Introduction to Sustainable Construction Module 5. Sustainable Urban Rehabilitation Master in European Construction Engineering
Jorge RodrĂguez HernĂĄndez
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Introduction to Sustainable Construction Module 5. Sustainable Urban Rehabilitation
Table of Contents • Sustainable Cities • Urban Regeneration • Water Sensitive Urban Design • Case Studies
Master in European Construction Engineering
Introduction to Sustainable Construction Module 5. Sustainable Urban Rehabilitation
Water Sensitive Urban Design
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Impermeabilization of cities Advantages of surface impermeabilization: • Protection against erosion. • Comfort for the traffic. • Surfaces easier to clean. • Rapid surface drainage. Disadvantages due to excessive impervious surfaces: • Alteration of the natural water cycle (disappearance of infiltration, absorption, filtration, retention and evapotranspiration). • Impact on hydrogeology (lack of aquifer recharge). • Floods (shorter concentration). • Diffuse pollution and wastewater discharges of unitary systems. Master in European Construction Engineering
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Loss of value of rainwater as a natural resource. With the massive sealing of cities, rain water has become a management problem, not being considered as the natural, precious and limited (in space and time) resource that it is.
http://www.theguardian.com/environment/2012/may/03/rain-water-quality-uk-beaches Master in European Construction Engineering
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Furthermore, soil sealing also promotes "heat island effect“: a significant temperature rise that occurs in urban areas (up to 10oC). The main causes are: • The construction materials used in the urbanization process have a greater heat absorption than the natural terrain. • The concentration of buildings and infrastructure in urban areas, increasing the specific surface which absorbs heat. • The air pollution that increases the local greenhouse effect. • The lack of green spaces and water bodies acting as heat sinks. • The slow and inadequate cooling of the construction materials during the night.
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http://takvera.blogspot.com.es/2013/05/cities-to-get-much-hotter-as-heatwaves.html
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Water Sensitive Urban Design Within the Integrated Urban Water Cycle Management, which forms part of the Urban Regeneration, we find the possibility of applying water sensitive urban design to solve the problems due to the massive impermeabilization of the urban areas. Its main objective is to recover and maintain the hydrologic function of the original natural terrain, increasing soil infiltration, encouraging evaporation and recognizing the value of rainwater. To do this you must: • Reduce the flow of surface runoff, by capture and infiltration of rainwater. • Improve the quality of rainwater reducing pollutants present in the surface runoff. • Integrate the hydrological cycle in the urban environment, conceiving water as an aesthetic and land structuring element. • Reduce water consumption and promote reuse and regeneration of water. Master in European Construction Engineering
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The criteria to follow are: Thinking small: change the traditional focus on the scale of work, reducing and managing runoff from a small รกrea, using control techniques with reduced dimensions distributed throughout the area, allowing for greater integration into the environment. Source control: not give time nor space for the formation of large volumes of runoff, cutting the problems in the source with decentralized actions so that a local failure of a solution does not affect the overall integrity of the control system. Use easy and natural solutions: they are more effective in maintaining the hydrological functions of the ground and cuts the consumption of conventional construction materials by using natural materials such as native plants or gravel. Create multifunctional infrastructure and environments: all urban elements (roads, parking lots, roofs, sidewalks ...) can be designed to manage rainwater (retention, detention or infiltration). Master in European Construction Engineering
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Rainwater is a free natural resource, and requires a relatively simple infrastructure for collection, storage (harvest) and distribution. Despite its excellent quality, rainwater can not be considered safe. However, with an appropriate treatment, not too expensive, it can be fit for human consumption. In any case, rainwater can be used perfectly for toilets, cleaning, watering, washing machine and dishwasher, covering about 50% of daily consumption.
Global Water Partnership - a water secure world Girl collecting rainwater. Credit: PWP and GWP https://www.flickr.com/photos/globalwaterpart nership/4480665253/in/photostream/
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The set of structural and nonstructural techniques, to reduce the quantity of runoff and improve its quality, are applicable to different scales, both in new urban development and in regeneration/rehabilitation works, receiving different names:
Low Impact Development (LID) & Stormwater Best Management Practices (BMPs) – United States Water Sensitive Urban Design (WSUD) & Sustainable Drainage Systems (SuDS) – UK & Australia Mejores Prácticas de Control (MPC), Técnicas de Drenaje Urbano Sostenible (TEDUS) & Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) – Iberoamerica Master in European Construction Engineering
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Example of Swale in Seattle (USA)
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/Streetside_swale _Seattle.jpg
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Example of Artificial Wetland in Santander (Spain):
http://es.wikipedia.org/wiki/Parque_de_la_vaguada_de_Las_Llamas#mediaviewer/File:Parque_de_la_Vaguada_de_las_Llamas_2.JPG
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Example of Water Sensitive Urban Design in Santander (Spain): Park of “Las Llamas” or “ Las Llamas” Atlantic Park. Project by Battle i Roig (authors of numerous parks, urban areas and buildings, highlighting the design of the Water Expo fairgrounds held in Zaragoza in 2008).
Source: Author. 14 Master in European Construction Engineering
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Permeable pavements
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8f/Permeable_paver_demonstration.jpg
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Permeable pavements allow you to manage rainwater mainly in three ways:
Subsurface drainage
Water harvesting
Aquifer recharge
In addition, permeable pavements are Cool Pavements (they help to mitigate the heat island effect in cities). Master in European Construction Engineering
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Introduction to SustainablePermeable Construction Parking Area in “La Guía”, Module 5. Sustainable Urban Rehabilitation
Gijón (Spain)
Source: Author. 17 Master in European Construction Engineering
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Urban Hydrological Rehabilitation In conclusion, Urban Hydrological Rehabilitation means to take advantage of the process of urban regeneration to correct the causes of flooding and diffuse pollution. To this end, there is special emphasis in replacing impervious surfaces by permeable ones in: • Urban pavements. • Roofs of buildings (about 40% of the area of a city). The RHIVU Project (Hydrological Rehabilitation of Urban Road Structures) investigates the best way to do this http://www.giteco.unican.es/RHIVU/index.html
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Bibliography • • • •
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2020: Urban Regeneration. MOOC UJI. 2014 Libro Verde del Medio Ambiente Urbano - Green Paper on Urban Environment. Tomo II. 2009 http://www.ecourbano.es/imag/libroverde2.pdf B. Roberto Jiménez Gallardo. " Contaminación por Escorrentía Urbana - Urban Runoff Pollution". Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos 1999 ISBN 9788438001578 Environmental Protection Agency (EPA) (2012). Terminology of Low Impact Development. Distinguishing from Other Techniques That LID Address Community Growth Issues. Barrier Busters LID Fact Sheet Series. EPA. Washington. S. Wilson, R. Bray, P. Cooper (2004) Sustainable drainage systems: hydraulic, structural and water quality advice. London: CIRIA, C609, R & D Environmental Agency Report P2- 261-20-TR. Castro-Fresno, D. Andres-Valeri, VC, Sanudo-Fontaneda, LA, Rodriguez-Hernandez, J. (2013). Sustainable Drainage Practices in Spain, Specially Focused on Pervious Pavements. Water 5 (1), pp. 67-93. Wikipedia. http://thegameover19.wordpress.com/ http://www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/etudes/join/2014/507480/IPOLITRE_ET(2014)507480_EN.pdf http://ec.europa.eu/environment/life/news/newsarchive2014/documents/report-urbanresilience.pdf http://ec.europa.eu/environment/urban/pdf/rport-es.pdf Historical Archive Area Construction Engineering. 19 Master in European Construction Engineering
Introducción a la Construcción Sostenible Módulo 5. Rehabilitación Urbana Sostenible Master in European Construction Engineering
Jorge Rodríguez Hernández
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Tabla de Contenidos • Ciudades Sostenibles • Regeneración Urbana • Diseño Urbano Sensible al Agua • Casos prácticos
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Diseño Urbano Sensible al Agua
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Impermeabilización de las ciudades Ventajas asociadas a las superficies urbanas impermeables: • Protección frente a la erosión. • Comodidad del tráfico. • Fácil limpieza de las superficies. • Drenaje rápido en superficie. Desventajas debidas al exceso de superficies impermeables: • Alteración del ciclo natural del agua (desaparición de la infiltración, absorción, filtración, retención y evapotranspiración). • Afección a la hidrogeología (falta de recarga de acuíferos). • Inundaciones (menor tiempo de concentración). • Contaminación difusa y descargas de sistemas unitarios. Master in European Construction Engineering
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Pérdida del valor del agua de lluvia como recurso natural. Con la impermeabilización masiva de las ciudades, el agua de lluvia se ha convertido en un problema de gestión, dejando de ser considerada como el recurso natural, valioso y limitado (en el espacio y en el tiempo) que realmente es.
http://www.theguardian.com/environment/2012/may/03/rain-water-quality-uk-beaches Master in European Construction Engineering
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Además, la impermeabilización del terreno también fomenta el “efecto isla de calor”: incremento térmico importante que se produce en los núcleos urbanos (hasta 10oC). Sus principales causas son: • La mayor absorción de calor de los materiales de construcción empleados en la urbanización frente al terreno natural. • La concentración de edificios e infraestructuras en los núcleos urbanos que incrementa la superficie especifica que absorbe el calor. • La contaminación atmosférica que incrementa el efecto invernadero local. • La ausencia de espacios verdes y cuerpos de agua que actúen como disipadores de calor. • El enfriamiento lento e insuficiente de los materiales de construcción durante las horas nocturnas. Master in European Construction Engineering
Introducci贸n a la Construcci贸n Sostenible M贸dulo 5. Rehabilitaci贸n Urbana Sostenible
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Diseño Urbano Sensible al Agua Dentro de la Gestión del ciclo integral del agua urbana, que forma parte del proceso de Regeneración Urbana, encontramos la posibilidad de aplicar el diseño urbano sensible al agua para resolver los problemas debidos a la impermeabilización masiva del terreno urbano. Su objetivo fundamental es recobrar y mantener la funcionalidad hidrológica del terreno natural original, incrementando la infiltración del suelo, favoreciendo la evaporación y reconociendo el valor del agua de lluvia. Para ello se debe: • Reducir los caudales de escorrentía superficial, mediante la captación e infiltración del agua de lluvia. • Mejorar la calidad del agua de lluvia reduciendo los contaminantes presentes en la escorrentía superficial. • Integrar el ciclo hidrológico en el entorno urbano, concibiendo el agua como un elemento estético y ordenador del territorio. • Reducir el consumo de agua y potenciar su reutilización y regeneración. Master in European Construction Engineering
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Los criterios a seguir son: Pensar a pequeña escala: cambiar el enfoque tradicional acerca de la escala de trabajo, reduciéndola y gestionando las escorrentías de una pequeña área aplicando técnicas de control de reducidas dimensiones distribuidas por toda la zona, permitiendo una mayor integración en el entorno. Controlar en origen: no dar tiempo ni lugar a la formación de grandes volúmenes de escorrentía, atajando los problemas asociados de raíz con actuaciones descentralizadas de forma que un fallo local de una solución no afecta a la integridad global del sistema de control. Usar soluciones sencillas y naturales: son más efectivas en la conservación de las funciones hidrológicas del terreno y permiten reducir el consumo de materiales de construcción convencionales gracias al uso de materiales naturales como plantas nativas o gravas. Crear infraestructuras y entornos multifuncionales: todos los elementos urbanos (calles, aparcamientos, cubiertas, aceras…) pueden ser diseñados para gestionar agua de lluvia (retención, detención o infiltración). Master in European Construction Engineering
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El agua de lluvia es un recurso natural gratuito, y requiere de una infraestructura relativamente sencilla para su captación, almacenamiento y distribución. A pesar de su excelente calidad, el agua de lluvia no se puede considerar potable, aunque con un tratamiento adecuado, y no excesivamente costoso, puede llegar a ser apta para el consumo humano. En cualquier caso, el agua pluvial puede emplearse perfectamente para inodoros, limpieza, riego, lavadora y lavavajillas, cubriendo aproximadamente el 50% del consumo cotidiano.
Global Water Partnership - a water secure world Girl collecting rainwater. Credit: PWP and GWP https://www.flickr.com/photos/globalwaterpart nership/4480665253/in/photostream/
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El conjunto de técnicas estructurales y no estructurales para reducir la cantidad de escorrentía y mejorar su calidad resultan aplicables a diferentes escalas, tanto en nuevos desarrollos urbanos como en obras de regeneración/rehabilitación, recibiendo distintos nombres:
Low Impact Development (LID) & Stormwater Best Management Practices (BMPs) – Estados Unidos Water Sensitive Urban Design (WSUD) & Sustainable Drainage Systems (SuDS) – Reino Unido & Australia Mejores Prácticas de Control (MPC), Técnicas de Drenaje Urbano Sostenible (TEDUS) & Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) – Iberoamérica Master in European Construction Engineering
Introducci贸n a la Construcci贸n Sostenible M贸dulo 5. Rehabilitaci贸n Urbana Sostenible
Ejemplo de Cuneta Verde en Seattle (EEUU) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/Streetside_swale _Seattle.jpg
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Ejemplo de Humedal Artificial en Santander (España):
http://es.wikipedia.org/wiki/Parque_de_la_vaguada_de_Las_Llamas#mediaviewer/File:Parque_de_la_Vaguada_de_las_Llamas_2.JPG
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Ejemplo de Diseño Urbano Sensible al Agua en Santander (España): Parque de la Vaguada de las Llamas o Parque Atlántico de las Llamas. Proyecto de Battle i Roig (autores de numerosos parques, urbanizaciones y edificios, destacando el diseño del recinto ferial de la Exposición Universal del Agua, celebrada en Zaragoza en 2008).
Fuente: Elaboración Propia. 14 Master in European Construction Engineering
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Pavimentos Permeables
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8f/Permeable_paver_demonstration.jpg
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Los pavimentos permeables permiten gestionar el agua de lluvia fundamentalmente de tres formas:
Drenaje subsuperficial
Almacenamiento
Recarga de acuíferos
Además, los pavimentos permeables son Cool Pavements (ayudan a mitigar el efecto isla de calor en las ciudades). Master in European Construction Engineering
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Aparcamiento Permeable de la Guía, Introducción a la Construcción Sostenible Módulo 5. Rehabilitación Urbana Sostenible
Gijón (España)
Fuente: Elaboración Propia. 17 Master in European Construction Engineering
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Rehabilitación Hidrológica Urbana Como conclusión, la Rehabilitación Hidrológica Urbana consiste en aprovechar el proceso de regeneración urbana para corregir las causas de las inundaciones y la contaminación difusa. Con este objetivo, cobra especial importancia la sustitución de superficies impermeables por permeables en: • Pavimentos urbanos. • Cubiertas de los edificios (aproximadamente un 40% de la superficie de una ciudad). El Proyecto RHIVU (Rehabilitación Hidrológica de Viales Urbanos) investiga en la mejor manera de hacerlo http://www.giteco.unican.es/RHIVU/index.html
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Bibliografía • • • •
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Europa 2020: Regeneración Urbana. MOOC de la UJI. 2014 Libro Verde del Medio Ambiente Urbano. Tomo II. 2009 http://www.ecourbano.es/imag/libroverde2.pdf B.Roberto Jiménez Gallardo. “Contaminación por Escorrentía Urbana”. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos 1999 ISBN 9788438001578 Environmental Protection Agency (EPA) (2012). Terminology of Low Impact Development. Distinguishing LID from Other Techniques that Address Community Growth Issues. LID Barrier Busters Fact Sheet Series. EPA. Washington. S. Wilson, R. Bray, P. Cooper (2004) Sustainable drainage systems: hydraulic, structural and water quality advice. London: CIRIA, C609, Environmental Agency R&D Report P2- 261-20-TR. Castro-Fresno, D., Andrés-Valeri, V.C., Sañudo-Fontaneda, L.A., Rodriguez-Hernandez, J. (2013). Sustainable Drainage Practices in Spain, Specially Focused on Pervious Pavements. Water 5 (1), pp. 67-93. Wikipedia. http://thegameover19.wordpress.com/ http://www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/etudes/join/2014/507480/IPOLITRE_ET(2014)507480_EN.pdf http://ec.europa.eu/environment/life/news/newsarchive2014/documents/report-urbanresilience.pdf http://ec.europa.eu/environment/urban/pdf/rport-es.pdf Archivo histórico del Área de Ingeniería de la Construcción. 19 Master in European Construction Engineering