Capítulo 1 - Ministerio de Vivienda y Urbanismo

Capítulo 1
INTRODUCCIÓN
Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos
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1.1. AGUAS LLUVIAS
URBANAS
El problema de las inundaciones en sectores urbanos en Chile es más amplio
que el de la evacuación de las aguas lluvias en las ciudades. De hecho las
inundaciones pueden tener diferentes causas, muchas de las cuales no aparecen
directamente conectadas con las aguas lluvias que precipitan en el lugar
inundado. Entre ellas cabe citar las siguientes: a) desborde de cauces naturales
que atraviesan sectores urbanos durante las crecidas, b) elevación del nivel del
agua subterránea sobre la superficie del suelo, c) elevación del nivel del mar en
zonas costeras, d) desborde de cauces artificiales, como canales de riego o
colectores de todo tipo que ven superada su capacidad, e) acumulación de aguas
lluvias en zonas bajas con drenaje insuficiente, y f) zonas en las cuales se
interrumpe el drenaje natural. En muchas ciudades las inundaciones no se
deben a una sola causa específica sino a la combinación de varias de ellas, o
coexisten sectores con diferentes tipos de problemas.
A todo lo anterior deben agregarse los efectos de la urbanización propiamente
tal, la cual incrementa la proporción de suelos impermeables y acelera el tiempo
de respuesta a las precipitaciones, provocando el aumento de los volúmenes
escurridos y de los caudales máximos hacia aguas abajo. Si se excluyen las
causas externas a la zona urbanizada, es decir si no se consideran las
inundaciones provocadas por aguas que provienen desde el exterior del sector
inundado, se puede afirmar que la principal causa de las inundaciones en
sectores urbanos en las ciudades de Chile es la destrucción de la red de drenaje
natural sin que sea reemplazada por ningún sistema artificial. Este ha sido un
tema habitualmente no abordado en las urbanizaciones, con excepción de
contadas situaciones.
Las inundaciones de mayor magnitud, y normalmente con peores consecuencia,
se deben al desborde de cauces naturales importantes que atraviesan sectores
urbanos durante las crecidas importantes, sean estas provocadas por
precipitaciones o deshielos. En general estos cauces drenan cuencas de tamaño
importante aguas arriba de las ciudades y al atravesarlas en sus cursos
intermedios o inferiores no contribuyen al drenaje del sector. Estos ríos, al
atravesar las ciudades ubicadas en el valle, habitualmente escurren sobre conos
aluvionales de manera que lo hacen en muchos casos incluso a mayor altura que
las superficies urbanas ribereñas. Situaciones como esta se pueden observar en
varias de las ciudades ubicadas en el valle central. En estas condiciones los
desbordes provocados por caudales importantes inundan los sectores aledaños
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1. INTRODUCCIÓN
al cauce. Así ocurre en varias ciudades como es el caso de Arica con el río San
José, San Fernando con el Tinguiririca y el Antivero, Santiago con el Mapocho,
Punta Arenas con el río las Minas, e incluso Antofagasta con la quebrada La
Negra. En estas ciudades existen situaciones relativamente recientes de
inundaciones con graves consecuencias. Desde el punto de vista urbano una
alternativa de solución global frente a situaciones de este tipo es la ocupación
restringida de las zonas inundables. Esto resulta muy difícil de materializar en
ciudades ya desarrolladas. Las medidas alternativas y complementarias que se
proponen en este estudio resultan ineficientes para enfrentar los problemas
generados por este tipo de inundaciones.
Existen otros cauces naturales que forman la red de drenaje de los sectores
urbanos propiamente tales y que provocan inundaciones. Cuando esto ocurre
normalmente se debe a que la urbanización ha cegado muchos de estos cauces
eliminando la red de drenaje natural sin reemplazarla por otra alternativa. A
ello debe agregarse el incremento de la escorrentía urbana sobre esa misma red
provocada por la impermeabilización del terreno. En casos de terrenos con
pendientes importantes los problemas de inundación se agravan por la erosión
del suelo, el arrastre de gran cantidad de material erosionado y su posterior
sedimentación en los sectores planos. Es común que se produzcan en algunas
ciudades costeras de la zona norte y central como Antofagasta, Tocopilla,
Valparaíso, en las cuales las pendientes son pronunciadas, con flujos de altas
velocidades, corrientes de barro debido a suelos erosionables las cuales derivan
en inundaciones ya que las redes de drenaje natural se encuentran obstruidas
por el tejido urbano. Los problemas provocadas en estos casos pueden ser muy
complejos y de graves consecuencias. Las soluciones debieran encaminarse a
la mantención en condiciones despejadas de las redes de drenaje naturales. Sin
embargo en situaciones consolidadas esto puede ser difícil. Algunas de las
obras alternativas podrían emplearse para la mantención en condiciones de
operación de este tipo de redes de drenaje. Pueden ser útiles los estanques y las
lagunas de retención si las pendientes del terreno no son importantes, así como
los canales de drenaje urbano.
Las inundaciones provocadas por la elevación del nivel del agua subterránea
están ligadas a zonas bajas de las ciudades, con acuíferos libres a poca
profundidad, en general en terrenos planos, en los cuales las inundaciones están
asociadas a períodos prolongados de precipitaciones. Esos terrenos tienen un
drenaje pobre cuyos efectos se ven además incrementados por la urbanización
de las zonas aguas arriba, que genera una mayor escorrentía tanto en volumen
como en gasto máximo. Estas zonas requerirían un sistema especial de drenaje
para deprimir el nivel del agua subterránea. Situaciones de este tipo pueden
encontrarse en el área poniente de Santiago, partes de la ciudad de Concepción,
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sectores de Valdivia, y otras ciudades con zonas bajas que coinciden con los
sectores de descarga de los acuíferos.
En las ciudades de la zona central de Chile es común observar la coexistencia
de canales de riego en zonas urbanizadas. Estos canales están diseñados para
repartir agua sobre los terrenos agrícolas y se complementan con una red de
drenaje independiente para evacuar los excesos o derrames. Una vez que se
urbaniza es común observar que la red de drenaje natural se elimina y la red de
riego se pretende emplear para la evacuación de las aguas lluvias. Esto
inevitablemente provoca inundaciones en los terrenos bajos que antes se
regaban. Debido a la imposibilidad de eliminar totalmente estos canales de
riego en muchas zonas urbanas, por lo menos en las etapas iniciales de la
urbanización, sería conveniente adoptar las medidas necesarias para que no
sean empleados como red de drenaje, y además mantener la red de drenaje de
los terrenos abastecidos por estos canales. Las redes naturales de drenaje, así
como muchos de los canales artificiales que conduzcan aguas limpias, pueden
incorporarse de manera más amistosa al sistema urbano si se privilegian las
áreas verdes en los sectores bajos y se destinan espacios más generosos para
mantener los cauces y canales, con diseños mejor adaptados a las nuevas
condiciones urbanas.
Existen innumerables situaciones en las cuales las inundaciones de sectores
urbanos son provocadas por la eliminación de la red de drenaje natural con
motivo de la urbanización misma, sin que ella sea reemplazada por otro medio
de evacuación alternativo de las aguas lluvias. Incluso es posible encontrar
sectores que quedan sin ninguna posibilidad de drenaje superficial por la
construcción de calles ciegas en contrapendiente, o con tramos bajos que
desaguan hacia terrenos cerrados. En estos casos es importante que se le de
continuidad a la red de drenaje superando las secciones cerradas, de manera que
siempre exista la posibilidad de desagüe hacia aguas abajo. También es posible
reducir los efectos o la magnitud de las inundaciones si se reducen los caudales
aportantes y sus volúmenes mediante la incorporación en la cuenca aportante de
soluciones alternativas en base al almacenamiento temporal o la infiltración de
las aguas lluvias.
Recientemente se han desarrollado algunos intentos por aplicar soluciones
alternativas de drenaje urbano en algunos sectores, ligados al saneamiento de
terrenos institucionales o a la pavimentación de urbanizaciones en sectores en
los cuales no existen redes de drenaje. En estos casos se ha recurrido a pozos y
zanjas de infiltración. Para su dimensionamiento en general se han empleado
recomendaciones y prácticas ligadas a pozos de infiltración de aguas servidas
domésticas, aprovechando la gran experiencia adquirida en décadas pasadas en
la construcción de pozos para alcantarillado domiciliario, previo a la existencia
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1. INTRODUCCIÓN
de redes de recolección de aguas servidas. Los criterios de diseño, así como el
dimensionamiento de este tipo de obras, ha quedado a la iniciativa del
proyectista, tanto en la selección de las lluvias de diseño, como en la estimación
de propiedades del suelo, o los volúmenes necesarios de almacenamiento. No
se conoce un análisis sistemático sobre el comportamiento de estas soluciones.
Otro tipo de obras alternativas basadas en el almacenamiento temporal de las
aguas lluvias han sido menos empleadas. En algunos casos se ha recurrido a
ocupar para ello fosos y depresiones del terreno existentes, sin que se
incorporen aspectos urbanísticos o usos múltiples en el diseño.
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1.2. OBJETIVOS
El objetivo básico de este estudio es proponer sistemas alternativos y
complementarios de drenaje urbano de aguas lluvias, cubriendo una gama
significativa de situaciones que puedan aplicarse en todo el territorio nacional.
En términos prácticos esto se traduce en una guía que permita a los interesados
y usuarios visualizar las alternativas técnicamente disponibles para abordar y
solucionar los problemas que plantean las aguas lluvias en zonas urbanas,
disponiendo de diferentes opciones de obras y acciones.
Las aguas que inundan sectores urbanos, ya sea que se almacenen
inapropiadamente sobre el terreno o escurran por cauces no preparados para
ello, generan una gran cantidad de inconvenientes y disfuncionalidades al
interferir con otros sistemas urbanos, impedir los desplazamientos de personas
y bienes, o el uso de terrenos y espacios urbanos con otros fines.
Excepcionalmente también producen inconvenientes mayores que se traducen
en pérdidas materiales, enfermedades, e incluso riesgos a la vida de las
personas. Si el problema no es adecuadamente resuelto puede ser parte
importante del deterioro de la calidad de vida en el sector afectado. Estas aguas
pueden provenir de precipitaciones sobre el mismo sector en cuestión, o del
escurrimiento generado en otros sectores aledaños, o también del desborde de
cauces naturales, ríos, esteros y quebradas, o de cauces artificiales como canales
de regadío u otro tipo de conducciones. También pueden ser provocados por
descargas de acuíferos de agua subterránea que afloran en el lugar, o
elevaciones extraordinarias del nivel del mar en sectores litorales. Este estudio
se refiere exclusivamente a obras y acciones destinadas a enfrentar problemas
generados por aguas lluvias que precipitan sobre el mismo lugar urbano de
interés. En ningún caso debe pretenderse emplear el tipo de obras que aquí se
proponen para enfrentar problemas de inundaciones provocados por el desborde
de cauces naturales o artificiales, por aguas subterráneas o el mar. Para abordar
este tipo de problemas deberá recurrirse a un análisis regional de la situación y
probablemente a obras y acciones de mayor magnitud.
En la solución de los problemas generados por las aguas lluvias en sectores
urbanos intervienen diferentes entidades e instituciones. Además de los
responsables mismos de la urbanización, sea ésta una empresa privada o una
institución pública, la Municipalidad respectiva participa aprobando los planos
y otorgando permisos específicos de construcción de acuerdo a los planes
reguladores comunales. Al Ministerio de la Vivienda y Urbanismo le cabe la
responsabilidad de aprobar estos planes reguladores comunales y elaborar
planes intercomunales que consideran aspectos regionales, además de llevar un
control y aprobar los proyectos de pavimentación. Por otra parte al Ministerio
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de Obras Públicas le corresponde un cuidado y control relacionado con los
cauces naturales y obras hidráulicas de importancia incluyendo obras de
defensa fluvial. En este ámbito las obras y acciones que se proponen en este
estudio tienen un carácter local, deben enmarcarse dentro de los planes
reguladores comunales y corresponden fundamentalmente a la iniciativa y
acción de los urbanizadores.
Las obras que se proponen esperan contribuir a la solución de los problemas
generados por las aguas lluvias como soluciones alternativas y complementarias
a las redes de colectores y de drenaje natural, de manera de colaborar en la
solución de los problemas generados por las aguas lluvias mediante la
disposición local de los excesos en el mismo sector en que ellos se producen.
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1.3. CONTENIDO
DE LA GUÍA
Esta Guía se orienta a proponer obras alternativas para la solución de los
problemas generados por las aguas lluvias en sectores urbanos, basadas en la
disposición local de los excesos de escorrentía generados por la urbanización.
Los mecanismos de solución son la infiltración y el almacenamiento temporal.
En la parte inicial del texto se el problema abordado y el contenido del texto,
considerando en un segundo capítulo aspectos generales del drenaje urbano, las
ventajas e inconvenientes de recurrir a este tipo de soluciones, la tipificación de
ellas en un contexto general y las oportunidades que se visualizan para el uso de
estas obras con fines múltiples.
A continuación se estudian las condiciones que permiten adoptar estas
soluciones en todo el territorio nacional, describiendo los aspectos relacionados
con el clima, las precipitaciones, los suelos y las condiciones especiales que es
necesario observar para proceder al dimensionamiento de las obras de manera
que respondan a las particularidades de cada región.
La parte principal de la Guía está dedicada al diseño de este tipo de obras,
considerando una descripción genérica de cada una de ellas, las ventajas e
inconvenientes que plantea su uso, los procedimientos de diseño, los aspectos a
considerar para realizar un análisis de factibilidad, el dimensionamiento de la
obra desde el punto de vista de su funcionamiento hidráulico, los detalles
necesarios para completarla, aspectos constructivos y de mantención que
debieran tenerse en cuenta al momento de realizar el proyecto. También se
incluye un ejemplo que desarrolla todo lo anterior para un caso real y para el
cual se presentan memoria de cálculo, planos, cubicación y presupuesto.
El diseño de las obras considera la desconexión de áreas impermeables, obras
de infiltración, de almacenamiento y anexas. Entre las de infiltración se
incluyen estanques, zanjas y pozos de infiltración, pavimentos poroso y
celulares. Como obras de almacenamiento se presentan estanques y lagunas de
retención. Finalmente se sugieren una serie de obras anexas especiales, como
son las franjas filtrantes, zanjas con vegetación, canales para drenaje urbano de
pasto y con vegetación en el fondo, caídas y disipadores de energía especiales,
sedimentadores y cámaras de inspección.
Además del diseño de las obras propiamente tales en la parte central se aborda
el tema de la selección de las obras más adecuadas en función de las
condiciones del lugar, y su uso en urbanizaciones consolidadas y nuevas.
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2 DRENAJE URBANO DE AGUAS LLUVIAS
También se indica la forma en que deben presentarse los proyectos de estas
obras alternativas para el drenaje urbano.
Posteriormente se incluyen temas relacionados con la construcción y
mantención de este tipo de obras. Se proponen algunos aspectos específicos en
forma de Especificaciones Técnicas Generales, poniendo énfasis en temas
particulares que pueden hacer estas obras diferentes a otras típicas de
infraestructura urbana. La mantención de ellas durante la vida útil es un tema
delicado y para el cual se proponen algunas ideas. El material de estos
capítulos es complementario al presentado en la parte de diseño, y está
orientado para las fases constructivas y de mantención posterior. Sin embargo
es necesario que el proyectista esté consciente que el éxito definitivo de la obras
dependerá en gran medida de considerar adecuadamente en el diseño los
aspectos constructivos y de mantención.
Finalmente se han incorporado a modo de anexos varios temas que son
importantes pero no necesariamente forman parte del cuerpo principal de la
Guía. Entre ellos se destacan algunos consideraciones legales, otras urbanas,
modelos hidrológicos específicos que pueden ser de utilidad, un detallado
glosario de términos empleados en la Guía, una amplia gama de referencias,
sistemas de unidades y coeficientes de rugosidad.
Esta Guía presenta de manera resumida los principales aspectos de un estudio
más amplio que incluye numerosos detalles que ha sido necesario dejar de lado
al momento de prepara el texto definitivo. Estas materias pueden consultarse en
los volúmenes del Estudio “Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas
Lluvias en Sectores Urbanos”, disponible en las oficinas y centros de
documentación del Ministerio de la Vivienda y Urbanismo.
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2 DRENAJE URBANO DE AGUAS LLUVIAS
1.4. RESPONSABILIDADES
La aplicación de las materias contenidas en esta Guía a casos concretos con
fines de diseño no reemplaza el conocimiento ni la experiencia del especialista,
quien debe conciliar los términos presentados en este volumen con las
particularidades del problema a resolver, de acuerdo con su criterio profesional.
El proyectista será el exclusivo responsable de su trabajo, no pudiendo eximirse
de esta responsabilidad aduciendo el uso literal de las recomendaciones
expuestas en este texto.
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