Avaluació del Potencial de Captació de Recursos Hídrics Locals en zones urbanes

35  Download (0)

Full text

(1)

Doctorand: 

Sara Angrill Toledo

Bellaterra, 22 dejuny de 2010

PLUVISOST: Análisis ambiental del aprovechamiento de las aguas pluviales urbanas

Avaluació del Potencial de Captació de

Recursos Hídrics Locals en zones urbanes

Investigadors principals: Dr Xavier Gabarrell   Dr Joan Rieradevall   Dr Maria Rosa Rovira   Dr Diego Varga  Dr Gara Villalba  Ms Sc Tito Morales  Ms Sc Violeta Vargas Ms ScMohammad Hoque

(2)

ÍNDEX

1.

Presentació

2.

Projecte PLUVISOST

3.

Accions en curs

4.

Metodologia

5.

Altres projectes

Aprofitament d’aigües pluvials en barris mediteranis 

de baixa i alta densitat

(3)
(4)

1. PRESENTACIÓ

Equip multidisciplinar: Enginyers químics, ambientòlegs, geògrafs,

enginyers agrònoms, arquitectes i dissenyadors industrials

Àrees d’investigació: Aplicades a sistemes industrials, urbans, agrícoles

i de serveis

Eines: Anàlisi de Cicle de Vida (ACV), Ecodisseny, Eco-eficiència, Compra Verda,

Sostenibilitaten sistemes agrícoles

Ecologia industrial, anàlisis de fluxos i de residus i sostenibilitat en sistemes urbans

SOSTENIPRA: Grup d’investigació en Sostenibilitat i Prevenció

Ambiental adscrit a la UAB

Centres:

- Departament d’Enginyeria Química de la UAB

- Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals (ICTA) de la UAB - Institut d’Investigació i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA) - Spin-off: Inèdit

(5)

2. PLUVISOST:

Análisis ambiental del aprovechamiento

de las aguas pluviales urbanas

(6)

Investigador Principal: ‐ Dr. Xavier Gabarrell ICTA. Dept. Enginyeria Química. UAB. Equip d’investigació: ‐Dr. Joan Rieradevall  ICTA. Dept. Enginyeria Química. UAB ‐ Dr. Gara Villalba ICTA. Dept. Enginyeria Química. UAB ‐ Dr. Maria Rosa Rovira ICTA. Dept. Economia Empresa. UAB ‐ Dr. Diego Varga Universitat de Girona ‐ Mohammad Hoque PIF. Dept. Enginyeria Química. UAB ‐ Tito Morales Pinzón Becari predoctoral. COLCIENCIAS ‐ VioletaVargas Becari predoctoral ‐ Sara Angrill Becari predoctoral. UAB E.P.O: ‐ Agència Catalana de l’Aigua  ‐ Diputacióde Barcelona ‐ Inèdit (Dr. Carles Martínez‐Gasol) Col∙laboradors: ‐ Dr. Alejandro Josa Dept. Enginyeria del Terreny, Cartogràfica i Geofísica. UPC

2. PLUVISOST

MICINN. Ref. CTM2010-17365 Gener 2011-Desembre 2013

(7)

2. PLUVISOST

Objectius:Quantificar el potencial quantitatiu i la qualitat dels recursos pluvials (fisicoquímica i biològica)  en funciódels subsistemes urbans de captació. ‐ Adaptar i integrar eines d’anàlisi ambiental, com l’Análisi de cicle de vida (ACV) i l’exergètic, en  l’anàlisis dels recursos hídrics alternatius. ‐ Avaluar ambiental i econòmicament diferents estratègies de gestiód’aigües pluvials a diferents  escales. ‐ Plantejar i analitzar quines són les noves i millors estratègies d’aprofitament d’aigües pluvials a  diverses escales en entorns urbans.  ‐ Compararambiental i econòmicament l’aprofitament de pluvials amb les alternatives de  referència (dessalinització, regeneració).Proposar accions per optimitzar l’oferta hídrica local de pluvials i reduir la dependència hídrica  de les àrees urbanes. MICINN. Ref. CTM2010-17365

(8)

2. PLUVISOST

Àmbit d’estudi:

Lluvia

Superficies impermeables (1.cubiertas edificios, 2.viales rodamiento, 3.viales peatonales y espacios sin motorización, 4.aparcamientos)

Sistemas de acumulación Usos no potables energía materiales Escala VIVIENDA/EDIFICIO Captación cubiertas edificio (1) Captación generalizada (1, 2, 3, 4) Red de abastecimiento

agua no potable Red hacia estación de potabilización Sistemas de acumulación Usos no potables Red de abastecimiento agua no potable emisiones Red de captación Red de captación Red de captación Planta de

potabilización Usos potables

Escala BARRIO/CIUDAD A B C D X Indica la estrategia (ver Tarea 2) MICINN. Ref. CTM2010-17365

‐FarrenyR, GabarrellX, RieradevallJ (2011a) Cost efficiency of Rainwater Harvesting Strategies in Dense Mediterranean Neighbourhoods. ResourConserv Recycl. doi:10.1016/j.resconrec.2011.01.008 

‐FarrenyR, GuisasolaA, Morales PinzónT, TayàC, RieradevallJ, GabarrellX (2011b) Roof selection for rainwater harvesting: quantity andquality  assessment. Water Res. 10.1016/j.watres.2011.03.036.

(9)

MUNTATGE EXPERIMENTAL (Captació pluvials)

ANÀLISI

QUALITAT

Registre de:

• pluviometria

• període anterior sec

• vents predominants MOSTRES D’AIGUA PLUVIÒMETRE VENT ESTACIÓ METEO

ANÀLISI

QUANTITAT

TEULADA INCLINACIÓ DIPÒSIT PRECIPITACIONS ESCOLAMENT VOLUM ESCOLAMENT

2. PLUVISOST

ACCIONS REALITZADES

(10)

10

Teulades campus UAB

TEULA ÀRAB METÀL·LICA PLÀSTICA PLANA GRAVA Bellaterra (Catalunya)

2. PLUVISOST

ACCIONS REALITZADES

(11)

QUANTITAT

Cobertes planes rugoses:

major abstracció

inicial (3,8mm)

Cobertes inclinades:

fins

50% més d’escolament

(RC>0,9)

QUALITAT

Qualitat

físico-química de l’aigua de pluja és, en general,

bona

.

Diferències

significatives entre teulades:

millor inclinades i llises

.

DISSENY URBÀ I PLANEJAMENT

Planejament urbanístic

pot incorporar rugositat i inclinació

teulades per:

– Optimitzar captació pluvials (inclinades llises)

– Reduir risc inundacions (planes rugoses)

2. PLUVISOST

ACCIONS REALITZADES

(12)
(13)

3. Objectius

2. Justificació

3. ACCIONS EN CURS

amb l’objectiu de:  Determinar el COEFICIENT D’ESCOLAMENT (RC) de cada superfície i determinar la captació potencial d’aigua pluvial de cada subsistema.

Avaluar la QUALITAT de l’aigua de pluja recollida en funció de la superfície per la que 

transita. 

Estudiar els potencials subsistemes d’aprofitament d’aigua de pluja

en 7 superfícies urbanes de diferents característiques (vials de vianants, vials rodats i aparcaments)

(14)

3. ACCIONS EN CURS

Superficies d’estudi:

3 Vials de vianants i espais públics sense motorització

2 Aparcaments sense coberta

2 Vials amb rodament

Asfalt Formigó Llambordao panot

Asfalt Formigó

(15)

Muntatge experimental de recollida de mostres:

En cada subsistema objecte d’estudi s’instal∙laràun sistema de captaciód’aigües pluvials, un tanc 

d’emmagatzematge, un sistema de recollida de mostres i un pluviòmetre(Fig).

Fig. Exemplede muntatgepera cadascunade les superficies

L’objectiu  és  recollir  l’aigua  de  pluja  d’una  superfície petita (20 – 50 m2) i delimitada per  a determinar la quantitat recollida i la qualitat  d’aquesta aigua. El període de mostreig serà de 12 mesos per a  cada subsistema i el nombre d’episodis de  pluja a analitzar hauria de ser de 15 per punt  de mostreig.

3. ACCIONS EN CURS

(16)

Figura 1.Localitzacióde les potencials superfícies d’estudi dins la Universitat Autònoma de Barcelona, enumerades  d’acord amb la el codi de la Taula 2. 1 5 2 3 7 6 1 5

(17)

Després de fer una visita a les instal∙lacions del campus de la UAB es proposen 13 superfícies 

de recollida a escollir d’entre les indicades a la Figura 1 i a la Taula 1. 

Estàpendent de valorar la viabilitat tècnica de la instal∙lació i muntatge dels equips de  mostreig per tal d’escollir les 7 superfícies més viables.

Taula 1.Selecciói descripcióde les potencials superfícies d’estudi en la Universitat Autònoma de Barcelona.

CODI TIPUS DESCRIPCIÓ SUPERFÍCIE (m2)

VIALS PER VIANANTS I ESPAIS PÚBLICS SENSE MOTORITZACIÓ 1 Asfalt Zona de vianants (Plaça cívica) 54,01 2 Formigó Vorera per vianants (SAF) 3 Panot Sortida d’emergències (CVC) VIALS AMB RODAMENT 4a Asfalt Vial (Cases Sert) 4b Vial (pàrquing Bombers) 4c Carretera (accés Vila) 4d Vial (FFCG‐Vila) 5 Formigó Entrada pàrquing (Vila2) 142,71 APARCAMENTS SENSE COBERTA 6 Asfalt Pàrquing (C. Comunicació) 7 Formigó Pàrquing (Fac. Ciències) Superfícieen operació actualment Superfície seleccionada en curs d’instal·lació Superfície sota valoració

(18)

Puntmostreig instal·lata

UAB

1 Ubicació: Zona de vianants, plaçaCívica.

(19)

2 Ubicació: Vorerapervianants, SAF.

(20)

3 Ubicació: Sortidad’emergències, CVC.

(21)

Puntmostreig instal·lata

UAB

5 Ubicació: Entrada pàrquing, Vila2.

(22)

6 Ubicació: Pàrquing, C. Comunicació.

(23)

7 Ubicació: Pàrquing, Fac. de Ciències.

(24)
(25)

3. Metodologia

2. Justificació

VIALS DE VIANANTS APARCAMIENTS SENSE COBERTA VIALS AMB RODAMENT Subsistemes d’estudi ACV Objectius i abast de l’estudi Anàlisi de l’inventari Anàlisi de l’impacte Interpretació 4.1 Diagrama metodològic

Determinació qualitativa i quantitativa

4. METODOLOGIA

L’ACV permet avaluar  tots els impactes  ambientals associats a un producte, un  procés o  una  activitat mitjançant la comptabilitat i  l’avaluació del  consum de  recursos  i  emissions associades a  una  unitat funcional definida

ACV: ISO 14040:2006 Software: SimaPro7.2 Base de dades: Ecoinvent2.1 Mètode: CML baseline2001 POTENCIAL CAPTACIÓ QUANTITAT QUALITAT US 1 Pluviometria PROVA PILOT Punts de mostreig Equips de recollida REVISIÓ BIBLIOGRÀFICA POTENCIAL D’AUTOSUFICIENCIA US 2 US 3 ANÀLISI Runoff Coefficient Superficie Demanda NO potable Volum excedents US 4 US 5

(26)

ANÀLISI QUANTITAT

• Model de regressió lineal escolament – precipitacions

• Estimació abstracció inicial de cada teulada

• Estimació coeficient d’escolament en les condicions locals

ANÀLISI QUALITAT

Anàlisis físicoquímics de mostres integrades (conductivitat, pH, SST,

TOC, fosfats, nitrats, nitrits, amoni, clorurs, sulfats, carbonats)

Tractament estadístic (estadística

descriptiva, anàlisis de correlació i variança)

SST: Sòlidsen SuspensióTotals, TOC: Carboniorgànictotal

Paràmetres fisico-químics Paràmetres biològics

pH Aerobis totals (22 i 37 ºC)

Conductivitat Bacteris coliformes totals Carboni orgànic/ inorgànic / total Bacteris coliformes fecals Anàlisi d’ions (cromatografia iònica) Enterococus

Nitrats, nitrits, amoni,

nitrògen i fòsfor total Clostridium sp Sòlids totals/en suspensió Pseudomonas aeruginosa

Taula. Paràmetres de qualitat de l’aigua a analitzar en les mostres

3. Metodologia

2. Justificació

4.2 Anàlisi quantitatiu i qualitatiu

4. METODOLOGIA

(27)

5. ALTRES PROJECTES

5.1 Aprofitament d’aigües pluvials en barris mediteranis de baixa i alta densitat

(28)

3. Objectius

8/28

2. Justificació

3. OBJECTIUS

Plantejar diferents escenaris d’aprofitament d’aigua de pluja en funció

de la densitat urbana i la gestió de les infraestructures, aplicables a regions

amb climatologia mediterrània.

Quantificar l’impacte ambiental de les infraestructures d’aprofitament

de pluvials per mitjà de l’ACV.

Identificar quina és l’estratègia ambientalment

més favorable en els diferents escenaris urbans de

captació plantejats i per a cada model de ciutat.

5.1

Aprofitament

de pluvials

en barris

mediterranis

de

baixa

i alta densitat

(29)

3. Metodologia

2. Justificació

4.1 Unitat funcional

La unitat funcional (UF)

correspon a la recollida,

emmagatzematge i subministrament d’un metre cúbic d’aigua de pluja proveït per

persona i any per ser

utilitzat com a aigua no potable per una demanda constant de bugaderia.

4.2 Descripció del sistema

Integra les infraestructures necessàries per a l’aprofitament de l’aigua de pluja en edificis d’obra nova.

3. OBJECTIUS

5.1

Aprofitament

de pluvials

en barris

mediterranis

de

baixa

i alta densitat

(30)

3.1 UF

11/28

3. Metodologia

2. Justificació

Variable densitat urbana:

Variable infraestructures: Segons l’escala i ubicació del dipòsit

Baixa densitat (BD) Alta densitat (AD)

1) Dipòsit subterrani 2) Dipòsit coberta 3) Dipòsit aljub 4) Dipòsit illa

Baixa densitat Alta densitat

BD1 BD2 BD3 BD4 AD1 AD2 AD3 AD4

Escala de la

infraestructura edifici edifici edifici illa edifici edifici edifici illa

Ubicació del dipòsit subterrani coberta aljub subterrani subterrani coberta aljub subterrani

S’han plantejat un total de 8 escenaris definits en funció de:

3. OBJECTIUS

5.1

Aprofitament

de pluvials

en barris

mediterranis

de

(31)

3.1 Sistema d’estudi

12/28

3.1 UF

3. Metodologia

2. Justificació

1: Dipòsitsubterrani 2: Dipòsitcoberta 3: Dipòsitaljub 4: Dipòsitilla

Subsistemes d’estudi: • • Canalói baixant • Canonadesde recollida CAPTACIÓ CAPTACIÓ • Dipòsitd’emmagatzematge EMMAGATZEMATGE EMMAGATZEMATGE • • Bomba • Canonadesde subministrament DISTRIBUCIÓ DISTRIBUCIÓ

3. OBJECTIUS

5.1

Aprofitament

de pluvials

en barris

mediterranis

de

(32)

3.1 Eines

de càlcul

14/28

3.1 UF

3. Metodologia

2. Justificació

Eines de càlcul ambiental

ACV: Considera tot el cicle de vida de les infraestructures d’aigües

pluvials pels diferents escenaris proposats incloent les següents etapes per a cada subsistema* (ISO 14040:2006):

Software: SimaPro 7.2.0 + EcoConcrete LCA tool

Fases de l’avaluació d’impactes realitzades: Classificació i

caracterització (CML 2001 Baseline).

Bases de dades: ecoinvent 2.0 i Metabase ITeC 2009

Categories

d’impacte:

Categories d'impacte Acrònim Unitats

Esgotamentdelsrecursos abiòtics ADP KgSb eq.

Acidificació AP KgSO2eq.

Eutrofització EP KgPO4-2eq.

Potencial d'escalfamentglobal GWP KgCO2eq.

Potencial de toxicitathumana HTP Kg1,4-DB eq. Potencial de destruccióde l'ozóestratosfèric ODP KgCFC-11 eq.

Oxidaciófotoquímica POCP KgC2H4eq.

3. OBJECTIUS

5.1

Aprofitament

de pluvials

en barris

mediterranis

de

(33)

24/28

Les infraestructures ambientalment òptimes, independentment de la

densitat urbana, plantegen:

• Ubicació del dipòsit en coberta

• Integració d’un disseny tipus aljub

 La incorporació de l’opció constructiva més favorable en la projecció de

noves zones residencials proporciona un estalvi ambiental significatiu en

les emissions de CO2.

 La implementació d’infraestructures de pluvials en:

Ciutat difosa: Permet una autosuficiència hídrica gairebé total per

la demanda de bugaderia i uns excedents d’aigua en el sistema.

Ciutat compacta: Proporciona impactes ambientals unitaris

menors, però es caracteritza per un dèficit hídric major

3. OBJECTIUS

5.1

Aprofitament

de pluvials

en barris

mediterranis

de

baixa

i alta densitat

(34)

25/28

En el planejament urbà cal tenir en compte el disseny

d’infraestructures de pluvials mitjançant criteris ambientals, ajustant-lo

als usos potencials a que l’aigua és destinada.

No fer-ho pot ocasionar impactes a posteriori en la rehabilitació de

l’edifici entre 1,5 i 4,4 vegades majors per baixa i alta densitat, respectivament.

3. OBJECTIUS

5.1

Aprofitament

de pluvials

en barris

mediterranis

de

(35)

Línea de investigación SosteniPrAGRÀCIES 

Bellaterra, 22 dejuny de 2010

Avaluació del Potencial de Captació de

Recursos Hídrics Locals en zones urbanes

Doctorand:  Sara Angrill Toledo Investigadors principals: Dr Xavier Gabarrell   Dr Joan Rieradevall   Dr Maria Rosa Rovira   Dr Diego Varga  Dr Gara Villalba  Ms Sc Tito Morales  Ms Sc Violeta Vargas Ms ScMohammad Hoque

Figure

Updating...

References

Related subjects :