LINEAMIENTOS ESTRATEGICOS PARA LA
GESTIÓN DE INUNDACIONES EN LA CUENCA
OCCIDENTAL DE BARRANQUILLA
Abel Mejía Betancourt
Carlos Eduardo Morelli Tucci
Juan Carlos Bertoni
Diego Monsalvo
17 de Febrero 2014
Documento de Trabajo sujeto a revisión por parte de la Alcaldía de Barranquilla y CAF.
Las recomendaciones del Informe son responsabilidad exclusiva de los autores.
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LINEAMIENTOS ESTRATEGICOS PARA LA GESTIÓN DE INUNDACIONES
EN LA CUENCA OCCIDENTAL DE BARRANQUILLA
INDICE GENERAL
RESUMEN EJECUTIVO ............................................................................................................. 4
1.
2.
3.
4
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 5
1.1
ANTECEDENTES ........................................................................................................ 5
1.2
OBJETIVO .................................................................................................................... 6
1.3
ENFOQUE .................................................................................................................... 7
DIAGNÓSTICO ................................................................................................................... 8
2.1
PRECIPITACION ......................................................................................................... 9
2.2
SISTEMA DE DRENAJE ........................................................................................... 12
2.3
SISTEMA INSTITUCIONAL .................................................................................... 18
2.4
FINANCIAMIENTO .................................................................................................. 24
LINEAMIENTOS ESTRATEGICOS ................................................................................. 26
3.1
UNA CONCEPCION TECNICA INTEGRADA ....................................................... 27
3.2
UN MODELO INSTITUCIONAL MODERNO ........................................................ 32
3.3
UN SISTEMA FINANCIERO SUSTENTABLE ....................................................... 34
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................. 40
4.1
UNA OPORTUNIDAD DE CAMBIO ....................................................................... 40
4.2
SISTEMA DE SOPORTE PARA LAS DECISIONES .............................................. 42
4.3
PRINCIPALES PASOS A SEGUIR ........................................................................... 43
4.4
PLAN DE ACCION RECOMENDADO .................................................................... 44
5.
REFERENCIAS .................................................................................................................. 47
6.
Anexo 1 ............................................................................................................................... 48
7.
Anexo 2 ............................................................................................................................... 57
8.
Anexo 3 ............................................................................................................................... 67
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RESUMEN EJECUTIVO
Este Informe propone lineamientos estratégicos para una gestión sustentable del
drenaje en la parte occidental de la ciudad de Barranquilla, mediante una visión
integrada del uso del suelo y de las aguas pluviales urbanas. También ofrece sugerencias
para la gestión de las inundaciones y del drenaje urbano que serían aplicables para toda
la ciudad. Al mismo tiempo pretende orientar la Cooperación Técnica de CAF dirigida a
la cuenca Occidental de la ciudad. .
Los problemas de drenaje urbano en la cuenca oriental de Barranquilla continúan
sin resolverse. Lamentablemente, una estrategia que se base simplemente en una
colección de intervenciones puntuales en los sitios críticos de los arroyos, tampoco será
efectiva. En la cuenca occidental, la estrategia de trasladar la escorrentía hacia el arroyo
León, sin amortiguación de volúmenes, no es sustentable.
Por lo tanto Barranquilla necesita una estrategia de largo plazo que corrija las
falencias técnicas detectadas en la concepción del drenaje urbano y en la ocupación del
suelo, establezca una institucionalidad moderna para la gestión de los servicios de
drenaje de lluvias y desarrolle un sistema financiero para materializar inversiones,
adquirir terrenos para la laminación de crecientes, y generar los ingresos para la
operación y mantenimiento del sistema de drenaje. Esta estrategia debe viabilizare
políticamente mediante la consulta a la población y un adecuado balance de los
intereses de diversos grupos sociales.
El Informe propone lineamientos estratégicos en estas tres temáticas7. Primero
revisa los elementos técnicos para armar un plan director de drenaje urbano a la luz de
la experiencia exitosa en otros países de América Latina. Segundo, presenta los
elementos constitutivos de una institucionalidad moderna para el drenaje urbano,
mediante la creación de una empresa pública de drenaje. Tercero, propone opciones
para desarrollar un sistema económico/financiero que permita, tanto evaluar y priorizar
las inversiones, como asegurar un flujo predecible y sustentable de recursos para la
operación y mantenimiento de la infraestructura de drenaje.
Para las cuencas con alta densidad de urbanización el Informe propone desarrollar
un plan integrado de drenaje asignándole prioridad a la identificación de áreas para el
desarrollo de obras de amortiguación. Este proceso puede concebirse en el marco de un
“Programa de Ciudades Verdes”, integrando la solución del drenaje con el aumento del
espacio público que mejora la calidad de vida de la población. Para las cuencas en zonas
de consolidación y expansión urbana, el Informe propone reservar áreas para
amortiguación del escurrimiento superficial producido en los sectores urbanizados.
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1. INTRODUCCIÓN
1.1 ANTECEDENTES
La ciudad de Barranquilla, localizada en el Caribe Colombiano, es la capital del
Departamento de Atlántico y cuenta con una población de 1.386 millones (figura 1). La
huella urbana es de 110 km2, y la densidad promedio es de 12600 hab. /km2. Esta alta
densidad produce un área impermeable que cubre 60 al 70% en la ciudad. El área
urbana posee un importante distrito industrial y portuario tanto marítimo como fluvial.
La economía del Departamento gira en torno a la agricultura, la ganadería, la pesca, las
artesanías y la explotación maderera, la industria y el comercio.
La ciudad sufre inundaciones frecuentes debido a una combinación de causas. La
más importante, una urbanización muy densa que no ha respetado el drenaje natural ni
la protección ambiental de los arroyos que atraviesan la ciudad, lo cual se ha
acrecentado a lo largo del tiempo con una gestión no sustentable del suelo y del drenaje
urbano. Como en cualquiera otra ciudad, la gestión de las inundaciones y la
infraestructura de drenaje en Barranquilla están unívocamente relacionadas con la
utilización del suelo y las regulaciones que gobiernan la edificación, la construcción de
infraestructura de transporte, y la utilización del espacio público.
Los efectos más evidentes de las inundaciones en la ciudad se observan durante la
ocurrencia de lluvias convectivas locales muy intensas, durante las cuales las calles
centrales de la ciudad se convierten en verdaderos ríos urbanos con alturas de agua y
velocidades de flujo elevadas, que pueden llegar a alcanzar en algunos puntos de la
ciudad 1,20 m y 5 m/s, respectivamente. Las residencias y comercios localizados sobre
las vías más afectadas se han ido adaptando progresivamente, elevando los andenes y
bordillos de las edificaciones por lo menos 50 cm por encima del nivel de las calles.
Las inundaciones de Barranquilla son ampliamente conocidas a nivel
internacional por la difusión de las mismas en eventos mundiales sobre inundaciones
urbanas donde se destacan la magnitud y espectacularidad de los impactos resultantes,
que se traducen en pérdidas de vidas humanas, daños materiales cuantiosos, y perjuicios
económicos y sociales de envergadura. Por ello, las inundaciones de Barranquilla han
sido estudiadas técnicamente en los últimos años con la participación de firmas
consultoras reconocidas. También se cuenta con un excelente Plan de Ordenamiento
Territorial (POT) preparado por el Distrito, el cual proporciona una visión de mediano y
largo plazo para el desarrollo de la ciudad.
En los años ochenta se contó con la asistencia de consultores contratados por la
agencia japonesa JICA; a finales de los noventa estos estudios fueron actualizados por
la firma Hidroestudios; más recientemente (en el 2011) se contrató a la empresa Aguas
de Barcelona (AGBAR) para formular un Proyecto de Inversión del Sistema de Drenaje
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de Barranquilla 1. Un estudio estratégico sobre el drenaje urbano en la parte occidental
de la ciudad, se desarrollará en el primer semestre del 2014 2.
1.2 OBJETIVO
Este Informe pretende ofrecer lineamientos estratégicos para una gestión
sustentable del drenaje en la parte Occidental de la ciudad, la cual involucre una visión
integrada del uso del suelo y de las aguas pluviales urbanas. Además, pretende brindar
sugerencias para la gestión de las inundaciones y del drenaje urbano que serían
aplicables para toda la ciudad.
El objetivo específico del presente informe es orientar la Cooperación Técnica de
CAF dirigida a preparar un estudio estratégico sobre el drenaje urbano en la cuenca
Oeste de la ciudad de Barranquilla y desarrollar recomendaciones para una visión
integrada del uso del suelo y las aguas pluviales urbanas.
Los resultados esperados son:
•
Un diagnóstico conceptual y estratégico sobre la problemática de las aguas
pluviales de la cuenca occidental de Barranquilla a la luz de las mejores
prácticas internacionales, especialmente adaptadas al ámbito de América
Latina;
•
Lineamientos estratégicos para el desarrollo sustentable y la gestión de las
aguas pluviales en Barranquilla.
Las actividades desarrolladas durante la preparación del informe involucran dos
misiones de trabajo a Barranquilla. La primera, entre el 09 y el 13 de diciembre de
2013, tuvo los siguientes propósitos:
•
revisar las prioridades y enfoques de las autoridades de la ciudad en materia de
infraestructura urbana y las propuestas que dispone para atender los agudos
problemas de drenaje urbano que la aquejan;
•
obtener información actualizada sobre los datos y estudios existentes;
•
sostener reuniones de trabajo con las instituciones públicas responsables por
los problemas de drenaje en la ciudad, especialmente en la cuenca Oeste;
•
realizar una visita a las zonas afectadas por problemas de inundación en la
cuenca Oeste; y
•
interactuar con el equipo consultor contratado por el Distrito bajo el
financiamiento de CAF.
1
Estudio contratado por la Alcaldía de Barranquilla con la firma AGBAR, con financiamiento no
reembolsable del Banco Mundial.
2
Estudio contratado con las firmas Wasser-Hipsitec con financiamiento de una Cooperación Técnica de
CAF con la Alcaldía de Barranquilla.
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La segunda misión, entre el 3 y el 7 de febrero de 2014, estuvo dirigida a
presentar la primera versión de este Informe, debatir los resultados en una reunión-taller
sobre Gestión de Inundaciones Urbanas en Barranquilla desarrollada en la sede de
EDUBAR y, a su vez, desarrollar una capacitación sobre aguas pluviales urbanas en
Barranquilla para varias ciudades colombianas y países vecinos.
Esta capacitación consistió en un curso de dos días de duración al cual asistieron
aproximadamente 50 personas, incluyéndose entre otros a representantes de municipios,
de instituciones públicas y de la sociedad civil organizada (sociedades de arquitectos e
ingenieros, universidades, etc.).
La audiencia central del Informe está constituida por: a) la Alcaldesa de
Barranquilla, b) los técnicos con responsabilidad en la formulación de políticas y
financiamiento del drenaje urbano dentro de la municipalidad y c) las entidades públicas
que actúan en la planificación, diseño y operación de la infraestructura de drenaje en la
ciudad. En segundo lugar, la comunidad académica y de profesionales del agua en
Barranquilla, quienes representan un acervo invalorable de conocimientos y quienes
participan activamente en estudios como consultores especializados en la planificación,
diseño, construcción e inspección de obras de drenaje urbano de Barranquilla.
1.3 ENFOQUE
El enfoque de este Informe es conceptual y estratégico. Se apoya en la experiencia
del equipo consultor en la formulación e implementación de programas de inversión e
investigaciones sobre inundaciones y drenaje urbano en América Latina y en otras
regiones del mundo. El Informe ha considerado múltiples estudios realizados a lo largo
de los años sobre inundaciones en la ciudad y en planes sobre desarrollo urbano y
drenaje en Barranquilla.
La primera misión permitió realizar un diagnóstico rápido y panorámico de las
inundaciones en Barranquilla, recibir datos e identificar estudios relevantes, realizar
entrevistas con instituciones y personas clave, y visitar los sitios afectados por las
inundaciones dentro de la ciudad y en su área de expansión. La segunda misión, estuvo
dirigida a la presentación y debate del presente Informe en un taller técnico diseñado a
tal efecto por el equipo consultor. Adicionalmente se dictó un curso con la participación
de profesionales colombianos y de Panamá sobre la gestión integrada de inundaciones
urbanas, con énfasis en experiencias representativas dentro del contexto de América
Latina.
La redacción del informe es concisa y gerencial; pretende estimular una discusión
sobre políticas publicas aplicables a la gestión de las inundaciones urbanas y el drenaje
en Barranquilla. Además, resume una colección de buenas prácticas aplicables a la
gestión integrada de inundaciones urbanas, con énfasis en experiencias de diversos
países de América Latina y en los Estados Unidos.
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2. DIAGNÓSTICO
El diagnóstico del drenaje urbano en Barranquilla indica que:
• La gestión institucional para el drenaje y uso del suelo está fragmentada, con
responsabilidades difusas, parciales y sobrepuestas, distribuidas en muchas
entidades, lo cual resulta en una gestión ineficaz e ineficiente;
• No existe una visión estratégica e integrada del sistema completo de drenaje
urbano, de los incentivos para el control “en la fuente” del problema, ni de la
optimización de la infraestructura de macro y micro drenaje;
• Hace falta un mecanismo económico sustentable para la inversión, operación
y mantenimiento del drenaje urbano;
• El enfoque técnico que ha sido seguido a lo largo de los años corresponde al
de una ingeniería tradicional, el cual no orienta hacia el control del aumento
de caudales y volúmenes escurridos; por el contrario, mediante la ejecución
exclusiva de obras de conducción privilegia la transferencia de caudales e
impactos ambientales negativos hacia aguas abajo;
• La canalización de los cauces ha generado graves impactos ambientales,
grandes costos económicos y la transferencia de las inundaciones afectando
población y obras de infraestructuras;
• Carece de un sistema eficaz de alerta para mitigar los efectos de las
inundaciones en las personas y la vida económica de la ciudad
Estos problemas deben abordarse con una visión de largo plazo que armonice
sosteniblemente a la ciudad con su medio físico. Los países desarrollados vienen
actuando para resolver este tipo de problema con un abordaje diferente. En la búsqueda
de soluciones más efectivas se ha verificado que no basta actuar sobre el problema del
drenaje urbano y sobre las inundaciones al final (soluciones denominadas “end of
pipe”) sino que es necesario actuar preventivamente en el origen y concepción del
desarrollo urbano.
Comprender, adoptar y trabajar bajo este enfoque significa dar un salto
cualitativo en la manera de encarar los problemas asociados a las aguas urbanas. Tal
como se considera en regiones más desarrolladas del mundo, se entiende que se debe
evolucionar de una situación caracterizada por el histórico tratamiento sectorizado de
las ciudades sobre cada uno de los principales componentes del ecosistema urbano,
hacia un enfoque integrado, que reflejen una nueva sensibilidad de las ciudades al agua.
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2.1 PRECIPITACION
La temperatura media anual de Barranquilla es de 27,5 oC variando de una
temperatura media mínima de 23,6 oC a 32,5 oC, con clima tropical. La ciudad está
ubicada próxima a los 10º de latitud en el Hemisferio Norte. La precipitación anual
media es de 823 mm y presenta variabilidad mensual: las mayores precipitaciones se
concentran de mayo a noviembre, siendo octubre el mes que reúne la mayor cantidad de
lluvia; los meses secos son de diciembre a marzo (figura 2).
Figura 1. Ubicación de la ciudad de Barranquilla.
Si bien el total anual de precipitación es relativamente bajo, buena parte de las
precipitaciones poseen como característica destacada una alta intensidad registrada en
periodos muy cortos de tiempo 3. Este tipo de precipitación ocurrida sobre la ciudad de
Barranquilla es justamente el más crítico por su capacidad para provocar inundaciones
sobre cuencas pequeñas con bajo tiempo de respuesta, como son las típicas del drenaje
urbano.
3
Inferiores a una hora
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Figura 2. Precipitaciones mensuales en Barranquilla.
(Fuente: Estación Ernesto Cortissoz, IDEAM)
En la figura 3 es posible observar las precipitaciones máximas en 24 h y su
probabilidad de ocurrencia en Barranquilla. Estos valores resultan en 111 mm para una
frecuencia promedio (o tiempo de recurrencia) de 10 años y en 141 mm para una
frecuencia promedio de 50 años. Por su parte, en la figura 4 son presentadas la curvas
intensidad-duración-frecuencia (curvas IDF) con base en datos de 1971 a 1996 para
lluvias de duración corta (hasta 120 min).
Es posible observar que la lluvia que posee 10 años de frecuencia promedio y 1
hora de duración es cercana a 80 mm. Por lo tanto, de ambas figuras se deduce que para
una frecuencia promedio de 10 años en 1 hora llueve el 72% de la lluvia en 24 horas
(80 mm en relación a 111 mm). Esto muestra la concentración en el tiempo de la lluvia,
hecho que es crítico para el sistema de drenaje urbano de la ciudad.
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Figura 3. Curva de probabilidad de precipitación máxima con duración de 24 h. en
Barranquilla. (Fuente: Ávila, 2012).
ESTACION AEROPUERTO ERNESTO CORTISSOZ
CURVA INTENSIDAD-DURACION-FRECUENCIA
250
INTENSIDAD (mm/hr)
200
150
100
50
0
0
20
40
60
80
100
120
DURACION (minutos)
2 Años
20 Años
5 Años
50 Años
10 Años
Imax00-03
Figura 4. Estación Aeropuerto E. Cortissoz. Curva de Intensidad-DuraciónFrecuencia. (Fuente: Consorcio Barranquilla Vial, S/D).
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2.2 SISTEMA DE DRENAJE
El relieve de la ciudad presenta una serranía de baja altura en proyección norte
sur, que separan el drenaje del área Occidental de la Oriental (figura 5). La cuenca
Oriental drena en dirección al río Magdalena y el área Occidental drena hacia el oeste y
el norte hasta descargar en el sistema de la laguna Mallorquín. Dicha laguna posee una
compleja interacción de flujo con el Mar Caribe y el río Magdalena.
Cuenca Oriental
La ciudad inicialmente se desarrolló en la cuenca Oriental que hoy en día es la
más densamente poblada; la misma cubre cerca del 70% de la ciudad actual. En esta
cuenca los arroyos escurren con altas velocidades del flujo producto de la pendiente que
presenta la topografía natural del terreno. Estas velocidades disminuyen en áreas bajas y
dentro de los caños conectados al río Magdalena, trayendo como consecuencia
inundaciones en esas zonas.
Debido al desarrollo urbano tradicional, que no considera la importancia de la
infiltración del agua en el subsuelo, la ciudad se ha ido impermeabilizando
progresivamente. Como consecuencia de ello ha aumentado el escurrimiento superficial
de las lluvias que se precipitan sobre los techos y áreas impermeables de las viviendas,
las grandes construcciones, las calles y aceras peatonales, entre otros.
El segundo proceso, son las consecuencias de ignorar los cauces naturales de los
arroyos efímeros y en su lugar ejecutar vías de transito urbano, las que son
ocasionalmente ocupadas por las aguas durante lluvias convectivas. Es posible, que
desde su inicio se pensó [erróneamente] que las calles sustituirían los cauces naturales
con escurrimiento momentáneo. Esta suposición inicial para la construcción de la
ciudad, acarreó consecuencias irreversibles, cuya corrección será costosa e insuficiente.
El tercer proceso se refiere a las decisiones sobre el diseño y construcción de
obras para la canalización de los arroyos naturales. La canalización del escurrimiento
disminuye el tiempo de traslado de las crecidas y desplaza el problema hacia aguas
abajo, multiplicando progresivamente el tamaño de las secciones de los canales y
conductos necesarios.
La suma de todas estas causas tiene como consecuencia un aumento considerable
de caudal, tal como se ilustra en las figuras 6 y 7. La figura 8 cuantifica el aumento del
caudal máximo con base en la urbanización y a la canalización. Para una cuenca
pequeña y para tiempos de recurrencia de 10 años del caudal medio de crecida, el
aumento de caudal es del orden de 6 a 7 veces (600 a 700 %). Por ello, lluvias
localizadas de magnitud tan pequeña como 20 mm (20 litros por metro cuadrado) en
periodos menores de una hora pueden generar picos considerables de escorrentía que se
trasladan en dirección Oeste-Este, hasta descargar en zonas bajas, planas y anegadizas,
aledañas al río Magdalena.
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Figura 5. Barranquilla y sus principales cuencas: Oriental y Occidental.
(Fuente: Foro Hídrico.2013).
Figura 6. Cambios en el hidrograma por la urbanización (Tucci, 2007).
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Figura 7 – Evolución del hidrograma con la urbanización (Tucci, 2007).
Figura 8 Aumento del caudal máximo
(Fuente: Leopold, 1968).
En condiciones naturales una cuenca de 77 km2, situada en la vertiente oriental de
Barranquilla, producía para una lluvia de 10 años de tiempo de recurrencia en 24 horas,
un volumen de escurrimiento superficial de 1,3 millones de m3. Con la urbanización
este volumen aumentó aproximadamente a 6 millones de m3. Como consecuencia, la
limitada capacidad de los precarios drenajes existentes se excede rápidamente, y la
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escorrentía invade torrencialmente las calles de mayores pendientes en dirección al rio
Magdalena. A su vez, la conexión de superficies impermeabilizadas (techos, aceras,
calles, etc.) y la impermeabilización y canalización de arroyos naturales producen altas
velocidades del escurrimiento a nivel superficial, que convierten durante un corto
tiempo la vialidad este-oeste de la ciudad en ríos con gran impacto en la vida y actividad
económica de la ciudad.
Hasta ahora, las soluciones técnicas adoptadas para la cuenca Oriental de la
ciudad son canalizaciones construidas a cielo abierto (canales y cámaras/conductos
recubiertos) que intentan conducir los picos de las crecientes hacia aguas abajo en el
menor tiempo posible. Con esta estrategia técnica se pretende eliminar (o reducir) las
interrupciones de los sistemas de transporte en las intercepciones críticas de la ciudad,
donde la vialidad Norte-Sur se cruza con los arroyos (y canalizaciones existentes) que
escurren en dirección Oeste-Este; además de mitigar los impactos en las propiedades
aledañas.
Aunque el alcance de este Informe no permite una revisión detallada de las
soluciones de ingeniería propuestas en estudios anteriores, se destaca el enfoque del
estudio producido por JICA, que contempla la propuesta de análisis y medidas
compatibles con enfoques modernos sobre el drenaje urbano, que se encuentran en línea
con el recomendado en el presente Informe.
Se entiende que a pesar del alto grado de impermeabilización que existe en la
cuenca Oriental y el bajo porcentaje de espacio público disponible podría analizarse
soluciones que no solo consideren canalizaciones. La construcción de canales con
aperturas de zanjas a cielo abierto (o más aún con túneles) en ciudades densas no solo
son muy costosas sino también ocasionan cuantiosos costos directos/indirectos e
incomodidades para las personas y las actividades económicas, antes que la población
pueda percibirse algún beneficio. Por ello, son decisiones muy difíciles de adoptar por
parte de gerentes públicos y autoridades que son designadas y/o elegidas con mandatos
de unos pocos años.
En resumen este proceso dio como resultado el siguiente impacto cuantitativo:
•
•
•
•
•
Aumento del volumen y el caudal máximo de las crecidas;
Aumento de la velocidad del escurrimiento;
Reducción de la recarga subterránea (reducción de la infiltración);
Arrastre considerable de sedimentos y residuos sólidos urbanos;
Contaminación de los cuerpos de agua con material orgánico, aceites,
fertilizantes y compuestos de diversa naturaleza.
En la intención de controlar [parcialmente] este proceso la ciudad ha venido
construyendo canales que, como nueva consecuencia, tiene como resultante el aumento
de caudales hacia aguas abajo, con un impacto económico importante debido al
aumento de los costos de las obras hasta llegar al río Magdalena.
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Si se tiene en cuenta que la cuenca Oriental posee un área de unos 50 km2 el costo
esperado para la solución por canalización sería del orden de unos US$ 500 millones 4.
Esta solución presenta costos medios del orden de 600% superiores a los que
correspondería al control del aumento del caudal al largo de la cuenca. La solución
sustentable debe considerar la amortiguación del escurrimiento reduciendo el aumento
de volumen y caudal. Sin embargo, la cuenca Oriental no dispone de espacios públicos
para la ejecución de obras de amortiguación que otorguen una solución sustentable al
drenaje, por lo que las soluciones deben optimizadas para cada sub cuenca en particular
considerando la mejor combinación de infraestructuras convencionales de canales,
infraestructuras de almacenamiento, y los costos de expropiación de los terrenos más
idóneos. Esta última opción, tiene la ventaja adicional de amplificar la disponibilidad de
espacio público para la recreación de la población en la cuenca oriental de Barranquilla.
Cuenca Occidental
La cuenca Oeste de la ciudad (figura 5) drena hacia el arroyo León, el cual a su
vez desemboca en la ciénaga litoral Mallorquín. Esta cuenca se está urbanizando
rápidamente como consecuencia de la consolidación de asentamientos irregulares dentro
del perímetro urbano, y del desarrollo de emprendimientos urbanísticos e industriales
(planes parciales) en la zona de expansión.
En el 2010, el arroyo León tuvo una creciente excepcional que interrumpió por
varios días el tráfico en la carretera hacia la ciudad de Cartagena. Como consecuencia
de este evento se procedió a canalizar un trecho considerable del arroyo León, se
construyó un nuevo puente, se profundizo el cauce mediante dragado, y se diseñó un
sistema para retener y extraer residuos sólidos antes de la descarga del arroyo a la
laguna Mallorquín.
Hasta ahora, las soluciones adoptadas en la cuenca Occidental de Barranquilla
consisten en canales abiertos para trasladar hacia aguas abajo la escorrentía incremental
generada por el aumento de área impermeable. Esta solución no es sostenible porque a
diferencia de la cuenca Oriental que descarga la escorrentía perpendicularmente en el
río Magdalena a través de múltiples arroyos, en la cuenca Occidental solo se dispone del
arroyo León (figura 9).
Este arroyo y el sistema litoral de la ciénaga Mallorquín tienen una capacidad
limitada para absorber los picos de crecientes que podrían generarse si se mantiene la
estrategia actual que lleva a un aumento desmesurado del área impermeable y de la
escorrentía en el Oeste de la ciudad.
Por lo tanto, si no se revisa la estrategia técnica que se ha adoptado hasta ahora,
los impactos y problemas ya descriptos para el caso de la cuenca Oriental se verán
4
Asumiendo que la zona urbana a drenar comprenden 54Km2, y un promedio de costo de US$10 millones
por Km2 de acuerdo con experiencia en otros países de América Latina.
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progresivamente amplificados en la cuenca Occidental, ya que el arroyo León concentra
todo el caudal que produce esta cuenca en su camino hacia la Laguna.
ESTADO
COLOR
CANALIZADO
EN
EJECUCION
POR
CANALIZAR
Figura 9. Planeamiento de canalizaciones en la cuenca Occidental. Las manchas negras
representan lugares de futuros problemas de inundaciones (Fuente: Foro Hídrico, 2013).
El proceso de urbanización en esta parte de la ciudad ha venido ocurriendo desde
los sectores de aguas arriba hacia aguas abajo. Además, la solución por canalización en
esta parte de ciudad es más costosa que en la parte Oriental porque los cauces poseen
grandes longitudes. Debido a la situación reinante el caudal aumenta varias veces en los
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tramos de aguas abajo de los arroyos que aportan al arroyo León. En la figura 9 es
posible observar los tramos con canalización en obras y los planeados.
En esta figura se observan algunos de las potenciales secciones donde los
problemas podrán ser más graves si se continúa con la estrategia adoptada en la gestión
del drenaje actual de Barranquilla. Esta estrategia deberá producir grandes impactos y
costos superiores a US$ 10 millones/km2. La solución con amortiguación requiere, por
lo general, de 1 a 2% del espacio de la cuenca y con costos de US$ 1 a 2 millones/km2.
Considerando que el área está aún en pleno desarrollo, todavía se podría
modificar la estrategia del drenaje hacia soluciones menos costosas y más sustentables
en términos económicos, ambientales y técnicos. Caso contrario se corre el riesgo de
bloquear irreversiblemente a futuro (“locking-in”) soluciones sustentables y
substancialmente más económicas, visto ello dentro de un análisis económico a largo
plazo que considere el ciclo de vida de las infraestructuras.
2.3 SISTEMA INSTITUCIONAL
El marco institucional que interviene en el drenaje urbano de Barranquilla es
complejo. Esta característica puede observarse con claridad en la figura 10 donde se
observa una matriz de las instituciones del nivel distrital pero también de los ámbitos
departamentales y nacionales que tienen alguna injerencia en los temas de drenaje de
Barranquilla; también en el sector privado. Además se incluyen algunas instituciones
internacionales de desarrollo que en fecha reciente aportan asistencia técnica y
eventualmente recursos de financiamiento para las inversiones. Para distinguir la
participación directa o indirecta de cada institución incluida en la matriz se utilizan los
números 1 y 2, respectivamente
En esta matriz se revela un tejido enrevesado de múltiples dependencias con
responsabilidades parciales y aparentemente con una limitada coordinación. Aunque el
análisis detallado de las instituciones intervinientes en el drenaje de Barranquilla excede
los límites de este Informe, un examen superficial de la misma hace pensar que existen
superposiciones, vacíos y contradicciones en la funcionalidad del sistema institucional.
Ello obscurece el ejercicio y la eficacia del poder público y conduce a una baja
eficiencia en el proceso decisorio en general. A título ilustrativo, se presenta una
descripción somera de las entidades del ámbito local en Barranquilla.
Como consecuencia, a pesar de la profusión de instituciones, no se tiene claridad
sobre cuál de ellas tiene la responsabilidad última, que en caso que existiese, conllevaría
a un proceso saludable de rendición de cuentas a la sociedad (“social accountability”)
sobre los problemas de drenaje que sufre la ciudad. En última instancia, la presión social
ante eventos de inundación de alto impacto recaen en las máximas autoridades políticas,
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pero éstas posiblemente no cuentan con mecanismos institucionales para responder a
esta problemática en forma efectiva en el corto ni en el largo plazo.
Por lo tanto, no es casual que muchos de estos problemas terminen por ser
postergados para su atención en futuras administraciones. Lamentablemente, con el
tiempo los problemas se agravan con procesos de urbanización mal concebidos y las
soluciones se hacen aún más complejas y costosas. Además posibles soluciones que en
un determinado momento podrían ser implementadas, acaban por hacerse inviables
social y económicamente en el futuro. Esta última consideración puede ser
particularmente válida para los sectores en rápida expansión urbana en el oeste y norte
de la ciudad.
Para avanzar hacia una gestión moderna del drenaje urbano este cuadro
institucional debe esclarecerse [y simplificarse] para delimitar en forma lógica las
funciones y responsabilidades de cada institución. Al mismo tiempo que se reduce la
dispersión institucional, se concentran las funciones sobre el drenaje urbano en una
entidad moderna del dominio público distrital con responsabilidad integral sobre la
operación e inversión en los sistemas de drenaje de Barranquilla.
Instituciones en el ámbito Distrital
LA SECRETARÍA DE PLANEACIÓN, asesora al Alcalde en la planificación,
organización y desarrollo de los planes y políticas. Entre sus funciones está establecer
los elementos básicos que comprendan el ordenamiento del territorio, la planificación
del desarrollo social, económico, ambiental y cultural de la sociedad y su proyección
espacial. Por otra parte, apoya e impulsa los planes y programas de infraestructura
como: agua potable y saneamiento básico, electrificación, telecomunicaciones y gas
natural conjuntamente con las entidades encargadas de su prestación.
SECRETARÍA DISTRITAL DE INFRAESTRUCTURA PÚBLICA, encargada
de formular y ejecutar los planes, programas y proyectos para la construcción y
optimización de la infraestructura vial en el Distrito de Barranquilla.
SECRETARÍA DISTRITAL DE CONTROL URBANO Y ESPACIO
PÚBLICO, encargada de ejercer el control urbano, la regulación del uso, ocupación y
aprovechamiento del suelo y la protección del espacio público, procurando su
destinación al uso común. De este modo, tiene a su cargo la vigilancia y control sobre
las construcciones y obras que se desarrollen en el Distrito, con base en el seguimiento
y evaluación de las políticas de ordenamiento territorial, con el fin de apoyar el diseño y
ejecución de proyectos urbanos específicos.
SECRETARIA DE MOVILIDAD, es la autoridad de tránsito y transporte
distrital, encargada de velar por la movilidad segura, eficiente, mediante su
planificación, prevención, promoción, regulación y control. Orienta las políticas en
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materia de movilidad, uso de vías, sentido de las mismas, señalización, semaforización
y transporte público, que resulten de las necesidades de la comunidad.
OFICINA DE PREVENCIÓN Y ATENCIÓN DE DESASTRES, es la Oficina
de apoyo a la administración distrital en la formulación y adopción de políticas, planes y
programas encaminados a la gestión del riesgo, así como a la prevención de potenciales
riesgos de amenazas y desastres. De igual manera, está encargada de la coordinación
con las dependencias y entidades competentes de la Administración Distrital, de las
gestiones conjuntas para la atención oportuna de emergencias y desastres en el Distrito
de Barranquilla.
EDUBAR, es una empresa de economía mixta cuya misión es ejecutar y
gestionar macro proyectos de desarrollo urbano integral en la Región Caribe realizando
obras de calidad, preservando el medio ambiente, con visión de futuro, generando
competitividad y mejorando las condiciones de vida de los habitantes
DAMAB, es una entidad que dentro del perímetro urbano de la ciudad de
Barranquilla cumple con las mismas funciones atribuidas a las Corporaciones
Autónomas Regionales a nivel nacional, en lo que respecta al ambiente urbano. Además
de las licencias ambientales, concesiones, permisos y autorizaciones que les
corresponda otorgar para el ejercicio de actividades o la ejecución de obras dentro del
territorio de su jurisdicción, las autoridades municipales, distritales o metropolitanas
tienen la responsabilidad de efectuar el control de vertimientos y emisiones
contaminantes, disposición de desechos sólidos y de residuos tóxicos y peligrosos,
dictar las medidas de corrección o mitigación de daños ambientales y adelantar
proyectos de saneamientos y descontaminación.
TRIPLE A E.S.P. S.A., es la empresa que asumió la operación del servicio de
acueducto, alcantarillado y aseo de Barranquilla desde el año 1993. En lo concerniente
al manejo de desechos sólidos, la empresa Triple A diseña y planifica la adecuada
recolección, transporte y disposición final de los residuos sólidos urbanos que se
generan en la ciudad de Barranquilla, tema de suma importancia dentro de la solución
integral del drenaje pluvial en la ciudad.
FONDO DE RESTAURACIÓN, OBRAS E INVERSIONES HÍDRICAS, es
una entidad de derecho público, sin ánimo de lucro, con personería jurídica, autonomía
administrativa y presupuestal, denominada FORO HIDRICO, cuya misión es desarrollar
y mejorar ambientalmente los recursos hídricos y parques públicos del Distrito de
Barranquilla. Por otra parte, dentro de sus funciones se encuentra diseñar, evaluar y
desarrollar planes, programas y proyectos de prevención, control y limpieza y
canalización de arroyos, vías canales y caños; recuperación de laderas afectadas por
deslizamientos producto de escorrentía; brindar asesoría que requiera la autoridad
ambiental en la elaboración de manuales didácticos de mejoramiento y ordenamiento
del recurso hídrico del Distrito; gestionar los recursos para la elaboración de estudios,
diseños, y construcción de las canalizaciones de arroyos, vías canales, “box culvert”,
puentes, pontones y obras hidráulicas.
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EL ÁREA METROPOLITANA DE BARRANQUILLA, es una entidad
administrativa creada en 1981, regida por la Ley 128 de 1994, para garantizar el
crecimiento armónico e integral del territorio colocado bajo su jurisdicción:
Barranquilla, Soledad, Malambo, Puerto Colombia y Galapa. En este sentido, es de su
competencia la problemática existente en lo que se refiere al drenaje pluvial en el
distrito de Barranquilla, debiendo programar y coordinar el desarrollo integrado de estos
municipios, aprovechando el río, el mar y los ecosistemas del paisaje como elementos
estructurantes para lograr una mejor integración metropolitana en los aspectos
económicos, sociales y funcionales.
Otras entidades que actúan de alguna forma dentro del ámbito relacionado con el
drenaje urbano son:
CÁMARA DE COMERCIO DE BARRANQUILLA, las Cámaras de Comercio
son organizaciones que tienen su origen en la necesidad de los comerciantes de
asociarse para defender sus intereses y trabajar en común, en favor de sus objetivos y
actividades. En este sentido, la Cámara de Comercio de la ciudad de Barranquilla, es un
gremio que ha venido haciendo presencia, a través de una activa participación en el
desarrollo económico y social de la capital del Atlántico, liderando e impulsando
proyectos, entre ellos fomentando la necesidad de dar solución a los arroyos teniendo en
cuenta el impacto que ellos causan al comercio.
LA CÁMARA COLOMBIANA DE LA INFRAESTRUCTURA (CCI), creada
en 2003, como resultado de la fusión de algunos gremios tradicionales en el país
relacionados con el sector como la Asociación Colombiana de Ingenieros Constructores
(ACIC), la Asociación Colombiana de Empresas de Ingeniería y Consultoría (AICO),
la Asociación de Consultores de Colombia (ASCOL) y la Asociación Colombiana de
Concesionarios de Infraestructura y Servicios (CONCESIA), con el apoyo de algunas
empresas privadas. Es una asociación gremial empresarial que promueve el desarrollo
socioeconómico a través de una infraestructura moderna y eficiente, defiende la
institucionalidad, los principios éticos y la transparencia, buscando el equilibrio en las
relaciones contractuales, propende por el fortalecimiento de las empresas que
intervienen en la cadena de valor y su recurso humano, e influye notoriamente en el
diseño, construcción e implementación de las políticas públicas relacionadas con el
sector.
SOCIEDAD DE INGENIEROS DEL ATLÁNTICO, como gremio representante
de la Ingeniería y su intervención directa a través de sus agremiados en los diferentes
planes y proyectos de la ciudad de Barranquilla, en pro de su desarrollo.
LA FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DEL NORTE, como institución de
educación superior cuyo objetivo principal es promover, desarrollar e incrementar la
educación superior en la Costa Caribe colombiana, a través de instituciones docentes
altamente calificadas para mantener un nivel académico excelente y la cual ha
participado activamente en diferentes proyectos de la ciudad. Ha realizado
investigaciones relacionadas con el tema de los arroyos.
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A continuación se presenta el detalle de las filas y columnas que componen la
matriz interinstitucional.
Se recuerda que para distinguir la participación directa o indirecta de cada
institución incluida en la matriz se emplean los números 1 y 2, respectivamente.
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Marco Institucional para el Drenaje Urbano en Barranquilla
Institucion
DISTRITO
Secretaria
Formulacion
Descentralizados/
de Politicas y/o
Otros
Normativas
1
Planeacion
Aprobacion
normativa y
regulatoria
1
2
Infraestructura
Control Urbano
Espacio Publico
1
1
planeacion
Coordinacion
1
2
1
1
2
2
Promocion de
Proyectos
ingenieria
Expropiacion
Predios
construccion
Fiscalizacion
operación/Mante
Infraestructura financiamiento
Publica
1
1
1
1
1
1
DAMAB
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Min Ambiente
Min Hacienda y
Credito publico
SSPD
CRA
Inversionistas
Privados
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1 (Si se lo presentan al
Distrito directamente)
1
1
1
1
2
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Consultoras
Constructores
FINDETER
Banca Privada
Colombiana
Capacitacion
2
1
1
Formadores
de Opinion
2
1
Triple A
DPN
1
1
1
Foro Hidrico
Edubar
Area
Metropolitana
1
Gestion
Recursos
Propios
Distrito directamente)
1
1
Movilidad
Oficina de
Prevencion de
Desastres
Alianzas Publico
Privadas
1 (Si se lo presentan al
Hacienda
Camara de
Representantes
Congreso de la
republica
Camara de
Comercio de
barranquilla
Camara
Colombiana de
Infraestructura
Sociedad
Colombiana de
Ingenieros
Universidad del
Norte
Corporacion
Autonoma
Regional
socializacion
2
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
2
1
1
1
CAF
IADB
Banco Mundial
1
Prensa/media
Figura 10. Matriz Institucional para el Drenaje Urbano de Barranquilla.
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2.4 FINANCIAMIENTO
En Barranquilla se realizan inversiones significativas para la canalización de
arroyos para atender los problemas de drenaje en trechos determinados. Una estimación
rápida de las inversiones de los últimos 3 años, de acuerdo con información recibida
durante la misión a Barranquilla en el mes de Diciembre 2013, indica que el nivel de
inversión está en el orden de US$ 40 a 50 millones por año. Por ejemplo, próximamente
se iniciará la construcción de canalizaciones y soluciones tipo “box-culvert” en las
zonas de intersección de la carrera 46, con las calles 45 y 84, en la cuenca Este. Estas
son arterias viales muy importantes para el tráfico Norte-Sur de la ciudad, el cual es el
que se ve particularmente afectado por los ríos urbanos.
Esta solución, de acuerdo con información de otras ciudades de América Latina,
podría ser 6 a 7 veces más costosa que soluciones basadas en la retención de volúmenes
de las crecientes en áreas habilitadas para ese efecto. Estas proporciones no incluyen los
costos de expropiación, los cuales pueden ser cuantiosos y dependen de las condiciones
del mercado de la tierra urbana en cada localidad. Por esta razón es lógico considerar
una combinación de soluciones de retención-conducción (incluyendo la expropiación de
terrenos) que sea del menor costo y del mayor beneficio social a nivel de micro cuencas
de drenaje. Este criterio favorece la apertura de nuevas oportunidades para el desarrollo
de amenidades en las nuevas áreas de espacio público, las que simultáneamente
cumplirían con la función de retención temporaria de los volúmenes de las crecientes.
En la cuenca Oeste también se invierte en la canalización de arroyos en zonas de
consolidación urbana mediante diversas modalidades de contratación, incluyendo el
financiamiento de proveedores, quienes reciben el 30% del monto de cada valorización
por parte del municipio, y el 70% restante es financiado con recursos propios con un
período de gracia y 10 años de plazo. Este financiamiento se garantiza con la
pignoración de vigencias fiscales futuras, principalmente los provenientes de la
coparticipación fiscal y aquellos provenientes del sistema de regalías.
Este mecanismo de construcción/financiación privado tiene que definirse,
evaluarse, supervisarse y regularse cuidadosamente para evitar que esta modalidad se
convierta en una operación donde los incentivos financieros prevalezcan sobre los
criterios de ingeniería. Una buena ingeniería debería balancear objetivos de corto plazo
con evaluaciones económicas a lo largo del ciclo de vida de las infraestructuras.
Similarmente, la supervisión de las obras debe cuidar especialmente la calidad de los
materiales y el seguimiento de prácticas constructivas adecuadas.
Por ejemplo, y a título de ilustración, en un cálculo muy simplificado podría
estimarse que un millón de dólares contratados para realizar determinadas cantidades de
obra en el año cero, para ser pagados al constructor/financiador en el año 10 con una
tasa de interés del 10% (asumiendo que esta tasa refleja el costo de oportunidad del
dinero y la percepción de riesgo del inversionista), se traduciría en cantidades de obra
equivalentes a unos US$380.000. Con una tasa de interés quizás más cercana a la
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realidad, del 15%, el volumen de obras a ejecutarse se reduciría a solo US$247.000. Por
lo tanto, también es necesario disponer de un sistema actualizado para el análisis de
costos unitarios que maximicen los volúmenes de obra a ejecutar y en consecuencia el
beneficio social de la inversión pública.
En las zonas de expansión urbana, también se construyen complejos de vivienda
(planes parciales) y parques industriales que incluyen el diseño y construcción de
drenajes de las nuevas zonas impermeables que se generan. El control público y la
regulación de estas expansiones es crítico para evitar que ganancias privadas en el corto
plazo estén generando un pasivo ambiental público en el mediano y largo plazo. Esto
último se ocasionaría por la descarga de la escorrentía adicional que se genera con el
incremento de las áreas impermeables por los depósitos industriales, áreas de
almacenamiento, estacionamiento de vehículos y maquinarias, viviendas, edificios y
comercios y de la vialidad en general.
Figura 11. Estimado de Inversiones en Drenaje Urbano en Barranquilla
Elaboración Propia.
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3. LINEAMIENTOS ESTRATEGICOS
Los problemas de drenaje urbano en la cuenca oriental de Barranquilla continúan sin
resolverse. Lamentablemente, una estrategia que se base simplemente en una colección de
intervenciones puntuales en los sitios críticos de los arroyos, tampoco será efectiva. En la
cuenca occidental, la estrategia de trasladar la escorrentía hacia el arroyo León, sin
amortiguación de volúmenes, no es sustentable. Por lo tanto Barranquilla necesita una estrategia
de largo plazo que corrija las falencias técnicas detectadas en la concepción del drenaje urbano
y en la ocupación del suelo, establezca una institucionalidad moderna para la gestión de los
servicios de drenaje de lluvias y desarrolle un sistema financiero para materializar inversiones,
adquirir terrenos para la laminación de crecientes, y generar los ingresos para la operación y
mantenimiento del sistema de drenaje. Esta estrategia debe viabilizare políticamente mediante la
consulta a la población y un adecuado balance de los intereses de diversos grupos sociales.
El Informe propone lineamientos estratégicos en estas tres temáticas, tal y como se
describe en las secciones siguientes. Primero revisa los elementos técnicos para armar un plan
director de drenaje urbano a la luz de la experiencia exitosa en otros países de América Latina.
Segundo, presenta los elementos constitutivos de una institucionalidad moderna para el drenaje
urbano, mediante la creación de una empresa pública de drenaje (stormwater utility). Tercero,
propone opciones para desarrollar un sistema económico/financiero que permita, tanto evaluar y
priorizar las inversiones, como asegurar un flujo predecible y sustentable de recursos para la
operación y mantenimiento de la infraestructura de drenaje. El diagrama reseñado en la Figura
12 sintetiza estas ideas, donde se resalta la viabilidad política y social como el eje central de
cualquier solución al drenaje urbano. La consultoría a ser financiada por CAF sobre el drenaje
urbano en la cuenca occidental de Barranquilla, podría responder a una buena parte [sino todas]
de las recomendaciones de este Informe.
Modelo
Institucional
Moderno
Viabilidad
Politica
y Social
Sistema
Financiero
Sustentable
Concepcion
tecnica
Integrada
Figura 12. Enfoque Estratégico del Drenaje Urbano
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3.1 UNA CONCEPCION TECNICA INTEGRADA
La concepción moderna del drenaje urbano necesita una visión de largo plazo que
generalmente se materializa en un Plan Integrado de Drenaje Urbano. El Plan orienta las
decisiones sobre asuntos técnicos de diversa naturaleza, como son las alternativas de
menor costo para alcanzar un determinado objetivo y el cumplimento de la regulaciones
ambientales.
El Plan parte de un entendimiento adecuado de la relación entre la lluvia, la
escorrentía y el uso del suelo (planeamiento urbano); sugiere un conjunto de medidas
estructurales asociadas con alternativas de ingeniería y construcción de obras; todo esto,
dentro de una concepción integrada del ciclo urbano del agua y su vinculación funcional
con otros sectores de infraestructura. El Plan también propone medidas no estructurales,
entre las cuales se encuentran regulaciones sobre el uso del suelo y sobre la
construcción de edificaciones, programas de incentivos para reducir los volúmenes de
escurrimiento en su origen, sistemas de alerta de inundaciones, gestión de emergencias,
etc.
Generalmente el Plan se desarrolla en una secuencia lógica siguiendo los
siguientes pasos:
•
•
•
•
•
Objetivo: mediante un proceso de consulta y decisión política se establecen
los principios, los objetivos y las estrategias para el desarrollo del Plan,
incluyendo una primera aproximación de los programas y proyectos, así
como de sus metas y resultados esperados;
Diagnóstico: identifica y evalúa los aspectos críticos del drenaje urbano, su
entorno social y ambiental, y sus interfaces con otros sectores económicos y
de servicios públicos;
Medidas: incluye proyectos de inversión (planes de intervención por cuenca
urbana, eliminando las inundaciones para un riesgo) y las medidas no
estructurales (regulación y manejo de los servicios) para el desarrollo
sustentable del sistema de drenaje urbano.
Programas: incluyen las acciones a largo plazo para mitigar los problemas
identificados e integrar las soluciones con el uso del suelo y el medio
ambiente.
Plan de Acción: propone una secuencia para la implementación de las
medidas y programas a lo largo del tiempo.
Enfoque
La preparación del Plan debe ser participativa y dinámica. Debe ser participativa
ya que, por la complejidad de las interrelaciones físicas y sociales, requiere de la
participación de los niveles locales en los procesos de toma de decisiones. Que sea
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dinámico es necesario por la incertidumbre que también es característica de los sistemas
complejos, lo que obliga a planificar por etapas, de manera de poder revisar
periódicamente las acciones que integran este Plan Integrado de Drenaje Urbano, con el
fin de ajustarlas a hechos que no pudieron ser previstos.
Objetivo
Para la definición de los objetivos del Plan debe considerarse lo siguiente:
•
•
•
•
Definición clara de los objetivos del manejo de las aguas pluviales, apuntando al
control del aumento de los caudales y los volúmenes de escurrimiento
superficial;
Definición de los principios de control de drenaje sustentable para la ciudad con
base en mejores prácticas de manejo, las que deberán contar con incentivos para
la amortiguación de caudales, el aumento de la infiltración y la retención del
escurrimiento superficial;
Definición de las metas del drenaje urbano para la ciudad con base en los
principios de control del drenaje urbano, con vistas a la reducción de la
magnitud y frecuencia de las inundaciones;
Definición de las estrategias del Plan Integrado de Drenaje Urbano
considerando escenarios alternativos de desarrollo urbano, tiempos de retorno
adecuados para el establecimiento de los diagnósticos y los proyectos, control de
la calidad del agua y el tratamiento de los sólidos totales (incluyendo sedimentos
y residuos sólidos).
Diagnóstico
En la fase de diagnóstico se conoce la problemática existente mediante el
análisis de la situación física y de las tendencias. Un buen diagnóstico debe apoyarse
sobre una base de datos y de hechos ordenados sistemáticamente, como también en una
adecuada comprensión de conceptos fundamentales. Para organizar el diagnóstico es
conveniente disponer de un conjunto de informaciones interrelacionadas, entre ellas:
•
•
•
Identificación de la totalidad de las cuencas hidrográficas: demarcación, datos
fisiográficos, uso del suelo, catastro de la red de drenaje pluvial y sanitaria, etc.;
Datos hidrológicos: precipitaciones más severas ocurridas, caudales, niveles y
tiempos de traslado registrados o consultados con la población;
Planes Municipales: Plan de Desarrollo Urbano de la ciudad, Plan de
Saneamiento, Plan de Control de Residuos Sólidos y Plan Vial, ya que son
planes que presentan una interface importante con el drenaje urbano;
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•
Aspectos institucionales: legislación municipal relacionada con el drenaje
urbano y el medio ambiente; legislación departamental y nacional de recursos
hídricos; informaciones de la gestión del drenaje dentro del municipio;
Es ideal que este conjunto de informaciones esté informatizado a través de un SIG
(Sistema de Información Geográfica) y en un Banco de Datos.
Distinción entre el macro y el micro drenaje
Uno de los conceptos más importantes es distinguir dos sistemas de infraestructura que corresponden al
macro y al micro drenaje. El subsistema de macro drenaje urbano se asocia a todas las depresiones
topográficas naturales de la cuenca, poniendo en evidencia la tendencia natural del escurrimiento, aun
cuando no se ejecuten obras específicas de drenaje. Dentro de las áreas urbanas los cursos del macro drenaje
pueden ser efímeros. Existen dos características fundamentales del subsistema de macro drenaje:
•
Existe siempre (aun sin obras), dado la tendencia del agua a escurrir por gravedad hacia las
zonas más bajas;
•
Es fundamental para eliminar o reducir los daños provocados por lluvias excepcionales.
Ambas características imponen considerar un nivel de riesgo en el macro drenaje que se asocia, por lo
general, a la definición de tiempos de recurrencia (o retorno) del orden de 25 a 100 años para las obras de
drenaje. La definición final de la recurrencia debe ser realizada en cada caso, en función de la importancia de
la obra a proteger, de las consecuencias de su potencial destrucción y de un análisis económico-financiero.
En casos particulares, donde los niveles de riesgo aceptables deben ser muy bajos, es posible considerar
tiempos de retorno que excedan a los valores antes citados. Aunque depende de las características de la
región y de la ciudad, las obras del macro drenaje por lo general se asocian a cuencas que drenan áreas
mayores a 3 km2.
Por su parte, el subsistema de micro drenaje abarca todas las obras de drenaje realizadas en áreas donde el
escurrimiento natural suele no estar bien definido, siendo determinado por la ocupación del suelo. En un área
urbana el subsistema de micro drenaje típicamente incluye al trazado de las calles, los sistemas de andenes
y/o alcantarillas, las bocas de tormentas y los sistemas de conducción subterránea hasta el macro drenaje.
El nivel de riesgo típicamente adoptado para este subsistema implica considerar obras que operen sin
inconvenientes ante tormentas con períodos de retorno entre 2 y 10 años, dependiendo del tipo de ocupación
del suelo en un sector determinado. Los análisis efectuados en diversas ciudades indican que para obras del
micro drenaje de control del escurrimiento el nivel de riesgo a adoptar es de 10 años.
Medidas estructurales y no estructurales
Existen dos tipos básicos de medidas para lograr el manejo y control del drenaje
pluvial urbano: estructurales y no estructurales. La concepción moderna del drenaje
urbano requiere un cambio en relación al manejo del drenaje urbano que se realiza
habitualmente [y de manera casi excluyente] mediante obras hidráulicas de conducción
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(canales y conductos), y en la cual no existe ningún esfuerzo por controlar el
crecimiento sistemático de los caudales y volúmenes escurridos. Esta concepción
tradicional generalmente omite una consideración adecuada del medio ambiente y por lo
tanto no es sustentable en el tiempo. Uno de los resultados más típicos de este enfoque
es la sistemática transferencia de impactos de la escorrentía hacia aguas abajo,
requiriendo obras cada vez más costosas y de vida útil efímera.
Las medidas estructurales se relacionan con la ejecución de obras hidráulicas
tanto en la cuenca hidrográfica como sobre los cursos de agua que actúan de colectores
principales del sistema. Pueden constituirse en canales, conductos, diques laterales,
micro represas, etc. Este tipo de medidas se orientan a la mitigación de los impactos
actuales de las inundaciones. Por lo general las medidas estructurales envuelven
mayores costos en relación a las medidas no estructurales. Las medidas no estructurales
intentan compatibilizar los costos de obras a ejecutarse con los recursos realmente
disponibles. La tendencia actual es a realizar una combinación de ambos tipos de
medidas objetivando el logro de la mejor solución posible.
Desde hace varias décadas los países desarrollados han cambiado la estrategia de
diseño del drenaje urbano para reducir el caudal ya sea mediante obras de
amortiguación o de infiltración, evitando así la transferencia de impactos y
responsabilidades dentro de la ciudad. Actualmente se entiende que las alcaldías podrían
comenzar a enfrentar juicios de responsabilidad por la transferencia de los caudales (y
sus impactos) dentro de la ciudad. Las alternativas consisten en apuntar a obras que
controlen el escurrimiento, ya sea mediante amortiguación y/o infiltración Existen obras
de estos tipos que pueden ser realizadas a nivel del lote urbano, comercial o industrial
(denominadas medidas de “control en la fuente”), a nivel de barrios y bien en el sistema
de macro drenaje.
La implementación de las medidas estructurales debe ser desarrollada por subcuenca urbana. En cada cuenca estudiada se procede a la simulación de los lugares de
inundaciones y se desarrollan las soluciones para cada sitio tenido en cuenta toda la
cuenca. Esto resulta en el plan de intervenciones en la cuenca; los costos se deben
distribuir con base en el área impermeable de cada una de las propiedades de la cuenca.
Las medidas no estructurales son de tipo preventivo y presuponen una
convivencia razonable de la población con los problemas derivados de los procesos
naturales. Apuntan a evitar los impactos futuros de la urbanización mediante aspectos
tales como: (i) la regulación del uso del suelo y el medio ambiente para control del
aumento del caudal, (ii) legislación para control del caudal de las áreas públicas, (iii)
legislación para el funcionamiento y cobro de los servicios de aguas pluviales y (iv)
legislación para incentivos económicos para la sustentabilidad ambiental de las aguas
pluviales, (v) la implementación de planes de alerta temprana; (vi) zonificación de
áreas inundables; (vii) seguros contra inundaciones, etc.
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El nuevo enfoque del control del escurrimiento enfrenta resistencias: todavía es
común que algunos ingenieros coloquen como respuesta “no hay espacio” para ese tipo
de obras. Actualmente se considera que no es una respuesta adecuada ya que es posible
producir espacios aun dentro del sistema de canales.
En el escenario actual que impera en muchas ciudades, tal el caso de Barranquilla,
pareciera que no hay otra solución que acelerar el escurrimiento por canalización. Por lo
tanto es necesario reciclar el conocimiento existente en la comunidad profesional en
relación al drenaje de la ciudad. Caso contrario los diseños de los proyectos de drenaje
urbano continuarán siendo similares en su concepción, con grandes perjuicios para la
ciudad y su población en general.
En este sentido, la primera recomendación es:
•
•
•
Promover un Manual de Procedimientos Técnicos Adecuados referido a las aguas
pluviales de la ciudad, a ser desarrollado en cooperación con la comunidad
universitaria local y de otras ciudades para actualizar, en toda la región, el
conocimiento técnico orientado al nuevo enfoque sobre el drenaje urbano;
Programar una Secuencia de Capacitaciones Técnicas con base en el Manual de
Procedimientos Técnicos Adecuados, con vistas a asegurar una mayor calificación
de los recursos humanos existentes;
Desarrollar una certificación para los profesionales que tomen cursos actualizados
que se basen en la nueva concepción del drenaje urbano.
Una segunda recomendación es:
•
Promover el desarrollo del Plan de Medidas Estructurales (Obras) para el control del
impacto del drenaje pluvial, el que deberá ser realizado por cuencas (y subcuencas)
urbanas de la ciudad. Para ello será necesario: (i) definir las cuencas urbanas de
planeamiento y establecer prioridades del Plan y proyectos por cuencas; y (ii)
desarrollar los proyectos y obras de las cuencas prioritarias.
Programas
Los programas son planes o proyectos de largo plazo dentro de un horizonte
continuo. Algunos de los programas potenciales son:
•
•
•
Socialización del Plan, incluyendo acciones de educación y concientización;
Monitoreo de variables hidrológicas. En Barranquilla es importante evaluar la
demanda de una red de monitoreo representativa (precipitación y caudal) para
atender el planeamiento;
Mejoría de las informaciones técnicas básicas para los proyectos de ingeniería
en la ciudad, como por ejemplo, la actualización de la curvas IDF (analizado
posteriormente);
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•
•
•
•
Recuperación ambiental de áreas degradadas por erosión, contaminación o
residuos sólidos;
Recuperación de las aguas subterráneas contaminadas por diferentes fuentes
distribuidas en la ciudad;
Mantenimiento de Infraestructuras;
Evaluación de las medidas adoptadas en el Plan.
Desarrollo de curvas IDF
Las curvas IDF son la base para el dimensionamiento de la infraestructura de
drenaje en general: control de inundaciones, vialidad urbana, puentes y otras obras
hidráulicas. En la medida que estas informaciones sean deficientes las incertidumbres
aumentan y los resultados podrían ser obras mucho más costosas (por
sobredimensionamiento) o niveles de servicio y protección contra inundaciones más
bajos que los esperados (por sub dimensionamiento). Con base en el examen de los
estudios existentes sobre el drenaje urbano de Barranquilla, este informe sugiere el
desarrollo de nuevas curvas IDF para Barranquilla. El Anexo 1 resume algunos
conceptos básicos sobre el análisis estadístico de lluvias extremas.
Plan de Acción
Consiste en el conjunto de medidas a implementar en cada cuenca (y/o
subcuenca), escalonadas en el tiempo de acuerdo con su viabilidad técnica, económica y
financiera. Así, el Plan de Acción permite definir en el tiempo (corto, medio y largo
plazo) las acciones previstas en las actividades anteriores.
3.2 UN MODELO INSTITUCIONAL MODERNO
La creación de empresas municipales de drenaje urbano (“stormwater utilities”) es
un fenómeno reciente en los Estados Unidos. En los años 70, los estados de Colorado y
Washington crearon las primeras empresas de drenaje urbano (EMDU) y para finales de
los años 80 ya existían unas 20 empresas. Desde entonces se han creado mas de 1400
EMDUs de acuerdo con las estadísticas disponibles para el 2013. La razón principal que
explica el crecimiento vertiginoso de este concepto institucional es que ha permitido
darle una respuesta efectiva a la dificultad tradicional de los gobiernos locales para
gestionar y financiar el drenaje urbano. Las EMDU han resuelto un problema de
estabilidad en el fondeo de las operaciones de drenaje y por ello se han adoptado con
éxito y en variadas formas a todo lo largo del país.
Originalmente el modelo de EMDUs se aplicó casi exclusivamente al control de la
cantidad de agua, o sea para atender primordialmente los problemas de inundaciones.
Sin embargo, el concepto ha evolucionado para abarcar no solo problemas de
inundación y erosión, sino también los temas de contaminación originada por el arrastre
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de contaminantes con la escorrentía. Este enfoque ha tenido un notable desarrollo en
muchos estados, pero particularmente en el estado de Florida donde la combinación de
lluvias de alta intensidad, con una geografía plana y niveles freáticos altos, hacen que
gran parte del estado sea muy propenso a inundaciones. Esta condición geográfica se
sumaba a una falta crónica de recursos para inversión, operación y mantenimiento de la
infraestructura de drenaje. A estas preocupaciones se añade un énfasis cada vez mayor
en la calidad del agua; por ser éste un estado que busca alcanzar los más altos estándares
de calidad ambiental para retener flujos turísticos de importancia mundial y atraer
grandes inversiones inmobiliarias.
Figura 13. Empresas Publicas de Drenaje Urbano en Estados Unidos. 2012
Los principios que generalmente se utilizan para organizar una EMDU se resumen
a continuación, así como los tipos de asuntos que podrían incluirse en el alcance y
mandato de las mismas. A titulo ilustrativo se incluye una copia de la consulta pública
realizada en la ciudad de Baltimore para decidir sobre la eventual constitución de una
EMDU en la ciudad (Anexo 2).
Objetivos bien focalizados
Generalmente se dedican a un objetivo único como es mejorar el drenaje en una
localidad específica, pero otros problemas como podrían ser las mejoras de la calidad
del agua y el manejo ambiental podría ser incluido en el mandato inicial de la EMDU, o
al menos con la posibilidad de que estos asuntos puedan incluirse a posteriori.
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Orientación empresarial
Las EMDUs deben diseñarse para que generen la mayoría de los recursos que
requiere el drenaje urbano, sustituyendo otras fuentes de financiación presupuestaria
directa. De acuerdo con las estadísticas disponibles, más del 80% del ingreso necesario
para la operación y 75% de la inversión se financia con recursos propios.
Financiamiento estable y predecible
El diseño del sistema tarifario y los instrumentos para la determinación y ajuste
de la base catastral son elementos claves.
Tipologías de asuntos que pueden atenderse a través de una EMDU (USA)
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
i.
j.
k.
l.
m.
n.
Capacidad física del drenaje urbano
Mantenimiento del drenaje urbano
Diseño del drenaje urbano
Falta de información para el diseño y operación del drenaje urbano
Falta de recursos financieros para expansión, renovación y operación del
drenaje urbano
Cumplimiento de regulaciones sobre uso del suelo y calidad de agua
Respuesta a emergencias por inundaciones
Gestión de la calidad del agua
Limpieza de calles
Retiro de residuos y sedimentos del sistema de drenaje
Adquisición de tierras y derechos de paso
Estudios estratégicos y de planificación sobre inundaciones y drenaje
Relación con las comunidades y los ciudadanos
Sistemas de información sobre drenaje, gestión y comunicación
3.3 UN SISTEMA FINANCIERO SUSTENTABLE
El objetivo central de un sistema financiero sustentable es la generación
predecible de ingresos para alcanzar determinados objetivos preestablecidos por el
gobierno local. Especialmente la operación y mantenimiento del drenaje urbano, pero
también podría considerarse [en forma total o parcial] las inversiones de expansión y
renovación. Un componente esencial del sistema financiero son los asuntos comerciales
que incluyen la actualización del padrón de usuarios, la facturación y el cobro del
servicio de drenaje. Idealmente se mantiene actualizada una base de costos de operación
e inversión para poder evaluar sistemáticamente las decisiones de inversión, sus
beneficios y prioridades.
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Escapa del alcance de este Informe proponer un esquema de financiamiento para
el servicio de drenaje urbano de Barranquilla. Para tomar esta decisión deben realizarce
estudios detallados sobre los aspectos económicos y regulatorios, como también
analizar la base legal para su implantación. Estas consideraciones posiblemente
necesiten la concurrencia de instituciones del nivel nacional, como podrían ser los
órganos de regulación económica (CRA), de supervisión del servicio (SSPD), y de
planeación al mas alto nivel (DPN). También podría involucrar a las corporaciones
ambientales autónomas debido al impacto del drenaje en la calidad del agua.
Algunas de las opciones más utilizadas para el financiamiento del drenaje urbano
que podrían ser de interés para una ciudad como Barranquilla se comentan brevemente a
continuación.
Tarifa de servicio
Consiste en la adopción de una tarifa por concepto de drenaje pluvial. Esta tarifa
podría asociarse proporcionalmente a la tarifa de agua o alcantarillado, pero este sistema
no es equitativo porque generalmente el consumo de agua potable y el uso del
alcantarillado no guardan una relación directa con la escorrentía que generan las
propiedades de los usuarios. Por ejemplo, un centro comercial o un depósito industrial
consumen poca agua pero generan mucha escorrentía.
La constitución de empresas públicas de drenaje urbano (“stormwater utilities”),
como es la tendencia dominante en los Estados Unidos en los últimos 10 años, necesita
un sistema financiero sustentable que permita recuperar los costos de operación y
mantenimiento de la infraestructura de drenaje, así como disponer de recursos para la
planificación, ingeniería, cumplimiento de requerimientos regulatorios sobre calidad del
agua y picos de descarga, reparación y mejoramiento de la infraestructura, etc.
Generalmente la tarifa de drenaje se relaciona con el tamaño de las propiedades y su
área impermeable.
La premisa subyacente, sin embargo, es que las obras matrices (“trunk
infrastructure”), principalmente del macro drenaje, generalmente se financian con
recursos generales de los municipios; y el micro drenaje se asocia al desarrollo de los
proyectos de vialidad y urbanismo público y privado.
Estas tarifas pueden calcularse de varias maneras. La más común en los Estados
Unidos son los llamados ERU, por sus siglas en inglés de Equivalent Residential Unit, o
Unidad Residencial Equivalente (en español). Con este método las parcelas pagan una
tarifa en función del área impermeable, independiente del tamaño de las mismas. Se
establece una tarifa por ERU que, a su vez, se relaciona con el impacto de la
impermeabilización de una unidad familiar típica. Los tamaños típicos de ERU en
diversas ciudades oscilan entre 2500 y 5000 pies cuadrados, o sea, entre 230 y 460
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metros cuadrados. Por ejemplo, propiedades con un área impermeable menor que 260
m2, pagan 1 ERU, y así sucesivamente para cada escalón de tamaño.
Los valores mensuales por ERU en los Estados Unidos oscilan entre US$ 2 y
US$10. A efectos ilustrativos se podría hacer una estimación para Colombia corrigiendo
los valores de Estados Unidos, utilizando la diferencia de producto per cápita (una
relación 1/5). Haciendo este cálculo se obtiene que el valor mensual de la tarifa por
ERU de 230 metros cuadrados, oscilaría entre 0,4 y 2 dólares. Por supuesto, en caso que
este tipo de formulación sea de interés para el caso de Barranquilla habría que hacer
estudios analíticos adecuados para la realidad colombiana.
En algunos casos, como sería en Colombia, se podrían determinar valores
diferenciados por ERU, con base en consideraciones socioeconómicas. En esta forma se
seguiría el sistema de seis estratos de ingreso que utiliza Colombia para aplicar el
sistema de subsidios cruzados en los servicios públicos domiciliarios de las ciudades.
Esta formulación haría el sistema tarifario, en principio, más equitativo. Para el caso de
parcelas no residenciales se establece una relación con el ERU, donde por ejemplo una
parcela no construida paga el 0% y aquellas con un desarrollo intenso puedan pagar
entre 70% y 100% de ERU. Este sistema tiene muchas ventajas, es intuitivo y fácil de
explicar a la sociedad. Además, el avance de sistemas SIG hacen posible una valoración
cuidadosa y actualizaciones periódicas con costos cada vez menores.
Otro sistema de tarificación es el llamado EHA por sus siglas en inglés
(Equivalent Hydraulic Area) o Area Hidráulica Equivalente, en español. Este sistema se
basa en un cálculo del impacto combinado del área impermeable y la generación de
escorrentía. Este sistema puede ser aún más equitativo que el basado en ERUs porque se
basa en la determinación de la respuesta hidráulica de cada parcela. Sin embargo su
determinación puede ser mucho más engorrosa, y también más difícil de explicar a los
clientes potenciales.
Tarifa de conexión
Consiste en un pago único por conexión al sistema de drenaje cuando un nuevo
cliente se conecta como ocurre con el alcantarillado sanitario. Con este mecanismo se
espera recuperar, en lo posible, el costo de la infraestructura que se ha construido para
recibir nuevos empotramientos. En este caso, el valor de conexión de un nuevo cliente
se calcula en función de la demanda esperada de agua potable. Para el caso del drenaje
urbano, es posible pensar en un esquema semejante pero relacionado con el área
impermeable de las propiedades.
Impuesto predial
Este es un mecanismo sencillo y muy utilizado para financiar la infraestructura de
drenaje a través del impuesto a la propiedad, que a su vez hace parte del ingreso general
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de los gobiernos locales. Sin embargo, frecuentemente el drenaje no tiene la misma
prioridad que otros servicios municipales, al menos que sea como una reacción a
inundaciones recientes y de gran impacto en la colectividad. Por lo general, los costos
del drenaje son difusos y no son ajustados en la medida que crecen las necesidades.
Además, puede haber un número considerable de propiedades que están exentas del
impuesto predial como pueden ser edificios públicos y educativos, y establecimientos
deportivos, entre otros; los cuales pueden generar una escorrentía considerable.
Además, el costo del servicio de drenaje no guarda relación con el valor de las
propiedades, por lo tanto un sistema de recuperación de costos basado en el valor de la
propiedad no es equitativo.
Valorización
Cuando un proyecto de drenaje beneficia a una comunidad o a una porción bien
identificada de propiedades, el costo podría ser recuperado a través de un cargo
asociado solamente a esas propiedades.
Subsidios
Consiste en el financiamiento con recursos fiscales de diversas fuentes sin
recuperación [total o parcial] del costo de las inversiones. Los recursos fiscales
provienen de fuentes municipales, departamentales o nacionales, y también de los
recursos genuinos de las corporaciones autónomas quienes tienen ingresos dedicados
(“earmarked”) de los impuestos prediales y de tasas retributivas por concepto de uso y
descarga de aguas residuales. En principio, estos ingresos tienen que destinarse a la
solución de problemas ambientales de diversa naturaleza, especialmente la calidad del
agua y el saneamiento.
Evaluación económica de alternativas de inversión
La evaluación económica de alternativas de inversión, como las propuestas en un
plan integrado de drenaje, es un instrumento analítico que facilita las decisiones
gerenciales sobre las inversiones en infraestructura. Para realizar la evaluación
económica podrían considerarse criterios como los siguientes:
•
•
Periodo de análisis. Se recomienda utilizar el ciclo de vida de la infraestructura
incluyendo todos los costos de inversión, operación y mantenimiento.
Generalmente la vida de obras civiles de drenaje tiene una vida útil de 25 años o
más, recomendándose utilizar este plazo para el análisis económico.
Dimensionamiento de la infraestructura. Pueden considerarse varios niveles de
riesgo. Generalmente, eventos de lluvias y escorrentías extremas con periodos de
retorno de 10 años permiten capturar el 80% o más de los beneficios que brinda
una determinada obra. Sin embargo, estas orientaciones empíricas deben
confirmarse con análisis de retorno para periodos mayores, 25 y 50 años, como
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•
•
•
•
•
•
podría ser el caso de obras matrices en el sistema de macro drenaje. También es
importante estimar razonablemente el riesgo residual que no estaría cubierto por
las obras.
Comparación de alternativas. La selección de alternativas de obras para alcanzar
un determinado objetivo [a nivel de micro cuenca] puede ser realizada con base
en una combinación óptima de los costos de canalización y de retención. Para
ello es conveniente contar con una base de datos de los costos unitarios de las
obras para diferentes opciones de canalización, construcción de estructuras de
retención, y adquisición de terrenos. Una representación estilizada para la
determinación del menor costo de intervención considerando diversos
porcentajes de retención de volúmenes, dimensiones de canales y costos de
expropiación se presenta en la figura 15. El Anexo 3 presenta un cálculo
hipotético aplicando este concepto.
Tasa de descuento. La selección de una tasa de descuento debería seguir la
practica del país para la evaluación social de proyectos de infraestructura. En
una primera aproximación podría utilizarse una tasa de 9% (“rule of thumb”)
verificando la sensibilidad de las comparaciones realizadas con valores de 6% y
12%.
Análisis de sensibilidad. Además de la sensibilidad de la alternativa
seleccionada para diferentes tasas de descuento se pueden incluir otras variables
como son los costos de construcción y la duración de las obras, el valor de las
adquisiciones de terrenos, los costos de operación, energía, etc. Para ello pueden
utilizarse desde tablas de cálculo sencillas, hasta combinaciones basadas en la
técnica de Montercarlo que considera distribuciones probabilísticas para cada
una de las variables a tomar en cuenta y un número muy elevado de posibles
combinaciones entre ellas para así determinar la robustez de la alternativa
seleccionada.
Secuencia de obras. Las prioridades de intervención entre diferentes micro
cuencas pueden determinarse utilizando los eventuales beneficios de las obras.
Para ello podrían utilizarse diversos criterios y metodologías para la estimación
de beneficios. Idealmente la secuencia optima prioriza las intervenciones que
tienen la relación beneficio costo más alta. Otro criterio podría privilegiar el
numero de beneficiarios, otro, los beneficiarios por debajo de un determinado
nivel de ingreso.
Determinación de beneficios. La determinación de beneficios puede calcularse
en función del costo del daño evitado, pero por lo general es un calculo sujeto a
una gran subjetividad. Otros métodos más elaborados utilizan evaluaciones
contingentes basadas en encuestas sobre la disposición a pagar, o en el cálculo
de precios hedónicos.
Análisis de sensibilidad.
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Figura 14. Evaluación Económica Canalización vs Laminación.
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4
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1 UNA OPORTUNIDAD DE CAMBIO
Ciudades que han experimentado un desarrollo urbano acelerado con limitada
atención al drenaje de las aguas de lluvia, ocupan el suelo dejando pocos espacios para
el uso público de la población. Esto tiene múltiples consecuencias especialmente para
las ciudades localizadas en zonas tropicales, porque las superficies de concreto y/o
asfalto producen un notable calentamiento local. Por ejemplo, en mega ciudades, como
es el caso de São Paulo, la diferencia de la temperatura del área verde de la periferia de
la ciudad con relación a las áreas centrales impermeabilizadas llega a ser del orden de
16º C. Tomando en cuenta este tipo de consideraciones en el diseño urbano, el drenaje
que se considera [erróneamente] como un problema, podría ser visualizado como una
oportunidad para mejorar la calidad de vida en las ciudades mediante el aumento de las
áreas verdes de uso público.
En la mejor practica internacional, el drenaje urbano se concibe con un enfoque
sustentable, y de menor costo, que lleva a controlar los impactos del aumento del caudal
y de los volúmenes escurridos. Para ello se siguen criterios como los siguientes:
•
Construcción de obras de detención y retención (volúmenes para
amortiguación) que requieren por lo general espacios solamente del orden del
1 a 5% del área de la cuenca;
•
Implementación de medidas de “control en la fuente” tales como áreas verdes,
pavimento filtrantes, trincheras de infiltración, etc.
Con este tipo de intervenciones el foco de la ingeniería está en el control y
regulación del uso del suelo, evitando al mismo tiempo la transferencia de los impactos
de la urbanización hacia aguas abajo. A su vez, se aumenta las áreas recreativas para la
población en general.
Tomando en cuenta estos criterios, se proponen dos recomendaciones centrales
para las cuencas de drenaje en Barranquilla:
Para las cuencas con alta densidad de urbanización
Desarrollar el Plan integrado de drenaje asignándole prioridad a la identificación de
áreas para el desarrollo de obras de amortiguación. Este proceso puede formularse en el
marco de un “Programa de Ciudades Verdes”, integrando la solución del drenaje con el
aumento de áreas públicas para esparcimiento de la población (figura 10), tal como se
realiza en muchas de las ciudades más importantes del mundo.
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Para las cuencas en zonas de consolidación y expansión urbana
Reservar áreas para amortiguación del escurrimiento superficial producido en los
sectores urbanizados. Estas áreas pueden ser públicas o privadas. En este último caso,
es posible utilizar mecanismos de compensación por servicios ambientales. Por
ejemplo, mediante un proceso de “servidumbre de inundación”, el propietario del área
de amortiguación recibe un resarcimiento económico por parte del municipio, ya que la
acción implica un servicio ambiental prestado por dicho particular para toda la
población de esa cuenca. Esta servidumbre de inundación debe estar respaldada
mediante la adecuación de la legislación vigente. Un caso de ejemplo es la Ley de
Servidumbre de inundación promulgada por el poder legislativo de la Provincia de
Buenos Aires, Argentina. La figura 11 ilustra acerca de la integración de un área de
detención/retención en un sector urbano sujeto a un Plan de Drenaje Urbano, ocupando
entre el 1 y el 5% del área de la cuenca.
Figura 10. Áreas de amortiguación y esparcimiento.
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Figura 11. Reserva de áreas para amortiguación y esparcimiento. (Tucci, 2007).
4.2 SISTEMA DE SOPORTE PARA LAS DECISIONES
Con base en las discusiones presentadas en este Informe se resumen un conjunto
de recomendaciones dirigidas hacia las tres temáticas o áreas estratégicas que han sido
identificadas. Estas recomendaciones podrían conformar un sólido sistema de soporte
para las decisiones [“Decision Support System”] sobre inversión, operación y
mantenimiento del drenaje urbano en la ciudad de Barranquilla:
Una concepción técnica integrada:
Entre otros aspectos se recomienda:
1. Desarrollar nuevas curvas IDF para la ciudad de Barranquilla;
2. Realizar un estudio de costos unitarios de obras de canalización y amortiguación
de volúmenes de crecientes;
3. Desarrollar un Manual de Ingeniería y Prácticas Constructivas;
4. Desarrollar un proyecto de Ordenanza Municipal para la regulación del espacio
público en la cuenca oeste de Barranquilla para asegurar las áreas de retención
de volúmenes de crecientes.
Un modelo institucional moderno:
Para este fin se recomienda:
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1. Proponer lineamientos para la preparación de un modelo institucional sobre el
drenaje urbano en Barranquilla que se ajuste al concepto de rendición de cuentas
social sustentado por el Consejo Nacional de Política Económica y
Social (CONPES);
2. Proponer un sistema de regulación del servicio de drenaje de Barranquilla para
su eventual discusión con la Superintendencia de Servicios Públicos
Domiciliarios (SSPD);
3. Diseñar una Empresa de Drenaje Urbano para Barranquilla (EMDUBAR);
4. Preparar un proyecto de ordenanza para la creación de EMDUBAR;
5. Desarrollar un sistema de socialización y consulta sobre la propuesta
institucional y financiera de EMDUBAR.
Un sistema financiero sustentable:
Para este fin se recomienda:
1. Analizar y proponer un sistema financiero para el drenaje urbano de
Barranquilla para su eventual discusión con la Comisión de Regulación de Agua
Potable y Saneamiento Básico (CRA);
2. Realizar una evaluación económica y análisis de prioridades para la
infraestructura de drenaje en las cuencas oriental y occidental.
4.3 PRINCIPALES PASOS A SEGUIR
En función de lo citado previamente se recomienda revisar la problemática del
drenaje y de las inundaciones urbanas de Barranquilla desde tres puntos de vista
(técnico, económico-financiero e institucional), concretando los pasos de avance
indicados a continuación.
Desde el punto de vista técnico
•
Revisar la concepción de las soluciones ingenieriles ya que se considera se
encuentra desactualizada, e incluso en muchos casos errada. En tal sentido:
o Promover el planeamiento por subcuencas urbanas de la ciudad;
o Promover la no transferencia del aumento de los caudales hacia aguas abajo;
•
En lo que respeta al uso del suelo, se recomienda promover:
o El control del escurrimiento superficial urbano en “la fuente”;
o Promover la regulación de caudales e incentivar la puesta en marcha del
“Impacto Hidrológico Cero”;
o Promover la búsqueda y desarrollo de nuevos sitios para detenciones del
escurrimiento superficial.
Desde el punto de vista económico/financiero
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•
•
•
Promover la revisión de costos unitarios (de obras de conducción, detención, etc.),
de modo que sea fácil realizar comparaciones sobre distintos tipos de soluciones;
Analizar la recuperación de costos de inversiones asociados a la operación, el
mantenimiento y la inversión en nuevas obras;
Realizar la evaluación económica de alternativas de inversión, considerando entre
otros aspectos: periodo de análisis; dimensionamiento de la infraestructura;
comparación de alternativas; tasa de descuento; secuencia de obras y determinación
de beneficios.
Desde el punto de vista de la institucionalidad
•
•
•
•
•
Efectuar el análisis de la matriz interinstitucional que como parte del diagnóstico
preliminar ha sido presentada en este Informe, procediendo a su ajuste y validación
final;
Definir una única institución responsable que, como parte del proceso de
organización clara del sector, apunte a la regulación de los escurrimientos y a la
recuperación de costos del servicio;
Proponer lineamientos para la preparación de un modelo institucional sobre el
drenaje urbano en Barranquilla que se ajuste al concepto CONPES;
Proponer un sistema de regulación del servicio de drenaje de Barranquilla para su
discusión con la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD);
Analizar y proponer un sistema financiero para discusión con la Comisión de
Regulación de Agua Potable y Saneamiento Básico (CRA).
4.4 PLAN DE ACCION RECOMENDADO
El Plan de Acción define las acciones que se deben encarar en el tiempo (corto,
medio y largo plazo). En su escalonamiento en el tiempo se han tenido en cuenta la
viabilidad real de su ejecución en el período indicado.
6 meses
•
•
Nivel Nacional
o Proponer lineamientos del modelo institucional sobre el drenaje
urbano ajustado al CONPES;
o Proponer el sistema de regulación del servicio de drenaje para
discusión con la SSPD;
o Analizar y proponer el sistema financiero para discusión con la
Comisión de Reg. de Agua Potable y Saneamiento Básico (CRA);
Nivel Distrital
o Diseñar la Ordenanza 1: Uso del suelo (regulación espacio
público/privado; áreas de retención de volúmenes);
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•
o Diseñar la Ordenanza 2: Creación de la “Stormwater Utility”;
o Diseñar la Ordenanza 3: Sistema Financiero/tarifas;
Aspectos técnicos
o Analizar los costos unitarios y proceder a revisar los contratos de
obras (Cuenca Oeste);
o Identificar las subcuencas prioritarias Cuenca Oeste (sectores
críticos);
o Identificar áreas de amortiguación por subcuencas (Cuenca Oeste);
o Revisar las lluvias intensas y la definición de las curvas IDF.
12 meses
•
•
Implantar la “Stormwater Utility”, lo cual significará la profesionalización
del tratamiento del sector;
o Realizar el catastro y la transferencia de activos de la infraestructura
de drenaje de la ciudad;
o Realizar el catastro de las propiedades y de sus áreas
impermeabilizadas;
Realizar el estudio de factibilidad Ingeniería/Obras en cada Subcuenca (C.
Oeste), que deberá incluir:
o Estudio y Proyecto de Ingeniería;
o Optimización de alternativas (conducción/amortiguación);
o Evaluación económica-financiera;
o Priorización de obras;
o Desarrollar el Plan de Medidas No Estructurales:
o Zonificación de áreas críticas (A. León/C. Mallorquín);
o Diseño del Plan de Alerta Temprana;
o Aprobación del Manual de Ingeniería y Prácticas Constructivas.
18 a 24 meses
•
•
•
Montar e implantar el Sistema Financiero de Drenaje:
o Adquisición de espacios para obras de amortiguación;
o Financiación del Plan de Obras;
o Financiación de la Operación y Mantenimiento del sistema;
Completar los estudios de factibilidad de Ingeniería/Obras en cada
Subcuenca (C. Oeste):
o Estudio y Proyecto de Ingeniería;
o Optimización de alternativas (conducción/amortiguación);
o Evaluación económica-financiera;
o Priorización de obras;
Implementar el Plan de Alerta Temprana;
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•
•
Promover el Plan Urbano de “Ciudad Verde”;
Poner en marcha Programas varios (Monitoreo hidrometeorológico e
hidrológico, Difusión/Concientización; Erosión y Sedimentación, etc.).
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5. REFERENCIAS
AVILA, H., 2012 Perspectiva del manejo del drenaje pluvial frente al cambio climático
- caso de estudio: ciudad de Barranquilla, Colombia Revista de Ingeniería, #36,
2012, pp. 54-59
BERTONI, JC. (2009). Actualización de relaciones Intensidad – Duración –Frecuencia
(IDF) de la Ciudad de Rafaela, Provincia de Santa Fe, Argentina.
BRADLEY, A. A., COOPER, P.J., POTTER, K.W. Y PRICE, T. (1996). Floodplain
Mapping Using Continuous Hydrologic and Hydraulic Simulation Models. ASCE
Journal of Hydrologic Engineering, 1(2), 63-68.
CONSORCIO BARRANQUILLA VIAL,s/d Estudios y Diseños de Ingeniería / Fase l
Grupo l volumen 3 ESTUDIO DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA Transmetro
FORO HIDRICO,2013. Arroyos en Barranquilla. (presentación power point) 20p
HIDROESTUDIOS S.A.,1997 – ConCEP Ltda. “Estudio de Factibilidad y Diseño de
Soluciones Alternativas al Drenaje Pluvial de la Ciudad de Barranquilla”. Fonade.
1997
HOSKING, J. R. M. AND J. R. WALLIS (1997). Regional Frequency Analysis, an
Approach Based on L-Moments. Cambridge University Press.
LEOPOLD, L. T. 1968 Hydrology for urban planning - A guide book on the Hydrologic
effects of urban land use. USGS circ. 554 18 p.
NNADI, F.N.; KLINE, F.X.; WRAY JR., H.L. Y WANIELISTA, M.P. (1999).
Comparison of Design Storm Concepts Using Continuous Simulation With Short
Duration Storms. 61-72. Vol 35.1. Journal A.WR.A.
ESCALANTE SANDOVAL, C Y REYES CHÁVEZ, L. (2005). Técnicas Estadísticas
en Hidrología. 2ª Edición. Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad
de Ingeniería, 298p. México.
SANJA PERICA, DEBORAH MARTIN, SANDRA PAVLOVIC, ISHANI ROY,
MICHAEL ST. LAURENT, CARL TRYPALUK, DALE UNRUH, MICHAEL
YEKTA, GEOFFREY BONNIN (2013). NOAA Atlas 14 Volume 9 Version
2,Precipitation-Frequency Atlas of the United States, Southeastern States. NOAA,
National Weather Service, Silver Spring, MD.
TUCCI, C.E.M., BERTONI, J. (1993). Precipitação, capítulo 5 in: Tucci, C.E.M. (org.).
Hidrologia: Ciência e Aplicação. Coleção ABRH, Vol. 4. 2da. Edição. 943 p.
Brasil.
TUCCI, C.E.M. 2007 Inundações Urbanas. ABRH Rhama 352p.
WORLD BANK. 2011. Colombia - Gestión de las inundaciones en Barranquilla.
Washington, DC: World Bank.
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Las recomendaciones del Informe son responsabilidad exclusiva de los autores.
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Anexo 1
CONCEPTOS GENERALES PARA ORIENTACIÓN DE LOS TRABAJOS
TÉCNICOS Y DE INGENIERÍA
1. Introducción
Para lograr un adecuado control de escurrimiento asociado al drenaje urbano en
Barranquilla será conveniente promover obras y medidas orientadas a laminar los
caudales picos y, de ser posible, a reducir el volumen de escurrimiento.
Estas obras de control podrán ser realizadas en tres niveles diferentes:
i) en la “fuente” (dentro del lote o bien dentro del loteo);
ii) en el micro drenaje y
iii) en el macro drenaje.
Uno de los criterios a imponer en áreas urbanas con desarrollo futuro será el de
promover el control en la “fuente” toda vez que ello sea posible. Esto es debido a que
está comprobado que a medida que aumenta la distancia entre la fuente de producción
del escurrimiento y la ubicación de la obra de control, también aumenta de manera
considerable el costo necesario para lograr un manejo sustentable del drenaje urbano.
El criterio que generalmente se aplica en la laminación de caudales máximos es el
de lograr el “Impacto Hidrológico Cero” (o Nulo). Este importante criterio consiste en
ejecutar obras de control de modo que el caudal pico producido por el lote urbanizado
sea similar a aquel producido en la situación previa a la urbanización (estado natural o
previo a la impermeabilización). Este concepto es de aplicación para los tres niveles
antes señalados.
3. Riesgo Hídrico Residual asociado a un Evento Hidrológico
En el análisis de riesgo el riesgo residual es entendido como aquel que permanece
después de que se hayan tomado todas las medidas preventivas. En otras palabras,
refleja el riesgo remanente una vez se han implantado de manera eficaz las acciones
planificadas (o salvaguardas) para mitigar el riesgo inherente. Es riesgo residual es el
que no permite considerar a la situación como condición de “seguridad total o perfecta”.
Para visualizar su importancia en términos de planificación urbana es conveniente
repasar algunos conceptos muy simples.
Tiempo de Retorno de un Evento Hidrológico
Utilizando los datos históricos de lluvias, caudales o niveles de un determinado
lugar de interés puede ser estimada la probabilidad de que un determinado evento
hidrológico sea igualado o superado en un año cualquiera. Para ello es fundamental
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disponer de datos hidrometeorológicos y/o hidrológicos que permitan realizar esta
estimación.
Supóngase, por simplicidad que un río posee un régimen hidrológico tal que
provoca una crecida por año. Cada año representa una oportunidad para que dicha
crecida ocurra con un tiempo de retorno, Tr, el cual es dado por la probabilidad de
ocurrencia anual P= (1/Tr).
Si se emplea la analogía con un dado de seis caras, cada año representa una
nueva jugada, donde un determinado número posee una probabilidad de 1/6 de aparecer.
Un tiempo de retorno de 10 años significa que, en promedio, la crecida se puede repetir
a cada 10 años o que en cada año la misma posee el 10% de chance de ocurrir.
A partir del concepto de tiempo de retorno (o recurrencia) puede explicarse el
concepto de riesgo hídrico residual.
El riesgo hídrico es la probabilidad de que ocurra un determinado fenómeno
hidrológico en una determinada recurrencia o período de tiempo (T). La ecuación a
aplicar es la siguiente:
Pn = 1 − (1 − 1 / T ) n
(1)
Donde n es el número de años en el cual se desea estimar la probabilidad; Pn es la
probabilidad deseada.
La explicación de la ecuación (1) es muy simple: considerando que el tiempo de
retorno T representa la probabilidad de que un evento de una determinada magnitud sea
excedido en un año cualquiera, la expresión ente paréntesis refleja la probabilidad del
suceso contrario, es decir, que dicho evento no sea excedido. El hecho de estar elevado
el paréntesis a la potencia n indica la probabilidad de que dicho evento no sea superado
en n años. Por lo tanto, el riesgo final resultará el suceso contrario al anterior, dado por
la expresión 1 menos la probabilidad de que dicho evento no sea superado en n años. Es
decir, el riesgo hídrico indica la probabilidad que dicho evento, que posee un tiempo de
retorno T, ocurra dentro de un periodo de n años.
Para ejemplificar puede averiguarse cuál es la probabilidad de que la tormenta
de Tr = 10 años ocurra en los próximos 7 años. Es decir, aquí interesa conocer cuál es
la probabilidad de ocurrencia en todo un período y no sólo para un año cualquiera. Para
la pregunta arriba citada la respuesta resulta:
Pn = 1 − (1 − 1 / 10) 7 = 0,52 o 52%
(2)
Es decir, existe un 52% de probabilidad de que la tormenta se presente en los
próximos 7 años.
En síntesis, debe quedar en claro que si, por ejemplo, se proyecta una estructura
hidráulica con un tiempo de recurrencia de 50 años, la misma posee una probabilidad de
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ocurrencia del 33% en los próximos 20 años. En otras palabras, el riesgo residual
alcanzará al 33% dentro de dicho período. Este es un concepto muy útil dentro de la
planificación urbana, y que demuestra la necesidad de combinar obras proyectadas para
un determinado tiempo de retorno con medidas no estructurales tales como la
zonificación de áreas de riesgo hídrico y los planes de alerta temprana.
2. Aspectos Ingenieriles Relativos a Obras de Control del Drenaje Urbano
Obras de Control en la “Fuente”:
Actúan por incremento de:
•
•
La infiltración en el lote (áreas verdes, pavimentos permeables, conductos
perforados, trincheras de infiltración, etc.), y/o,
El almacenamiento local (áreas de acumulación local en bajadas de techos,
pequeños reservorios domiciliarios en patios y jardines; reservorios en predios
industriales, etc.).
Las dimensiones de las obras de amortiguación de caudales en la fuente
dependerán, entre otros aspectos, de la intensidad de lluvia, de la pendiente del terreno y
del grado de impermeabilización del lote, siendo necesarias analizarlas de manera
particular para cada ciudad.
En términos generales se estima que pueden ser necesarios 10 l/m2 para un lote
urbano típico (de 300 a 500 m2). Ello resulta en volúmenes del orden de 1 m3 para una
superficie 100% impermeabilizada de 100 m2.
Las obras de control en la fuente pueden ser útiles, inclusive, para otros fines.
Por ejemplo, para la ciudad de Barranquilla, donde la precipitación media anual es del
orden de 820 mm, un cálculo simple indica que una superficie impermeable de 120 m2
producirá un volumen escurrido de 98 m3/año, lo cual equivale a unos 8m3/mes (o 275
l/día). Si se adopta una dotación de 200 l/hab/día dicho volumen equivale al 35% de lo
que requiere una familia tipo de 4 personas y podría ser empleado para usos tales como
limpieza de patios y jardines, coches y abastecimiento de animales domésticos.
Como la lluvia en Barranquilla posee una marcada variabilidad estacional el
volumen requerido de acumulación podrá ser realmente mayor. Considerando la
precipitación media del mes más lluvioso (Octubre), que es del orden de 180 mm, el
aprovechamiento integral de la lluvia implicaría disponer de un volumen de
acumulación del orden de 750 l aproximadamente. Este valor aún es compatible con las
disponibilidades de espacio que generalmente dispone una vivienda unifamiliar y podría
servir para suplir por algún tiempo, y de manera complementaria, algunos de los usos
indicados previamente. Para el caso de edificios en altura pueden proyectarse cisternas
subterráneas para fines múltiples.
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Obras de Control en el Micro Drenaje:
Drenan loteos y áreas de aporte de hasta 1 km2 aproximadamente. Del mismo
modo que en el caso anterior, estas medidas se orientan a incrementar:
•
La infiltración (paseos, plazas y áreas públicas con el incremento de áreas
verdes);
• El almacenamiento local (reservorios de amortiguación en paseos, plazas, zonas
bajas, bañados, etc.).
Para el proyecto de las obras de amortiguación en este caso son tenidos en
cuenta aspectos tales como: tipología de la urbanización, tamaño de los lotes urbanos
incluidos dentro de la urbanización, grado de impermeabilización de los lotes y
pendiente general del sector. En estos casos se estima que pueden ser necesarios entre
10 y 15 l/m2 para un loteo urbano típico si el nivel de riesgo se asocia a 10 años.
En la tabla 1 se sintetizan los criterios hidrológicos empleados en el proyecto
hidráulico de reservorios de amortiguación (o de laminación de caudales máximos), con
identificación de los niveles de riesgo asumidos.
Un aspecto importante en el proyecto de estas obras consiste en analizar su
funcionamiento ante un espectro de diferentes duraciones de lluvias, todas ellas
asociadas a un mismo nivel de riesgo de ocurrencia. Ello se justifica en la necesidad de
identificar cuál de ellas es la que produce el mayor volumen.
Al respecto cabe mencionar que frecuentemente suele confundirse esta situación
con aquella típica de la Hidrología de caudales extremos, donde la duración crítica es la
asociada al tiempo de concentración de la cuenca. En efecto, ello es válido toda vez que
se desee proyectar obras en donde la variable crítica sea el caudal máximo (canales,
alcantarillas, puentes, etc.). En el caso de los reservorios ésta es representada por el
almacenamiento máximo necesario. En el análisis de funcionamiento de estas obras
pueden incluirse también, a modo de verificación, diversas tormentas históricas severas.
Otros criterios considerados en el proyecto de estas obras son:
•
•
•
•
selección de dispositivos de evacuación del agua (descargadores, vertederos) sin
intervención humana;
tiempo de vaciado del reservorio dentro de las 12 a 24 h (el tiempo se
incrementa con el aumento del área de la cuenca del aporte y del Tr
considerado);
descargadores localizados en el fondo del reservorio, con diámetros que pueden
oscilar entre 0,50 m y hasta 2 m. La eventual presencia de material arbóreo debe
ser tenido en cuenta en los dispositivos de evacuación ante la posibilidad de
obturación de los conductos;
labios de vertederos colocados a cota tal que no se requiera su uso para los
tiempos de retorno asociados al almacenamiento;
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•
canales de caudales mínimos en forma de “V”, revestidos, para facilitar el
trabajo de la maquinaria de barrido y limpieza.
Tabla 1. Criterios generales empleados en el proyecto de obras de amortiguación de caudales.
Sistema
Área de aporte
típicas
[has]
Micro Drenaje
De 1 a 10
(eventualmente
hasta 100)
Macro Drenaje
De 100 a 1000
Nivel de riesgo
sugerido para el
almacenamiento
[Tr, años]
Análisis sobre
duraciones de
lluvias sugerido
[horas]
Nivel de riesgo
sugerido para
vertederos
[Tr, años]
10
0.25; 0.30; 1.0; 2.0
10 a 25
25, 50
(eventualmente
100)
1.0; 2.0; 4.0; 6.0,
12.0
100 a 500(**)
Fluvial
mayor a 1000
mayor a 100 (*)
6.0; 12.0; 24, etc.
mayor a 100(**)
(natural)
(**)
a ser definido en análisis socioeconómico, dependiendo de la importancia de la obra a
proyectar, de los bienes a proteger y de los recursos económicos disponibles.
Obras de Control en el Macro Drenaje:
Drenan áreas de aporte superiores a 1 km2. En este caso la acción típica para el
control del drenaje urbano es la planificación de los espacios urbanos para el desarrollo
de áreas de detención y de retención.
Los reservorios de detención sirven para amortiguar el pico de la crecida y se
mantienen secos la mayor parte del tiempo; por lo general se trata que el tiempo de
vaciado sea menor a 1 día, aunque ello depende de la frecuencia con que se repiten los
eventos severos. A estos reservorios se los emplea para el control cuantitativo del
escurrimiento.
Los reservorios de retención mantienen una lámina de agua mínima permanente
para mejorar biológicamente la calidad del agua (bañados urbanos). Las retenciones
requieren de mayor espacio y volumen que las anteriores. El costo de una
detención/retención cerrada es del orden de 7 veces el costo de una detención/retención
abierta al aire libre. Su empleo, no obstante, puede ser necesario si existen limitaciones
de espacio o si existen conflictos con la población.
Las obras de almacenamiento y amortiguación pueden ser del tipo “off-line” u
“on-line” en relación a su ubicación dentro del sistema de drenaje. Las primeras se
emplean cuando la calidad del agua es deficitaria o bien cuando el sistema de drenaje es
del tipo combinado o mixto, para evitar acumular aguas de baja calidad. En cualquier
caso los costos de la operación y mantenimiento de este tipo de obras son del orden del
5% de los costos de inversión inicial.
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Algunos estudios asociados al macro drenaje urbano han considerado volúmenes
del orden de 100 m3/ha (10 l/m2) para obtener el control del impacto causado por la
inundación. Otros, asociados un nivel de riesgo medio del orden de 25 años (aceptable
en algunos casos para el caso del macro drenaje), indican que pueden ser necesarios 30
l/m2 para retrotraer la situación a un nivel de preurbanización. En esos casos, si se
mantiene el nivel de riesgo antes indicado pueden ser necesarios hasta 300 m3 para el
caso de áreas industriales con lotes de grandes dimensiones (1 ha) e impermeabilización
del 50%. Por lo general los cuencos de amortiguación poseen volúmenes de hasta
10.000 m3.
Otro de los criterios a veces empleado en el proyecto de cuencos asociados al
macro drenaje es el de permitir el pasaje de las crecidas más frecuentes (recurrencia de
5 años) mediante dispositivos descargadores de fondo. Ello puede ser útil cuando la
calidad del agua es deficitaria, ya que acumulará solamente durante de eventos de
mayor envergadura.
Otras obras típicas en el macro drenaje son el aumento de la capacidad de
conducción, aunque en este caso los efectos de transferencia hacia aguas abajo deben
ser compensados con obras de control.
Finalmente, los diques laterales, a menudo empleados para proteger áreas
urbanizadas localizadas en zonas topográficamente deprimidas, constituyen obras
típicas de la ingeniería que suelen transmitir una falsa sensación de seguridad total. Ello
se traduce a menudo en la promoción del aumento de la ocupación urbana sobre la zona
originalmente en riesgo inmediatamente luego de construida la obra. Este hecho puede
agravar el problema ante un eventual colapso total o parcial de la obra.
Los diques laterales generalmente se realizan a la vera de la red de drenaje
fluvial de la región (aun sobre cursos efímeros). Son obras que por lo general no reciben
el nivel de conservación y mantenimiento aconsejado, siendo incluso afectadas por
acciones realizadas por la misma población objeto de la protección (al ser tomadas
como fuente de materiales para la construcción o por modificación de la cota máxima,
etc.) como también por la fauna local (roedores que promueven acciones de “pipping”
hidráulico, etc.). Estas obras por lo general tampoco son objeto de los controles típicos
asociados al control de presas de mayor dimensión, pese a la densidad de población
localizada detrás ellas. La falla de estos diques ya ha causado innumerable trastornos en
distintas partes del mundo (entre otras en las ciudades de Santa Fe, Argentina, en
ciudades del estado de Tabasco, México y en ciudades del valle del río Mississippi,
EEUU).
3. Recomendaciones Generales para el Caso de Barranquilla
Dadas las diferentes condiciones imperantes en las cuencas Oriental y
Occidental de Barranquilla, resulta lógico suponer un tratamiento diferencial para cada
una de ellas. En ambos casos, sin embargo, se recomienda encarar Planes Maestros (o
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Directores) donde se concatenen en lo que respecta al punto de vista técnico medidas
estructurales (obras) y medidas no estructurales como las citadas en este Informe.
Para la cuenca Occidental, dada su tendencia a la urbanización acelerada, es
posible suponer el desarrollo de un plan de medidas estructurales que se centre en la
realización progresiva de obras de control en los tres niveles antes citados (control en
“la fuente” asociado a todo nuevo emprendimiento inmobiliario) y controles en el micro
y macro drenaje. Están medidas deberán considerar los niveles de riesgo antes
señalados.
Un elemento vital para el análisis definitivo de las obras necesarias será la
revisión de las curvas intensidad-duración y frecuencia (curvas IDF) que caracterizan a
las tormentas intensas de la región circundante a la ciudad. Si se analizan las relaciones
típicas entre las lluvias intensas de duraciones menores a un día correspondientes a
diversas ciudades de diferentes partes del mundo se observa que aquellas
correspondientes a Barranquilla se apartan de la tendencia general. Por lo tanto, resulta
recomendable realizar, ante todo, una revisión y actualización de las curvas citadas. En
el Anexo siguiente se presentan algunos lineamientos para este tipo de estudios.
Un análisis preliminar de las situaciones imperantes, sobre la base de las curvas
IDF actuales, permite obtener los órdenes de magnitud de algunas de las variables
hidrológicas en juego. Por ejemplo, un análisis realizado a nivel del micro drenaje sobre
un área de aporte de 10 has considerando aspectos tales como características del suelo
en condiciones naturales, orden de magnitud de las pendientes, intensidades de lluvia
propias de la región y un grado de urbanización futuro similar al que presenta
actualmente la región Oriental (densamente poblada), conduce a estimar que los
caudales máximos pueden aumentar en el orden del 400% en relación a la condición
natural (situación para lluvias de 10 años de recurrencia). En términos del coeficiente de
escurrimiento, C, ello significa alteraciones del orden de 0,20 para 0,70.
En tal caso para retrotraer la situación a los caudales de pre-urbanización será
necesario disponer de volúmenes (o caudales específicos) del orden de 25 l/m2 a 50 l/m2
en obras de almacenamiento (urbanización media a altamente densificada
respectivamente). Admitiéndose profundidades de hasta 1,3 m para posibilitar el
vaciado por gravedad, resultará en ocupaciones del orden del 2 al 4 % de la superficie
de la cuenca.
Para áreas menores los impactos sobre el caudal máximo y el caudal específico
pueden aumentar.
Por lo general el nivel de riesgo asociado a 10 años de recurrencia es aquel que
presenta la mejor conjunción de justificaciones técnicas y económicas a la hora de
proyectar obras en el micro drenaje. Dependiendo de las características de la ciudad ello
también puede ser válido para el macro drenaje.
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Si se considera un área de aporte de 100 has y recurrencias del orden de 50 años
(condiciones que suele analizarse en el macro drenaje), las alteraciones en el coeficiente
C para las condiciones medias de Barranquilla pueden oscilar de 0,35 para la condición
natural a 0,77 para la condición de urbanización. Los impactos sobre el caudal máximo
pueden llegar a demostrar aumentos del orden del 250 %.
A los efectos de no transmitir esos efectos de la urbanización sobre el cauce del
arroyo León será preciso promover obras de control de los caudales máximos. El
criterio a seguir puede ser el establecimiento de una capacidad máxima de conducción
del cauce del arroyo asociado a las máximas dimensiones aceptables para sus secciones
transversales.
Por ejemplo, si fuese el caso de tener que retrotraer la situación de los caudales
del macro drenaje urbano a los de pre-urbanización, el análisis de diversas lluvias con
Tr igual a 50 años y duraciones variando entre 0,5 y 3 horas de duración indica que
serían necesarios unos 70.000 m3 de almacenamiento dentro de una hipotética cuenca de
100 has, antes que la misma aporte al arroyo León. Admitiéndose una profundidad del
flujo de 2 m, razonable para obras de cierta envergadura, se requeriría una superficie del
orden del 3,5 % del área de la cuenca de aporte. En ese caso sería aconsejable distribuir
el control en varias obras de amortiguación de menores dimensiones, de modo que cada
una de ellas disponga como máximo del orden de 10.000 m3.
El impacto de la urbanización para el caso de lluvias asociadas a 100 años de
recurrencia disminuye en relación a los casos analizados previamente, pudiendo hacer
variar el coeficiente C de 0,50 para 0,79. En este caso las obras de regulación de
caudales pueden requerir aumentos de los volúmenes específicos en el orden del 10 al
15 % en relación a los indicados para un tiempo de retorno de 50 años.
Las medidas de control antes señaladas deberán ser complementadas con una
serie de obras de mejoras asociadas a la conducción del arroyo León en su recorrido y
descarga a la Ciénaga Mallorquín, como ser:
•
•
•
zonificación de las áreas de inundación laterales al arroyo (según fajas asociadas
a recurrencias de 2, 10, 25, 50 y 100 años), estableciendo usos de suelos
compatibles con el nivel de riesgo;
ejecución de obras para uniformizar la capacidad de conducción del arroyo para
un nivel de riesgo adecuado (se sugiere evaluar alternativas de recurrencias entre
25 y 100 años). En los tramos de canal natural se sugiere considerar el diseño de
canales estables;
análisis de la viabilidad de ejecución de obras de almacenamiento temporario de
las aguas del arroyo tipo “off-line”, localizadas aguas arriba de sectores críticos
tales como estrangulamientos provocados por obras viales (puentes,
alcantarillas, etc.) y sectores urbanos laterales al arroyo con alto riesgo hídrico.
Este análisis deberá efectuase teniendo en consideración el conjunto arroyo
León-Ciénaga de Mallorquín;
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•
•
proyecto de obras de protección de márgenes (taludes, desvíos, etc.) en sectores
críticos, asociadas con niveles de riesgo de 100 años;
estabilización de márgenes en proximidades de la obra de retención de residuos
sólidos existentes;
En lo que respecta a la Ciénaga de Mallorquín, se sugieren los siguientes análisis
sobre aspectos hidrológicos e hidráulicos:
•
•
•
•
•
•
•
establecimiento de las curvas altura-área y altura-volumen;
definición de niveles máximos de la laguna asociados a diferentes niveles de
riesgo compatible con el macro drenaje urbano (10, 25, 50 y 100 años);
zonificación de las áreas de inundación laterales (según fajas asociadas a
recurrencias de 10, 25, 50 y 100 años), identificando sectores urbanos críticos;
definición de obras para estabilización de la conexión con el sistema estuarino;
Establecimiento de un plan para la mejora de la calidad del agua de la laguna,
mediante el empleo de procesos biológicos naturales.
Para la cuenca Oriental (ya prácticamente urbanizada en su totalidad) podrían
analizarse las posibilidades de la ejecución de obras de amortiguación de
caudales a nivel del micro y macro drenaje en los sectores superiores de las
cuencas de cada uno de los arroyos que sirven actualmente de conducción
superficial. Estas obras podrían ser analizadas para niveles de riesgo de 10 y 25
años, a los fines de adoptar posteriormente uno de ellos.
Ante las dificultades para disponer de espacios en los sectores de aguas arriba de
la cuenca Oriental, una posibilidad adicional a explorar (en segunda instancia)
sería la conducción subterránea mediante conductos que operen a presión, los
que podrían evacuar altos caudales con secciones relativamente reducidas. Estos
conductos deberían desaguar a áreas de amortiguación localizadas en el sector
bajo de la ciudad junto al río Magdalena, de modo de minimizar los impactos
sobre este curso.
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Anexo 2
ASPECTOS ASOCIADOS AL ANÁLISIS ESTADÍSTICO
DE LLUVIAS EXTREMAS
Introducción
Uno de los aspectos más importantes relacionado con el proyecto de obras
hidráulicas se refiere al estudio de lluvias severas. Estos estudios se asocian
generalmente al establecimiento de la tormenta de proyecto. Esta última puede ser
definida a través de la Precipitación Máxima Probable (PMP), la cual es típicamente
empleada en el proyecto de grandes obras hidráulicas (tales como presas de
envergadura), o alternativamente, mediante la definición de las Curvas IntensidadDuración-Frecuencia (IDF). Estas curvas han sido tradicionalmente utilizadas en el
proyecto de obras hidráulicas menores tales como puentes, canales, alcantarillas,
desagües urbanos, etc.
Las curvas I-D-F sintetizan los períodos más críticos registrados a lo largo de
diversos eventos extremos observados en la estación o puesto de medición. Dado que
rara vez una tormenta presenta períodos críticos sucesivos de diferentes duraciones
siguiendo la envolvente asociada a un determinado tiempo de retorno (o frecuencia),
puede concluirse que estas curvas tienden a representar cierta exageración de la
realidad. El hecho de su empleo en el diseño de obras torna compatible tal característica,
toda vez que se intenta establecer condiciones que aseguren cierto margen de seguridad
para las obras.
Los métodos empleados para estimar curvas IDF dependen, fundamentalmente,
de la cantidad y calidad de datos de precipitaciones disponibles. En América Latina,
donde la cantidad de datos generalmente resulta escasa, suelen emplearse métodos que
hacen uso de información regional (o hasta a veces mundial). La justificación de esta
aplicación radica en las características intrínsecas de la atmósfera, cuyo comportamiento
está dado por la incidencia de múltiples factores físicos y estocásticos, que hacen que su
capacidad para producir precipitaciones severas en breves lapsos sea menos
dependiente, dentro de ciertos límites, de los factores locales.
Métodos para la Estimación de Curvas IDF
Los métodos empleados para estimar curvas IDF pueden ser clasificados en dos
grandes grupos que se dividen, a su vez, en sendos subgrupos (Figura 1). Con excepción
de los métodos basados en los registros pluviográficos del lugar de interés, los restantes
corresponden a procedimientos de regionalización hidrológica. En estos métodos la
tendencia general es al aumento de la incertidumbre de sus estimaciones a medida que
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disminuye la disponibilidad de datos de la región de interés. A continuación se presenta
un breve comentario sobre cada método.
Métodos
para la
estimación
de curvas
i-d-f
Aplicables a
localidades
con datos de
lluvia
Aplicables a
localidades
sin datos de
lluvia
Basados en datos
pluviográficos
Sherman
(1931)
Basados en datos
pluviométricos
Desagreg. de
duraciones
Regionalización de
datos argentinos
Rühle (1969)
Devoto (2002)
Regionalización de
datos mundiales
Bell (1969)
Figura 1. Clasificación de los métodos para la estimación de curvas IDF.
- Métodos aplicables a localidades con datos de lluvia:
En general se trata de los métodos más confiables, por el hecho de hacer uso de
informaciones del propio lugar de interés.
(a.1) métodos basados en informaciones pluviográficas:
Representan la determinación clásica de las curvas i-d-f y constituyen el
procedimiento más confiable. Al requerir un gran esfuerzo de tratamiento resultan, en
contrapartida, más demorados. Se basan en el análisis estadístico del conjunto de fajas
pluviográficas disponibles correspondientes a las tormentas intensas registradas en la
localidad. Por lo general se recomienda contar con al menos 20/30 años de datos. Uno
de los estudios más recientes sobre este particular en los Estados Unidos es el Atlas 14
publicado en el año 2013 por la NOAA, del cual son presentados posteriormente
algunos aspectos.
(a.2) métodos basados en informaciones pluviométricas.
Este método, denominado también de “desagregación de lluvias intensas diarias”
es descripto, entre otros, por Tucci y Bertoni (1993). Se basa en la característica
presentada por las precipitaciones intensas de poseer relaciones relativamente
constantes entre las intensidades correspondientes a distintas duraciones. El método
exige el análisis estadístico de lluvias diarias, el cual generalmente se realiza siguiendo
el enfoque de series anuales. Se trata de un método que combina rapidez de tratamiento,
simplicidad de análisis y aceptable grado de confiabilidad al basarse en datos del propio
lugar de interés.
En la Tabla 1 se presentan los valores medios correspondientes a los factores
adimensionales de desagregación de lluvias diarias, los cuales permiten arribar a
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estimaciones de curvas i-d-f entre 5 min y 24 h a partir de los datos diarios. Cabe
señalar que:
•
•
el factor 1,13 significa que las lluvias intensas correspondientes a 24 h de
duración ininterrumpidas son, en promedio, un 13 % más intensas que los
valores pluviométricos (la razón es que estos últimos pueden fraccionar a
los montos correspondientes a una tormenta intensa de acuerdo al horario
sistemático de medición, asignándolos a dos días diferentes).
se ha observado que los factores poseen tendencia de variación en función
del tiempo de retorno. De todos modos, a los efectos prácticos pueden ser
considerados constantes, máxime para estudios de drenaje urbano que
envuelven bajos tiempos de retorno y obras hidráulicas menores.
Tabla 1. Factores adimensionales de relación de intensidades correspondientes a
distintas duraciones, aplicables al método de desagregación de datos diarios.
Relación
Factor
24h/1d
1,13
12h/24h 10h/24h 8h/24h
0,85
0,82
0,78
6h/24h
0,71
1h/24h
0,41
Relació 30min/1h 20min/30 15min/30 10min/30 5min/30m
n
min
min
min
in
Factor
0,75
0,82
0,72
0,57
0,37
(Fuente: Tucci y Bertoni, 1993)
-Métodos aplicables a localidades sin datos de lluvia
Se trata de métodos expeditivos, basados en regionalización hidrológica. Pese a
que muchos países se caracterizan por presentar una gran variabilidad espacial en sus
precipitaciones anuales, los fenómenos atmosféricos extremos de corta duración que
dan origen a las precipitaciones intensas presentan mayor homogeneidad territorial. La
razón de este comportamiento está dada por la incidencia sobre este tipo de procesos de
factores físicos y estocásticos, tales como la capacidad de la atmósfera de producir
precipitaciones severas en breves lapsos.
Como consecuencia de ello, los valores que resultan son menos dependientes de
la localización y de consideraciones climatológicas particulares, lo cual favorece su
regionalización. Por lo tanto, una solución ante la falta de curvas IDF es el empleo de
métodos de regionalización hidrológica. La estimación de estas curvas para fines del
drenaje urbano depende de la existencia previa de estudios de regionalización
hidrológica en el país, ya que este tipo de análisis requiere cierto tiempo de desarrollo.
Test para el Análisis de Homogeneidad en las Series de Tiempo
El estudio de frecuencia de valores máximos es uno de los tópicos más
estudiados de la Hidrología con vistas a definir la probabilidad de ocurrencia de lluvias
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intensas o crecidas máximas asociadas al proyecto de obras hidráulicas. Para el
adecuado empleo de modelos estadísticos frecuenciales es necesario verificar en
primera instancia el cumplimiento de dos pruebas de hipótesis: Independencia y
Homogeneidad.
Para determinar si los valores que integran una serie son independientes por lo
general se emplean las pruebas de Anderson y Wald-Wolfowitz. Para los análisis de
homogeneidad se emplean las pruebas de Helmert, t de Student y Cramer.
Estas pruebas tradicionales se describen, entre otros, en Escalante Sandoval y
Reyes Chávez (2005).
Revisión de Trabajos sobre Actualización de Curvas IDF
a) Actualización Curvas IDF de Rafaela, Argentina (Bertoni, 2009)
El trabajo fue efectuado empleando informaciones pluviográficas y
pluviométricas disponible en la INTA próxima a la ciudad. Los registros pluviométricos
correspondieron al período 1930-2006, conformándose series de máximas
precipitaciones anuales [mm] para períodos de 1, 2 y 3 días de duración, y con ellas las
series de intensidades [mm/h] correspondientes. Los registros pluviográficos
correspondieron al período 1970-2006. A partir de un procedimiento de lectura, análisis
y carga de los datos provenientes de las fajas pluviográficas, se obtuvieron las láminas
[mm] correspondientes a duraciones de: 5, 10, 15, 30, 45, 60, 120, 180, 300, 360, 600,
720, 1080, 1440, 2880, 4320 y 5760 minutos, y con ellas las series de intensidades
[mm/h] correspondientes.
Pruebas de Independencia: para determinar si las variables que integraron las
series pluviométricas y pluviográficas eran independientes, se emplearon las pruebas de
Anderson y Wald Wolfowitz.
Pruebas de Homogeneidad: para determinar si las variables que integraron cada
una de las series seleccionadas pertenecen estadísticamente a una misma población se
aplicaron las pruebas de: Helmert, t de Student y Cramer.
Análisis de frecuencias: fueron determinación los parámetros de ajuste de las
siguientes distribuciones de probabilidad, para cada una de las series disponibles:
x ,β
Uniforme; Exponencial de parámetro β ; Exponencial de parámetros 0 ;
Generalizada exponencial; Normal; Log Normal de 2 parámetros; Log Normal de 3
parámetros; Gamma de 2 parámetros; Gamma de 3 parámetros; Gumbel; General de
Valores Extremos (GVE) y Log Pearson tipo III.
Ajuste de los Parámetros de las distribuciones: Los parámetros de ajuste de cada
una de esas distribuciones de población se obtuvieron según los procedimientos
adaptados para cada una de ellas, entre los que se cuentan: Método de Momentos,
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Máxima Verosimilitud, Máxima Entropía, Momentos L, Momentos de Probabilidad
Pesada y Mínimos Cuadrados.
La identificación de la distribución de mejor ajuste se realizó tomando como
criterio básico el Error Estándar de Ajuste y la observación visual del grafico
Precipitación vs Tr para cada una de las series.
Para el caso estudiado, el análisis indicó que el modelo probabilístico que mejor
representaba al conjunto de todas las series (pluviométricas y pluviográficas) fue la
distribución Generalizada Exponencial, con los parámetros ajustados por Máxima
Verosimilitud (MV).
A partir de los valores de intensidad estimados para cada una de las duraciones
y recurrencias adoptadas, se procedió a ajustar una ecuación que permita sintetizar el
comportamiento de la familia de curvas IDF. La ecuación planteada fue del tipo:
i=
a ⋅ TRb
(D + c )m
(1)
En esta ecuación:
i : Intensidad [mm/h]
TR : Tiempo de retorno [años]
D : Duración [min]
a, b, c, m : Coeficientes ajustados
El procedimiento de ajuste elegido fue el de Mínimos Cuadrados, empleado
regresiones múltiples que permitieron definir los valores de los coeficientes a, b, c y m.
Los valores se obtuvieron por proceso iterativo, hasta poder alcanzar un valor de
2
coeficiente de correlación ajustado ( Rajustado
) máximo. Finalmente, los valores de cada
2
uno de los coeficientes y del Rajustado
se presentan en la Tabla 1.
Tabla 1. Coeficientes ajustados para la curva Intensidad –Duración y Recurrencia para la Ciudad de
Rafaela, Argentina y Coeficiente de Correlación Ajustado.
R2 (Ajustado)
0,99766
Coeficientes Ajustados
a
b
c
m
1382,8792
0,2067
21,8920
0,7998
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Precipitación [mm].
Curvas IDF Rafaela 2008
(Rango de Duración 5 min a 120 min)
280,00
260,00
240,00
220,00
200,00
180,00
160,00
140,00
120,00
100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
0
10
TR 2 años
20
30
TR 5 años
40
50
60
70
Tiempo [min]
TR 10 años
80
90
TR 25 años
100
110
TR 50 años
120
130
TR 100 años
Figura 1. Curvas IDF para la ciudad de Rafaela (duraciones entre 5 a 120 minutos).
b) Revisión de algunos aspectos del ATLAS 14 NOAA (2013)
A continuación se destacan algunos aspectos del estudio presentado por la
NOAA en el año 2013 que se estima pueden ser relevantes para estudios sobre curvas
IDF en Barranquilla.
El estudio encarado por la NOAA se realizó a nivel regional, tomando como
base una gran cantidad de estaciones pluviométricas y pluviográficas. En el estudio
fueron calculadas las relaciones entre las magnitudes de precipitación y sus frecuencias
utilizando un enfoque de análisis de frecuencia regional basado en estadísticas de
momentos L.
Los análisis de frecuencia fueron llevadas a cabo sobre serie de máximos
anuales (AMS, por sus siglas en ingles) para las siguientes diecisiete duraciones: 15
minutos, 30 minutos, 1 hora, 2 horas, 3 horas, 6 horas, 12 horas, 1 día, 2 días, 3 días, 4
días, 7 días, 10 días, 20 días, 30 días, 45 días y 60 días.
Las estimaciones de frecuencias fueron basadas inicialmente sobre series de
duración parcial (PDS, por sus siglas en ingles). La característica de estas series es que
incluyen todas las magnitudes de lluvia de una estación correspondientes a una duración
especificada que se encuentren por encima de un umbral predeterminado, y no
solamente el mayor valor registrado para cada año considerado, como es el caso de la
AMS.
Cuando el ajuste de una distribución se realiza sobre la base de la serie anual de
máximos de precipitación de una estación y duración seleccionada, el resultado es una
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distribución de frecuencia de magnitudes de precipitación indicando la probabilidad de
excedencia anual (AEP, por sus siglas en ingles) de cada valor. La inversa de la AEP se
indicada normalmente como el intervalo promedio de recurrencia (ARI), conocido
habitualmente como período de retorno. Cuando se utiliza el análisis de frecuencia
basados en AMS, ARI no representa el "verdadero" período medio que ocurre entre
eventos de una dada magnitud de precipitación, sino el período promedio medido en
años en los que una precipitación de una dada magnitud se supera al menos una vez
(ello es debido a la definición misma del periodo de retorno). Esos dos períodos medios
pueden ser considerablemente diferentes para los eventos que presentan mayor
frecuencia. El "verdadero" intervalo de recurrencia promedio (ARI) entre la superación
de una magnitud particular puede ser entonces obtenido a través del análisis de
frecuencia sobre PDS.
Las diferencias en las magnitudes de las estimaciones de las frecuencias
correspondientes (es decir, los cuantiles) de las dos series son insignificantes para ARI
(o tiempos de retorno) mayores a 15 años, pero notables en ARI menores (sobre todo
para ARI ≤ 5 años). Debido a que el enfoque de PDS puede incluir más de un evento en
un año en particular, los resultados de un análisis de PDS se consideran más fiables para
los diseños basados en eventos frecuentes.
En el estudio de la NOAA del año 2013 la conversión de frecuencias entre AMS
y PDS fue realizada mediante una formulación específica. En efecto, las estimaciones
de frecuencia basadas en series PDS se calcularon indirectamente a partir de la fórmula
de Langbein (Langbein, 1949), que transforma un intervalo de recurrencia promedio
basado en PDS (ARI) en una probabilidad de excedencia anual (AEP). La fórmula es:
AEP = 1 − exp(−1 / ARI )
(2)
Así fueron calculadas las estimaciones de frecuencia basadas en las PDS para las
mismas duraciones basadas en AMS, para recurrencias ARI de 1, 2, 5, 10, 25, 50, 100,
200, 500 y 1000 años. Los ARI seleccionados fueron convertidos primero a AEP’s
mediante la fórmula anterior y luego se calcularon las estimaciones de frecuencia de
precipitación para los AEP’s siguiendo el mismo enfoque que se utilizó en el análisis de
AMS.
El análisis de frecuencia de los datos individuales de cada estación implicó
ajustar una función de distribución teórica para los mismos. Las siguientes funciones de
distribución fueron analizados con el objetivo de identificar una distribución que
proporcionara las mejores estimaciones de frecuencia de precipitación para toda la
región cubierta por el proyecto, en todas las frecuencias y todas las duraciones: Valor
Extremo Generalizada (GEV) de 3 parámetros, Generalizada Normal, Pareto
Generalizada, Generalizada Logística, distribuciones Tipo Pearson III; Kappa de 4
parámetros y Wakeby de 5 parámetros.
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Los límites de confianza proporcionan una medida de la incertidumbre.
Representan valores entre los que cabría esperar que se encuentre el valor verdadero con
una cierta confianza. La amplitud de un intervalo de confianza se ve afectada por un
número de factores, tales como el grado de confianza, el tamaño de la muestra, la
probabilidad de excedencia, y así por delante. En este estudio se utilizaron
procedimientos basados en simulación para calcular los límites de confianza de un
intervalo al 90%. Para ello se construyeron dos curvas de frecuencia correspondientes
al análisis por AMS y por PDS respectivamente.
Las estimaciones de frecuencia de precipitaciones presentadas en el Atlas 14 de
la NOAA correspondieron así a estimaciones puntuales, no siendo por lo tanto
aplicables a toda una cuenca o región. La conversión para una estimación areal
generalmente se realiza mediante la aplicación de un factor de reducción del área,
apropiado para la media de las estimaciones puntuales dentro del área de estudio. Los
factores de reducción areal dependen por lo general del tamaño del área y de la duración
de la precipitación.
Elección de la distribución de frecuencia:
Para evaluar cuál de las cinco distribuciones de 3 parámetros citadas
previamente proporcionaba el mejor ajuste a los datos de las AMS fue utilizada una
prueba de bondad de ajuste basada en estadísticas de momentos L para distribuciones de
3 parámetros, según sugerido por Hosking y Wallis (1997).
Los resultados fueron evaluados mediante el test de χ2 y de KolmogorovSmirnov, como también mediante la inspección visual de gráficos de probabilidad para
las siete distribuciones desde 1 hora hasta 10 días duración, como la que se muestra en
la Figura 2. Se adoptó finalmente por la distribución GVE en todos los lugares y de
todas las duraciones por varias razones. GEV es una distribución general recomendada
para el análisis de los fenómenos extremos. Sobre la base de los resultados de las
pruebas, se verificó que la distribución GEV proporcionó un ajuste aceptable a los datos
más frecuentemente que cualquier otra distribución. Por último, aunque no se está
obligado a utilizar el mismo tipo de distribución a través de todas las duraciones (y/o
regiones), los cambios en el tipo de distribución para diferentes duraciones (o regiones)
a menudo conducen a discontinuidades considerables en las estimaciones de frecuencia
a través de la duración o entre localidades cercanas, especialmente para las frecuencias
más raras.
En la Figura 3 se presenta un ejemplo de las estimaciones realizadas por el
estudio en una de las estaciones consideradas.
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Figura 2. Ajuste de diversas funciones de distribución de probabilidad para una serie anual asociada a 1
día de duración, en la estación Vero Beach 4 SE (08-9219), en Florida.
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Figura 3. Conjunto de curvas IDF construidas a partir de series parciales (PDS) conteniendo en el eje x la
duración de la tormenta (arriba) y el intervalo de recurrencia o tiempo de retorno (abajo).
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Anexo 3
CONSULTA PÚBLICA PARA CREAR UNA EMDU EN BALTIMORE
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