La eficacia de las tendencias de infiltración en la gestión del escorrentía de las explosiones de autopistas

Componentes clave

Una trinchera de infiltración bien diseñada consiste típicamente en varias capas distintas:

• ] Estructura de flujo o entrada: Diseñado para capturar el flujo de la hoja de la superficie del pavimento y dirigirla a la trinchera. Esto puede ser una abertura de la curva, una entrada engrasada o un simple escote de grado.
• capa superficial vegetativa o no vegetativa: Puede incluir una capa delgada de la capa superior y la hierba sobre la parte superior de la piedra, o una superficie de grava expuesta al aire. La vegetación puede ayudar a eliminar algunos contaminantes y mantener la capacidad de infiltración.
• ]Estrato de almacenamiento de ágatas: El cuerpo principal de la trinchera, normalmente lleno de piedra limpia y uniforme (a menudo 1,5 a 3 pulgadas de diámetro).El espacio vacío —normalmente 30 a 40 por ciento— proporciona almacenamiento temporal para el desvío.
• ] La capa de vidrio o tejido geotextil: Una capa de piedra más fina o un geotextil no tejido situado entre la capa de almacenamiento agregado y el suelo subyacente. Esto evita la migración del suelo en la piedra, que rápidamente coagula la trinchera y reduce su eficacia.
• Observación bien o puerto de monitoreo: Una tubería perforada que se extiende hasta el fondo de la trinchera permite la inspección de los niveles de agua y la acumulación de sedimentos.
• Underdrain (opcional): En áreas con suelos de infiltración lenta, un subdrain puede recoger agua tratada y transportarla a un punto de descarga de aguas abajo. Esto convierte la trinchera de un sistema de infiltración completo a un sistema de filtración.

Cómo funcionan las tendencias de infiltración: desde el desvío hasta la recarga

El proceso es directo pero se basa en una ingeniería cuidadosa. Durante un evento de lluvia, el desvío de la superficie de la carretera fluye hacia la trinchera. La entrada captura este agua y lo dirige a la superficie de la piedra. El agua entonces se impregna hacia abajo a través del agregado, que actúa como medio de almacenamiento y un filtro. Las partículas más grandes — sedimento, basura y materia orgánica— están atrapadas en la superficie o dentro de la capa superior de sedimento.

La tasa de infiltración del suelo nativo se rige por la tasa de infiltración . Este es un parámetro crítico. Si el suelo es demasiado apretado (por ejemplo, arcilla), el agua no se infiltrará lo suficientemente rápido, y la trinchera se llenará y se desbordará potencialmente. Si el suelo es demasiado permeable (por ejemplo, arena)

Una vez que el agua llega a la superficie del suelo en la parte inferior de la trinchera, comienza a moverse hacia la zona insaturada. Este proceso es impulsado por la gravedad y la acción capilar. Con el tiempo — horas a días después de una tormenta— el agua almacenada se infiltra completamente en el suelo, restaurando el volumen perdido al desarrollo y ayudando a mantener el flujo de base en los flujos locales.

Beneficios más allá de la reducción de los escorrentías

Mitigación de inundaciones y control de flujo de pico

El beneficio más inmediato es una reducción de la tasa de descarga máxima. Al capturar el escorrentía y liberarlo lentamente a través de la infiltración, la trinchera reduce el riesgo de inundaciones locales y reduce la carga en las alcantarillas y canales de tormentas aguas abajo. Esto es especialmente valioso en áreas densamente desarrolladas donde los sistemas de alcantarillado ya están sobrecargados.

Mejora de la calidad del agua

El escorrentía de alta distancia está cargado con contaminantes: metales pesados de las almohadillas de freno y desgaste de neumáticos, hidrocarburos y aceite de las fugas de vehículos, sal de carretera y productos químicos de desecación, sedimentos de aplicaciones de arena de invierno y litro. Las trincheras de infiltración pueden eliminar una parte sustancial de estos contaminantes.

Recarga de aguas subterráneas

La expansión de la carretera sustituye a terreno permeable por superficies impermeables, reduciendo la cantidad de agua que puede remojarse en la tierra. Esto puede bajar la mesa de agua y reducir el flujo de la tetera seca en las corrientes. Las trincheras de infiltración ayudan a contrarrestar este efecto recargándose del acuífero poco profundo. Esto es especialmente beneficioso en áreas donde las aguas subterráneas son fuente de agua potable o donde los flujos son ecológicamente sensibles.

Contaminación térmica reducida

El desvío de superficies pavimentadas en verano puede ser significativamente más cálido que los cuerpos de agua que reciben. Este choque térmico puede dañar las especies de peces de agua fría. Como el agua se infiltra a través de la piedra y el suelo, pierde calor al suelo, y la temperatura del agua que eventualmente llega al arroyo es moderada.

Costo-Efectividad con el tiempo

En comparación con los sistemas convencionales de gestión de aguas de tormenta, como grandes estanques de detención o bóvedas subterráneas, las trincheras de infiltración pueden ser menos costosas para construir, especialmente en proyectos de carretera lineales donde el derecho de paso es limitado. Requieren menos superficie terrestre y pueden integrarse en medianas, hombros y otros espacios no conductores. Mientras que requieren mantenimiento continuo, el costo de ciclo de vida suele ser competitivo con otras mejores prácticas de gestión.

Consideraciones de diseño e ingeniería

Pruebas de infiltración de suelo

Antes de diseñar una trinchera, ] las investigaciones geotécnicas son esenciales. Los aburridos y las pruebas de infiltración de suelo deben realizarse en la ubicación de la trinchera propuesta. La tasa de infiltración del suelo nativo determina el tamaño de la trinchera necesaria: las tasas más bajas requieren un volumen de almacenamiento más grande o una trinchera más larga para lograr el mismo nivel de reducción de la trinchera.

Sizing the Trench

El volumen requerido de la trinchera se calcula sobre la base de la tormenta de diseño, la mayoría de las tormentas de 1 año, 24 horas o la tormenta de calidad del agua (a menudo de 1 a 1,5 pulgadas de precipitación). El objetivo es capturar el volumen deseado de la escorrentía y permitir que se infiltre dentro de 48 a 72 horas (para prevenir la cría de mosquitos y las condiciones anaeróbicas).

Pretratamiento y Sedimentación

Una de las causas más comunes de la falla de la trinchera de infiltración es la obstrucción por sedimentos. Para mitigar esto, un elemento de pretratamiento como una tira de filtro de hierba, un sedimento forebay o una piscina de hundimiento debe ser instalado en el río arriba de la trinchera. Esto elimina las partículas más grandes antes de llegar a la piedra, extendiendo la vida de la trinchera.

Cold Climate Performance

En climas del norte, las trincheras de infiltración enfrentan desafíos únicos. La nieve y el hielo pueden bloquear la entrada. Los químicos deshidratados pueden afectar la tasa de infiltración del suelo (por dispersar partículas de arcilla) y pueden causar ciruelas de sal de invierno que impactan la calidad de las aguas subterráneas. Sin embargo, las trincheras correctamente diseñadas todavía pueden funcionar eficazmente en climas fríos si están diseñadas con almacenamiento adecuado y se construyen debajo de la línea de hielo.

Vigilancia y mantenimiento

Una trinchera de infiltración que no se mantiene fallará rápidamente. Sedimento y escombros orgánicos se acumulan en la superficie y en las capas superiores de piedra. Con el tiempo, esto crea una "costa" que el agua no puede penetrar.

• Inspeccionar la entrada y eliminar los escombros después de cada tormenta mayor.
• Mowing y mantenimiento de la vegetación superficial.
• Remoción de sedimentos acumulados de la superficie de la trinchera.
• Comprobando bien la observación para el agua ponderada que no drena dentro de 72 horas (un signo de obstrucción).
• Reemplazando la parte superior de 6 a 12 pulgadas del conjunto de piedra cuando la trinchera se vuelve fuertemente obstruida.
• Enjuague o sustituya el subdrain si se utiliza.

Limitaciones y cuándo evitar las tendencias de infiltración

Las trincheras de infiltración no son una solución universal. Varias condiciones del sitio las hacen inadecuables o poco prácticas:

• Mesa de agua subterránea alta: Si la mesa de agua estacionalmente alta está a 2 a 4 pies del fondo de la trinchera, la infiltración será severamente limitada, y el sistema no puede drenar correctamente.
• :El drenaje de suelo de tierra: Los suelos con tasas de infiltración muy bajas (por ejemplo, arcilla pesada) harán que la trinchera mantenga agua durante largos períodos, potencialmente matando la vegetación y creando problemas de olor y mosquito.
• Pendientes: En las pendientes superiores a 10-15 por ciento, el diseño de nivel-abajo de una trinchera es difícil de construir, y el agua tenderá a fluir por la parte superior en lugar de infiltrarse.
• ] Carga de sedimento alto: Si el área de drenaje afluente tiene un elevado suministro de sedimentos (por ejemplo, sitios de construcción o laderas de erosión), la trinchera se llenará rápidamente y requerirá mantenimiento frecuente.
• Sitios contaminados: En áreas industriales o cerca de sitios de desechos peligrosos, la escorrentía infiltrada podría movilizar contaminantes en el suelo y las aguas subterráneas.
• geología del óxido: En áreas con roca de piedra caliza, la infiltración puede crear agujeros o proporcionar una vía directa a las aguas subterráneas sin una filtración adecuada.

Estudios de casos y rendimiento real-mundial

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