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Tesis:

Metodología de apoyo en proyectos de diseño de infraestructuras verdes de control de escorrentía urbana para la optimización de servicios ecosistémicos

  • Autor: ABELLÁN GARCÍA, Ana Isabel

  • Título: Metodología de apoyo en proyectos de diseño de infraestructuras verdes de control de escorrentía urbana para la optimización de servicios ecosistémicos

  • Fecha: 2024

  • Materia:

  • Escuela: E.T.S.I. DE MONTES, FORESTAL Y DEL MEDIO NATURAL

  • Departamentos: SIN DEPARTAMENTO DEFINIDO

  • Acceso electrónico: https://oa.upm.es/80595/

  • Director/a 1º: SANTAMARTA CEREZAL, Juan Carlos

  • Resumen: Urban green infrastructures for stormwater management, also known as sustainable urban drainage systems, are designed to replicate the natural water cycle by capturing, filtering, retaining, transporting, storing, and infiltrating urban runoff. As green infrastructures, they have the capacity to provide ecosystem services. Ecosystem services are benefits derived from ecosystems that contribute to supporting human survival and quality of life, categorized as cultural, provisioning, supporting, and regulating services. Urban green infrastructures for stormwater management offer a variety of these services beyond water cycle regulation, including oxygen production, noise reduction, carbon sequestration, creation of urban habitats, air regulation, and air purification, among others. The objective of this work was to develop a methodology for selecting components of these systems, focused on achieving and optimizing the mentioned ecosystem services. Firstly, empirically proven ecosystem services provided by these infrastructures were identified, evaluating their effectiveness, potential negative services, and the influence of construction materials or compositions. This identification was based on the review of peer-reviewed scientific articles analyzing the functioning of these infrastructures at the national and international levels. It was concluded that some ecosystem services attributed in general literature have not been empirically demonstrated, highlighting the need for further studies. Subsequently, current tools for measuring ecosystem services were analyzed, noting that many operate on a larger scale than urban green infrastructures for stormwater management and focus on economic assessments based on general estimates, without considering the variation of components that can affect performance. Based on these results, a simple design methodology based on tables was developed. These tables allow the designer to assess the suitability of a sustainable urban drainage system design according to environmental objectives. Measured ecosystem services, especially the quality of vegetation and substrate layers, were recorded, identifying performances in pollutant removal. This methodology provides a straightforward procedure for selecting elements according to design objectives, allowing the designer to estimate expected environmental results. By using spreadsheet filters, the designer can choose components that best suit their needs to achieve specific water quality objectives. While selection sheets have limitations, primarily deriving substrate data from laboratory tests, potentially affecting real-world performance, they provide insight into how certain elements can perform under specific conditions to achieve particular goals. This tool is useful as a guide in the design phase, especially when regional manuals defining substrate mixes or types of vegetation are not available. RESUMEN Las infraestructuras verdes urbanas para el control de la escorrentía, también conocidas como sistemas urbanos de drenaje sostenible, están diseñadas con el propósito de replicar el ciclo natural del agua al captar, filtrar, retener, transportar, almacenar e infiltrar la escorrentía urbana. Al ser consideradas infraestructuras verdes, tienen la capacidad de proporcionar servicios ecosistémicos. Los servicios ecosistémicos son beneficios derivados de los ecosistemas que contribuyen al soporte de la supervivencia y calidad de vida de las personas, clasificándose en servicios culturales, de aprovisionamiento, de apoyo o soporte, y de regulación. Las infraestructuras verdes urbanas para el control de escorrentía ofrecen una variedad de estos servicios más allá de la regulación del ciclo del agua, incluyendo la producción de oxígeno, reducción de ruido, secuestro de carbono, creación de hábitats urbanos, regulación del aire, purificación del aire, entre otros. El objetivo de este trabajo consistió en desarrollar una metodología de selección de componentes de estos sistemas, enfocada en lograr y optimizar los servicios ecosistémicos mencionados. En primer lugar, se identificaron los servicios ecosistémicos comprobados empíricamente que estas infraestructuras pueden proporcionar, evaluando su efectividad, posibles servicios negativos y la influencia de materiales constructivos o composiciones. Esta identificación se basó en la revisión de artículos científicos revisados por pares, que analizaban el funcionamiento de estas infraestructuras a nivel nacional e internacional. Se concluyó que algunos servicios ecosistémicos atribuidos en la literatura generalista no han sido demostrados empíricamente, destacando la necesidad de más estudios. Luego, se analizaron las herramientas actuales para medir los servicios ecosistémicos, observando que muchas de ellas operan a una escala mayor que las infraestructuras verdes urbanas de control de escorrentía y se centran en valoraciones económicas basadas en estimaciones generalistas, sin considerar la variación de componentes que puede afectar el rendimiento. A partir de estos resultados, se desarrolló una metodología de diseño simple basada en tablas. Estas tablas permiten al proyectista evaluar la idoneidad de un diseño de sistemas de drenaje urbano sostenible según los objetivos ambientales. Se registraron los servicios ecosistémicos medidos, especialmente la calidad de las capas de vegetación y sustrato, identificando rendimientos en la eliminación de contaminantes. Esta metodología ofrece un procedimiento sencillo para seleccionar elementos según los objetivos de diseño, permitiendo al diseñador estimar los resultados ambientales esperados. Utilizando filtros en hojas de cálculo, el diseñador puede seleccionar componentes que se ajusten mejor a sus necesidades para lograr objetivos específicos de calidad del agua. Las hojas de selección tienen limitaciones, ya que los datos del sustrato provienen principalmente de ensayos en laboratorio, lo que puede afectar su rendimiento en condiciones naturales. Lo mismo ocurre con la vegetación, cuyo crecimiento se ve influenciado por factores ambientales. A pesar de esto, la herramienta ofrece una visión de cómo ciertos elementos pueden rendir bajo condiciones específicas para alcanzar objetivos particulares, proporcionando referencias detalladas de las condiciones experimentales. Y es útil como guía en la fase de diseño especialmente cuando no existan manuales regionales que definan las mezclas de sustrato o el tipo de vegetación a emplear.