DIAGNÓSTICO CUENCA URBANA UBICADA EN LA CIUDAD DE

BOGOTA CON PROBLEMAS DE INUNDACION E IMPLEMENTACIÓN DE

SISTEMAS DE DRENAJE URBANO COMO SOLUCION DE LOS MISMOS

NATALIA DÍAZ CAICEDO

503634

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ

2016

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DIAGNOSTICO CUENCA URBANA UBICADA EN LA CIUDAD DE

BOGOTA CON PROBLEMAS DE INUNDACION E IMPLEMENTACIÓN DE

SISTEMAS DE DRENAJE URBANO COMO SOLUCION DE LOS MISMOS

NATALIA DÍAZ CAICEDO

503634

Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniera Civil

Director

Mauricio González Méndez

Ingeniera Civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ

2015

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5

INDICE

1. ANTECEDENTES ............................................................................................................................. 11

2. OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 12

2.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................... 12

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ........................................................................................................ 12

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................................ 13

3.1 HISTORICO DE LLUVIAS EN BOGOTA ..................................................................................... 13

3.2 LAS PRECIPITACIONES Y EL CAMBIO CLIMATICO .................................................................. 15

3.3 IDENTIFICACION ZONAS DE INUNDACION CUENCA EL SALITRE ........................................... 16

4. MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................... 18

5. MARCO CONCEPTUAL ................................................................................................................... 20

6. PRECIPITACION .............................................................................................................................. 22

6.1 PRECIPITACION ACTUAL ........................................................................................................ 22

6.2 ESCENARIOS ACTUALES Y ESPERADOS FENOMENOS CLIMATOLOGICOS ............................. 23

6.3 ANÁLISIS DE LOS ESCENARIOS CON LOS FENOMENOS DESCRITOS ...................................... 24

7 SIMULACION DRENAJE URBANO SOSTENIBLE .......................................................................... 25

7.1 GENERALIDADES SISTEMAS DE TIPO ESTRUCTURAL SOSTENIBLES UTILIZADOS EN LA

MODELACION .................................................................................................................................... 25

7.2 SIMULACION .......................................................................................................................... 27

7.2.1 DESCRIPCION AREA DE ESTUDIO .............................................................................................. 27

7.2.2 DISTRIBUCION SUBCUENCAS ................................................................................................... 28

La distribución de las subcuencas se realizó teniendo él cuenta el flujo del agua, la amplitud de la

zona, y el detalle del acueducto por lo anterior se decidió establecer un número de nueve cuencas

distribuidas de la siguiente forma ver Gráfico 11 ............................................................................. 28

7.2.3 SERIE TEMPORAL PRECIPITACION ............................................................................................ 29

8 RESULTADOS ............................................................................................................................. 30

9 ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................................................................... 32

10 CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 34

11 RECOMENDACIONES .................................................................................................................... 35

12 ANEXOS ........................................................................................................................................ 36

13 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................... 41

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INDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1 Precipitación (Secretaria Ambiente, 2015) ……...….…………………… 12

Gráfico 2 Histórico Inundaciones (Tiempo, 2016) ………………...….…………… 13

Gráfico 3 Cambio Precipitación (Ruíz Murcia, y otros, 2015) ……………..……… 14

Gráfico 4 Usaquén (google, inc , 2016) ...…………………………..………………. 15

Gráfico 5 Lluvias meteorología (Ruíz Murcia, y otros, 2015) ..……...……………. 17

Gráfico 6 Ficha Departamental (Ruíz Murcia, y otros, 2015) ..……...……………. 18

Gráfico 7 Precipitación estudio (Ruíz Murcia, y otros, 2015) ………….....………. 18

Gráfico 8 Precipitación Análisis (Ruíz Murcia, y otros, 2015)…………….…….… 19

Gráfico 9 Convenciones Estructuras Pavimento (Interpave, 2008) .…………..…. 21

Gráfico 10 Adoquín Prefabricado ……..………………………..………….....…….…21

Gráfico 11 Cuencas (Autora)……………………………………………….....…….…23

Gráfico 12 Lluvias (Meteorología, 2014)……………………………………..……..…24

Gráfico 13 Perfil Elevacion sin Suds (Autora)………………………………..….….29

Gráfico 14 Perfil Elevacion sin Suds (Autora)……………………………...…….…30

Gráfico 15 Caudal vs Hora ambos escenarios……………………………………….31

7

GLOSARIO

PRECIPITACIÓN: Cualquier producto de la condensación del vapor de agua

atmosférico que se deposita en la superficie de la tierra.

INUNDACIÓN: Fenómeno natural que se presenta cuando el agua sube mucho su

nivel en los ríos, lagunas, lagos y mar; por tanto, cubre zonas de tierra que

normalmente son secas.

DRENAJE URBANO SOSTENIBLE: Aquellos elementos participantes en el

drenaje de las ciudades que, además de reducir el caudal circulante por la

superficie de la misma, consiguen también disminuir de forma notable la cantidad

de contaminantes que arrastra el agua de escorrentía.

CUENCA HIDROGRAFICA: Área de aguas superficiales o subterráneas que

vierten a una red hidrográfica natural con uno o varios cauces naturales, de caudal

continuo o intermitente, que confluyen en un curso mayor que, a su vez, puede

desembocar en un río principal, en un depósito natural de aguas, en un pantano o

bien directamente en el mar.

CAMBIO CLIMATICO: Cambio del estado del sistema climático,

independientemente de las causas que produzcan el cambio.

FENOMENO EL NINO: Patrón climático recurrente que implica cambios en la

temperatura de las aguas en la parte central y oriental del Pacífico tropical. En

períodos que van de tres a siete años, las aguas superficiales de una gran franja

del Océano Pacífico tropical, se calientan o enfrían entre 1 ° C y 3 ° C, en

comparación a la normal.

FENOMENO LA NIÑA: El fenómeno la Niña puede durar de 9 meses a 3 años, y según su intensidad se clasifica en débil, moderado y fuerte. La Niña es más fuerte mientras menor es su duración, y su mayor impacto en las condiciones meteorológicas se observa en los primeros 6 meses de vida del fenómeno. Por lo general comienza desde mediados de año, alcanza su intensidad máxima a finales y se disipa a mediados del año siguiente.

PAVIMENTO DRENANTE: Los pavimentos drenantes son pavimentos que pueden

ser en concreto o asfalto los cuales se caracterizan por tener un elevado

porcentaje de huecos de aire lo que ofrece ventajas para el usuario en condiciones

de lluvia.

MODELACION: La modelación es el proceso mediante el cual se crea una

representación o modelo para investigar la realidad sobre un tema en específico.

8

TECHOS VERDES: Los Techos Verdes contribuyen a mejorar la calidad del aire y

reducir los niveles de CO2. Ayudan a filtrar el aire, las plantas llegan a filtrar el

85% de las partículas del aire, depositando los metales pesados –como el plomo-

en las plantas y en el sustrato. Son reguladores de temperatura natural. Reducen

el riesgo de inundaciones ya que retienen buena parte del agua lluvia.

ADOQUIN ECOLOGICO: El adoquín ecológico es una división del pavimento

drenante ya que cumple la misma función, filtra el agua proveniente la

precipitación.

9

RESUMEN

El principal objetivo de este proyecto de grado es diagnosticar una parte de la

cuenca del salitre, específicamente la zona que limita al norte con la calle 108, al

sur con la calle 100, al oriente con los límites de la localidad de Usaquén y al

occidente con la autopista norte, dicha zona presenta inundaciones constantes

las cuales han aumentado debido a los cambios en la precipitación generados por

las variaciones climáticas; se plantea como solución a esta problemática la

implementación de SUDS (Sistemas de Drenaje Urbano Sostenible) para disminuir

los niveles de inundación.

Palabras clave: Drenaje [685], Inundación [425], Modelo simulación [685],

Precipitación [187].

ABSTRAC

The principal aim of this project of degree is to diagnose a part of the basin of the

saltpeter, specifically the zone that limits in the northern part with the street 108, in

the southern part with the street 100, to the east with the limits of Usaquén's

locality and to the west with the north highway, the above mentioned zone presents

constant floods which have increased due to the changes in the rainfall generated

by the climatic variations; there appears as solution to this problematics SUDS's

implementation (Drainage systems Urbano Sostenible) to diminish the levels of

flood.

Key Words: Drainage [685], Floods [425], Precipitation [187] Simulation models

[685].

10

INTRODUCCION

En este documento se realiza el análisis mediante una modelación del impacto

que generan las precipitaciones en una zona ubicada en la cuenca del salitre en la

ciudad de Bogotá y la implementación de SUDS como posible solución a dicha

problemática.

Inicialmente se analiza la precipitación y los problemas que ha presentado la

misma históricamente, así como la variación que se predice mediante estudios

sobre cambio climático, realizando dicho análisis se realiza la selección de zonas

críticas con el diagnóstico y caracterización de las cuencas ubicadas en la ciudad,

basado en documentos emitidos por el distrito.

Teniendo en cuenta lo anterior en el siguiente capítulo se realiza la explicación de

las generalidades de los SUDS, y las generalidades necesarias para el montaje de

la zona seleccionada. Se procede a realizar el montaje en el programa SWMM

(Storm Water Management Model) ubicando allí, la distribución del acueducto, el

flujo y la precipitación de igual manera se representa la distribución de las

subcuencas para realizar el análisis sobre cuál es el volumen de inundación

actual, y la variación del mismo cuando se realice la implementación del drenaje

urbano sostenible.

En la parte final del documento se encuentran los resultados y el análisis de los

mismos, para determinar si es viable o no el uso de los sistemas de drenaje

urbano como solución a las inundaciones presentadas en la zona analizada.

11

1. ANTECEDENTES

Este trabajo investigativo el cual se titula “DIAGNOSTICO CUENCA URBANA

UBICADA EN LA CIUDAD DE BOGOTA CON PROBLEMAS DE INUNDACIÓN E

IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA DE DRENAJE URBANO COMO SOLUCIÓN

DEL MISMO”, nace como propuesta para dar una posible solución a la

problemática de inundaciones, presentada en la ciudad de Bogotá.

Se basa en algunos estudios realizados:

El Plan Estratégico de Transformación del Sistema de Drenaje Pluvial Sostenible

realizado por el Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático

IDIGER. Tiene como objetivo reconocer al sistema de drenaje sostenible como

parte del patrimonio común, como bien de uso público para la recuperación del

ciclo hidrológico y demás servicios ambientales y sociales del Distrito, este

documento presenta una idea de implementación del drenaje sostenible de tipo no

estructural y estructural para la ciudad de Bogotá. (IDIGER, 2014)

Reportes históricos de inundaciones generados por el Instituto Geográfico Agustín

Codazzi IGAC. Tiene como objetivo dar reporte de las áreas afectadas por

inundaciones durante diferentes años, lo que permite realizar una estimación

basada en datos históricos para determinar cuál es el impacto real de las

inundaciones. (Ruíz Murcia, y otros, 2015)

Informe técnico No 01575 DESCRIPCIÓN Y CONTEXTO DE LAS CUENCAS

HÍDRICAS DEL DISTRITO CAPITAL realizado por la Secretaria Distrital de

Ambiente de la ciudad de Bogotá. Esta trata la caracterización de la hidrología de

las cuencas en Bogotá, así como el cubrimiento del servicio de alcantarillado

sanitario y pluvial en la ciudad, a través de este documento es posible caracterizar

diversas zonas y determinar el análisis de las inundaciones en la ciudad. (Perez, y

otros, 2015)

Libro avances en investigación y desarrollo en agua y saneamiento para el

cumplimiento de las metas del milenio realizado por estudiantes de la universidad

del valle, su objetivo principal es el de la implementación de métodos no

convencionales en Colombia para tener un mejor aprovechamiento del recurso

hídrico. (Restrepo, y otros, 2007)

Los documentos descritos sugieren que la temática de afectación por

inundaciones en diversos sectores de Bogotá es crítica y de gran importancia

12

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Proponer soluciones mediante sistemas de drenaje urbano sostenible

para la problemática de inundaciones presentadas por precipitaciones

en la cuenca del salitre, en la ciudad de Bogotá. Así mismo realizar el

estudio de las zonas críticas de precipitación dentro de la misma

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Analizar las precipitaciones y el cambio de las mismas para

determinar las zonas de inundación detectadas en la cuenca del

salitre.

Realizar la modelación en el programa SWMM de la zona crítica

de inundación de la cuenca del salitre con diferentes hidrologías

teniendo en cuenta picos críticos y no críticos de precipitación y

el drenaje con la implementación del drenaje urbano sostenible.

Disminuir el caudal de inundación de las zonas detectadas

mediante la implementación de SUD´S.

13

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3.1 HISTORICO DE LLUVIAS EN BOGOTA

El promedio de lluvia total anual en Bogotá es de 797 mm. Durante el año las

lluvias se distribuyen en dos temporadas secas y dos temporadas lluviosas. Los

meses de enero, febrero, julio y agosto son predominantemente secos Las

temporadas de lluvia se extienden desde finales de marzo hasta principios de junio

y desde finales de septiembre hasta principios de diciembre. En los meses secos

de principios de año, llueve alrededor de 8 días/mes; en los meses de mayores

lluvias puede llover alrededor de 18 días/mes como se observa en la Gráfica 1

(Precipitación Anual). (Secretaria Ambiente, 2015)

Gráfico 1 Precipitación Anual (Secretaria Ambiente, 2015)

Para dicho análisis histórico se realizó la búsqueda en la base de datos del tiempo

sobre noticias que arrojaran resultados sobre inundaciones en la ciudad de

Bogotá, tal como se muestra en el Gráfico 2 (Histórico Inundaciones)

14

Gráfico 2 Histórico Inundaciones (Tiempo, 2016)

Se encontraron 5.450 resultados de noticias que contenían inundaciones en

Bogotá. Teniendo en cuenta que se observan periodos de inundaciones medias

entre [1992 – 2000] (9 años), inundaciones bajas entre 2001 y 2005 (5 años),

inundaciones críticas o altas entre los años [2006- 2015]. (Tiempo, 2016)

Dichos reportes encontrados en la prensa evidencian que las inundaciones son un

problema vigente, que a lo largo de los años han generado diferentes

problemáticas como son caos vehicular por inundaciones en las vías lo que

confluye frecuentemente en accidentalidad.

15

3.2 LAS PRECIPITACIONES Y EL CAMBIO CLIMATICO

El análisis de clima presente reveló que, en los últimos 40 años, la década más

lluviosa correspondió al período 2001-2010, cuando aumentaron las

precipitaciones en un 40% respecto a los valores normales. En este aspecto le

siguió la década 1971-1980. El estudio manifestó que bajo condiciones del

fenómeno de la Niña existen altas probabilidades que se presente un aumento

significativo en los niveles de precipitación, esto se hace más evidente hacia los

últimos trimestres del año. Contrariamente, cuando el clima de Bogotá está bajo la

influencia de un fenómeno El Niño, la precipitación presenta altas probabilidades

de la disminución en sus volúmenes, pero en menores proporciones para los

trimestres de final del año. Bajo el fenómeno la Niña, la temperatura media

presenta altas probabilidades de disminuir respecto a los valores normales

especialmente en los trimestres Febrero Marzo-abril y marzo-abril-mayo. No

obstante, bajo condiciones El Niño existen altas probabilidades del aumento de

sus valores respecto a la normal climatológica principalmente a comienzos del

año, en los trimestres 1, 2 y 3. De acuerdo con el promedio multi-escenario de

emisión de gases de efecto invernadero forzado con condiciones iniciales de

algunos modelos del IPCC, se esperaría para 2011-2100 una reducción de las

precipitaciones aproximada del 18% respecto a los valores normales 1971-2000.

No obstante, para el período 2011-2061, los volúmenes de precipitación podrían

ubicarse entre los 500 mm y los 1500 mm anuales en contraste con la última

década del siglo XXI cuando se presentarían precipitaciones entre los 500 mm y

1000 mm anuales como se puede observar en el Gráfico 3 (Cambio Precipitación).

Dichas reducciones en las precipitaciones, se podrían presentar principalmente

sobre las localidades de Suba, Engativá, Kennedy, Bosa, Ciudad Bolívar y

Fontibón. (Ruíz Murcia, y otros, 2015)

Gráfico 3 Cambio Precipitación (Ruíz Murcia, y otros, 2015)

16

3.3 IDENTIFICACION ZONAS DE INUNDACION CUENCA EL SALITRE

Áreas con predominancia de áreas susceptibles de remociones en masa en la

parte alta de la cuenca y de inundaciones en la parte media y baja. Las

inundaciones se localizan principalmente en las subcuencas Arzobispo, las

Delicias, Molinos, la Vieja y en el canal Córdoba en las UPZ Niza en la localidad

de Suba, la Floresta en la localidad de Engativá y La Alhambra en la localidad de

Usaquén sobre la Pepe Sierra, además otros sectores donde se presenta

problemas críticos de inundación en la avenida Carlos Lleras Restrepo en el sector

de las UPZ Chicó Lago y Usaquén en la localidad de Usaquén principalmente. En

cuanto a las zonas susceptibles por remoción en masa se caracteriza aquellas

donde se encuentra la formación geológica de Guaduas en las partes altas de la

cuenca, en los Cerros Orientales y los cerros de Suba. (Perez, y otros, 2015)

ZONAS DE INUNDACION CRITICA

Avenida Carlos Lleras Restrepo en el sector de las UPZ Chicó Lago y en la

localidad de Usaquén principalmente, ver mapa localidad de Usaquén Gráfico 4

Gráfico 4 Usaquén (google, inc , 2016)

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ZONA DE INUNDACION CRITICA USAQUEN

Limita al norte, por la calle 240, con el municipio de Chía en el departamento

de Cundinamarca, por el sur con la calle 100 en la localidad de Chapinero, por el

este con los cerros Orientales que lo separan del municipio de La Calera, y por el

oeste con la Autopista Norte, situada en la localidad de Suba.

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4. MARCO TEÓRICO

CAPACIDAD DE DRENAJE DE UNA CUENCA

Ilustración 1 Algunas características hidrológicas de las cuencas pequeñas y grandes. Fuente: (VIDAL, 1988)

El patrón de drenaje de una cuenca es la unión que presentan las vías de

drenaje, que contribuyen a evacuar las aguas superficiales de la cuenca. El patrón

de drenaje es un elemento compuesto, para cuyo análisis es fundamental tener

en cuenta el relieve, la distribución de la vegetación, y las condiciones

estructurales de la zona.

Por las relaciones mencionadas anteriormente, durante el proceso de análisis de

los patrones de drenaje es necesario definir si este tiene o no, y de qué tipo, algún

control que esté orientando la dirección en que se está presentando un

determinado patrón, los patrones de drenaje pueden presentarse dos tipos de

control: uno litológico, debido a las condiciones estructurales de los materiales

sobre los cuales se desarrolla el patrón; y otro topográfico, en el que la pendiente

del terreno obliga a las corrientes a tomar una determinada dirección. Los

patrones de drenaje han sido agrupados en cuatro categorías. Las categorías son:

erosiónales, deposicionales, especiales e individuales. (VIDAL, 1988)

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PANORAMA INUNDACIONES

La precipitación es un recurso indispensable el cual hace parte del ciclo

hidrológico del agua, sin embargo las precipitaciones han presentado cambios en

su frecuencia y su duración lo que ha traído consigo las inundaciones, estas son

uno de los fenómenos que tienen mayor impacto en temas como riesgos en la

ciudad, se han evidenciado cambio en los patrones de la precipitación

principalmente en el incremento precipitaciones medias cerca del 15 % lo que

genera aumento en los caudales (UNIVERSIDAD NACIONAL , 2011)

Las inundaciones son uno de los fenómenos que origina más perdidas y deterioro

social en la ciudad.

Bogotá en la actualidad está bordeada por el oriente por los cerros y por el

occidente por río Bogotá que han restringido su crecimiento en estos costados y

obligado a que crezca y se desarrolle hacia el norte y hacia el sur. La ciudad es

atravesada de oriente a occidente por tres importantes ríos, Juan Amarillo o

Salitre, Fucha o San Cristóbal y el Tunjuelo, los cuales tienen un alto índice de

ocupación en las zonas de ronda y de manejo y preservación ambiental. Muchas

de las viviendas localizadas a lo largo de los cauces lo invaden de manera

inconveniente y utilizan los ríos para el vertido incontrolado de aguas residuales;

esto favorece la inestabilidad de los cauces. La urbanización de las laderas

próximas al cauce, el vertido e inadecuado manejo de aguas residuales y la

obstrucción de los drenajes naturales en la parte alta son las causas principales de

inestabilidades de laderas y de inundaciones. (IDIGER, 2015)

En la ciudad se producen periódicamente inundaciones menores o

encharcamientos a causa de la insuficiencia de los sistemas de alcantarillado de

los barrios que están cercanos a los ríos en especial al río Bogotá y a los ríos

Tunjuelo, Fucha y Juan Amarillo en la parte baja de sus cuencas, ya que no

pueden drenar cuando el nivel del agua de los mismos supera cierto nivel. Los

barrios más afectados por este problema son los localizados en la localidad de

Suba y usaquen. (IDIGER, 2015)

20

5. MARCO CONCEPTUAL

TIPOS DE INUNDACIONES Inundación

Es un evento natural y recurrente que se produce en las corrientes de agua, como resultado de lluvias intensas o continuas que, al sobrepasar la capacidad de retención del suelo y de los cauces, desbordan e inundan llanuras de inundación, en general, aquellos terrenos aledaños a los cursos de agua. Las inundaciones se pueden dividir de acuerdo con el régimen de los cauces en: lenta o de tipo aluvial, súbita o de tipo torrencial y encharcamiento. (IDIGER, 2015) Inundación de tipo aluvial (inundación lenta)

Se produce cuando hay lluvias persistentes y generalizadas dentro de una gran cuenca, generando un incremento paulatino de los caudales de los grandes ríos hasta superar la capacidad máxima de almacenamiento; se produce entonces el desbordamiento y la inundación de las áreas planas aledañas al cauce principal. Las crecientes así producidas son inicialmente lentas y tienen una gran duración. (IDIGER, 2015) Inundación de tipo torrencial (inundación súbita)

Producida en ríos de montaña y originada por lluvias intensas. El área de la cuenca aportante es reducida y tiene fuertes pendientes. El aumento de los caudales se produce cuando la cuenca recibe la acción de las tormentas durante determinadas épocas del año, por lo que las crecientes suelen ser repentinas y de corta duración. Estas inundaciones son generalmente las que causan los mayores estragos en la población por ser intempestivas. (IDIGER, 2015) Encharcamiento

Fenómeno a causa de la saturación del suelo producido por lluvias normales, caracterizado por la presencia de láminas delgadas de agua sobre la superficie del suelo en pequeñas extensiones y por lo general, presente en zonas moderadamente onduladas a planas. El fenómeno puede durar desde pocas horas hasta algunos días. En la ciudad, se presentan por deficiencias o falta de drenajes de aguas lluvias. (IDIGER, 2015)

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ALCANTARILLADO

Sistema de tuberías usado para la recolección y transporte de las aguas residuales, industriales y pluviales de una población desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se vierten al medio natural o se tratan.

Los alcantarillados se pueden construir de dos modos:

COMBINADO: Se construyen para recibir en un único conducto, mezclando,

tanto las aguas residuales como las pluviales generadas en el área urbana

cubierta por la red.

SEPARADO: Se compone de dos tuberías independientes; una, la red de

alcantarillado sanitario, transporta las aguas residuales domésticas, hasta

una estación depuradora; y la otra, la red de alcantarillado pluvial, conduce las

aguas pluviales hasta el receptor, que puede ser un río, un lago o el mar.

El alcantarillado separado es beneficioso porque

Reduce los costos de depuración y simplifica los procesos, puesto que el

caudal tratado es menor.

la separación reduce la carga contaminante vertida al medio receptor por los

episodios de rebosamiento del alcantarillado unitario.

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6. PRECIPITACION

6.1 PRECIPITACION ACTUAL

La precipitación actual en la ciudad de Bogotá se representa mediante el siguiente

gráfico el cual es resultado de un estudio realizado por el IDEAM durante el año

2014, donde se evidencia la precipitación diaria en milímetros y porcentual

presentada en la ciudad de Bogotá durante las 24 horas del día, esta información

será retomada en el capítulo de modelación como Serie Temporal de

Precipitación.

Gráfico 5 Lluvias (Meteorología, 2014)

23

6.2 ESCENARIOS ACTUALES Y ESPERADOS FENOMENOS CLIMATOLOGICOS

Para este análisis se tomó como referencia un documento sobre el cambio

climático realizado por el IDEAM en el cual se tienen en cuenta los siguientes

escenarios basados en el aumento de los gases de efecto invernadero y las

implicaciones que tienen los mismos ver Gráfico 6 (Ficha Departamental). (Ruíz

Murcia, y otros, 2015)

Gráfico 6 Ficha Departamental (Ruíz Murcia, y otros, 2015)

Gráfico 7 Precipitación Estudio (Ruíz Murcia, y otros, 2015)

24

Gráfico 8 Precipitación Análisis (Ruíz Murcia, y otros, 2015)

Lo que se puede concluirse de los Gráficos 7 y 8 acerca de este estudio es que

debido a los efectos del cambio climático se presentaran aumentos de volumen en

las precipitaciones hacia la zona norte, centro y occidente de la ciudad, este

aumento se encontrará entre [10-30] % adicional a los valores de precipitación

presentados actualmente.

6.3 ANÁLISIS DE LOS ESCENARIOS CON LOS FENOMENOS DESCRITOS

El análisis al que se puede llegar teniendo en cuenta la referencia anterior y el

tema a desarrollar en este documento, es que con el cambio climático se verán

cambios de temperaturas no muy fuertes, pero que traerán ciertas implicaciones

es.

Para el caso de la temperatura su variación se verá entre 1-2 grados centígrados

lo cual no genera mayores cambios.

Para otros factores ambientales como la precipitación su variación será más

notoria debido a que actualmente se encuentra entre 500-1000 mm y con este

cambio se encontrara entre 1000-1500 mm lo que indica que las lluvias tendrán

mayor intensidad así mismo se presentaran mayores problemas de inundación en

la ciudad debido a que actualmente y con los niveles mínimos de precipitación las

mismas se generan en las zonas ya mencionadas.

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7 SIMULACION DRENAJE URBANO SOSTENIBLE

La simulación será realizada para la subcuencas de la cuenca el salitre

ubicada entre la Autopista norte y la Calle 108 la cual tiene un área aproximada

de 1.460𝐾𝑚2, lo que se desea demostrar mediante la simulación es la

diferencia en el volumen de agua en un escenario de lluvia fuerte con

elementos constructivos actuales versus sistemas de tipo estructural sostenible

como pavimentos permeables, jardines de bioretencion y techos verdes.

7.1 GENERALIDADES SISTEMAS DE TIPO ESTRUCTURAL SOSTENIBLES UTILIZADOS EN LA MODELACION

PAVIMENTOS PERMEABLES: Los pavimentos permeables son

una solución ecológica la cual trae otros beneficios como la

recarga de acuíferos, el amortiguamiento de la lluvia, el

aprovechamiento de la misma, y un aumento en la seguridad vial

al evitar zonas de encharcamiento y congelamiento.

GENERALIDADES:

Funcionamiento: La escorrentía debe fluir a través de los

pavimentos permeables y salir de ellos de una manera

segura y no erosiva. La escorrentía de las zonas

adyacentes debe ser desviada a un sistema de conducción

ver Gráfico 9.

Las superficies del pavimento deben tener una

permeabilidad de 203.2 mm/h o más para conducir el agua

a la sub-base rápidamente.

La pendiente del pavimento permeable deberá ser de al

menos 1% pero no mayor a 5%.

Funcionamiento: cuando el agua pasa a través de la

superficie hacia el relleno permeable, esto permite que el

agua sea almacenada, tratada y transportada, se tienen

indicios de que este tipo de SUDS entregan una buena

calidad del recurso hídrico, (Perez, 2015)

26

Grafico 9 Convenciones estructura pavimento (Interpave, 2008)

ADOQUIN ECOLOGICO: Los adoquines ecológicos son un

derivado de los pavimentos permeables, su funcionamiento es

igual a de los pavimentos la diferencia radica en que los adoquines

son utilizados para soportar cargas más pequeñas.

GENERALIDADES:

Ayuda en la prevención de inundaciones.

Mantiene el flujo de aguas en épocas de sequía.

Aumenta el filtrado y tratamiento del agua lluvia por medio

de la retención de partículas en suspensión.

Tiene un alto porcentaje de permeabilidad.

Grafico 10 Adoquín Prefabricado (Perez, 2015)

27

7.2 SIMULACION

La modelación fue realizada en el programa SWMM, en el cual se realizó el

montaje del acueducto y alcantarillado de la zona que a continuación será

descrita, se realiza la distribución de las subcuencas para realizar un análisis más

detallado, en el modelo se encontraran variables como son:

Nodos: son puntos donde se realiza recolección de la precipitación

Links: para nuestro caso es la tubería del sistema

Rain Gages: Precipitación presentada

Lid Controls: Sistemas de drenaje urbano

Al realizar el montaje se pone a correr el modelo con una lluvia día y medio el cual

nos mostrara en este tiempo de lluvia cuales son los nodos que presentan

inundación, luego de estos resultados se realizara la implementación de LIDS y se

procederá a correr el modelo con las condiciones anteriores.

7.2.1 DESCRIPCION AREA DE ESTUDIO

Sobre la historia de la localidad se puede decir que inicio con 120 casas en 1952 y

cerca de 1960 ya se encontraban 18 barrios adscritos al pueblo después en 1970

se creó la localidad de Usaquén , y después de esto inició el gran crecimiento de

la localidad.

Actualmente podemos encontrar cerca de 136.180 familias lo que nos permite

aproximar la cantidad de habitantes a 544.724. Se puede inferir que predominan

los estratos 5 y 6.

El suelo urbano de Usaquén, comprende un total de 3.521,7 hectáreas (ha), de las

cuales hay 276,99 ha de áreas protegidas; en este suelo urbano se localizan

533,99 ha de áreas por desarrollar. Para suelo urbanizado son 2.987,67 ha, que

resultan de restarle a la superficie de suelo urbano el área de los terrenos sin

desarrollar.

La zona a modelar se encuentra ubicada hacia el sur en la calle 100, hacia el norte

la calle 108 hacia el este la autopista norte y hacia el oeste los límites de

Usaquén.

28

7.2.2 DISTRIBUCION SUBCUENCAS

La distribución de las subcuencas se realizó teniendo él cuenta el flujo del agua, la amplitud de la zona, y el detalle del acueducto por lo anterior se

decidió establecer un número de nueve cuencas distribuidas de la siguiente forma ver Gráfico 11

Grafico 11 Cuencas y montaje acueducto (Autora)

29

7.2.3 SERIE TEMPORAL PRECIPITACION

Gráfico 12 Lluvias (Meteorología, 2014)

Esta serie temporal muestra gráficamente la precipitación máxima en 24 horas

para los 12 meses del año. Esta simulación se realiza 36 horas y la lluvia a utilizar

se observa en el Gráfico 12

30

8 RESULTADOS

La modelación con la serie temporal de precipitación, el acueducto de la zona y las

subcuencas especificadas corrió en un minuto y doce segundos y se obtuvieron

los siguientes resultados:

Gráfico 13 Perfil Elevacion sin Suds Fuente Autora

Se muestra el perfil de elevación de agua donde los nodos rellenos de coloración

azul clara son los que están inundados, se pueden observar en el perfil seis

nodos inundados, este tramo corresponde al tramo más largo de la tubería

ubicada en la zona.

31

A continuación se va a mostrar el perfil anterior implementando en el modelo

drenaje urbano mediante pavimento permeable.

Gráfico 24 Perfil Elevación con Suds Fuente Autora

Con respecto al resultado mostrado en el grafico anterior Se evidencia que en el

grafico 14 un solo nodo inundado

32

9 ANÁLISIS DE RESULTADOS

La implementación de LIDS disminuye la inundación en los nodos, así como los

caudales en los links.

El caudal

En la siguiente gráfica (Gráfico 15) podemos observar cómo era caudal antes de la

implementación de LIDS a la simulación, y como disminuyó este notoriamente.

Gráfico 15 Caudal VS Hora (Autora)

Al realizar la implementación de pavimento permeable en el modelo se observa

que los nodos que estaban inundados ahora no lo están. Así mismo se observa

una disminución en los caudales, por lo que la modelación nos permite asegurar

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S)

TIEMPO (HORAS)

CAUDAL VS HORA

LINK13 S

LINK 13

LINK 2 S

LINK 2

LINK 20835 S

LINK 20835

LINK 20834 S

LINK 20834

33

que los sistemas de drenaje urbano son una solución apropiada para los

problemas de inundación presentados en la zona analizada.

34

10 CONCLUSIONES

Se observa que los planteamientos iniciales fueron acertados ya que la

implementación del drenaje urbano, según la modelación es apta para

disminuir las inundaciones en la zona tratada.

Con el aumento esperado en la precipitación según los fenómenos de

cambio climático, la modelación con la implementación de drenaje

urbano, demuestra que no se presentarían inundaciones en la zona. Lo

que permite inferir en que esta es una solución viable para estar

preparados ante los cambios climáticos que ocurrirán y que han venido

ocurriendo.

El acueducto y alcantarillado para la zona data de mucho tiempo, lo cual

está contribuyendo al problema inicial debido a que los diámetros de la

tubería son insuficientes.

La modelación se realizó para un día y medio con la precipitación más

fuerte presentada en la ciudad, si se desea continuar con el análisis

este se puede realizar para los trimestres completos con lluvias

específicas.

35

11. RECOMENDACIONES

El drenaje urbano sostenible puede ser implementado mediante

adoquín ecológico y pavimento permeable en las zonas donde se

evidencia la inundación.

Se recomienda realizar cambios de diámetro en las tuberías

debido a que estos son insuficientes para los caudales

recolectados.

Se recomienda evitar el crecimiento poblacional en la zona para

mantener las zonas permeables y evitar mayores inundaciones

36

12. ANEXOS

Tabla volumen en los conductos arrojada por el programa swmm fuente autora

TABLA VOLUMEN EN LOS CONDUCTOS SIN SUDS

Table - Link Volume

Link Link Link Link

Days Hours 20835 20834 2 21063

0 01:00:00 466.05 454.62 2.61 299.35

0 02:00:00 465.52 410.54 2.18 247.72

0 03:00:00 467.48 366.67 1.8 211.41

0 04:00:00 466.4 326.98 1.53 186.99

0 05:00:00 464.3 291.36 1.39 166.68

0 06:00:00 464.1 260.03 1.21 154.26

0 07:00:00 465.98 232.65 1.06 147.8

0 08:00:00 468.56 208.8 0.92 147.1

0 09:00:00 469.98 188 0.82 150.83

0 10:00:00 469.6 169.84 0.74 157.42

0 11:00:00 467.29 153.96 0.73 163.62

0 12:00:00 463.33 139.98 0.72 171.17

0 13:00:00 459.24 127.67 0.73 179.01

0 14:00:00 455.97 116.83 0.13 233.43

0 15:00:00 454.96 107.18 0 355.55

0 16:00:00 456.16 98.56 0.59 560.32

0 17:00:00 457.06 90.87 1.47 808.24

0 18:00:00 457.89 84.02 2.38 1063.83

0 19:00:00 459.26 77.9 3.31 1341.21

0 20:00:00 463.79 72.4 3.65 1657

0 21:00:00 468.97 67.44 3.65 1984.55

0 22:00:00 487.49 62.93 3.65 2275.03

0 23:00:00 497.17 58.85 3.65 2538.12

37

Tabla inundación nodos arrojada por el programa swmm fuente autora

Node Node Node Node

Days Hours 504 843 5060 354

0 01:00:00 0.2 0.24 0 0.1

0 02:00:00 0.22 0.24 0.05 0.06

0 03:00:00 0.22 0.24 0.09 0.05

0 04:00:00 0.21 0.24 0.13 0.06

0 05:00:00 0.2 0.24 0.14 0.05

0 06:00:00 0.19 0.24 0.17 0.06

0 07:00:00 0.19 0.24 0.2 0.07

0 08:00:00 0.18 0.24 0.24 0.09

0 09:00:00 0.18 0.24 0.27 0.1

0 10:00:00 0.18 0.24 0.3 0.11

0 11:00:00 0.17 0.25 0.31 0.11

0 12:00:00 0.17 0.25 0.33 0.12

0 13:00:00 0.17 0.25 0.34 0.12

0 14:00:00 0.22 0.3 0.56 0.19

0 15:00:00 0.3 0.41 0.93 0.28

0 16:00:00 0.41 0.57 3 0.38

0 17:00:00 0.5 0.73 3 0.47

0 18:00:00 0.58 3 3 0.53

0 19:00:00 0.66 3 3 0.6

0 20:00:00 0.77 3 3 0.68

0 21:00:00 3 3 3 0.75

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0 23:00:00 3 3 3 0.87

TABLA INUNDACION NODOS SIN SUDS

Table - Node Depth

38

Tabla volumen en los conductos arrojada por el programa swmm fuente autora sin

Suds

TABLA VOLUMEN EN LOS CONDUCTOS SIN SUDS

Table - Link Flow

Link Link Link

Days Hours 20834 20835 2

0 01:00:00 11.35 9.86 16.59

0 02:00:00 13.25 9.9 13.1

0 03:00:00 13.11 9.82 10.82

0 04:00:00 12.04 10.02 9.17

0 05:00:00 10.78 10.1 7.83

0 06:00:00 9.5 9.95 6.72

0 07:00:00 8.33 9.78 5.8

0 08:00:00 7.27 9.74 5.03

0 09:00:00 6.37 9.87 4.38

0 10:00:00 5.57 10.04 3.84

0 11:00:00 4.9 10.21 3.38

0 12:00:00 4.32 10.3 2.99

0 13:00:00 3.8 10.26 2.66

0 14:00:00 3.37 10.1 2.37

0 15:00:00 3.01 9.87 2.12

0 16:00:00 2.69 9.63 1.9

0 17:00:00 2.4 9.44 1.71

0 18:00:00 2.14 9.33 1.55

0 19:00:00 1.91 9.31 1.4

0 20:00:00 1.73 9.39 1.27

0 21:00:00 1.56 9.53 1.16

0 22:00:00 1.42 9.74 1.05

0 23:00:00 1.29 9.99 0.97

39

Tabla inundación nodos arrojada por el programa swmm fuente autora con Suds

TABLA INUNDACION NODOS CON SUDS

Table - Node Flooding

Node Node Node Node

Days Hours 5060 504 843 182

0 01:00:00 0 0 0 0

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Forma de la cuenca fuente (Perez, y otros, 2015)

41

13. BIBLIOGRAFIA

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