Análisis de la influencia de techos verdes en la escorrentía del drenaje pluvial de una ciudad Altoandina - Ayacucho

Abstract

En los últimos años el rápido crecimiento urbano ha provocado un incremento de superficies impermeables que reducen de manera significativa la infiltración, retención, transpiración y evapotranspiración del agua. Las superficies impermeables incrementaron el volumen de escorrentía que discurre sobre la superficie urbana, disminuyendo el tiempo de concentración e incrementando el caudal pico de descarga; generando problemas en el sistema de drenaje pluvial. En el Perú, además de lo expuesto, los procesos de urbanización se están dando con una evidente falta de planificación territorial, pues estas no consideran infraestructuras de drenaje pluvial; por ejemplo, el 98.32 % de las áreas urbanas en Ayacucho no tienen drenaje pluvial, como ocurre en el centro poblado San Pedro de Larcay, la ciudad altoandina de estudio. A nivel mundial, se han planteado y puesto en práctica sistemas urbanos de drenaje sostenible que permiten mitigar los efectos generados por la impermeabilización de las zonas urbanas, entre ellas destacan los techos verdes. La presente investigación tiene como objetivo analizar la influencia de los techos verdes en la escorrentía del drenaje pluvial de una ciudad altoandina en Ayacucho. El estudio consistió en la determinación del hidrograma de respuesta a tormentas de intensidades de precipitaciones para periodos de retorno de 2, 5 y 10 años, correspondientes a la ciudad altoandina en estudio. La simulación de lluvia proporcionó información sobre el comportamiento hidrológico e hidráulico de los techos, en específico hidrogramas de salida de cada tipo de techo. Finalmente, se realizó un modelamiento hidráulico e hidrológico del drenaje pluvial a nivel de la cuenca urbana con el programa HEC-RAS 2D, considerando los hidrogramas de salida experimentales de cada tipo de techo, escalados en proporción al área de los techos de las viviendas de la ciudad altoandina. Los resultados de la simulación de lluvia en los techos experimentales indican que los techos verdes reducen del caudal pico hasta en un 53 %, retardan el caudal pico en 10.3 minutos y retienen el volumen hasta en un 68 % respecto a los techos convencionales. Mientras que en la simulación con HEC-RAS 2D, los hidrogramas en la salida de la cuenca urbana demuestran que la implementación de techos verdes genera una reducción del caudal pico de hasta 31 %, un tiempo de retardo del caudal pico de 1.17 minutos y una retención del volumen de hasta 23 % respecto a la simulación en el que se implementó techos convencionales.

In recent years, rapid urban growth has caused an increase in impermeable surfaces that significantly reduce water infiltration, retention, transpiration and evapotranspiration. The impermeable surfaces increased the volume of runoff that runs over the urban surface, decreasing the concentration time and increasing the peak discharge flow, generating problems in the storm drainage system. In Peru, in addition to the above, the urbanization process is occurring with an evident lack of territorial planning, since these do not consider storm drainage infrastructure; For example, 98.32 % of the urban areas in Ayacucho do not have storm drainage, as occurs in the San Pedro de Larcay population center, the high Andean city of study.

At a global level, sustainable urban drainage systems have been proposed and implemented that allow mitigating the effects generated by the waterproofing of urban areas, among them green roofs stand out. The objective of this research is to analyze the influence of green roofs on the storm drainage runoff of a high Andean city in Ayacucho. The study consisted of determining the storm response hydrograph of precipitation intensities for return periods of 2, 5 and 10 years, corresponding to the high Andean city under study. The rainfall simulation provided information on the hydrological and hydraulic behavior of the roofs, specifically output hydrographs of each type of roof. Finally, hydraulic and hydrological modeling of storm drainage at the urban basin level was carried out with the HEC-RAS 2D program, considering the experimental output hydrographs of each type of roof, scaled in proportion to the area of the roofs of the houses of the high Andean city. The results of the simulation of rainfall on the experimental roofs indicate that green roofs reduce the peak flow by up to 53 %, delay the peak flow by 10.3 minutes and retain the volume by up to 68 % compared to conventional roofs. While in the simulation with HEC-RAS 2D, the hydrographs at the outlet of the urban basin demonstrate that the implementation of green roofs generates a reduction in peak flow of up to 31 %, a peak flow delay time of 1.17 minutes and a volume retention of up to 23 % compared to the simulation in which conventional ceilings were implemented.