Las inundaciones, cada vez más frecuentes debido al cambio climático, pueden devastar las zonas urbanas y dar lugar a reparaciones prolongadas y costosas. Las ciudades necesitan con urgencia nuevas estrategias para gestionar el flujo de aguas pluviales. Un equipo interdisciplinario de ingenieros y urbanistas del MIT ha desarrollado ahora una solución: humedales y estanques urbanos multifuncionales para aguas pluviales que integran de forma fluida el control y la depuración de estas aguas con beneficios ecológicos y recreativos.
Las inundaciones por aguas pluviales en las ciudades se ven agravadas por la infraestructura urbana, ya que muchos de los ecosistemas naturales que absorberían la lluvia han sido sustituidos por pavimento, lo que limita en gran medida la capacidad de infiltración de una zona. Esto mantiene el agua de lluvia en la superficie, donde arrastra todo tipo de contaminantes —basura, metales pesados, productos químicos industriales—, que terminan llegando a masas de agua cercanas, a menudo incluido el suministro local de agua.
Muchas ciudades no cuentan con sistemas adecuados para gestionar la escorrentía de aguas pluviales, que es la principal causa individual de deterioro de los cursos de agua en las zonas urbanas. Las plantas de tratamiento de aguas pluviales son inversiones considerables que deben integrarse en los sistemas existentes de drenaje y tratamiento de agua. Sin espacios ni procesos que puedan secuestrar y purificar el agua contaminada antes de que vuelva a entrar en circulación o en el medio natural, los centros urbanos pierden agua dulce que podría estar disponible para el consumo y la recarga de acuíferos, entre otras necesidades de los ecosistemas.
Los sistemas naturales de gestión de aguas pluviales —espacios verdes diseñados— son cada vez más populares entre las ciudades, en parte por su asequibilidad. Los humedales del equipo del MIT se han diseñado para ser mucho más eficaces que los diseños existentes, como las simples cuencas y los meandros, a la hora de controlar la circulación del agua y depurar las aguas pluviales, al tiempo que ofrecen beneficios ecológicos y recreativos.
El equipo del MIT ha publicado los detalles de su estudio en un informe de acceso libre titulado «Directrices de diseño para humedales urbanos de aguas pluviales», con la esperanza de que las ciudades adopten este enfoque. El informe se basa en dos años de investigación financiada mediante una ayuda inicial del Laboratorio Abdul Latif Jameel de Seguridad Hídrica y Alimentaria (J-WAFS) del MIT, y respaldada además por el Centro Norman B. Leventhal de Urbanismo Avanzado (LCAU) de la Escuela de Arquitectura y Planificación del MIT. Estas directrices se basan en experimentos físicos realizados en el Laboratorio de Mecánica de Fluidos Ambiental Nepf del MIT y publicados recientemente en la revista Ecological Engineering.
«El objetivo de nuestro estudio es ayudar a las ciudades a mitigar sus propios problemas frente a climas que cambian rápidamente, tormentas intensas y la falta de soluciones económicamente viables», afirma el coautor Alan M. Berger, catedrático Norman B. and Muriel Leventhal de Urbanismo Avanzado y codirector del LCAU. Berger y sus coautores invitan a los representantes municipales interesados a ponerse en contacto con ellos para debatir cómo aplicar sus diseños. En mayo, el grupo llevó a cabo una campaña de divulgación para garantizar que estos diseños de código abierto lleguen a los actores urbanos, como funcionarios gubernamentales y planificadores regionales de todo EE. UU.
Las directrices combinan conocimientos de ingeniería, urbanismo y arquitectura paisajística para diseñar un espacio verde versátil. Además de gestionar las aguas pluviales, el humedal o estanque aporta vegetación a la ciudad, espacio recreativo para la comunidad y valiosos hábitats para la fauna silvestre.
Los diseños, que incluyen una serie de islas agrupadas, son modulares y escalables, por lo que pueden adaptarse a las necesidades y recursos de distintos entornos urbanos. El trabajo se desarrolló con dos casos de estudio específicos, Houston y Los Ángeles, para garantizar la adaptabilidad de las directrices a diferentes localidades.
«Elegimos Los Ángeles y Houston porque ambas son grandes ciudades de clima cálido, en rápido crecimiento, mayoritariamente suburbanas, con buenas perspectivas para los espacios verdes», afirma la investigadora principal y autora principal Celina Balderas Guzmán ’07, MCP ’13, SM ’13. «Además, una es muy seca y la otra muy húmeda. Queríamos demostrar la adaptabilidad de nuestro diseño a distintas condiciones». Balderas Guzmán, entonces miembro del LCAU y actualmente en la Universidad de California en Berkeley, es exalumna de la Escuela de Arquitectura y Planificación del MIT, donde desarrolló una tesis de máster sobre humedales de aguas pluviales que acabó dando lugar a este proyecto interdisciplinario y colaborativo.
Las directrices aún no se han aplicado en la práctica. No obstante, el equipo mantiene actualmente contacto con líderes municipales de varios lugares sobre la posibilidad de construir sistemas piloto de humedales. Miembros de la comunidad investigadora no vinculados al proyecto se expresan de forma positiva sobre el mérito de las directrices.
«Que yo sepa, no existe nada disponible para la comunidad de profesionales que traduzca de forma tan clara los hallazgos de la investigación de ingenieros y arquitectos paisajistas en una realidad», afirma David L. Sedlak, catedrático de ingeniería ambiental en la UC Berkeley y codirector del Berkeley Water Center.
Para desarrollar las directrices, los investigadores del Laboratorio de Mecánica de Fluidos Ambiental, dirigido por Heidi Nepf, catedrática Donald and Martha Harleman de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT, probaron más de 30 diseños distintos de sistemas de humedales. Monitorizaron la circulación del agua mediante modelos esculpidos para determinar qué topografía era más eficaz para ralentizar las aguas pluviales y distribuir uniformemente su flujo, con el fin de favorecer al máximo los procesos naturales que depuran el agua de contaminantes. Esta estrategia de pruebas exhaustiva dio lugar a diseños basados en agrupaciones de islas aerodinámicas situadas muy juntas cerca de las entradas del humedal.
Controlar el movimiento del agua para que permanezca en el humedal es fundamental para dar tiempo al ecosistema a mejorar la calidad del agua. Los humedales depuran el agua mediante una combinación de procesos biológicos y químicos, entre ellos permitir que los contaminantes se depositen fuera del agua. La vegetación de los humedales es otro buen filtro, ya que las superficies de las plantas y los biofilms que sustentan son muy eficaces para capturar contaminantes y el exceso de nutrientes.
Determinar el diseño más eficaz para el tratamiento de aguas pluviales fue un aspecto clave del proyecto, pero el equipo subraya que el valor de su sistema de humedales va más allá de su función de gestión hídrica. La colaboración entre ingenieros y urbanistas dio lugar a un diseño que maximizaba la eficiencia sin sacrificar la calidad estética, ecológica o recreativa.
«Las directrices de gestión de aguas pluviales suelen ser redactadas por ingenieros y son muy prescriptivas. Tradicionalmente no se han diseñado para promover la ecología ni facilitar la recreación», afirma Balderas Guzmán.
El equipo logró crear diseños de sistemas de humedales multifacéticos gracias a su singular composición interdisciplinaria. Nepf, coautora del estudio, afirma que los ingenieros aportaron innovaciones en la función hidráulica, mientras que los arquitectos paisajistas imaginaron cómo convertir el humedal en una parte valiosa del tejido urbano.
Fomentar colaboraciones interdisciplinarias es uno de los objetivos de las ayudas iniciales de J-WAFS, y Nepf atribuye a J-WAFS el mérito de haber ayudado a ingenieros y urbanistas a trabajar juntos, salvando sus distintos procesos de diseño y sus «diferentes lenguajes».
«J-WAFS nos proporcionó un espacio donde aprender a entendernos», afirma Nepf.
Gracias a esta singular colaboración, las directrices ofrecen una amplia variedad de beneficios. Incluyen senderos recreativos que unen las agrupaciones de islas y conectan las calles de la ciudad con espacios verdes acogedores. Las islas más grandes pueden albergar espacios para actos y programas públicos, mientras que las llanuras de inundación junto al humedal pueden utilizarse como campos deportivos, zonas de picnic o parques infantiles. Las islas ofrecen múltiples zonas de hábitat ecológico, desde zonas secas elevadas hasta aguas poco profundas y, después, más profundas. Este hábitat podría resultar especialmente valioso para las especies de humedal, a medida que los humedales naturales desaparecen.
Los diseños multiuso también presentan una ventaja política. Pueden ayudar a las ciudades a obtener la aprobación pública para implantar humedales de aguas pluviales, proyectos que a menudo han resultado difíciles de lograr que los vecinos locales respalden. Las comunidades que desconocen el grado en que las aguas pluviales contaminan su suministro de agua pueden no apoyar que se utilice para un proyecto de este tipo un espacio que podría ser un parque o un parque infantil. La incorporación de elementos recreativos hace que los humedales artificiales resulten más fáciles de aceptar.
«Espero que estas directrices abran los ojos de la gente sobre cómo pueden dar un uso múltiple al suelo urbano», afirma Nepf. «Espero que nos hagan pensar: “Vale, necesito algo para gestionar la escorrentía de aguas pluviales, así que ¿cómo creo algo que también pueda beneficiar al medio ambiente y a la habitabilidad de la ciudad?”».
