuenta el cambio climático; estas protecciones han demostrado ser efectivas para reducir los daños debidos a eventos climáticos extremos posteriores, como el huracán Ida . [48]
Durante el verano de 2021, los huracanes Henri e Ida provocaron importantes inundaciones en muchas ciudades de la costa este de los Estados Unidos. [49] [50] En particular, la ciudad de Nueva York experimentó niveles récord de precipitaciones, lo que llevó a muchos a preguntarse si la ciudad debería implementar medidas adicionales de protección contra inundaciones en previsión de posibles inundaciones futuras. [51] En septiembre de 2021, la alcaldía de la ciudad de Nueva York publicó un nuevo plan de preparación para las lluvias. [52]
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