1. 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,tiempodeocurrencia,ytiempoderetraso,asícomodelcontenidodehumedadenelsustrato.
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. Introducción
La 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
riesgodeinundaciones.
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 2
Estudiante 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.
Theretentionefficiencydependedonthecharacteristicsofthesubstrateanditsinitialmoistureconditions
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 QUERÉTARO
FACULTAD DE INGENIERÍA
Centro Universitario s/n Col. Las Campanas
Querétaro, 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
st
21 Century: New challenges for human capital formation and sustainable development.
Earthscan,London,UK. 326pp.
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.
JournalofEconomicGrowth, 8,47-71.
Davis, M., Steadman, P., & Oreszczyn, T. (2008). Strategies for the modification or the urban
climateandtheconsequentimpactonbuildingenergyuse.EnergyPolicy.
Roberts,S. 2008.AlteringexistingbuildingsintheUK.(Elsevier,Ed.)Energypolicy.
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.SustainabilityandSoutheastAsiaConference,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
(verFigura1b).
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 validarlosresultadosobtenidosenlaboratorio.
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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