Canal de biodifusión
Elementos paisajísticos diseñados para gestionar el agua de escorrentía superficial
La escorrentía de los alrededores fluye hacia un bioswale adyacente.

Los bioswales son canales diseñados para concentrar y transportar las escorrentías de aguas pluviales, al mismo tiempo que eliminan los desechos y la contaminación . Los bioswales también pueden resultar beneficiosos para recargar las aguas subterráneas .

Los bioswales suelen estar cubiertos de vegetación, mantillo o xerojardinería . [1] Consisten en un curso de drenaje con lados con pendientes suaves (menos del 6%). [2] : 19  El diseño del bioswale tiene como objetivo maximizar de forma segura el tiempo que el agua pasa en el bioswale , lo que ayuda a la recolección y eliminación de contaminantes, limo y escombros. Dependiendo de la topografía del sitio, el canal del bioswale puede ser recto o serpenteante. También se suelen agregar presas de control a lo largo del bioswale para aumentar la infiltración de aguas pluviales. La composición de un bioswale puede verse influenciada por muchas variables diferentes, incluido el clima, los patrones de lluvia, el tamaño del sitio, el presupuesto y la idoneidad de la vegetación.

Es importante realizar el mantenimiento de los biofiltros para garantizar la mayor eficiencia y eficacia posibles en la eliminación de contaminantes de las escorrentías de aguas pluviales. La planificación del mantenimiento es un paso importante, que puede incluir la introducción de filtros o rocas grandes para evitar obstrucciones. El mantenimiento anual mediante pruebas de suelo, inspección visual y pruebas mecánicas también es crucial para la salud de un biofiltro.

Los biofiltros se aplican comúnmente a lo largo de las calles y alrededor de los estacionamientos , donde la contaminación automotriz sustancial se deposita en el pavimento y se elimina con la primera instancia de lluvia, conocida como primera descarga . Los biofiltros u otros tipos de biofiltros se pueden crear alrededor de los bordes de los estacionamientos para capturar y tratar la escorrentía de aguas pluviales antes de liberarla a la cuenca hidrográfica o al alcantarillado pluvial .

Contaminantes abordados

Dos biofiltros para un complejo de viviendas . El del frente está en construcción mientras que el del fondo ya está instalado.

Los biofiltros funcionan para eliminar contaminantes a través de la vegetación y el suelo. [3] A medida que el agua de lluvia fluye a través del biofiltro, los contaminantes son capturados y sedimentados por las hojas y los tallos de las plantas. Luego, los contaminantes ingresan al suelo donde se descomponen o pueden ser descompuestos por bacterias en el suelo sano. [4]

Existen varias clases de contaminantes del agua que pueden recogerse o detenerse con biofiltraciones. Estos se dividen en las categorías de limo, contaminantes inorgánicos, sustancias químicas orgánicas y patógenos . [5]

  • Limo. La forma en que se construyen los biofiltros y las plantas frena el transporte de limo y reduce la turbidez de las aguas receptoras. Se pueden instalar filtros para capturar los residuos y el limo durante el proceso. [6]
  • Materiales orgánicos. Muchos contaminantes orgánicos, incluidos los hidrocarburos aromáticos policíclicos, se volatilizarán o degradarán con el tiempo y los biofiltros ralentizarán el transporte de estos materiales a los cursos de agua, antes de que puedan afectar la vida acuática. Aunque no se capturará todo el material orgánico, los biofiltros reducen en gran medida la concentración de material orgánico. [5]
  • Los patógenos se ven privados de un huésped o de un suministro de nutrientes durante el tiempo suficiente como para que se conviertan en el objetivo de un heterótrofo . [7]
  • Los compuestos inorgánicos más comunes son los macronutrientes , como los fosfatos y los nitratos . Las principales fuentes de estos nutrientes provienen de la escorrentía agrícola atribuida al exceso de fertilización. El exceso de fosfatos y nitratos puede causar eutrofización en las zonas de eliminación y las aguas receptoras. Las plantas de biofiltración específicas absorben estos nutrientes en exceso. [8]
  • Los compuestos metálicos como el mercurio , el plomo , el cromo , el cadmio y otros metales pesados ​​se concentran en las estructuras. Desafortunadamente, estos metales envenenan lentamente el suelo circundante. Es necesario retirar el suelo con regularidad para evitar que los metales se disuelvan y se liberen nuevamente al medio ambiente. Algunos bioswales están diseñados para incluir especies de plantas hiperacumuladoras . Estas plantas absorben pero no transforman los metales. Los esquejes de estas plantas a menudo se descomponen nuevamente en el estanque o son podados por servicios de jardinería que no saben que el abono que están recolectando es venenoso. [9]

Las mejores ubicaciones

Los bioswales se pueden implementar en áreas que requieren un manejo de aguas pluviales para regular la velocidad de escorrentía y descontaminarla. Los bioswales se crean para manejar la primera descarga de contaminantes durante el evento de lluvia, por lo tanto, los lugares que tienen grandes áreas de superficie impermeable, como carreteras, estacionamientos o techos, pueden beneficiarse de la incorporación de bioswales. También se pueden integrar en medianas de carreteras, cortes de aceras, aceras o cualquier espacio público. [10]

Beneficios

Los bioswales son obras de desarrollo de bajo impacto útiles para disminuir la velocidad de la escorrentía de aguas pluviales y, al mismo tiempo, eliminar los contaminantes de la descarga. Son extremadamente beneficiosos para proteger las aguas superficiales y los cursos de agua locales de la contaminación excesiva causada por la escorrentía de aguas pluviales. Cuanto más tiempo permanezca la escorrentía dentro del bioswales, mejor será el resultado de la eliminación de contaminantes. También es beneficioso para eliminar los estanques estancados que podrían atraer mosquitos. Los bioswales también pueden diseñarse para que sean estéticamente agradables y atraigan animales y creen hábitats. Los bioswales también pueden ser beneficiosos para la recarga de aguas subterráneas . [11]

Mantenimiento

Un mantenimiento inadecuado puede generar altos costos de restauración para solucionar problemas de bioswales ineficientes. La acumulación de grandes sedimentos, basura y un crecimiento inadecuado de la vegetación pueden afectar la calidad y el rendimiento de los bioswales. Es beneficioso en las etapas de planificación separar servidumbres para permitir un mantenimiento más fácil de los bioswales, ya sea espacio adecuado para ubicar la maquinaria o seguridad para quienes trabajan. Se pueden utilizar diferentes tipos de filtros para atrapar sedimentos. Se pueden utilizar franjas de filtro de pasto o entradas de roca para filtrar sedimentos y partículas; sin embargo, sin un mantenimiento adecuado, la escorrentía podría fluir fuera de los bioswales debido a un bloqueo. Las entradas estructurales se han vuelto más comunes debido a la facilidad de mantenimiento, uso y su eficacia. Evitar el uso de mantillo flotante y seleccionar las plantas de bajo mantenimiento más adecuadas garantizan una mejor eficiencia en los bioswales. [12] Dependiendo de las necesidades de una comunidad para un bioswales, se puede desarrollar un programa de evaluación de cuatro pasos. La inspección visual, las pruebas de capacidad, la escorrentía sintética y el monitoreo son los cuatro pasos que se pueden utilizar para evaluar el desempeño y el mantenimiento de los bioswales. [13]

Se requiere una inspección de rutina para garantizar que el rendimiento y la estética de los biofiltros no se vean comprometidos. El tiempo y la frecuencia de las inspecciones varían según los diferentes gobiernos locales, pero deben realizarse al menos una vez al año. Se pueden realizar varios aspectos de la inspección, ya sea visual o mecánicamente. La observación visual de la vegetación, el agua y las entradas es fundamental para garantizar el rendimiento. Algunas organizaciones utilizan listas de verificación para agilizar el proceso de inspección visual. [13]

Existen diferentes métodos para determinar si un bioswales necesita mantenimiento. Los bioswales se evalúan para cumplir con un nivel específico de infiltración para determinar si se requiere mantenimiento. Se utiliza un medidor de nivel para medir la tasa de infiltración. También se requieren pruebas de la química del suelo para determinar si el suelo tiene un cierto nivel de algún contaminante. El fósforo y los altos niveles de salinidad en el suelo son dos contaminantes comunes que deben ser atendidos. El análisis de la concentración de contaminantes de entrada y salida también es otra forma de determinar el nivel de rendimiento de los bioswales. [12]

El mantenimiento puede abarcar tres niveles diferentes de atención. Se requiere un mantenimiento estético para eliminar las malezas que afectan el rendimiento de las demás plantas y del propio biofiltro, limpiar y eliminar la basura y mantener el aspecto de la vegetación. Se necesita una restauración parcial cuando la entrada está bloqueada por sedimentos o cuando es necesario reemplazar la vegetación. Se requiere una restauración completa cuando los biofiltros ya no filtran los contaminantes adecuadamente y el rendimiento general es gravemente deficiente. [12]

Diseño

Los bioswales experimentan períodos cortos y potencialmente intensos de lluvia, inundaciones y carga de contaminantes, seguidos de estaciones secas. Es importante tener en cuenta cómo crecerá la vegetación seleccionada para los bioswales y comprender qué tipos de plantas se consideran las más adecuadas. [12]

Hay cuatro tipos de bioswales que se pueden construir según las necesidades de la ubicación. [14]

  • Los bioswales de pasto bajo utilizan pasto de bajo crecimiento que se puede ajardinar, de manera similar al césped. Estos tipos de bioswales tienden a ser menos efectivos que los bioswales con vegetación para tratar la escorrentía de aguas pluviales y mantener un tiempo de recolección adecuado.
  • Los bioswales con vegetación se crean con plantas de mayor tamaño, vegetación ornamental, arbustos e incluso árboles. Estos tipos también se pueden revestir con rocas para reducir la velocidad de la escorrentía de aguas pluviales que fluye a través de los bioswales y aumentar el tiempo de recolección para la descontaminación. Los bioswales con vegetación también pueden incluir vegetación que es muy útil para eliminar ciertos productos químicos en las escorrentías de manera muy eficiente.
  • Los bioswales con bajo consumo de agua son útiles en áreas que tienden a ser más secas y con climas más cálidos. Los bioswales de xeriscape se llenan con escorrentía generalmente solo después de lluvias y tormentas y permanecen secos el resto del tiempo.
  • Los bioswales húmedos son similares a los humedales en los que retienen el agua durante un período de tiempo mucho más largo, lo que permite la infiltración de aguas pluviales en lugar de simplemente vaciar el agua al final del bioswales en las entradas de los desagües pluviales.

Los bioswales requieren una determinada composición del suelo que no contenga más del 5 % de arcilla. El suelo en sí no debe estar contaminado antes de su instalación. Los bioswales deben construirse con una pendiente longitudinal para permitir que los sedimentos se asienten. La pendiente máxima de los bioswales es de 3:1. Se requiere un espacio libre mínimo para garantizar que no se dañen otras infraestructuras. El drenaje de sobrellenado debe ubicarse al menos a 6 pulgadas por encima del plano del suelo para permitir el máximo tiempo de concentración de la escorrentía de aguas pluviales en los bioswales. También se pueden utilizar rocas para reducir la velocidad de la escorrentía. El uso de filtros es importante para evitar que las entradas se bloqueen con sedimentos o basura. [10]

Ejemplos

Un bioswale en la acera en Chicago.

En el oeste de los Estados Unidos se encuentran dos ejemplos tempranos de biocanales diseñados científicamente para aplicaciones a gran escala. En 1996, para el parque del río Willamette en Portland, Oregón , se diseñó e instaló un total de 2330 pies lineales de biocanales para capturar y evitar que la escorrentía de contaminantes ingrese al río Willamette . Se instalaron presas de control intermitentes para facilitar aún más la captura de sedimentos, lo que redujo en un 50% los sólidos suspendidos que ingresaban al sistema fluvial. [15]

Un segundo ejemplo de un bioswale diseñado a gran escala se encuentra en el Parque Empresarial Carneros, en el Condado de Sonoma, California . A partir de 1997, el equipo de diseño del proyecto trabajó con el Departamento de Pesca y Caza de California y el Condado de Sonoma para producir un diseño detallado para canalizar la escorrentía superficial en el perímetro de una gran zona de estacionamiento. La escorrentía superficial consiste en la escorrentía de los techos de los edificios, la escorrentía de los estacionamientos y el flujo superficial de las propiedades al norte del sitio del proyecto. Se diseñó un total de dos millas lineales de bioswale en el proyecto. El propósito del bioswale era minimizar los contaminantes de la escorrentía que ingresaban al arroyo Sonoma . El canal del bioswale está revestido de césped y tiene una forma casi lineal. La pendiente descendente es de aproximadamente el 4% y la pendiente transversal es de aproximadamente el 6%. [16]

Un proyecto relativamente reciente fue el proyecto "Street Edge Alternatives" (SEA) en Seattle, Washington , que se completó en 2001. En lugar de utilizar tuberías tradicionales, el objetivo de SEA era crear un paisaje natural que representara cómo era la zona antes del desarrollo. La calle era un 11% más permeable que una calle estándar y se caracterizaba por árboles de hoja perenne y bioswales. Los bioswales se plantaron en pendientes niveladas con plantas de humedales y tierras altas. Otros paisajismos también se centraron en plantas nativas y amigables con el salmón. SEA proporcionó un gran beneficio para la mitigación de la escorrentía de aguas pluviales que ayudó a seguir protegiendo la ecología de los arroyos de Seattle. La calle del proyecto también creó un sitio más atractivo y estéticamente agradable en comparación con el paisajismo duro. [17]

El Departamento de Protección Ambiental de la Ciudad de Nueva York (NYC DEP) ha construido más de 11.000 biofiltros en las aceras, a los que se denomina "jardines de lluvia". [18] Los jardines de lluvia se construyen en toda la ciudad para gestionar las aguas pluviales y mejorar la calidad del agua de los cursos de agua de la ciudad. [19] El cuidado y el mantenimiento de los jardines de lluvia es una colaboración entre el NYC DEP y un grupo de ciudadanos voluntarios llamados "protectores del puerto". Los jardines de lluvia se inspeccionan y se limpian al menos una vez a la semana. [20]

Permacultura

En permacultura , los canales se utilizan para la recolección de agua. [21] [22]

Véase también

Referencias

  1. ^ "Mejores prácticas de gestión de aguas pluviales: zanjas con césped" (PDF) . Washington, DC: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Diciembre de 2021. pág. 3. EPA 832-F-21-031P.
  2. ^ Loechl, Paul M.; et al. (2003). Esquemas de diseño para un estacionamiento sustentable (PDF) . Champaign, IL: Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU., Centro de Investigación y Desarrollo. Archivado desde el original (PDF) el 2 de junio de 2010.Laboratorio de Investigación en Ingeniería de la Construcción. Documento n.º ERDC/CERL TR-03-12.
  3. ^ Purvis, Rebecca; et al. (31 de enero de 2018). "Evaluación de los beneficios de la calidad del agua de un sistema de biofiltración en el condado de Brunswick, Carolina del Norte (NC), EE. UU.", Water . 10 (2). Basilea, Suiza: MDPI: 134. doi : 10.3390/w10020134 .
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  5. ^ ab Watson, Donald; Adams, Michele (19 de octubre de 2010). Diseño para inundaciones: arquitectura, paisaje y diseño urbano para la resiliencia al cambio climático. John Wiley & Sons. pág. 119. ISBN 978-0-470-89002-8.
  6. ^ "Bioswales | Climate Technology Centre & Network | Tue, 11/08/2016" (en inglés). www.ctc-n.org . Consultado el 24 de julio de 2022 .
  7. ^ Purvis, Rebecca; Winston, Ryan; Hunt, William; Lipscomb, Brian; Narayanaswamy, Karthik; McDaniel, Andrew; Lauffer, Matthew; Libes, Susan (31 de enero de 2018). "Evaluación de los beneficios de la calidad del agua de un sistema de biofiltración en el condado de Brunswick, Carolina del Norte (NC), EE. UU.", Water . 10 (2): 134. doi : 10.3390/w10020134 . ISSN  2073-4441.
  8. ^ Shetty, Nandan H.; Hu, Ranran; Mailloux, Brian J.; Hsueh, Diana Y.; McGillis, Wade R.; Wang, Mark; Chandran, Kartik; Culligan, Patricia J. (15 de mayo de 2019). "Estudio del efecto de los biofiltros en la contaminación por nutrientes en los sistemas de alcantarillado urbano combinado". Science of the Total Environment . 665 : 944–958. Bibcode :2019ScTEn.665..944S. doi : 10.1016/j.scitotenv.2019.02.121 . ISSN  0048-9697. PMID  30790764. S2CID  73457342.
  9. ^ Evans, Natalia; Van Ryswyk, Hal; Los Huertos, Marc; Srebotnjak, Tanja (2019). "Análisis espacial sólido de metales secuestrados en un Bioswale del sur de California". Ciencia del Medio Ambiente Total . 650 (Parte 1): 155–162. Código Bib : 2019ScTEn.650..155E. doi :10.1016/j.scitotenv.2018.08.441. ISSN  0048-9697. PMID  30196215. S2CID  52192159.
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  11. ^ "Los sistemas de biofiltración pueden mejorar la calidad del agua". East Lansing, MI: Universidad Estatal de Michigan; Extensión de la Universidad Estatal de Michigan. 10 de junio de 2015.
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  20. ^ "Jardines de lluvia". Infraestructura verde . Departamento de Protección Ambiental de la Ciudad de Nueva York . Consultado el 31 de marzo de 2022 .
  21. ^ van der Zanden, Isabelle (2017). Uso de la hidrogeosfera para evaluar los canales como técnica de conservación del agua en tierras agrícolas (PDF) (Maestría). Universidad de Ghent.
  22. ^ Barnes, Douglas (2017). Manual de permacultura para trabajos de movimiento de tierras: cómo diseñar y construir zanjas, represas, estanques y otros sistemas de recolección de agua. Canadá: New Society Publishers. ISBN 9781550926392.
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Bioswale .
  • Guía de recursos para combatir el cambio climático con la arquitectura paisajística
  • Diseño residencial sustentable: Mejorando la eficiencia del agua
  • Xiao, Qingfu; McPherson, E. Gregory (2011). "Rendimiento de suelos y árboles diseñados en un bioswale de estacionamiento". Revista Urbana del Agua . 8 (4): 241–53. Código Bibliográfico :2011UrbWJ...8..241X. doi :10.1080/1573062X.2011.596213. S2CID  17859768.
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