Reducción de la Inundación de Ciudades Urbanas a través de las Ciudades Esponja

Reducción del impacto de las inundaciones urbanas a través de las ciudades esponja

A medida que pasan los años, la influencia antrópica sobre el territorio en el que se asienta una población es mas evidente debido a que la urbanización avanza con paso firme: grandes ciudades llenas de concreto y tecnología son la imagen futurista por excelencia que se ha instalado en la visión de la sociedad; sin embargo, la alteración de los ciclos naturales de los diferentes elementos que conforman el ecosistema es evidente, y se refleja en problemáticas como las inundaciones urbanas.

Gracias a la ola de crecimiento urbano en Europa a mitad del siglo XX se evidencio el déficit de la infraestructura urbana de la época para responder ante el drenaje de las aguas lluvia en las ciudades: las inundaciones daban sus primeros indicios de convertirse en un problema generalizado que afectaría todas las áreas urbanas. Debido al aumento en las inundaciones, y los problemas que causaban, se dio paso a la aplicación de conceptos clásicos de hidráulica e hidrología al área de desarrollo urbano, dando origen a la hidrología Urbana , la cual se encarga de estudiar el ciclo hidrológico, la transformación de la lluvia a escorrentía, y el comportamiento hidráulico del alcantarillado.

Para el desarrollo de la temática, es importante brindar una definición específica del término “inundación”. La definición mas elemental es la que enuncia que es el evento en el cual el agua ocupa lugares en donde regularmente no está; sin embargo, para dar un poco mas de claridad, se empleara la definición brindada por el IDEAM: Es la acumulación temporal fuera de los cauces y áreas de reserva hídrica de las redes de drenaje, ya sean naturales o construidas. 

Con el objetivo de entender el ciclo hídrico en la urbe, es necesario retroceder al origen de esta: el área rural. En la Figura 1 se evidencian los procesos hidrológicos producidos en una cuenca rural típica, que cuenta con un escenario poco modificado e idóneo en el cumplimiento del ciclo: el agua que se precipita de las nubes encuentra un suelo que le permite infiltrarse, por lo que el porcentaje de agua en escorrentía superficial, el cual es el que llega a los puntos de desagüe, es bajo en relación al volumen total precipitado (Secretaria de seguridad y proteccion ciudadana de Mexico, 2004); contrario a lo que sucede en las ciudades, donde la lluvia encuentra superficies que la repelen, como los desagües artificiales, canaletas, cubiertas a dos aguas y pavimentos, convirtiendo el 100% de la precipitación en escorrentía superficial. 

Teniendo claro el comportamiento del ciclo hidrológico, sus escorrentías y flujos, se procede a analizar los motivos por los que se generan colapsos de esta índole en la urbe, generando las inundaciones urbanas.

Causantes de las Inundaciones Urbanas

El detonante principal de las inundaciones de cualquier índole es la lluvia, que a medida que pasan los años a aumentado sus niveles de precipitación anual; las lluvias constantes de corta y larga duración, el deshielo de los glaciares y la descarga de las aguas represadas por los mismos son algunas de las causantes de inundaciones directamente relacionadas con las alteraciones del cambio climático, y más específicamente con las modificaciones que ha sufrido el ciclo hidrológico a causa de este.

En un ámbito urbano, entran a jugar otros elementos que potencian la modificación de este ciclo, desarrolladas en primera instancia desde la planeación y desarrollo de la urbe, el cual se ha dado en su mayoría sin un esquema que tenga en cuenta las diferentes cuencas hídricas y rutas de escorrentía; de igual forma la ausencia de un sistema de alcantarillado viable para la ciudad según su magnitud, que no solo evita las inundaciones sino que permite trabajar en la opción de dar un tratamiento sostenible a las aguas pluviales; y finalmente por el mantenimiento inadecuado de los drenajes que sufren afectaciones debido a los residuos en las calles que llegan a obstaculizar el flujo de la corriente del agua en las cuencas artificiales.

A medida que crecen los indicadores de inundaciones a nivel global, los cuestionamientos sobre los motivos del aumento que han sufrido estas en las zonas urbanas a lo largo de los últimos años también crecen. Para responder se debe tener claro que las acciones que se toman sobre el medio ambiente, el uso o mal uso de los recursos naturales, van sumando problemáticas que se acumulan y luego se denominan catástrofe natural cuando ha sido el ser humano quien construyo dicha catástrofe. Por ende, basándose en los hechos, no se puede concebir la inundación de la ciudad solo como una catástrofe natural, el ser humano y su desarrollo juegan un rol bastante predominante como factor desencadenante de estas.

Otro factor relevante en el riesgo a las inundaciones que va de la mano con la ausencia de planeación es la invasión de áreas de reserva al margen de los ríos: en medio de la crisis social que viven los países, se realizan asentamientos informales en áreas no permitidas, lo que pone en riesgo la vida de personas. Es a través de la identificación de estas zonas vulnerables que se pueden poner en practica planes adaptativos para aumentar la resiliencia de la población ante situaciones de desastre inherentes al riesgo inminente en el que se encuentran, independientemente del nivel social al que pertenezcan. Esta resiliencia ha de ser extrapolada al área técnica, donde el estudio de los eventos de inundación den paso a un análisis de los sucesos: el cálculo de periodo de retorno, la frecuencia y la densidad de las precipitaciones, que permitan arrojar veredictos aplicables para una mejor respuesta en situaciones que se presenten en un futuro. 

En el momento en el que una ciudad identifica los detonantes principales de sus inundaciones, tiene la posibilidad de actuar y hacer algo al respecto, como es el caso de Holanda, donde a través de 17.500 kilómetros de barreras, evita convertirse en un lago enorme debido a su ubicación geográfica. Actualmente, más de la mitad de su población vive en tierras situadas bajo riesgo de inundación. Sin embargo, las barreras, que han sido comercializadas a otros países debido a su gran desempeño, no son el único sistema que utiliza Holanda como medio preventivo. Los “terps” son unos montículos artificiales de tierra sobre los cuales se desarrollan granjas y hasta pequeños pueblos que, según su ubicación, se encuentran bajo el nivel del mar y son propensos a las inundaciones; esta es una solución que viene desarrollándose desde hace varios años y se ha potenciado con la ayuda de la tecnología. 

Sin embargo, existen metodologías aún mas eficientes y con menos impacto ambiental, que tienen el potencial de dar solución no solo al manejo de aguas pluviales, sino de transformar la ciudad en un sistema vivo con la capacidad de abastecerse a si mismo: las ciudades esponja.

Ciudades Esponja

Evitar las inundaciones por las aguas lluvias es una tarea compleja dado que se deben tener en cuenta varios problemas, como la disposición final de esas aguas pluviales y como se relacionarán con las aguas negras producidas por la ciudad. Por esto, además del sistema de alcantarillado se plantean opciones que lo complementen: El concepto de ciudad esponja adhiere jardines de lluvia y pavimentos permeables que absorben el agua, que puede ser reutilizada en tareas agrónomas o tratarse para su consumo. De esta manera se entiende que una ciudad esponja aparte de evitar una catástrofe también propone métodos para mejorar la calidad de vida de los habitantes y de la reutilización del agua. Estas ciudades buscan dar solución a las inundaciones originadas por altos niveles de precipitaciones; así, la clave es evitar sellar una parte demasiado grande de la superficie del suelo con hormigón o asfalto, por lo tanto, siempre que sea posible se usaran superficies que permitan la filtración del agua. 

Para dar claridad sobre la finalidad de la aplicación de los diferentes elementos de la ciudad esponja, se debe resaltar que se trata, sobre todo, de evitar que el agua de lluvia inunde ciudades mientras se implementan formas de conservarla para su reutilización en lugar de simplemente canalizarla por los desagües. La idea es imitar a la naturaleza y retroceder los pasos sobre la historia, retomando el ciclo hídrico traducido en una ciudad esponja, es decir, que sea capaz de contener, absorber, limpiar y utilizar el potencial del agua de las lluvias. Y esa agua capturada se puede usar para regar jardines y granjas urbanas, reemplazar el agua potable que se usa para limpiar los baños o incluso podría procesarse para que sea apta para tomar. 

La ciudad esponja se compone de una serie de elementos que le permiten alcanzar el máximo nivel de absorción de agua para su uso posterior; estos son los sistemas de drenaje sostenibles, los jardines urbanos, las cubiertas verdes y el pavimento permeable.

Drenajes sostenibles

En vista de las problemáticas que enfrenta el sistema de alcantarillado convencional en las diferentes ciudades, cuyo problema nace por el desbordamiento de las escorrentías superficiales debido a la creciente impermeabilización de las zonas; (Trapote, 2016) se ha optado por darle un tratamiento a los sistemas existentes para optimizarlos, generando un ciclo de recolección, conducción, desalojo y tratamiento. 

En busca de soluciones eficaces a largo plazo surgen los sistemas de drenaje sostenibles como una fuerte opción, pues la necesidad de afrontar la gestión de las aguas lluvias desde otra perspectiva holística que incluya todos los componentes urbanos, como lo arquitectónico, hidrológico, estructural, social y medio ambiental, se hace más evidente cada día. Estos sistemas de drenaje de agua superficial nacen desde las pautas de desarrollo sostenible, caracterizadas por disminuir el flujo de agua y retenerlo, con el fin de incorporarlo gradualmente a los cuerpos de agua dispuestos en la ciudad o para ser reutilizado. De esta manera, las aguas son cosechadas para el abastecimiento urbano mejorando así la calidad ambiental de la ciudad.

Con el fin de lograr la implementación de los sistemas urbanos de drenaje sostenibles en todas las ciudades, independiente de su contexto climático, se han desarrollado una serie de tipologías que permiten una amplia adaptabilidad del sistema; entre ellos se encuentran los alcorques inundables, la cuenca seca de drenaje extendido, cunetas verdes, zanjas de infiltración y zonas de bio-retención.

 Jardines Urbanos y Cubiertas Verdes

Las cubiertas verdes son otro elemento fundamental que se desarrolla en las ciudades esponja, debido a sus diferentes aportes positivos; no solo cumple con una reducción de las escorrentías, que según un estudio realizado en campo, mantiene el agua lluvia por un periodo de hasta 32 minutos más de lo que lo haría una cubierta en concreto u otro material hidrófobo, y reduce en un 35% las posibilidades de inundación. Adicionalmente, a través de su capa vegetal, los espacios verdes generan diversos beneficios tales como: la regulación del confort térmico en la zona y la recepción de gases contaminantes presentes en la atmosfera, a su vez propician un valor estético visual en la zona estableciendo un soporte para la biodiversidad presente en el sector el cual se convierte en un instrumento para la estimulación e interacción social de sus habitantes. 

La vegetación usada debe soportar periodos alternados de humedecimiento y secado al igual que periodos 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 por 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. De la misma forma, se debe tener en cuenta el tipo de impermeabilización a realizar en la cubierta, junto con la inclinación necesaria y la calidad del drenaje para evitar empozamientos.

Es importante resaltar los beneficios adicionales que conlleva el uso de jardines urbanos, dado que no solo facilitan el manejo de las aguas pluviales, sino que también mejoran la calidad del aire gracias a su característica de absorción y transformación del CO2 en Oxigeno; generan un impacto en la temperatura de la ciudad pues brindan la posibilidad de crear micro climas controlables en la urbe y brindan salud mental y física a la población. (Sorensen, Varzeti, Keipi, & Williams, 1998).

Pavimento Permeable

Por último, pero no menos importante, las ciudades esponja usan como elemento fundamental el pavimento permeable, el cual reduce el porcentaje de área construida que repele el agua desviándola a sistemas de alcantarillado, aumentando el suelo con capacidad de absorción del líquido. Como su nombre lo indica son pavimentos que permiten absorber o dejar circular los líquidos que caen en su superficie, son útiles en lugares donde el alcantarillado de aguas lluvias no da abasto. Los pavimentos permeables permiten que el agua los atraviese, haciendo un papel de filtro, para su posterior reutilización o evacuación. Los pavimentos permeables a partir de mezclas bituminosas porosas y de hormigón poroso, se obtienen eliminando de las mezclas algunas fracciones de finos. De este modo se constituyen materiales con un alto porcentaje de huecos, y, en consecuencia, con una elevada permeabilidad. 

Uno de los países que mejor ha hecho uso del pavimento permeable es china, este país desarrollado innovo con las ciudades esponja: posee alrededor de 13 o 14 ciudades las cuales ya tienen en su totalidad los pavimentos y andenes con este compuesto. Hebi es una ciudad que hace uso del asfalto ‘esponja’ da una solución a las aguas pluviales. El pavimento y reduce la carga en los sistemas de alcantarillado urbano.  Y, en caso de sequía, podría ser limpiada para obtener agua potable. Este innovador material mejora la vida en la ciudad de Hebi. No se necesita ser una ciudad del futuro para tener resultados tan favorecedores como los de Hebi, ciudades limitadas se deben arriesgar a la implementación de esos pavimentos ya que producirá ganancias a largo plazo vitales para la población.

La idea principal de este material era gestionar una parte de las aguas derivadas de las precipitaciones para apoyar a los sistemas de alcantarillado, se estima que en los años próximos este dentro de las normativas de cada país el uso de estos pavimentos en zonas urbanas, parqueaderos, parques, andenes entre otros.

Sin lugar a dudas la aplicación de estos sistemas reduce de manera exitosa el porcentaje de escorrentías que alcanza los canales artificiales de agua lluvia convirtiéndola en un recurso en lugar de un efluente contaminado, sin embargo, no es la única ventaja que demuestran. Por ejemplo, el uso de cubiertas verdes en la ciudad no solo cumpliría con el ámbito de manejo de aguas, sino que también aporta al consumo energético del edificio sobre el que se encuentra, incrementa la vida útil del dejado, mejora la calidad del aire y aísla del sonido la edificación. 

Las ciudades en las que se ha aplicado esta metodología han mostrado resultados positivos, es por esto que ha tomado tanta fuerza en el campo del desarrollo urbanístico; por ello, países como Gran Bretaña, Australia, Dinamarca o Suecia han reforzado el uso de los SUDS en las ciudades a través de la modificación de sus planes de desarrollo territorial (Bellan, 2014), posicionando este sistema como un elemento ineludible en el crecimiento urbano; así surge el plan Stadtentwicklungsplan (StEP) Klima en Berlín, Alemania, el cual busca hacer frente a las condiciones extremas que se proyectan para los años que vienen a través de las ciudades esponja.

La herramienta que se tiene para afrontar las condiciones climáticas proyectadas para el año 2050 según el crecimiento de la población, la urbanización y el calentamiento global está basada en el desarrollo de las ciudades esponja, y realmente solo es evidente la preocupación por este tema en países de Europa, según la última revisión del cumplimiento del Acuerdo de Paris realizado en 2016, en el cual se establecían las metas de reducción de emisiones de C02.

En este continente, Medellín y Bogotá están dando sus primeros pasos para la aplicación de estos sistemas. Por un lado, la academia funciona como un gran aliado a la hora de brindar el marco teórico sobre el cual se basa el desarrollo de estos elementos, donde se han desarrollado estudios sobre la mejora en la calidad de vida al implementarlos, o la guía de las tipologías de SUDS que mas aplican para una ciudad como Bogotá, desarrollada por el centro de investigación de ingeniería ambiental de la Universidad de los Andes; se han desarrollado documentos que brindan una primera intención de lo que seria una normativa viable para afianzar la implementación de los SUDS, dado que el cambio se tiene que dar paulatinamente pero orientado por una directriz que asegure que las metas proyectadas se cumplirán.

De esta forma, en la búsqueda de la sostenibilidad, uno de los ítems que se puntúa para certificaciones de edificaciones sostenibles es el tratamiento de las aguas lluvias. El certificado EDGE exige una disminución del consumo en agua, energía y energía incorporada de los materiales de al menos 20% (EDGE, s.f.), por lo que la implementación de tratamiento de aguas grises y aguas pluviales aplicados a sistemas de riego y enfriamiento juega un rol importante.

Si el gobierno del país empieza a orientar las proyecciones de desarrollo urbano hacia un área de sostenibilidad, es posible lograr un cambio. De la misma forma que lo han hecho países como Alemania, el hacer de los SUDS un elemento de desarrollo obligatorio brindara una serie de beneficios a la población mucho más allá de la reducción de inundaciones de las ciudades.