En el distrito de Villa El Salvador se vienen ejecutando obras de pavimentación de las vías, la ejecutada en la Av. Mateo Pumacahua tramo comprendido entre la Av. Separadora Industrial y la Av. Pachacutec”, trae como consecuencia la disminución de la infiltración y las precipitaciones que se registraron en los últimos años en el distrito han ocasionado aniegos provocando accidentes peatonales y de vehículos. Para dar solución ingenieril a este problema se propone implementar el SISTEMA URBANO DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS) y que consiste en técnicas de gestión de aguas producidas por las precipitaciones, permitiendo devolver el ciclo del agua a las poblaciones urbanizadas, mejorando la calidad del agua a infiltrar y evitando las inundaciones. Mediante cunetas verdes se recolectará los excedentes de aguas pluviales que proviene de las pendientes altas, el agua recolectada se distribuirá mejorando las áreas verdes de la zona de estudio. El hidrograma Unitario Sintético del SCS fue modelado con el HEC-HMS, cuyos resultados fueron, el caudal de diseño de 0.3 m3/s y el volumen excedente de 6400 m3, por otro lado, el balance hídrico nos mostró un déficit que no permitirá cubrir el 1.5% del mantenimiento de las áreas verdes. Del análisis de las alternativas se escogió las cunetas verdes por ser las económicas y con los mismo beneficios técnicos y ambientales. Las precipitaciones registradas el 08/08/2018 fue de 0.2 mm/h y ocasionaron aniegos en la zona de estudio. Las cunetas verdes fueron diseñadas para eventos extraordinarios, el cual permitirá solucionar los problemas de inundaciones. / In the district of Villa El Salvador, paving works have been carried out on the roads, the one executed on Av. Mateo Pumacahua section between Av. Separadora Industrial and Av. Pachacutec", brings as a consequence the decrease in infiltration and rainfall that was recorded in recent years in the district have caused aniegos causing pedestrian and vehicle accidents. To provide an engineering solution to this problem, it is proposed to implement the SUSTAINABLE URBAN DRAINAGE SYSTEM (SUDS) and that consists of water management techniques produced by rainfall, allowing to return the water cycle to urbanized populations, improving the quality of the water to be infiltrated and avoiding floods. Through ditches the surplus rainwater that comes from the high slopes will be collected, the collected water will be distributed improving the green areas of the study area. The Synthetic Unit hydrograph of the SCS was modeled with the HEC-HMS, the results of which were, the design flow of 0.3 m3 / s and the excess volume of 6400 m3, on the other hand, the water balance showed us a deficit that did not cover 1.5 % of the maintenance of green areas. From the analysis of the alternatives, green ditches were chosen because they are economical and have the same technical and environmental benefits. The rainfall recorded on 08/08/2018 was 0.2 mm / h and caused waterlogging in the study area. The green gutters were designed for extraordinary events, which will allow solving flood problems. / Tesis

El fenómeno El Niño provoca intensas precipitaciones pluviales que se acumulan y discurren por la superficie, transportando importantes caudales de agua que se incrementan con el desplazamiento debido a la carencia de un pavimento permeable como sucede en la ciudad de Tumbes. Esta deficiencia produce daños en los sistemas de abastecimiento de agua, alcantarillado y aguas pluviales que, debido a la cantidad de basura y lodo que transportan los azolvamientos severos, afectan a las infraestructuras hidráulicas, medio ambiente y calidad de vida de la población. Una propuesta de solución es utilizar un sistema de drenaje urbano sostenible que permita complementar el sistema único de saneamiento diseñado para las aguas servidas, residuales y pluviales, existente en la gran mayoría de ciudades. Esta solución consiste en el diseño de un pavimento permeable porque permite alcanzar un volumen de captación de agua de 81-730 l/min/m2 debido al contenido de vacíos de 13 a 25%. Esta característica física es importante para garantizar la infiltración de grandes volúmenes de agua mediante sus poros para luego transmitir a estratos subyacentes; reducir el flujo del calor al conductor; y mitigar la isla de calor urbano en las ciudades. La presente investigación tiene como objetivo evaluar el desempeño del concreto permeable mediante 5 diseños de mezcla para estudiar la resistencia a la compresión, a la flexión y permeabilidad; la comparación de la escorrentía superficial pluvial de un pavimento de concreto permeable con un pavimento de concreto convencional mediante el software SWMM 5.1; y la comparación respecto al costo. / The El Niño phenomenon causes intense rainfall that accumulates and runs over the surface, transporting significant volumes of water that increase with displacement due to the lack of a permeable pavement, as happens in the city of Tumbes. This deficiency causes damage to the water supply, sewerage, and rainwater systems that, due to the amount of garbage and mud transported by severe silts, affect the hydraulic infrastructures, environment, and quality of life of the population. A proposed solution is to use a sustainable urban drainage system that allows complementing the unique sanitation system designed for sewage, waste, and storm water, existing in most cities. This solution consists of the design of a permeable pavement because it allows reaching a water collection volume of 81-730 l/min/m2 due to the void content of 13 to 25%. This physical characteristic is important to guarantee the infiltration of large volumes of water through its pores and then transmit to underlying strata; reduce heat flow to the conductor; and mitigate the urban heat island in cities. The objective of this research is to evaluate the performance of permeable concrete through 5 mix designs to study the resistance to compression, bending and permeability; the comparison of the surface rain runoff of a permeable concrete pavement with a conventional concrete pavement using SWMM 5.1 software; and the cost comparison. / Tesis

Tesis por compendio / [ES] Se ha demostrado que los pavimentos permeables conforman una herramienta eficiente para la mejora de la calidad del agua de escorrentía urbana. No obstante, su funcionamiento puede verse afectado negativamente cuando reciben escorrentías con una elevada carga de sedimento en suspensión, llegando a colmatar la estructura. Además, la fuerte correlación que existe entre el comportamiento de sólidos en suspensión y microplásticos, sugiere pensar que los pavimentos permeables pueden representar un gran potencial para evitar que estos contaminantes alcancen el medio ambiente. De este modo, la presente Tesis Doctoral trata de profundizar en el conocimiento del comportamiento hidráulico de los pavimentos permeables, así como en su capacidad para el tratamiento de la escorrentía urbana, poniendo especial énfasis en la gestión de contaminantes emergentes como los microplásticos. La Tesis Doctoral se presenta en formato por compendio de 4 artículos. El Artículo 1 revisa el estado actual de las normas y criterios de diseño de estructuras de pavimento permeable que recogen las principales guías básicas españolas para el diseño de SUDS. Además, discute las principales y más recientes innovaciones llevadas a cabo en España en el ámbito de esta técnica. Por último, se identifican las principales barreras que impiden formalizar la implementación de los pavimentos permeables en las ciudades, y propone una serie de recomendaciones para ser incorporadas a los documentos de referencia para el diseño de estas estructuras. Con el objetivo de contribuir a resolver las limitaciones identificadas en el capítulo anterior, el Artículo 2 examina el comportamiento hidrológico y ambiental de un pavimento permeable de asfalto poroso, sometido a colmatación prolongada en el tiempo, empleando sedimentos reales de diferentes características físicas y ambientales. Finalmente, se estudia la movilización (distribución y destino) de los sedimentos empleados en la investigación, en función de los procesos de filtración, retención y producción de escorrentía superficial. Los SUDS se confirman como herramientas eficaces en la gestión de contaminantes presentes en las escorrentías urbanas. El reciente descubrimiento de la fuerte correlación entre uno de los contaminantes que más eficientemente retienen (sólidos en suspensión), y los microplásticos, plantea la cuestión sobre cómo responderán ante la presencia de este contaminante emergente. El Artículo 3, muestra una exhaustiva revisión y recopilación del potencial de las diferentes tipologías de SUDS para la gestión de microplásticos presentes en la escorrentía urbana. Además, analiza la capacidad de retención de microplásticos de las técnicas estudiadas, así como la distribución de partículas en su estructura. Por último, se identifican posibilidades de mejora en su diseño. A pesar de que todavía falta mucho por investigar en este campo, cada vez son más los trabajos que estudian los SUDS como herramienta de control de microplásticos. Humedales artificiales, estanques, o elementos de biorretención y filtración, son las tipologías de más analizadas hasta el momento, siendo muy escasos los estudios que se han centrado de los pavimentos permeables. Con el objetivo de ampliar y contribuir al conocimiento respecto de esta técnica, el Artículo 4 examina de manera experimental el comportamiento de varias estructuras piloto de pavimento permeable para el control de microplásticos. Además, determina la capacidad de retención de microplásticos, a nivel global y capa por capa, estudiando la influencia de varios factores como el modo de entrada de agua y de microplásticos en el pavimento permeable, el tipo de superficie permeable empleada, el número de capas de geotextil dispuestas, y la incorporación de material adsorbente en la estructura. / [CA] Ha quedat demostrat que els paviments permeables són una eina eficient per a millorar la qualitat de l'aigua de l'escorrentia urbana. No obstant això, el seu funcionament pot veure's afectat negativament quan reben escorrenties amb una elevada càrrega de sediments en suspensió, arribant a colmatar l'estructura. A més, la forta correlació que existeix entre el comportament dels sòlids en suspensió i els microplàstics suggereix que els paviments permeables poden representar un gran potencial per a evitar que aquests contaminants arriben al medi ambient. D'aquesta manera, aquesta Tesi Doctoral tracta d'aprofundir en el coneixement del comportament hidràulic dels paviments permeables, així com en la seua capacitat per al tractament de l'escorrentia urbana, posant especial èmfasi en la gestió de contaminants emergents com els microplàstics. La Tesi Doctoral es presenta en format de compendi de 4 articles. L'Article 1 revisa l'estat actual de les normes i criteris de disseny d'estructures de paviment permeable que recullen les principals guies bàsiques espanyoles per al disseny de SUDS. A més, discuteix les principals i més recents innovacions realitzades a Espanya en l'àmbit d'aquesta tècnica. Finalment, s'identifiquen les principals barreres que impedeixen formalitzar la implementació dels paviments permeables a les ciutats i es proposen una sèrie de recomanacions per a ser incorporades als documents de referència per al disseny d'aquestes estructures. Amb l'objectiu de contribuir a resoldre les limitacions identificades en el capítol anterior, l'Article 2 examina el comportament hidrològic i ambiental d'un paviment permeable d'asfalt porós, sotmès a colmatació prolongada en el temps, emprant sediments reals de diferents característiques físiques i ambientals. Finalment, s'estudia la mobilització (distribució i destí) dels sediments emprats en la investigació, en funció dels processos de filtració, retenció i producció d'escorrentia superficial. Els SUDS es confirmen com a eines eficaces en la gestió de contaminants presents en les escorrenties urbanes. El recent descobriment de la forta correlació entre un dels contaminants que més eficientment reté (sòlids en suspensió) i els microplàstics planteja la qüestió de com respondran davant la presència d'aquest contaminant emergent. L'Article 3 mostra una exhaustiva revisió i recopilació del potencial de les diferents tipologies de SUDS per a la gestió de microplàstics presents en l'escorrentia urbana. A més, analitza la capacitat de retenció de microplàstics de les tècniques estudiades, així com la distribució de partícules en la seua estructura. Finalment, s'identifiquen possibilitats de millora en el seu disseny. Malgrat que encara falta molt per investigar en aquest camp, cada vegada hi ha més treballs que estudien els SUDS com a eina de control de microplàstics. Aiguamolls artificials, estanys o elements de biorretenció i filtració són les tipologies més analitzades fins al moment, sent molt escassos els estudis que s'han centrat en els paviments permeables. Amb l'objectiu d'ampliar i contribuir al coneixement respecte d'aquesta tècnica, l'Article 4 examina de manera experimental el comportament de diverses estructures pilot de paviment permeable per al control de microplàstics. A més, determina la capacitat de retenció de microplàstics, a nivell global i capa per capa, estudiant la influència de diversos factors com el mode d'entrada d'aigua i de microplàstics en el paviment permeable, el tipus de superfície permeable emprada, el nombre de capes de geotèxtil disposades i la incorporació de material adsorbent en l'estructura. / [EN] Permeable pavements have been demonstrated as an efficient tool for improving the quality of urban runoff water. However, their performance can be negatively affected when they receive runoff with a high suspended sediment load, leading to clogging of the structure. Additionally, the strong correlation between the behavior of suspended solids and microplastics suggests that permeable pavements may hold significant potential in preventing these contaminants from reaching the environment. Thus, this doctoral thesis aims to deepen our understanding of the hydraulic behavior of permeable pavements, as well as their capacity for treating urban runoff, with a special focus on managing emerging contaminants such as microplastics. The thesis is presented in the form of a compendium of four articles. Article 1 reviews the current state of norms and design criteria for permeable pavement structures, based on the main Spanish guidelines for Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) design. It also discusses recent innovations in Spain related to this technique. Finally, it identifies key barriers hindering the implementation of permeable pavements in cities and proposes recommendations to be incorporated into reference documents for their design. To address the limitations identified in the previous chapter, Article 2 examines the hydrological and environmental behavior of porous asphalt permeable pavement subjected to prolonged clogging over time. Real sediments with different physical and environmental characteristics are used in the investigation. The study also analyzes the mobilization (distribution and fate) of sediments based on filtration, retention, and surface runoff production processes. SUDS are confirmed as effective tools for managing contaminants in urban runoff. The recent discovery of a strong correlation between one of the most efficient contaminants retained (suspended solids) and microplastics raises questions about how permeable pavements will respond to the presence of this emerging pollutant. Article 3 provides a comprehensive review and compilation of the potential of different SUDS typologies for managing microplastics in urban runoff. It also examines the microplastic retention capacity of the studied techniques and the distribution of particles within their structure. Finally, possibilities for improvement in their design are identified. Although much research remains to be done in this field, there is a growing body of work studying SUDS as a tool for microplastic control. With the aim of expanding knowledge in this area, Article 4 experimentally examines the behavior of several pilot permeable pavement structures for microplastic control. It determines the global and layer-by-layer microplastic retention capacity, studying the influence of factors such as water and microplastic entry mode, type of permeable surface used, number of geotextile layers, and the incorporation of adsorbent material into the structure. / García Haba, E. (2024). Análisis del comportamiento hidráulico y ambiental a largo plazo de pavimentos permeables y de su potencial para el control de microplásticos en la gestión avanzada de escorrentías urbanas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207352 / Compendio