Protección de la calidad de las aguas superficiales en Lappeenranta, Finlandia
Un programa de gestión de aguas pluviales integra infraestructura y soluciones basadas en la naturaleza para garantizar altos estándares de calidad para el agua del lago en Lappeenranta, Finlandia, donde el cambio climático aumentará el riesgo para la salud humana debido al deterioro de la calidad del agua potable y de baño en el lago Saimaa.
Lappeenranta es una ciudad de tamaño medio (73.000 habitantes) a orillas del lago Saimaa en el sureste de Finlandia. La ciudad se enfrenta a importantes riesgos de cambio climático por el aumento de las lluvias, el clima extremo y los eventos de inundación. El agua de inundación y el agua de la nieve derretida transportan contaminantes que disminuyen la calidad del agua en el lago y ponen en peligro la calidad del agua potable y de baño para los residentes de Lappeenranta. Una mayor precipitación aumenta la carga de nutrientes y la eutrofización del lago. Cualquier deterioro de la calidad del agua del lago puede suponer una amenaza para la salud de los ciudadanos de Lappeenranta, ya que se utiliza tanto como fuente de agua potable como para el baño.
La ciudad, a través de la Oficina de Medio Ambiente de la Región de Lappeenranta, ha emprendido un programa de restauración de la calidad del agua y del medio ambiente para una parte del lago Saimaa, el denominado «Pien-Saimaa» (pequeño Saimaa). Lappeenranta también está completando un nuevo Plan de Manejo de Aguas Pluviales y un Programa Climático tanto para la mitigación como para la adaptación. Ya se han construido ocho humedales diseñados para el manejo de aguas pluviales, mientras que el sistema de escorrentía urbana está recibiendo un diseño mejorado y un nuevo sistema de monitoreo. Estas medidas físicas están respaldadas por iniciativas de ciencia ciudadana e integración de medidas públicas y actividades privadas, como la conexión de propiedades privadas a la red de drenaje de aguas pluviales, al mismo tiempo que proporcionan sistemas de infiltración o retención en propiedades privadas.
Descripción de casos de estudio
Desafíos
En Finlandia, la calidad del agua en el lago Saimaa, cerca de Lappeenranta, está en riesgo debido al aumento de las precipitaciones, las inundaciones y los fenómenos meteorológicos extremos debido al cambio climático. El agua de la inundación y el agua de la nieve derretida transportan contaminantes (microplásticos, aceites y otros productos químicos, nutrientes, materias sólidas y orgánicas) al lago. La carga de nutrientes está causando la eutrofización del lago. En el caso de que la contaminación por nutrientes provoque una proliferación nociva de algas, beber o nadar en el agua afectada puede causar graves complicaciones de salud. Por ejemplo, nadar en una playa donde están presentes algas azul-verdes puede irritar la piel o causar estómago (por ejemplo, náuseas, dolor de estómago, diarrea, vómitos) o síntomas similares a la gripe (por ejemplo, secreción nasal, dolor de cabeza, irritación ocular, fiebre). Esto es especialmente problemático ya que el lago Saimaa es una fuente de agua potable y un centro recreativo.
Por lo tanto, la gestión de las tormentas y el agua de deshielo es fundamental para superar estos desafíos. El Programa Climático actual tiene objetivos para reducir las cantidades de aguas pluviales y de deshielo en los sistemas de aguas pluviales y alcantarillado de la ciudad. El Plan de Gestión de Aguas Pluviales del municipio describe la necesidad de adaptar las redes e instalaciones actuales a las demandas futuras y de aumentar la capacidad de la ciudad para filtrar las sustancias no deseadas de las aguas pluviales y las aguas de deshielo.
Diseñar un plan integral para el tratamiento sostenible de aguas pluviales para Lappeenranta es una tarea compleja. La ciudad se extiende por cinco cuencas (Saimaa, Saimaa Kanava, Ruoholampi, Rakkolanjoki y Alajoki). Como todas las ciudades, Lappeenranta es un complejo sistema urbano con complicadas interrelaciones físicas, de propiedad y legales entre sus componentes (parques, carreteras, edificios residenciales, edificios comerciales, industrias, etc.).
El Plan de Manejo de Aguas Pluviales destaca cuestiones que deben tenerse en cuenta en el diseño de la infraestructura de manejo de aguas pluviales, como la presencia de reservas de sitios naturales, sitios de patrimonio histórico o áreas paisajísticas valiosas, a las que se debe dar un amplio espacio al identificar los sitios para nuevas instalaciones de manejo de aguas pluviales. Una cuestión clave es el nivel máximo de precipitación que el sistema debe ser capaz de hacer frente, teniendo en cuenta el aumento previsto de eventos extremos debido al cambio climático, y las condiciones y vulnerabilidades específicas locales, en particular, el tamaño y la situación de la masa de agua de descarga.
Objetivos
El objetivo general de la gestión del agua, tal como se indica en el Plan de Gestión de Aguas Pluviales, es evitar el deterioro de las aguas subterráneas, en términos de estado ecológico y calidad del agua para usos humanos, incluidos los recreativos. El Plan enumera los siguientes objetivos para la gestión de aguas pluviales:
- Gestionar y posiblemente prevenir los daños causados por las inundaciones causadas por las aguas pluviales
- Mantener los recursos hídricos subterráneos, evitando que las sustancias nocivas entren en las aguas subterráneas y optimizando la absorción de agua en las aguas subterráneas
- Preservar el uso recreativo de las masas de agua a través de la gestión de la calidad de las aguas pluviales mediante la reducción de los aportes de nutrientes a las masas de agua
- Minimizar la expansión de la red de tuberías y la cantidad de aguas pluviales vertidas a la planta de tratamiento
- Aumentar los métodos de gestión de aguas pluviales naturales e in situ que promueven la biodiversidad en la naturaleza y las zonas urbanas, que es el foco principal de este estudio de caso
- Utilizar las aguas pluviales como recurso, como un elemento paisajístico, para el riego o los humedales
El Plan también identifica objetivos más específicos para gestionar la calidad de las aguas pluviales en las masas de agua receptoras, como la reducción de la contaminación por nutrientes y la prevención de la proliferación de algas en la región occidental de Saimaa.
Opciones de adaptación implementadas en este caso
Soluciones
El Plan de Gestión de Aguas Pluviales establece las condiciones para el uso de soluciones basadas en la naturaleza, como cambiar el diseño de las calles para proporcionar franjas verdes y áreas de biofiltración y proporcionar espacio para estructuras de gestión, ya que las aguas pluviales de las calles muy transitadas pueden transportar metales, aceites y microplásticos. Las recomendaciones incluyen implementar la gestión de la calidad del agua, como dirigir las aguas pluviales, y aumentar el uso de pavimentos permeables y zanjas abiertas como soluciones de drenaje de calles. Se está poniendo en marcha un nuevo sistema de drenaje basado en la naturaleza en las calles de la ciudad, que incluye la plantación de una mezcla de vegetación optimizada a lo largo de la acera para mejorar la filtración del agua al sistema de recolección de agua subyacente. Este sistema se combina con sensores para el monitoreo remoto de la calidad y el flujo de las aguas pluviales, y las inundaciones en el sistema de drenaje.
Se han construido ocho nuevas zonas de humedales urbanos; siete a lo largo de las orillas del lago Pien-Saimaan y una a orillas del lago Ruoholampi cerca de Lappeenranta, este último completado en septiembre de 2023. El área de los siete humedales de Pien-Saimaan incluye tres estanques y una sección similar a un arroyo, que lleva el agua recolectada por la red de agua del arroyo a los humedales. Los estanques ralentizan el flujo de agua, permitiendo que las sustancias contaminantes en el agua de Saimaa se asienten en el fondo. Los estanques están construidos a diferentes alturas en una pendiente, y dado que el nivel del agua puede variar sustancialmente, las piscinas han sido amuebladas con un sistema para acomodar desbordamientos. El humedal de Ruoholampi impide que los nutrientes y la materia sólida fluyan hacia el lago Ruoholampi y de allí al Pien-Saimaa. También mejora la biodiversidad y, al construirse en las proximidades de una escuela, el bienestar de los estudiantes. Otras estructuras de gestión de aguas pluviales basadas en la naturaleza incluyen cuencas de retención de aguas pluviales (Heinäkatu) y el área de infiltración de Koulukatu (el sitio piloto del proyecto TransformAr).
La cuenca de retención de Heinäkatu se utiliza para ralentizar la escorrentía de aguas pluviales, para equilibrar los picos de inundación durante las fuertes lluvias y actuar como un amortiguador de capacidad para la red de alcantarillado de aguas pluviales. El agua se recoge en el área de retención y se descarga en el sistema en el otro extremo. En el área de retención, el flujo de agua se ralentiza, lo que permite la deposición de sólidos y otros contaminantes, de modo que el agua devuelta al alcantarillado de aguas pluviales esté más limpia. La vegetación que se desarrolla en las cuencas con el tiempo mejora la purificación del agua y ayuda con la evaporación. La instalación consta de dos cuencas con una presa de piedra natural entre ellas. Las cuencas son poco profundas con una profundidad de aproximadamente 0,5 m y pueden secarse entre eventos de lluvia. Se han instalado escalones en la presa para fomentar una inspección más cercana de las piscinas, ya que el área también se utiliza como un entorno de aprendizaje para los alumnos de una escuela cercana.
La renovación de la calle Koulukatu incluye un área de biofiltración de aguas pluviales en la sección verde de la calle, lo que reduce la cantidad de aguas pluviales descargadas a alcantarillado y cuerpos de agua no tratados. Las aguas pluviales se absorben hasta el nivel freático a través de las capas estructurales de biocarbón y piedra caliza, recargándolas.
Además, en la planta de agua subterránea artificial de Huhtiniemi en Lappeenranta, el agua doméstica se produce por infiltración de agua superficial de la parte occidental del Pien-Saimaa en las aguas subterráneas. Huhtiniemi es la única instalación de agua subterránea artificial, de un total de 10 tomas de agua subterránea, en Lappeenranta. El agua cruda se bombea desde Saimaa a las cuencas de filtración de arena en la cresta de Huhtiniemi, que sirve como un filtro natural que purifica eficazmente el agua. El agua se bombea desde los pozos y se somete a un tratamiento de alcalinización y desinfección ultravioleta antes de ingresar a la red de distribución de agua.
Además, el sistema de escorrentía urbana será mejorado y monitoreado con un conjunto de nuevos sensores y monitoreo acoplado de la contaminación, la calidad del agua y el flujo dentro del sistema de drenaje. Además, los residentes tendrán la oportunidad de monitorear las soluciones implementadas a través de una aplicación de teléfono inteligente de crowdsourcing.
Relevancia
Caso desarrollado, implementado y parcialmente financiado como medida de Adaptación al Cambio Climático.
Información adicional
Participación de partes interesadas
Para preparar el Plan de Gestión de Aguas Pluviales, el proceso de consulta a las partes interesadas se llevó a cabo en tres talleres en otoño de 2019, con la participación de Lappeenrannan Energiaverkot Oy (una empresa local de distribución de agua y energía), la Administración de Propiedades Terrestres de la Ciudad de Lappeenranta, Planificación Urbana, Calles y Medio Ambiente, Servicios Ambientales, Control de Edificios, el Servicio de Rescate de Karelia del Sur y el Centro ELY del Sudeste de Finlandia (un centro de desarrollo regional). Los temas de los talleres fueron las aguas pluviales y la planificación del uso de la tierra, las aguas pluviales y los sistemas de información y la gestión natural de las aguas pluviales. Los resúmenes de los talleres se utilizaron para producir un conjunto preliminar de contenidos para el Plan de Manejo de Aguas Pluviales, así como una lista electrónica de los documentos necesarios en los que se basa este plan.
Factores de éxito y limitantes
Las limitaciones de espacio son una limitación en la gestión de las aguas pluviales. El Plan de Manejo de Aguas Pluviales señala que las estructuras de gestión de la calidad de las aguas pluviales generalmente tienen un tamaño para lluvias fuertes una vez al año o dos veces al año y permiten un margen adicional del 20% para el cambio climático, sin embargo, en algunos lugares puede no haber suficiente espacio para manejar incluso un evento de lluvia una vez al año. En tal situación, se llevó a cabo una evaluación costo-beneficio de soluciones alternativas, como las basadas en la naturaleza, las áreas de humedales urbanos desarrolladas en Lappeenranta. Además, el aumento del número de estructuras de aguas pluviales también aumenta el esfuerzo anual de mantenimiento y, por lo tanto, los recursos humanos necesarios.
En las zonas urbanas centrales densamente construidas, un aspecto estético es importante. El Plan propone canalizar la escorrentía hacia los caminos de árboles y macizos de flores de las calles, equipados con estructuras de infiltración, junto con soluciones de drenaje subterráneo, como las que se están construyendo en Lappeenranta.
Un posible factor limitante es la coordinación entre las instituciones y los agentes implicados. El mantenimiento y la gestión de los humedales es responsabilidad de Greenreality, el servicio del municipio para la protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible de la ciudad, mientras que otras estructuras de gestión de aguas pluviales, como las cuencas de retención de aguas pluviales (Heinäkatu) y la zona de infiltración de Koulukatu (el sitio piloto del proyecto TransformAr) son gestionadas por el departamento de Calles y Medio Ambiente Urbano como parte del mantenimiento de calles y zonas verdes. La coordinación entre la responsabilidad privada y pública de la gestión de las aguas pluviales y la conexión a las principales redes de drenaje en el caso de las propiedades privadas también puede ser un factor limitante para el Plan. Preocupa especialmente la gestión de las escorrentías de los emplazamientos industriales, debido a la amplia gama de contaminantes que pueden descargar, lo que a su vez requiere soluciones caso por caso.
La construcción de humedales ha sido particularmente exitosa y no parece haber sufrido grandes factores limitantes. La disponibilidad de tierras no fue un problema debido a la disminución de las actividades agrícolas en el área de Lappeenranta. El único factor limitante temporal es el tiempo: un humedal tarda unos tres años en realizar plenamente sus funciones de filtración y regulación del agua. En el lado positivo, los humedales también tienen efectos escénicos y aumentan el atractivo recreativo de las áreas involucradas.
Un beneficio adicional es la replicabilidad de las soluciones. La ciudad de Lappeenranta se unió al proyecto H2020 TransformAr como socio del sitio de demostración, para mejorar y demostrar algunas acciones de adaptación tomadas en el marco del Plan de Gestión de Aguas Pluviales. La cobertura de estas acciones de adaptación por parte del proyecto TransformAr brinda una oportunidad única para monitorear su desarrollo y medir su efectividad y transferibilidad. En vista de esto último, se ha desarrollado un programa de seguimiento dentro del proyecto con la ciudad noruega de Gjøvik, una ciudad de alrededor de 30.000 habitantes en el lago Mjøsa, el lago más grande de Noruega. Gjøvik ha sido elegido como replicador para Lappeenranta en vista de su vulnerabilidad climática similar en términos de planificación urbana y gestión del agua. El proyecto TransformAr está monitoreando la implementación de la misma solución de adaptación en Gjøvik que en Lappeenranta.
Costes y beneficios
El costo del mantenimiento de las áreas verdes incluye el mantenimiento invernal, la limpieza, el mantenimiento de las estructuras, el equipo y el mobiliario, y la gestión de la vegetación. En 2023, el coste global de mantenimiento de las zonas verdes fue de 1,69 EUR/m2.
La construcción y el mantenimiento de los humedales se planifican sitio por sitio, por lo que no se puede proporcionar una cifra «típica» para estos costes. Sin embargo, como ejemplo de la gama de costos involucrados, la administración de Lappeenranta ha proporcionado los siguientes ejemplos para la construcción de los humedales:
- La cuenca de retención de Heinäkatu tuvo un coste de 44 €/m2 para una superficie de 3.000 m2, totalizando 132.000 €. Esto incluye los costes de materiales, transporte y mano de obra, los costes de plantación de nuevos árboles y vegetación, los trabajos de construcción, incluida la gestión de la construcción y otras tareas del sitio, y las tareas de construcción directamente a cargo de la administración de la ciudad.
- El área de infiltración de Koulukatu costó 340 €/m2 para 245 m2,por un total de 83.300 €. Esto incluye los costes de los materiales para la zona de infiltración y las tuberías que vierten aguas pluviales en la zona, los costes de transporte y mano de obra correspondientes, los costes de plantación de nuevos árboles y vegetación, así como los trabajos de construcción, incluida la gestión de la construcción y otras tareas del sitio, y las tareas de construcción directamente a cargo de la administración de la ciudad.
- Por último, los costes de seguimiento/sensor, incluidos los sensores, la instalación, el mantenimiento, la gestión, el seguimiento y los servicios de reparación, además de los servicios de datos durante 26 meses, ascienden a 21 000 EUR para 5 puntos de seguimiento en 3 zonas.
Los beneficios de estas medidas puestas en marcha en el marco de este estudio de caso no se han evaluado en términos cuantitativos. Reforzar el control de la calidad del agua tiene beneficios evidentes para el bienestar de los ciudadanos y visitantes de Lappeenranta, en términos de seguridad sanitaria derivada de normas fiables sobre el agua para usos domésticos y recreativos, incluso en presencia de inundaciones. El uso de soluciones basadas en la naturaleza para crear humedales dentro del territorio del municipio aumenta la disponibilidad de zonas verdes. La red de humedales también aumenta la biodiversidad y proporciona un hábitat para muchas aves e insectos.
Aspectos legales
La base para el liderazgo directo del municipio de Lappeenranta en el nuevo programa de gestión de aguas pluviales (incluida la NBS) se deriva de una enmienda a la Ley de Gestión del Agua en 2014. Anteriormente, la gestión de las aguas pluviales estaba regulada en la Ley de gestión del agua; tras la modificación, la gestión de las aguas pluviales está ahora regulada por la Ley de uso de la tierra y construcción, con el objetivo y el propósito de promover la gestión de las aguas pluviales en su totalidad. En virtud de la Ley de uso del suelo y construcción, la responsabilidad de organizar la gestión de las aguas pluviales recae en el municipio. Esto no se traduce automáticamente en la inclusión de la propiedad privada en el sistema, lo que requiere la coordinación de las responsabilidades públicas y privadas.
En 2018, se reorganizó la propiedad de la red de aguas pluviales y partes de la red de suministro de agua (decisión del consejo de la ciudad). Después del cambio de propiedad, se firmó un acuerdo de servicio de cuatro años entre la ciudad y el servicio público de agua, que también incluía la obligación de preparar un plan de aguas pluviales para toda la ciudad. El manejo de aguas pluviales se guía por las regulaciones de zonificación, las Prioridades de Manejo de Aguas Pluviales de la Ciudad (Sección 2.2) y el Código de Construcción. La ciudad de Lappeenranta también es propietaria de la red de drenaje de aguas pluviales.
Tiempo de implementación
Ya existen ocho medidas basadas en la naturaleza. Se espera que el nuevo sistema de zanjas abiertas junto con sensores, la red de ciencia ciudadana y la encuesta se completen a fines de 2025, dentro del marco de tiempo del proyecto TransformAr. En total, 11 sitios de soluciones basadas en la naturaleza, incluida el área de infiltración de Koulukatu (sitio pilotoTransformAr), se implementarán dentro de este programa.
Tiempo de vida
Se espera que los humedales, si se mantienen adecuadamente, duren indefinidamente. Los sensores, por otro lado, tienen una vida relativamente corta de aproximadamente un año a 10 años o menos, dependiendo de las condiciones específicas en el sitio de instalación, y deberán reemplazarse en caso de falla (ver Zhu et al, 2023 para más detalles).
Informacion de referencia
Contacto
Referencia
Plan de gestión de aguas pluviales de la ciudad de Lappeenranta (Lappeenrannnan Kaupungin Hulevesien Hallinnan Ohjelma)
Zhu y cols. (2023). Perspectiva del usuario final de sensores de bajo costo para el monitoreo de aguas pluviales urbanas: una revisión. Ciencia del agua & Tecnología 87 (11): 2648–2684. https://doi.org/10.2166/wst.2023.142
Publicado en Climate-ADAPT May 03 2024 - Última modificación en Climate-ADAPT May 03 2024
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