La expansión urbana no sólo cambia el skyline, también redefine cómo escurre el agua en las ciudades. En entornos con pendientes pronunciadas, como Medellín, Colombia, el aumento de superficies impermeables intensifica el escurrimiento superficial y presiona al límite los sistemas de drenaje.
Un estudio reciente evaluó los impactos combinados del cambio en cobertura del suelo y la distribución espacial de la lluvia en cuatro subcuencas urbanas de la ciudad, utilizando el modelo EPA-SWMM, una de las herramientas estándar para simular drenaje urbano.
Cómo se probó el efecto combinado de lluvia y urbanización
La investigación construyó siete escenarios de lluvia, sintéticos y reales, combinando:
- Dos patrones espaciales
- SP1: lluvia uniforme típica en toda la cuenca.
- SP2: lluvia concentrada en la subcuenca inferior.
- Tres niveles de acumulación de lluvia
- R1, R2 y R3, de menor a mayor magnitud.
- Un evento real (SP3) Derivado de observaciones de radar y pluviómetros.
En paralelo, se definieron escenarios de uso de suelo para 2012, 2018 y 2024, a partir de imágenes satelitales, reflejando distintas trayectorias de urbanización en cada subcuenca: más densidad, más impermeabilización y cambios en las zonas bajas.
Métricas clave: qué tanto se dispara el agua y dónde colapsa el sistema
Las simulaciones del modelo se evaluaron con cuatro métricas:
- Flujo pico.
- Volumen total de escorrentía.
- Coeficiente de escorrentía.
- Porcentaje de nodos sobrecargados en la red de drenaje.
Los resultados son claros:
- Los escenarios con lluvia concentrada en las partes bajas (SP2) generan impactos significativamente mayores que la lluvia uniforme para la misma acumulación total.
- El efecto es más fuerte en subcuencas donde la urbanización se ha concentrado en las zonas inferiores y más planas, justo donde la ciudad suele expandirse con más intensidad.
En términos prácticos: si llueve más fuerte donde ya sellaste el suelo con concreto y asfalto, el drenaje revienta antes y el riesgo de inundaciones repentinas crece.
Lluvias moderadas, impactos mayores: el punto ciego del riesgo
Una conclusión relevante del estudio es que los aumentos en flujo pico, volumen de escorrentía y nodos sobrecargados fueron más marcados en eventos de magnitud moderada (R1 y R2) que en los extremos (R3 y SP3).
Los eventos más extremos se mantienen relativamente estables a lo largo de los años analizados, mientras que los eventos “intermedios” son los que más se distorsionan conforme aumenta la urbanización.
Traducción para planeación urbana:
- No sólo hay que diseñar para la “tormenta del siglo”.
- La ciudad también se vuelve más vulnerable a lluvias frecuentes de intensidad media, que son las que más dañan infraestructura y operación diaria.
Infiltración vs. escorrentía: qué tanto manda el tipo de suelo
Para entender de dónde viene el agua que corre por las calles, el estudio utilizó un diagrama ternario que descompone la escorrentía total en tres componentes:
- Infiltración.
- Escorrentía de áreas permeables.
- Escorrentía de áreas impermeables.
Este análisis permitió:
- Visualizar la influencia de la cobertura del suelo en la generación de escorrentía.
- Ver cómo subcuencas con patrones de urbanización distintos responden de manera diferente ante la misma lluvia.
En las zonas donde el crecimiento urbano selló suelos y ocupó áreas bajas, la escorrentía de áreas impermeables domina la respuesta, reduciendo la capacidad del sistema para absorber impactos de lluvia.
Implicaciones para ciudades tropicales, desarrolladores e infraestructura
El estudio deja una lectura contundente, especialmente para cuencas urbanas pequeñas, tropicales y empinadas:
- No basta con considerar cuánto llueve; hay que considerar dónde cae la lluvia y cómo ha cambiado el uso de suelo.
- La urbanización acelerada en zonas de ladera y en partes bajas aumenta de forma significativa el riesgo de inundaciones repentinas y la vulnerabilidad de la infraestructura.
Para autoridades urbanas, desarrolladores e inversionistas, esto se traduce en varias líneas de acción:
- Integrar modelos como EPA-SWMM en la evaluación de impacto de nuevos proyectos y planes parciales.
- Proteger y recuperar áreas permeables estratégicas en las partes bajas de las cuencas.
- Diseñar drenajes urbanos, sistemas pluviales y soluciones basadas en la naturaleza pensando en escenarios futuros de urbanización, no sólo en el estado actual.
- Usar modelación por escenarios como herramienta de toma de decisiones para priorizar inversiones en infraestructura y mitigación.
En suma, la experiencia de Medellín muestra que la combinación de expansión urbana desordenada y lluvias intensas en ciudades de ladera no es sólo un problema hidráulico, sino un tema central de gestión del riesgo, planificación urbana y, en última instancia, de protección del valor inmobiliario y de la infraestructura urbana.
