Autor: Joan Miró Farrerons
Enginyer de Camins, Canals i Ports i membre de la Comissió d’Urbanisme i Territori
Les alteracions que el procés d’urbanització indueix en el comportament de les variables hidrològiques d’una conca natural, comporten un notable increment del coeficient d’escorrentia C a causa de la impermeabilització de les superfícies urbanitzades (carrers-places, teulades i patis), així com de la intensitat de precipitació. Això es deu a que es disminueix el temps de concentració de la conca urbanitzada respecte a la natural. Els cabals pluvials així generats, superen de 3 a 5 vegades els cabals naturals abans de la urbanització, el que obligaria en la majoria dels casos a redimensionar la xarxa existent aigües avall de la intervenció urbanitzadora, amb un sobrecost afegit que en pot comprometre la viabilitat econòmica.
L’usual era abocar a la xarxa existent sense més, augmentant el risc d’ inundació aigües avall, la qual cosa obliga l’administració a intervenir en aquelles inversions de renovació de la xarxa no executada per a les noves promocions de sòl urbanitzat. L’impacte hidrològic negatiu de l’ actuació urbanitzadora, es trasllada al conjunt de la comunitat amb unes inversions en renovació de la xarxa, difícilment assumibles per la majoria de les administracions municipals.
Davant d’aquest fet generalitzat provocat pel creixement urbà aigües amunt de la xarxa de sanejament existent, s’utilitzen des de mitjans dels anys 1970 a Europa unes tècniques o sistemes que intenten emmagatzemar l’excés de cabal pluvial de les noves àrees urbanitzades (V) de tal manera que només s’aboqui a la xarxa aquell cabal punta que es produïa en condicions naturals o millor, aquell cabal que la xarxa d’aigües avall pugui transportar sense col·lapsar la xarxa (Qs).
El cabal entrant Qe serà el generat per les condicions d’urbanització Qe = Cu · I · A = Sesc · I i el sortint Qs < Qe per les condicions de la xarxa d’aigües avall, de manera que en condicions estàtiques V = Qe · t – Qs · t. Si denominem com a cabal específic de sortida qs (mm/h) = (Qs (l/s) / Sesc (Ha)) · (1/2,78) en unitats homogènies resulta: V = Sesc (I(t,T) – qs) · t; i en unitats habituals
V(m3) = 10 Sesc (Ha) (I(t,T) – qs)mm/h · t( h)
formulació vàlida per a cabals de sortida constants, molt aplicada per la facilitat de càlcul. La solució s’ obté per a V màxim. En augmentar t, disminueix I amb el que el màxim de V vindrà donat pel valor de t que maximitza ha = (I(t,T) – qs) · t, a la qual s’anomena capacitat específica d’emmagatzematge (en mm), que per a un determinat període de retorn T i un cabal específic de sortida qs, resulta de la forma:
Amb el que V(m³) = 10 · Sesc (Ha) · ha(mm)
Al llibre “El soporte infraestructural de la Ciudad” M. Herce -J. Miró Edicions UPC 2002, es presenta l’àbac de dimensionament (qs – ha) de volums de retenció aplicats per a I1/Id = 12 (Catalunya) i Pd(T) en el cas de Barcelona, amb Pd(3) = 80 mm/dia, Pd(5) = 100 mm/dia, Pd(10) = 120 mm/dia. D’una forma immediata s’obté el valor de ha en mm a partir del cabal específic de sortida qs(mm/h) i del període de retorn de la pluja de projecte.
Si la sortida del cabal es produeix per infiltració en el subsòl, el cabal específic de sortida seria qs(mm/h) = K(mm/h)*Sinf/Sesc sent K la permeabilitat del subsòl, Sinf la superfície d’infiltració i Sesc la d’escorrentia.
El volum d’emmagatzematge, es pot produir en rases, pous d’ infiltració o drenants, en parterres, àrees o basses de retenció amb aigua permanent o no, i en els buits dels propis paviments porosos del carrer. Qualsevol lloc, sobretot en origen, és idoni per a l’ emmagatzematge i es poden utilitzar aquestes tècniques d’una manera difusa: teulades de coberta plana d’edificis, o dipòsits soterrats en el subsol de la planta baixa en edificis amb teulada inclinada; rases als patis interiors o en superfícies de places i aparcaments que infiltrin i emmagatzemin l’ excés de cabal evacuable; paviments porosos a la calçada que absorbeixin i emmagatzemen l’aigua de pluja, i la condueixin a rases filtrants disposades a la línia d’escocells de les voreres o dels passejos centrals; tècniques habituals que combinen l’emmagatzematge i la infiltració en el subsol i que aboquen a la xarxa aquell cabal Qs que no col·lapsa el d’aigües avall. Tècniques més concentrades d’emmagatzematge de grans volums en parcs públics “inundables”, disposats estratègicament en els punts baixos de la conca d’intervenció, o en dipòsits d’aigua enterrats constitueixen tècniques més dures i puntuals com a alternativa a aquelles més capil·lars, difuses i toves.
L’ús de tècniques o solucions difuses basades en l’emmagatzematge per infiltració, es possibiliten gràcies a permeabilitats (K) superiors a la intensitat màxima de precipitació > 150 mm/h que tenen els sòls granulars a partir de sorres fines (35 – 180 mm/h), les mescles bituminoses poroses (360 a 7.000 mm/h), i els formigons porosos (18.000 a 72.000 mm/h) i al volum de buits o porositat dels mateixos (35% les graves, del 12 al 25% en les mescles bituminoses poroses, i del 15 al 20% en el formigó porós).
Drenar a la xarxa un coeficient d’escorrentia de 0,20 del total de pluja d’una superfície impermeable, suposa per una pluja a l’àrea de Barcelona d’un període de retorn de 10 anys, una alçada d’emmagatzematge d’aigua de només 3,0 centímetres, alçada ridícula que pot ser emmagatzemada en qualsevol terrat, paviment porós (3/0,20 = 15) de més de 15 cm de gruix, farciment de graves de (3/0,35 = 8,6 cm) d’uns 9 cm, o en parterre o una cisterna de 3 m³/100 m² de superfície impermeable, és a dir, uns 300 m³/Ha impermeable, que per a una alçada d’aigua d’1,0 metres suposaria disposar d’ una superfície de sòl per a emmagatzematge de només el 3,0% del sector de nova urbanització, i tot això, sense comptar amb la capacitat d’infiltració del propi subsol, que sens dubte reduiria aquestes necessitats d’ emmagatzematge.
És sens dubte el desconeixement d’aquest tipus de pràctiques, acompanyat de la despreocupació a adaptar-les a una nova urbanització – edificació diferent a l’estandarditzada, el que explica la dificultat d’introducció com a solució a l’ús dels problemes plantejats pel drenatge urbà.
Les experiències d’aquí més notables es van començar a desenvolupar en aquelles tècniques més dures i puntuals, des dels anys 1990s. Així Barcelona ja porta construïts 13 dipòsits d’emmagatzematge de desenes de milers de m³ de capacitat, com a alternativa a renovacions costoses de la xarxa. Mataró, a l’any 1999, en la construcció del nou Parc Central de gairebé 10 Hectàrees, s’utilitzà la tècnica d’emmagatzematge en rases drenants amb 1.350 m³ de graves per emmagatzemar uns 500 m ³ d’ aigua, per tal de no sobrecarregar la xarxa existent aigües avall, i així evitar inundacions produïdes per l’ excés d’ escorrentia que es produïa a les superfícies del nou parc.
En la dècada 2010 les actuacions més difuses i toves comencen a implementar-se en el que s’anomenen Sistemes de Drenatge Urbà Sostenible (SUDS), però nomes per infiltrar l’aigua de l’escorrentiu de la pluja de 15 mm i no per reduir el cabal punta a la xarxa de clavegueram. Madrid i Barcelona disposen de unes recomanacions tècniques respectivament editades com a “Guía básica de diseño de sistemes de gestión sostenible de aguas pluviales” l’any 2018 i com a ”Guia tècnica per al disseny de Sistemes de Drenatge Urbà Sostenibles SUDS” de l’any 2020.
A Barcelona es venen utilitzant des de fa més d’una dècada, sistemes de drenatge complementaris al drenatge convencional, que permeten reproduir en l’àmbit urbà el comportament en el terreny natural de l’aigua d’escolament: augmentant el temps de concentració; augmentant la infiltració i l’aportació a l’aqüífer; laminant els cabals i reduint tímidament les aportacions a la xarxa de clavegueram; en definitiva millorant la qualitat del medi sense reduir els cabals punta a la xarxa de clavegueram. L’objectiu per tant es naturalitzar el cicle de l’aigua de pluja en la ciutat, conduint-la cap a zones (SUDS) amb capacitat d’infiltració al medi natural, i no reduir el cabal punta abocat a la xarxa de clavegueram.
En el cas de la Guia de Barcelona, el disseny dels SUDS “s’ha de realitzar de manera que, després d’un episodi de pluja, aquest quedi buit en menys de 48 hores, i en 24 hores no pot quedar aigua estancada en els SUDS, per evitar la proliferació de mosquits o problemes d’olors generats per l’aigua estancada.” En zones urbanes “els SUDS han de disposar de sobreeixidors que condueixin l’excedent d’aigua cap a la xarxa de clavegueram, i es dimensionen per una pluja de disseny de període de retorn T=10 anys”. Aquests sobreeixidors garanteixen que una vegada superada la cota d’emmagatzematge d’aigua en els parterres (normalment entre 20-40 cm), com a resultat de l’emmagatzemen de la pluja de 15 mm, l’escorrentiu excedent sigui conduït cap a la xarxa de clavegueram, bé sia amb embornals típics de reixa disposats a nivell de paviment, amb pous sobreeixidors o bústies metàl·liques laterals, per evitar escolaments fora de la superfície dels SUDS. “Els tubs de connexió dels sobreeixidors amb la xarxa de clavegueram hauran de tenir capacitat suficient per a transportar el cabal punta a captar pels sobreeixidors per a la pluja de disseny de la xarxa per un període de retorn T de 10 anys”. Per tant no estan pensats per reduir els cabals punta de l’hidrograma. La Guia reconeix que “els SUDS funcionen de manera òptima amb pluges de baixa a moderada intensitat. El volum d’aigua de pluja que es pot gestionar amb SUDS a Barcelona és que aquests puguin recollir els primers 15 mm de precipitació dels dies de pluja, valor que correspon al percentil 80 de la pluviometria de Barcelona per un any mig. Intentar gestionar percentatges superiors implicaria la necessitat de dispositius de majors dimensions i, per tant, unes despeses d’inversió i manteniment més elevades”.
No podem estar en mes desacord amb aquesta darrera afirmació, fruit de un desconeixement del dimensionament teòric d’aquestes pràctiques alternatives de projectar el drenatge urbà, i de la no necessitat de reduir els cabals punta de la xarxa de clavegueram, que com sabem mai estarà suficientment dimensionada per episodis de pluja extraordinaris. Només caldria afegir a l’emmagatzematge dels primers 15 mm de pluja reclamats a la guia, una connexió de drenatge permanent a la xarxa de clavegueram, dimensionada per aquell cabal de sortida semblant al de les condicions naturals del terreny abans d’urbanitzar (per exemple el corresponent a un coeficient d’escorrentiu del 0,2) i un nou volum d’emmagatzematge d’aigua sense necessitat de sobreeixidor, o si es vol, abans d’ell.
Hem calculat la capacitat d’emmagatzematge d’un carrer de 20 m d’amplada de plataforma única amb voreres de 4 m, calçada de 6 m, parterres de 4 metres per 10 m de llarg al punt baix d’aiguafons del carrer entre vorera i calçada, separats entre ells per 5,0 m de vorera pavimentada, i escocells de 2 m entre la vorera del cantó alt i la calçada. Pel parterre, garantint un cabal de sortida de només 2,68 l/s – corresponent al coeficient d’escorrentiu de 0,2 -, es requereix un emmagatzematge de 9 cm d’alçada d’aigua, que caldria afegir als 8,0 cm corresponents als 15 mm d’emmagatzematge per la infiltració, o sia un total de 17 cm d’alçada d’aigua. Per la banda dels escocells correguts suposant una permeabilitat normal a Barcelona de 50 mm/h i sense sobreeixida a la xarxa, nomes requereix una alçada d’aigua d’emmagatzematge de 8 cm, menys de la dels escocells convencionals. Per tant en ambdós cassos disposar d’aquest minso excés d’emmagatzematge als SUDS no comporta cap sobrecost, mes aviat el redueix a l’abaratir les connexions de desguàs a la xarxa.
No podem perdre l’oportunitat que ens brinda l’habitual implantació dels SUDS en els projectes de nous parcs, eixos verds i noves àrees d’urbanització, per dimensionar-los a més de la retenció i infiltració dels primers 15 mm de la pluja, per la retenció de l’excés del cabal punta respecte el cabal sobreeixit fixat per les condicions de capacitat de cabals de la xarxa a la que cal abocar, o aquell cabal corresponent a l’escorrentiu del terreny originari en condicions naturals (de un coeficient d’escorrentiu de 0,2). L’alleugeriment de cabals punta en episodis de fortes pluges, la xarxa de clavegueram sempre ho agrairà.
Per tant instem a l’Ajuntament de Barcelona, incorporar a la ”Guia tècnica per al disseny de Sistemes de Drenatge Urbà Sostenibles SUDS” aquestes tècniques d’emmagatzematge i reducció del cabal punta de l’hidrograma de la pluja de projecte a la xarxa.
