Evaluación del impacto de la producción de sedimentos sobre el sistema de alcantarillado de la carrera 68 con calle 10 de Cali – Valle del Cauca

Abstract

La erosión del suelo provocada por la escorrentía superficial es una de las formas más generalizada de degradación del suelo en todo el mundo, este tipo de erosión ha sido una amenaza importante para la calidad y productividad del suelo, agricultura sostenible y los ciclos globales de carbono, nitrógeno y fósforo. En las zonas urbanas el impacto también es muy fuerte y la impermeabilización del suelo es uno de los principales agentes detonantes ya que aumenta los volúmenes de escorrentía, así como las velocidades de flujo, con lo que el suelo erodable se incrementa. Estos procesos del arrastre y transporte de sedimento generan impactos sobre la prestación del servicio de transporte y conducción del agua residual y pluvial, haciendo insuficiente su operación, incrementando las labores de mantenimientos de las redes de drenaje, y por tanto generando un aumento en los costos de operación del servicio de recolección de los flujos líquidos y sólidos de la ciudad.

Las condiciones de colmatación de los tramos de red y los mantenimientos realizados a las unidades en este estado generan vertimientos de agua residual hacia las fuentes naturales más cercanas, debido a, que el alcantarillado en el Distrito Especial de Cali es de tipo combinado. Para el caso objeto de estudio, la pérdida de la capacidad hidráulica en las estructuras ubicadas en la carrera 68 con calle 10 deriva en un vertimiento de agua residual hacia el canal Autopista 3, que a su vez descarga sus flujos sobre el río Cañaveralejo. En este documento se muestra los resultados de la modelación de producción de sedimentos en una cuenca urbana mediante el uso del software KINEROS2, con el objetivo de evaluar las condiciones hidrológicas e hidráulicas del sistema de drenaje.

Una vez estimada la producción de sedimentos, se evaluó el comportamiento hidráulico y de sedimentación de las estructuras retenedoras de sólidos, así como la respuesta de las unidades posteriores, y se plantearon acciones para el control de la generación de sedimentos a nivel de cuenca. De los resultados del modelo KINEROS 2 es importante señalar que las áreas donde se muestra la mayor cantidad de sedimento producido son las zonas de ladera con mayor concentración de asentamientos humanos de desarrollo incompleto – AHDI y zonas de extracción minera.

Adicionalmente, se encuentra que la empresa prestadora de servicios de acueducto y alcantarillado, deberá atender con diligencia la respuesta del servicio de mantenimientos ante eventos de precipitación con magnitudes superiores a 20 mm y con una intensidad superior a 20 mm/h, ya que la cantidad de sedimento generado asociada a este tipo de precipitaciones genera presiones sobre la capacidad del sistema.

Finalmente, al modificar los parámetros asociados a la cobertura y uso del suelo de las áreas identificadas como zonas de extracción minera, se muestra una reducción significativa en la cantidad de sedimento generada. Se evaluaron las condiciones de generación de sedimento y escorrentía para establecer los parámetros de diseño de dos nuevos desarenadores en el área tributaria del desarenador Nápoles. (Texto tomado de la fuente)

Soil erosion caused by surface runoff is one of the most widespread forms of soil degradation worldwide, this type of erosion has been a major threat to soil quality and productivity, sustainable agriculture and global carbon, nitrogen and phosphorus cycles. In urban areas the impact is also very strong and soil sealing is one of the main triggering agents as it increases runoff volumes as well as flow velocities, thus increasing erodible soil. The processes of sediment entrainment and transport generate impacts on the provision of wastewater and rainwater transport and conveyance services, making their operation insufficient, increasing maintenance work on the drainage networks, and therefore generating an increase in the operating costs of the city's liquid and solid waste collection service.

The clogging conditions of the network sections and the maintenance performed on the units in this circumstance, generates wastewater discharges to the nearest natural sources, due to the fact that the sewage system in the Special District of Cali is of the combined type. In the case under study, the loss of hydraulic capacity in the structures located on Carrera 68 and Calle 10 results in the discharge of wastewater into the Autopista 3 channel, which discharges its flows into the Cañaveralejo River. This document shows the results of the modeling of sediment production in an urban watershed using KINEROS2 software, with the objective of evaluating the hydrological and hydraulic conditions of the drainage system. Once the sediment production was estimated, the hydraulic and sedimentation behavior of the solid retaining structures was evaluated, as well as the response of the downstream units, and actions were proposed to control sediment generation at the basin level. From the results of the KINEROS 2 model, it is important to point out that the areas with the highest amount of sediment produced are the hillside areas with the highest concentration of human settlements of incomplete development (AHDI in spanish) and mining extraction areas. Additionally, it is found that the water and sewage service provider must diligently attend to the response of the maintenance service to rainfall events with magnitudes greater than 20 mm and with an intensity greater than 20 mm/h, since the amount of sediment generated associated with this type of precipitation generates pressure on the capacity of the system. Finally, by modifying the parameters associated with land cover and land use in the areas identified as mining extraction zones, a significant reduction in the amount of sediment generated is shown. Sediment and runoff generation conditions were evaluated to establish the design parameters for two new desanders in the tributary area to the Nápoles desander.