Introducció

La modelització matemàtica del sistema de drenatge urbà de Barcelona serveix com a punt de partida per a l’anàlisi del perill d’inundació i l’avaluació dels impactes que aquestes inundacions provoquen sobre els serveis urbans analitzats en el projecte, així com sobre els béns i les persones. El model de drenatge urbà utilitzat al projecte RESCCUE es basa en el desenvolupat per Barcelona Cicle de l’Aigua (BCASA), pel Pla director de sanejament de Barcelona (PDISBA’19)

La característica principal del nou model de drenatge urbà consisteix en la modelització de tota la xarxa de drenatge de la ciutat, tant primària com secundària, caracteritzant tots el elements singulars que la componen (reixes, embornals, tancs de retenció, vàlvules, estacions de bombament, etcètera). El model, denominat 1D/2D, combina la xarxa subterrània de clavegueram amb el comportament de circulació de l’aigua en superfície —principal novetat aportada pel model—, la qual cosa permet proporcionar informació sobre les variables hidràuliques profunditat, velocitat i extensió de les zones inundades de la ciutat durant episodis de pluja.

La calibració del model de drenatge urbà es va desenvolupar en funció de la pluja de disseny corresponent al període de retorn de 10 anys (T10), la qual es calcula a partir de models estadístics, establint la duració total del patró de pluja i ens permet conèixer el moment en què es produeix la intensitat de pluja més alta o punta. A la Figura 1 es compara la pluja de disseny per un període de retorn de 10 anys calculada amb les dades de pluges fins al 2018 amb la previsió per al període 2071-2100 d’acord amb els coeficients de canvi climàtic considerats en el projecte. En blau es pot veure la pluja actual i en verd, la previsió futura. Es pot observar com les intensitats punta augmenten considerablement amb el canvi climàtic.

Un cop validat el model es van simular els diferents períodes de retorn (T1, T10, T50, T100, T500) per a l’escenari actual i per a l’escenari futur, on s’apliquen els factors de canvi climàtic obtinguts de les projeccions de precipitació resultants de la regressió estadística de 20 sèries pluviomètriques proporcionades per 10 models climàtics globals forçats pels RCP 4.5 i 8.5, prèviament validats pel període històric 1976-2005.

Comportament de la xarxa drenant

Segons les noves projeccions climàtiques elaborades dins del marc del projecte, es preveu que la intensitat dels episodis de pluja torrencial a la ciutat augmenti entre un 20% i un 40%. Tenint en compte que la xarxa de clavegueram ja comença a patir desbordaments importants amb una pluja de període de retorn de 10 anys, aquest augment de la intensitat de la precipitació pot comportar un augment de les zones inundables de la ciutat, si no s’apliquen mesures d’adaptació que contribueixin a augmentar-ne la capacitat drenant.

De la simulació de les pluges de disseny associades a diferents períodes de retorn (T1, T10 i T100) per a l’escenari actual i per a l’escenari futur —que té en consideració les projeccions de canvi climàtic—, s’extreu el comportament de la xarxa de clavegueram i el percentatge de metres lineals de canonades, respecte de la longitud total de la xarxa, que entren en càrrega o pateixen desbordaments.

Lògicament, a mesura que s’incrementa el període de retorn, hi ha menys trams de col·lectors que funcionen en làmina lliure, aquells on l’aigua circula lliurement per les canonades, ja que cada vegada estan més sol·licitats. En la simulació de l’escenari futur de canvi climàtic per al període de retorn de 10 anys (T10) s’observa un empitjorament del funcionament de la xarxa de clavegueram respecte de l’estat actual, que augmenta del 24% fins al 28% els trams on l’aigua circula en superfície, i disminueix del 40% al 36% els trams que treballen en làmina lliure. Si observem les simulacions per al període de retorn de 100 anys (T100), els trams on l’aigua circula sobre el terreny augmenten fins a un 44% del total de la xarxa, i els trams on l’aigua circula sense problemes es redueixen del 27% fins al 22%. Es pot deduir que el dimensionament insuficient de la xarxa de clavegueram per a períodes de retorn alts comportarà problemes d’inundacions en grans àrees de la ciutat.

Àrees de risc

El model de drenatge urbà ens permet analitzar el comportament de l’aigua en superfície parametritzant la velocitat i el calat de l’aigua, i conèixer l’extensió de les zones inundables de la ciutat. El mapa següent mostra com varia la inundabilitat urbana per als períodes de retorn més significatius: T10 per representar una freqüència habitual i T100 per representar episodis de pluja d’alta intensitat; tant per a l’escenari actual com per a l’escenari futur.

Seleccionant les diferents capes es pot observar com varia l’alçària d’aigua en superfície segons el període de retorn considerat. Al mateix temps es pot comparar el canvi entre l’estat actual i l’estat futur a causa dels efectes del canvi climàtic.

Tal com s’aprecia al mapa, els punts més crítics de la ciutat per risc d’inundació són els següents:

1. Diagonal – plaça de Francesc Macià
2. Urgell / Casanova / av. Roma
3. Ronda Sant Pau – av. Paral•lel
4. Voltants del carrer de Sant Pau
5. Diagonal (Bruc – Roger de Flor)
6. Clot – Navas
7. Via Augusta - Príncep d’Astúries - rambla del Prat
8. Voltants de la rambla de Prim
9. Plaça de Llucmajor
10. Tajo – Cartellà
11. Carrer Parcerisas
12. Carrer de la Riera Blanca
13. Voltants de la Seat (Zona Franca)
14. Torrent de Tapioles

Adaptació

Un cop avaluat l’empitjorament del comportament de la xarxa de clavegueram, el projecte passa a l’avaluació de mesures d’adaptació que contribueixin a augmentar-ne la capacitat drenant del sistema. Aquestes mesures s’han diferenciat en dos escenaris d’adaptació: el primer contempla la implementació de SUDS (Sistemes de Drenatge Sostenible) a la ciutat - escenari Adapt.1- i el segon contempla la introducció de millores estructurals a la xarxa de clavegueram (millora de les canonades, implementació de tancs de retenció d’aigües pluvials, etc) juntament amb els SUDS - escenari Adapt.2-.

A continuació es mostren els mapes d’inundabilitat urbana resultants de la simulació dels models un cop introduïts els escenaris d’adaptació 1 i 2 per als períodes de retorn més significatius (T10 i T100):

Al plànol es pot apreciar com l’aplicació dels escenaris d’adaptació produeix la reducció de l’extensió de les zones inundables de la ciutat en comparació a l’escenari de futur amb canvi climàtic (s’atenuen les superfícies de colors blau obscur i desapareixen les de color blau clar). Si analitzem concretament les àrees dels punts més crítics de la ciutat per risc d’inundació sense mesures d’adaptació (ressaltades amb color taronja), es pot visualitzar com aquesta disminució s’aprecia als dos escenaris d’adaptació i períodes de retorn, encara que ho fa de forma especialment notable al període de retorn de 10 anys i amb les mesures de l’escenari d’adaptació 2 (mesures SUDS i estructurals). De fet, en aquest últim escenari la situació millora molt considerablement perquè veiem que han desaparegut totalment les zones de risc de Ronda Sant Pau – av. Paral·lel, voltants del carrer de Sant Pau, Diagonal (Bruc – Roger de Flor) i voltants de la rambla de Prim. Aquest últim resultat posa de manifest l’impacte positiu que tenen les obres estructurals que s’estan realitzant o impulsant a curt termini com són el desdoblament del gran interceptor de la Diagonal, l’eix drenant de l’avinguda Paral·lel i carrer Vila i Vila i el dipòsit soterrat de regulació d’aigües pluvials de l’eix drenant de l’avinguda de Prim.

D'altra banda, si es compara l'escenari de futur, és a dir l'estat actual de la ciutat afectat per les futures condicions de pluja degudes al canvi climàtic, amb els diferents escenaris d’adaptació, es pot obtenir la millora del comportament de la xarxa de clavegueram representada com a percentatge de metres lineals de canonades, respecte de la longitud total de la xarxa, que entren en càrrega o pateixen desbordaments.

Lògicament, com l’escenari d’adaptació 2 inclou les mesures SUDS de l’escenari d’adaptació 1, aquest obté millors resultats (és a dir més longitud de trams en làmina lliure i menys de funcionament a pressió o sobre terreny per exemple).

De la revisió de les figures 3 i 4 per la pluja de 10 anys de període de retorn amb canvi climàtic es comprova que en cap dels escenaris d’adaptació s’ha aconseguit evitar les inundacions al 100% (és dir, el 100% de la xarxa en làmina lliure), però les reduccions respecte a l’escenari futur amb canvi climàtic són molt importants, arribant fins a un 83% de la xarxa treballant en làmina lliure en el cas de l’escenari d’adaptació 2.

És important assenyalar que l’escenari d’adaptació 2 contempla la proposta d’actuacions per la xarxa primària de la ciutat i considera la xarxa secundària amb capacitat suficient.