Elaboración del modelo de la red de drenaje urbano de un municipio de la Sierra Norte de Madrid, 2600 habitantes

Abstract

[ES] Los modelos matemáticos constituyen herramientas de gran utilidad en la gestión de los servicios del agua. Contar con un modelo hidráulico permite conocer el funcionamiento global de todo el sistema, analizar su capacidad, estudiar las zonas más problemáticas, establecer aquellos puntos en los que es prioritario actuar y plantear obras de renovación y mejora. El objeto de este estudio es elaborar un modelo de la red de drenaje urbano de un municipio que va a permitir realizar una diagnosis de su funcionamiento y establecer las prioridades de mejora e inversión en el alcantarillado. El municipio seleccionado tiene una población de 2 736 habitantes y se sitúa en la zona sureste de la Sierra Norte de Madrid. Esta zona se caracteriza por tener un gran porcentaje de uso destinado a segundas residencias. Además, el municipio se encuentra a los pies de una Sierra que cuenta con una especial orografía caracterizada por grandes formaciones graníticas y escasos manantiales y arroyos. Se procederá a construir un modelo de la red actual en 1D utilizando el software InfoWorks ICM que engloba la parte correspondiente a la hidrología clásica y la parte de la hidráulica de redes. Este modelo permitirá hacer una diagnosis del funcionamiento de la red bajo unos criterios de diseño determinados. Establecidas las zonas de incumplimiento, se determinará las prioridades de actuación y se propondrán obras de renovación y mejora en los tramos que lo requieran. El punto de partida es la información GIS de la propia red, colectores y pozos, y de los usos del suelo definidos en las diferentes capas de Catastro. Se realizará un estudio previo de las características del municipio: encuadre físico y ambiental, demografía, pluviometría¿ Así como un análisis de todos los elementos que componen la red. Para el desarrollo del modelo se realizará un minucioso trabajo de preparación de las capas del modelo en GIS acompañado por el análisis de cuencas hidrológicas externas al municipio que pueden estar entrando en la red, el estudio de la escorrentía del municipio tanto de viales como propias de trama urbana, estudio de usos del suelo y superficies de escorrentía, estudio de las acometidas, imbornales y otros elementos singulares de la red, así como la definición de los parámetros necesarios para la modelización. Se realizarán diferentes simulaciones utilizando lluvias de diseño y se estimarán unos caudales residuales teóricos, contrastando los resultados con información conocida del alcantarillado asociada a los problemas, extraída de la visita de campo, de inspecciones de la red u otras fuentes disponibles. Una vez concluido el modelo de la situación actual, se analizará un escenario futuro considerando los diferentes ámbitos de desarrollo urbanístico y las actuaciones necesarias para que estos ámbitos puedan conectarse a la red y así gestionar de forma apropiada sus aguas residuales y pluviales. Las posibilidades de modelización de las redes de drenaje hoy en día son infinitas, siendo posible desarrollar modelos en 2D e incluso generar modelos de control en tiempo real. En este trabajo se concluirá la construcción un primer modelo, teniendo una herramienta que permita identificar el funcionamiento de la red y facilitar el diseño de las actuaciones de mejora y dejando abierta la posibilidad de actualización y mejora hacia modelos más complejos y eficientes.

[EN] Mathematical models are very useful tools in the management of water services. Having a hydraulic model makes it possible to know the overall operation of the entire system, analyse its capacity, study the most problematic areas, establish those points where action is a priority and plan renovation and improvement works. The purpose of this study is the development of a model of the urban drainage network of city that will allow a diagnosis and establish the priorities for improvement and investment in sewerage. The selected town has a population of 2 736 inhabitants and is located in the southeast area of the Sierra Norte de Madrid. This area is characterized by having a large percentage of use destined for second homes. In addition, the town is located at the foot of a mountain range which has a special orography characterized by large granite formations and a few springs and streams. The model of the current network will be built in 1D using the InfoWorks ICM software that includes the part corresponding to classical hydrology and the part of network hydraulics. This model will allow a diagnosis of the network under certain design criteria. Once the non-compliance zones have been established, the priorities for action will be determined and improvement operations will be proposed in the sections that require it. The starting point is the GIS information of the network itself, pipeline and manholes, and of the land uses defined in the different layers of the Catastro. A preliminary study of the characteristics of the area will be carried out: physical and environmental setting, demography, rainfall ... As well as an analysis of all the elements that integrate the network. For the development of the model, a meticulous work will be carried out to prepare the layers of the model in GIS. This will be accompanied by the analysis of hydrological basins outside the municipality that may be entering the network, the study of the runoff of the municipality, both from roads and from urban spaces, study of land use and runoff surfaces, study of connections, scuppers and other singular elements of the network, as well as the definition of the parameters necessary for modelling. Different simulations will be carried out using design rains and theoretical residual flows will be estimated, contrasting the results with known information on the sewerage associated with the problems, extracted from the field visit, network inspections or other available sources. Once the current situation model has been completed, a future scenario will be analysed considering the different areas of urban development and the actions necessary so that these areas can be connected to the network and thus properly manage their wastewater and rainwater. The possibilities of modelling drainage networks today are endless, being possible to develop 2D models and even generate models for real time control. This exhibit will conclude with the construction of a first model, having a tool that allows identifying the quality of the performance of the network and optimizing the design of improvement works, leaving open the possibility of updating and improving towards more complex and efficient models.