Fundamentos y modelado de la contaminación movilizada por las redes de saneamiento unitarias en tiempo de lluvia con SWMM. Propuesta de un volumen de retención anti-descarga de sistema unitario

Abstract

A partir de un modelo hidrológico e hidráulico de la red de saneamiento unitaria de la cuenca urbana de Cartagena simulado mediante el software libre de la EPA SWMM (Storm Water Management Model), y un modelo de calidad ajustado a redes unitarias para su uso en dicho software, se ha simulado la carga contaminante asociada a diversos episodios de lluvia en una serie de puntos de muestreo seleccionados y que están distribuidos por la red de saneamiento. El modelo de calidad empleado se corresponde con el calibrado en la ciudad de Granollers (Seco I., 2013), para precipitaciones de volumen superiores a 10 mm, con un periodo seco antecedente superior a 2 semanas, asegurando así que se produzca suficiente acumulación de contaminantes en la superficie de la cuenca y que se genere un volumen de escorrentía urbana necesario para el lavado de los contaminantes. A partir de los resultados obtenidos de caudales y masa contaminante, podemos estudiar mediante las curvas de “masa de contaminante vs volúmenes acumuladas M(V)” el efecto de primer lavado (First Flush) a partir de la metodología propuesta por (Bertrand- Krajewski , y otros, 1997), que se registra en las cuencas urbanas durante el periodo inicial de un episodio de lluvia. Analizando los resultados obtenidos con el modelo de la cuenca urbana de Cartagena, se observa un efecto de primer lavado. Así, asociado al 30% del volumen de escorrentía se moviliza alrededor del 75% del total de carga contaminante, en valores medios para el conjunto de los puntos de muestreo seleccionados. Como ejemplo, en un punto de muestreo concreto de la red de saneamiento, y para el análisis a partir de una precipitación con un periodo de retorno de un año y medio, vemos que un volumen de agua de escorrentía de 520 m3 (respecto a los 1.800 m3 totales de escorrentía que pasan por dicho punto), se moviliza una carga superior de 90% del total de los sólidos en suspensión movilizados en dicho episodio. Dicha carga se aproxima a los 1650 Kg SS, comparado con los 1700 Kg SS movilizados durante el total del episodio. Si se analizan en conjunto diversos puntos de muestreo de la red de saneamiento de la ciudad así como de las zonas norte de la misma, el volumen que aporta la mayor carga de contaminación está en torno a 14.000 m3 con un porcentaje de movilización de carga contaminante del 75%. Esto se obtiene para una precipitación con un periodo de retorno de 3.5 años. Los sólidos en suspensión aportados por este volumen están en torno a 22.000 KgSS, comparados con los sólidos en suspensión totales aportados por el episodio, que está en torno a 29.000 KgSS. Estos y otros resultados se pueden ver en el presente proyecto. Otra conclusión importante es que con lluvias de periodos de retorno superiores a 3.5 años, no se producen aumentos en las cargas totales de masa de sólidos en suspensión sustanciales aunque si aumente el volumen de agua de escorrentía, por lo que si se recurriera a infraestructuras tipo tanques anti-DSU (Descarga de Sistema Unitario), para retener la carga de contaminación en la cuenca urbana, el volumen total distribuido sería de 14.000 m3 con una efectividad global de en torno al 75%, eso si mediante los resultados obtenidos mediante el presente modelo hidráulico y de calidad . En el futuro se aconseja se lleven a cabo las necesarias acciones para calibrar y mejorar en campo los modelos empleados.