El propósito de este estudio es evaluar y proveer datos técnicos sobra la respuesta hidrológica de techos verdes, con diferentes propiedades hidrofísicas, ante eventos de lluvia simulada y natural de diferente magnitud, duración y para diferentes condiciones iniciales de humedad, como una alternativa para la mitigación de las inundaciones y la regulación del escurrimiento en áreas urbanas. Las mezclas se formularon con sustratos de la región (suelo arcilloso, arenilla pómez y composta) en diferentes proporciones y fueron evaluadas bajo lluvia simulada para espesores de 5, 12.5 y 20 cm bajo tres diferentes contenidos de humedad antecedente (seco, húmedo y saturado) y tres diferentes intensidades de tormenta (10, 40 y 70 mm/h). Bajo condiciones de lluvia natural en la temporada de lluvia de 2010, se experimentaran la mezcla y espesor de respuesta mas favorable en una azotea que incluya la cubierta vegetal de pasto tipo kikuyo (Pennisetum clandestinum), para obtener los datos necesarios de la evaluación de escurrimiento pluvial y balance hídrico. Se evaluará la respuesta hidrológica en términos del volumen y escurrimiento pico, tiempo de ocurrencia, y tiempo de retraso, así como del contenido de humedad en el sustrato.

HYDROLOGIC RESPONSE OF GREEN ROOFS IN URBAN BUILDINGS OF SEMIARID REGIONS AS A FUNCTION OF THE PHYSICAL PROPERTIES AND ANTECEDENT MOISTURE OF THE SUBSTRATE

Resumen:

C. A. Castaño-Vargas , E. Jr. Ventura-Ramos1 2

1. IntroducciónLa inercia del crecimiento poblacional demanda la creación de zonas habitacionales, lo que traerá como consecuencia la expansión del área urbana (Mulder, 2006), la cual está relacionada también con crecimiento económico (Herderson, 2003). Este cambio de uso del suelo trae consecuencias asociadas negativas relacionadas con un aumento en los escurrimientos y por lo tanto en el riesgo de inundaciones.En la actualidad, los techos verdes se han implementado satisfactoriamente para la regulación y mitigación de las inundaciones en diferentes países de climas variados, tanto extremosos (Davis et al., 2008) como fríos (Roberts, 2008). Los techos verdes pueden ser considerados como almacenamientos in situ y como una de las mejores prácticas de regulación del ciclo hidrológico, retrasando la ocurrencia del flujo pico y su magnitud, y mejorando la calidad del agua mediante el proceso de infiltración (Ahmad et al., 2006). Sin embargo, poca información existe en regiones semiáridas, respecto a las propiedades de los sustratos y su efecto en la producción de escurrimientos de techos verdes bajo diferentes intensidades y humedad antecedente. El presente proyecto tiene como objetivo evaluar la respuesta hidrológica de techos verdes bajo lluvia simulada y natural en función de

2. Metodología

2.1. Formulación y caracterización:Utilizando materiales de la región (Suelo arcilloso, Arenilla pómez, y composta) se seleccionará el mejor sustrato evaluando de sus propiedades hidro-físicas. Las proporciones a evaluar se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1. Materiales y proporción de uso

3. Resultados y Discusión

Se espera que los resultados de este proyecto permitan, entre otras cosas, entender la respuesta hidrológica en techos verdes con diferentes características, tales como el espesor y la proporción de componentes los que permitirá un óptimo diseño para las Mejores Prácticas de Manejo en la mitigación de los efectos del escurrimiento. Se considera que este proyecto (modelo y simulador) puede ser utilizado para validar la factibilidad técnica de proyectos ejecutivos para la ejecución de obras medianas y mayores en una zona urbana con techos que permitan su

1 2Estudiante de Maestría en Ciencias; Línea terminal de Recursos Hídricos y Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro, Profesor-Investigador de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro

Abstract:This study aims to evaluate and provide technical data on the hydrological response of green roofs, with different hydrophysical properties, under simulated rainfall events of different magnitude and duration, and for different antecedent moisture conditions, as an alternative for flood mitigation and runoff regulation in urban areas. Mixtures were formulated with substrates from the region (clay soil, pumice sand and compost) at different ratios and evaluated under simulated rainfall for different 5, 12.5 and 20 cm thickness under three different antecedent moisture conditions (dry, wet, saturated) and three different rainfall intensities (10 40 and 70 mm/h). Under natural rainfall conditions, during the rainy season 2010, the most favorable substrate three mixtures were tested on the roof including a kikuyu grass (Pennisetum clandestinum) vegetation cover to obtain the necessary data from the evaluation of storm water runoff and water balance in site. The selected mixtures used on the green roof and showed a good performance by delaying and reducing rainwater runoff. The retention efficiency depended on the characteristics of the substrate and its initial moisture conditions

4. Refrencias

RESPUESTA HIDROLÓGICA DE TECHOS VERDES EN EDIFICIOS URBANOS DE REGIONES SEMIARIDAS EN FUNCIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y LA HUMEDAD ANTECEDENTE DEL SUSTRATO

RESPUESTA HIDROLÓGICA DE TECHOS VERDES EN EDIFICIOS URBANOS DE REGIONES SEMIARIDAS EN FUNCIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y LA HUMEDAD ANTECEDENTE DEL SUSTRATO

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTAROFACULTAD DE INGENIERÍACentro Universitario s/n Col. Las CampanasQuerétaro, Qro.21 a 23 de Abril de 2010

Lutz, W; W. C. Sanderson; and S. Scherbov (Eds). 2004. The end of World population growth in the st21 Century: New challenges for human capital formation and sustainable development.

Earthscan, London, UK. 326 pp.Mulder C., H. 2006. Population and housing: A two-sided relationship. Demographic Research:

15(13): 401-412.Henderson V. 2003. The Urbanization Process and Economic Growth: The So-What Question.

Journal of Economic Growth, 8, 47-71.Davis, M., Steadman, P., & Oreszczyn, T. (2008). Strategies for the modification or the urban

climate and the consequent impact on building energy use. Energy Policy.Roberts, S. 2008. Altering existing buildings in the UK. (Elsevier, Ed.) Energy policy.Ahmad, S., Hashim, N., and Jani. Y.2006. Best Management Practices form Stormwater and Heat

Reduction using Green Roof: The Bangi Experimental Plot. School of social, Development and Enviromental Studies, Faculty of Social Science and Humanities, University Kebangsaan Malaysia, Bangi. Sustainability and Southeast Asia Conference, Nov.

2.2. Experimentación con lluvia simulada:El simulador de lluvia a utilizar es el Tipo Norton programable, y que consiste de 4 boquillas tipo V-jet en línea sobre un eje giratorio que permite aplicar la lluvia a una presión de 6 psi con velocidades y distribución de tamaño de gotas similares a las tormentas naturales (ver Figura 1a). En este estudio se evaluarán 3 diferentes intensidades: baja de 10 mm/h, mediana de 40 mm/h y alta de 70 mm/h. Los eventos simulados se aplicarán durante una hora (ver Figura 1b).

2.3. Experimentación con lluvia natural: El experimento con lluvia natural se desarrollará en el techo del Edificio de Aulas de la División de Investigación y Posgrado de la Facultad de Ingeniería de la UAQ, para lo cual establecerán tres techos verdes con los espesores evaluados en el estudio con lluvia simulada. Un techo control. sin sustrato ni vegetación será evaluado de forma comparativa. La disposición de los techos verdes se muestra en la Figura 2. Para la evaluación del escurrimiento generado se utilizaran tubos de PVC que conducirán el agua de escorrentía hacia tinacos de 500 L de capacidad en los techos verdes y de 2500 L de capacidad para el techo control (Figura 3). Para cada evento de lluvia se determinará el hidrograma de salida midiendo de forma continua el nivel del agua en los tinacos con sensores de nivel WL16 Global Water. Los hidrogramas serán determinados para tormentas de diferente magnitud y con diferentes condiciones de humedad antecedente, para validar los resultados obtenidos en laboratorio.

MEZCLA % SUELO %PÓMEZ % COMPOSTA

1 0 80 20

2 20 60 20

3 40 40 20

4 60 20 20

5 80 0 20

Figura 2. Vista Planta (arriba) y perfil (abajo) de los Techos verdes en la azotea de posgrado de la UAQ que serán utilizados en el experimento con lluvia natural.

Figura 3. Corte de techo verde con el sistema de almacenamiento de escurrimiento

Figura 1a. Diagrama del Simulador Tipo Norton Figura 1b. Simulación de las diferentes proporciones de mezcla de sustrato a evaluar.

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