Recolección de aguas pluviales para el almacenamiento y recuperación de acuíferos en Adelaida
Australia del Sur
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Entidad responsable
El esquema MAR de Salisbury Water es operado por el equipo de Salisbury Water, una unidad de negocios separada de la Ciudad de Salisbury (Fig. 2). La unidad actúa como un proveedor de servicios de agua que apoya las iniciativas del Consejo para brindar beneficios económicos, ambientales y sociales a la comunidad.
Fig. 2 – Estructura de gobernanza del agua de Salisbury
Salisbury Water está gobernada por la Junta de Gestión del Agua de Salisbury (SWMB), que incluye expertos externos independientes en agua / industria y miembros senior del Consejo. SWMB está dirigido por un miembro externo independiente que proporciona consejo al Director Ejecutivo de la Ciudad de Salisbury en relación al enfoque estratégico, legislativo, regulatorio y político, asuntos comunitarios y gestión de riesgos. Salisbury Water opera y gestiona los proyectos de almacenamiento, bombeo, tratamiento y distribución.
Otros socios clave asumieron un papel importante en la etapa inicial de la viabilidad e implementación del programa MAR de Salisbury, tanto del sector público como del privado (Tab. 1) (Zheng et al., 2021).
Explicación detallada
Salisbury Water MAR Scheme se basa en dos métodos diferentes: almacenamiento y recuperación de acuíferos (ASR) y almacenamiento, transferencia y recuperación de acuíferos (ASTR). Este último implica suministrar agua a un pozo para el almacenamiento y recuperación de un pozo distinto, mientras que en ASR el agua se recupera del mismo pozo (Page et al., 2018) – Fig. 6. Un atractivo importante del uso de pozos de inyección (perforaciones) y el almacenamiento de acuíferos en un contexto urbano es que solo se requiere una pequeña huella superficial para que las obras de la boca del pozo logren un gran almacenamiento que pueda ser la base del desarrollo urbano. (Kellogg Brown & Root Pty Ltd, 2004).
Dependiendo de los parámetros específicos de calidad del agua y el uso final, la implementación de ASR puede requerir el uso combinado de sistemas de tratamiento híbridos de ingeniería natural (Page et al., 2017). Debido a la variable calidad, los sistemas de recolección de aguas pluviales generalmente requieren cierto nivel de tratamiento para minimizar los riesgos operativos. El uso de los humedales y los sistemas biorretentivos pueden ayudar a reducir las cargas de materia orgánica y eliminar el nitrógeno y el fósforo a través de la fitorremediación (Ahmed et al., 2019).
En Salisbury, las aguas pluviales urbanas tratadas con humedales se almacenan a través del almacenamiento y recuperación de acuíferos (ASR) y la transferencia y recuperación de almacenamiento de acuíferos (ASTR) en acuíferos de piedra caliza confinados para proporcionar un suministro de agua sostenible que se distribuye a los clientes a través de una red dedicada de «tubería púrpura» no potable.
En general, la práctica es la siguiente: Durante el período de altas precipitaciones en invierno, el exceso de aguas pluviales, filtradas y limpiadas por los humedales, se bombea al acuífero que se encuentra hasta 220 m por debajo del suelo. Durante el verano, el agua se recupera según sea necesario.
El monitoreo en uno de los primeros humedales construidos a principios de la década de 1990 demostró que la calidad del agua mejoró significativamente. Impulsado por la necesidad de reducir los costos en el riego de los campos deportivos adyacentes, el Consejo de Salisbury comenzó la investigación para el uso del agua del humedal (Zheng et al., 2021). El primer ensayo de ASR en 1994, utilizó el acuífero de piedra caliza arenosa del Terciario Inferior (esquema ASR de Paddocks, capacidad 0.05×106 m3). El agua recuperada desviada a un estanco y posteriormente utilizada en riego. Una empresa de lana comenzó a utilizar agua de esta instalación en Salisbury South para la limpieza, ya que el agua recuperada de baja salinidad requería menos detergente en el proceso de lavado de lana. El ensayo resultó en una asociación entre el Consejo de Salisbury, Michell Wool y Parafield Airport Ltd., con el apoyo financiero del gobierno australiano para construir una instalación de reciclaje de aguas pluviales en las pistas del aeropuerto de Parafield, conocida como la «fábrica de agua». Esta iniciativa ha suministrado 1-3×103 m3/día para las operaciones de Michell Wool. Los esquemas Paddocks y Parafield (capacidad 1,1×106 m3) son ahora importantes centros que suministran agua reciclada a más de 1 000 clientes y 5 000 hogares a través de minoristas de tercer grupo.
El sistema Parafield es un humedal construido y consta de tres cuencas: una cuenca en el arroyo, una cuenca de almacenamiento de retención y una cuenca de limpieza mediante juncos (Fig. 7). La cuenca de entrada capta la escorrentía de aguas pluviales del área de captación, ralentizando el flujo, eliminando los sólidos en suspensión y desviándolo a la cuenca de almacenamiento de retención. El agua en la cuenca de almacenamiento fluye hacia la cuenca del juncal por gravedad natural. El agua que pasa a través del juncal se inyecta estacionalmente (principalmente en invierno) y se almacena en acuíferos adyacentes. El agua tratada se almacena en el sistema de almacenamiento y recuperación de acuíferos (ASR). La cuenca del juncal está cubierta por redes para pájaros, lo que evita que las aves ingresen y contaminen el sistema. El agua que fluye en el juncal está regulada para garantizar un tiempo de retención de diez días y un nivel de agua de 30-70 cm (Page et al., 2010).
La superficie total de este sistema es de 11,2 ha y el área de captación es de 1600 ha, principalmente una zona residencial con un pequeño número de zonas de parques y una zona industrial. El área de captación cuenta con un complejo sistema de drenaje de aguas pluviales para la recolección de escorrentías de aguas pluviales, que es principalmente drenaje de calles y techos.
El agua que fluye hacia y a través de este humedal artificial altamente sofisticado, está altamente regulada y en tiempos de flujo muy alto, el humedal puede aislarse del agua que ingresa. El agua recuperada del almacenamiento del acuífero se suministra al barrio adyacente de Mawson Lakes como servicio secundario de agua y también se utiliza en el lavado de lana cercana. Los usuarios pagan un costo reducido en comparación con el agua totalmente tratada (Dandy et al., 2019; Kim, 2010).
El costo de capital del proyecto fue de AUS $ 4.5 millones, con el apoyo financiero inicial de AUS $ 1.4 millones a través de la
Iniciativa de Aguas Pluviales Urbanas de La Commonwealth Environment Australia, AUS $ 1 millón de GH Michell & Sons Australia (compañía de lana), AUS $ 140 000 de la Junta de Gestión del Agua de la Cuenca Barossa de las llanuras del norte de Adelaida, una contribución en especie de AUS $ 40 000 del que era el Departamento de Recursos Hídricos de SA, y el resto fue financiado por la Ciudad de Salisbury (Radcliffe et al., 2017).
Salisbury tiene hoy más de 150 km de tuberías de agua reciclada y todo el sistema está compuesto por 31 pozos ASR y 32 pozos ASTR (Fig. 8).
Potencial de replicación en la región SUDOE
El ejemplo de Salisbury Water ya se está adoptando a nivel nacional y en el extranjero, como la estrategia GWRS de Western Australia Perth para mejorar la seguridad hídrica a largo plazo para la ciudad utilizando bancos de agua a través de ASTR (Vanderzalm et al., 2020).
Los principales problemas de ASR se relacionan con la calidad del agua de origen y la viabilidad técnica en la ubicación seleccionada (diseño del sistema hidrogeológico y técnico para lograr beneficios que excedan los costos, cumplimiento del sistema con las regulaciones existentes y establecimiento de mecanismos consultivos para permitir las negociaciones de las partes interesadas). En el entorno urbano, los problemas generalmente giran en torno a las restricciones en el almacenamiento disponible o, si el agua es de baja calidad y la necesidad de infraestructura adicional para abastecer suficiente agua para satisfacer la demanda (Martin y Dillon, 2002).
Se espera que la región mediterránea se enfrente a problemas similares con eventos extremos relacionados con el cambio climático y MAR/ASR puede proporcionar una solución adecuada en áreas urbanas y periurbanas. Aunque no está directamente relacionado con MAR y ASR, el municipio portugués de Lisboa, en colaboración con la empresa local de servicios de agua, está estableciendo actualmente la construcción de un sistema de conductos en la ciudad, que permitirá crear una red de agua reciclada y segura para su reutilización en riego y lavado de las Fábricas de Agua (anterior EDAR). La reducción global del consumo de agua potable ha sido uno de los grandes objetivos estratégicos del municipio, y la red de agua regenerada es un paso decisivo en esta dirección, habiendo sido una de las medidas más valoradas por la Comisión Europea para otorgar a Lisboa la distinción de Capital Verde Europea 2020.
Perspectivas de futuro
La abundancia de aguas pluviales puede ser un problema en el futuro cercano. En Australia, los impactos del cambio climático están surgiendo con el promedio nacional de precipitaciones que fue un 40% por debajo del promedio para el año en 277.6 mm, siendo de 465.2 mm entre 1961-1990 (Radcliffe y Page, 2020). Por otro lado, desde la perspectiva económica, las tecnologías basadas en la naturaleza pueden tener un papel más amplio en el futuro con inversiones más pequeñas requeridas a largo plazo. El humedal Salisbury Water-ASR proporcionó un suministro adicional de agua potable con ahorros notables y sistemas de baja complejidad en comparación con los proyectos de tratamiento terciario de la EDAR (Radcliffe y Page, 2020).
Entorno institucional
La primera cuestión que debe abordarse es la protección de la calidad de las aguas subterráneas y las normas de calidad del agua que se inyectará. Australia fue una de las primeras naciones en desarrollo y directrices para la gestión basada en el riesgo de la MAR – Directrices australianas para el reciclaje de agua: recarga gestionada de acuíferos («Directrices MAR») (NRMMC-EPHC-NHMRC, 2009). Estos fueron desarrollados bajo la experiencia acumulada a través de décadas de investigación.
Las directrices fueron el resultado de un estudio de dos años de la Asociación de Investigación del Agua Urbana de Australia que revisó la práctica internacional y las directrices para la recarga artificial de las aguas inyectadas. La planta piloto ASR de Andrews Farm al sur de Australia se utilizó como un caso de estudio para demostrar la viabilidad y sostenibilidad de la inyección de las aguas pluviales urbanas que recibieron solo tratamiento pasivo en estanques de detención de inundaciones, en un acuífero salobre, y en la recuperación del riego (Martin y Dillon, 2002).
Estas directrices imponen un alto rendimiento en relación con la sostenibilidad ambiental y cubren la concesión de licencias, el pretratamiento, el monitoreo, asesoramiento/guía para las concentraciones máximas de contaminantes en el agua de inyección, el tiempo de residencia antes de la recuperación y la gestión de las operaciones de ASR y la descripción de un proceso para la implementación (Fig. 3).
Entorno geográfico
El sur y el oeste de Australia son dos de las partes con más problemas de agua en Australia (Prommer et al., 2013), experimentando un clima seco en los últimos 40 años, con sequías severas durante la última década combinadas con un rápido crecimiento de la población y el desarrollo urbano. En las ciudades más grandes de Australia, la evolución climática para las próximas décadas muestran predominantemente un aumento de la aridez, destacando la estación invernal húmeda en el sur, y un aumento de la evapotranspiración El aumento de la intensidad de los eventos de lluvia diaria extrema tiene implicaciones para la escorrentía de aguas pluviales. La alta intensidad de las precipitaciones puede provocar inundaciones y una menor recarga de las aguas subterráneas en algunos puntos donde se supera la capacidad de infiltración de los suelos. Las áreas costeras que dependen de fuentes de agua subterránea también pueden verse afectadas por la intrusión salina. Para hacer frente a la problematica, Australia ha invertido mucho en la implementación de procedimientos sostenibles de gestión del agua urbana que incluyen la recarga de acuíferos gestionados (MAR) (Fig. 4).
El área urbana de Adelaida, compuesta por varias ciudades satélite, ha implementado varios de estos proyectos dadas las condiciones geológicas favorables (Fig. 5) en las que se incluye el área de estudio (norte de Adelaida).
Reseña histórica
La energía de las aguas pluviales como recurso hídrico suplementario en Adelaida se consideró por primera vez a principios de la década de 1950 para mejorar los acuíferos salobres y proporcionar una reserva para tiempos de escasez de agua. El concepto se ha considerado más importante al darse cuenta de que el río Murray, una fuente importante de suministro de agua de Adelaida, se vio significativamente comprometido en cantidad y calidad a través del uso excesivo por parte de los regantes y los impactos asociados a la intrusión salina (Kellogg Brown & Root Pty Ltd, 2004).
En 1977 un estudio australiano recomendó la conservación de los recursos hídricos en ríos y arroyos y la recarga de acuíferos, siempre que esas concentraciones de nutrientes fueran controladas (Radcliffe y Page, 2020).
La sequía milenaria, un período de lluvias reducidas a principios del siglo XXI, obligó a la industria australiana del agua a adaptarse. La Iniciativa Nacional del Agua (NWI) se aprobó y sentó las bases para los mercados del agua, el comercio y la fijación de precios, pero también condujo al desarrollo de directrices regulatorias sobre el uso de aguas pluviales y agua reciclada (Vanderzalm et al., 2020).
En 1994, comenzó la primera prueba de ASR de Salisbury y en 1999 se terminó la instalación de recolección de aguas pluviales de Parafield para abastecer a una empresa de procesamiento de lana (Kim, 2010). Otros centros conectados por red de reticulación a partir de 2001, con mejoras significativas completadas entre 2012 y 2016, mientras que la venta oficial regulada de suministro de agua comenzó en 2004.
Evidencia de los beneficios de la implementación
Salisbury Water reportó múltiples beneficios tanto para la comunidad local como para la región en general. Los más relevantes son:
- Reducción de la demanda de recursos hídricos existentes, como el río Murray y las cuencas hidrográficas de Adelaide Hills
- Aumento de la biodiversidad local a través del establecimiento de más de 50 humedales que proporcionan un hábitat para las especies de aves.
- Reducción del volumen de escorrentía de aguas pluviales y ayudar a proteger el sensible entorno marino de Barker Inlet en el Golfo de St. Vincente.
- Mayores oportunidades para la educación ambiental y la investigación y la conciencia pública con la participación de los voluntarios de la comunidad.
- Salisbury Water para regar está ayudando a mantener la infraestructura verde de la ciudad que también proporcionó actividades recreativas.
- El aumento de la disponibilidad de agua permite el riego incluso durante los períodos de sequía.
- Mayor protección contra inundaciones para la propiedad.
- El tratamiento natural de las aguas pluviales permitió una opción de tratamiento de bajo costo para uso comunitario y un suministro de agua alternativo para la industria (ahorros de más de AUS $ 3 millones cada año) (Zheng et al., 2021).
La aceptación social del uso de aguas pluviales se evaluó mediante encuestas «¿Apoyaría el caso A, B o C para el uso de aguas pluviales?» y «¿Confiaría en las autoridades para garantizar la calidad del agua de estos casos?». Siguiendo tres opciones: Los resultados mostraron que el apoyo a los esquemas de aguas pluviales es alto para las tres opciones (Fig. 9) (Dandy et al., 2019)
(A) Tratamiento a través de un humedal y almacenamiento y recuperación de acuíferos y luego entrega a su casa a través de una red de tuberías de tercera separada donde podría usarse para el riego del jardín, la descarga del inodoro y en la lavadora.
B) Tratamiento a través de un humedal, almacenamiento y recuperación de acuíferos y entrega a un depósito de suministro de agua para su mezcla con otras fuentes de agua antes de ser tratada a través de una planta de tratamiento de agua. El agua se distribuiría a través de la red de suministro de agua para beber y otros fines.
(C) Tratamiento a través de un humedal y almacenamiento y recuperación de acuíferos y luego inyección directa en la red de suministro de agua para beber y otros fines.
Puntos clave del método innovador
- El agua no potable en la ciudad de Salisbury se conoce como Agua de Salisbury y es una mezcla de aguas pluviales tratadas y aguas subterráneas nativas que se utiliza para regar parques, reservas, escuelas e industria.
- La recolección, almacenamiento y distribución utiliza humedales construidos, recarga de acuíferos gestionados (MAR) y red de distribución de «tubería púrpura» en toda la ciudad
- El uso de agua alternativa para fines de agua no potable permite reducir los costos de tratamiento durante todo el año.
- Los humedales también proporcionan protección contra inundaciones y aumentan la biodiversidad local con oportunidades recreativas.
- Capturar, tratar y reutilizar las aguas pluviales para ayudar a proteger los entornos marinos sensibles aguas abajo.
Reconocimientos
Esta innovadora práctica fue sugerida por Sergi Compte del Catalan Water Partnership
Referencias
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Vanderzalm, J., Naumann, B., Higginson, S., Page, D., Jones, A., Moscovis, V., Hamilton, S., Gonzalez, D., Dandy, G., Barry, K., Dillon, P., Prommer, H., Donn, M. (2020) Australian exemplars of sustainable and economic managed aquifer recharge. Water e-Journal Vol 5 No 4 https://www.awa.asn.au/resources/latest-news/environment/natural-environment/australian-exemplars-of-sustainable-and-economic-managed-aquifer-recharge
Zheng, Y., Ross, A., Villholth, K.G. and Dillon, P. (eds.), 2021. Managing Aquifer Recharge: A Showcase for Resilience and Sustainability. Paris, UNESCO. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000379962.locale=en
REFERENCIAS EN INTERNET :
Salisbury Water Information Brochure 2021/22 (https://www.salisbury.sa.gov.au/assets/files/content/public/services/salisbury_water/Salisbury_Water_Information_Brochure_-_2021-2022.pdf)
Salisbury Alternative Scheme – Water Sensitive Cities (https://watersensitivecities.org.au/wp-content/uploads/2018/10/26-Salisbury-Water-Alternative-Water-Scheme_FINAL.pdf)
Participating members:
Salisbury Water (https://www.salisbury.sa.gov.au/services/salisbury-water/what-is-salisbury-water)
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