Técnicas de socio-ingeniería para la gestión de aguas pluviales en Ghana considerando las perspectivas de las partes interesadas y las superficies sostenibles

Abstract

Las inundaciones son uno de los peligros más perjudiciales asociados con el cambio climático, especialmente para los países en desarrollo, donde los recursos para mitigar la amenaza son limitados. En Ghana, las inundaciones han ido en aumento a pesar de las medidas adoptadas por el gobierno. En esta tesis se recopilaron las opiniones de las partes interesadas (políticos, ciudadanos, voluntarios, técnicos y académicos) en la gestión de inundaciones y se analizaron utilizando herramientas estadísticas. Las partes interesadas compartieron sus experiencias sobre inundaciones según las ciudades en las que vivían. La mayoría de los participantes destacaron la importancia de la participación ciudadana para evitar las inundaciones, enfatizando también la búsqueda de alternativas para aumentar la capacidad de los sistemas de drenaje convencionales a través de superficies permeables. Los políticos fueron el único grupo que no reconoció el papel de la permeabilidad de la superficie en términos de reducción de inundaciones. Ante esta situación, se requiere la organización estratégica de acciones de educación relacionada con las inundaciones para destacar la eficacia de los sistemas de drenaje natural como las soluciones basadas en la naturaleza y la infraestructura verde. Como resultado de la encuesta, se realizó una investigación de laboratorio para una solución de ingeniería sostenible aplicable a la mitigación de inundaciones en Ghana. La investigación produjo pavimentos de hormigón permeable (PCPs en inglés) con cáscaras de palmiste (PKS en inglés) como parte de los áridos. Los PCPs se diseñaron con diferentes proporciones de mezcla para las probetas de control y las experimentales con PKS como áridos. Las tasas de reemplazo de áridos por PKS fueron 0%, 25% y 100%. La muestra con 100% de PKS registró tasas de permeabilidad más altas (8,3 m/s), mientras que las muestras sin o con menos PKS (25%) alcanzaron tasas muy bajas (1,16 m/s y 2,07 m/s). Para determinar la caracterización mecánica, se llevaron a cabo ensayos de compresión, tracción y flexión. Aunque las propiedades mecánicas de los PCP eran relativamente bajas, las resistencias medias se encontraban dentro de los umbrales aceptables de acuerdo con la normativa vigente. Para mejorar la representación de la percepción real sobre la trayectoria de las inundaciones en Ghana, las investigaciones futuras pueden centrarse en las ubicaciones de las partes interesadas. También se puede considerar centrarse únicamente en los políticos para validar si la narrativa que sugiere que se oponen a la aplicación de superficies permeables se extiende a todo el país y es un reflejo verdadero. Para evaluar la aplicación de los PCP, sería útil una metodología que incorpore una toma de decisiones multicriterio espacial. La conversión del PKS en otras formas como polvo o cenizas podría ser una alternativa como aglutinante o aditivo para la producción local sostenible de ladrillos y mortero. El PKS en su estado crudo sin ningún tratamiento previo para dichos PCP es muy recomendable debido a su utilidad ambiental.

Flooding is one of the most detrimental global hazards associated with climate change, especially for developing countries where resources to mitigate the menace are limited. In Ghana, flooding has been rising despite actions taken by the government. Here, the views of relevant stakeholders (politicians, citizens, volunteers, technicians and academia) were sampled and analyzed using statistical tools. The popular categories of floods in Ghana were highlighted coupled with towns where the stakeholders shared their experiences with flooding. Most participants highlighted the relevance of citizen participation to avert floods, while seeking the alternatives to augment the capacities of conventional drainage systems through permeable surfaces. The politicians were the only group that did not acknowledge the role of surface permeability in terms of flood reduction. In view of this situation, strategic organizations of flood related education, highlighting on the effectiveness of natural drainage systems, is demanding. To this end, the need for nature-based solutions and green infrastructure to build flood resilience can be popular and applicable. In connection with the outcome of the survey, a laboratory investigation was carried out to create a sustainable engineering technique applicable to flood mitigation in Ghana. The investigation produced pervious concrete pavements (PCPs) with palm kernel shells as aggregates. PCPs were designed by different mix ratios for both control and experimental composites in which PKS were incorporated as aggregates. The percentages of aggregate replacement by PKS were 0%, 25% and 100%. A permeability test was applied to all specimens and the sample with 100% dura PKS recorded higher rates of permeabilities (8.3 m/s), while the samples with no or less (25%) dura PKS recorded very low rates (1.16 m/s and 2.07 m/s). In order to determine the mechanical characterization, compressive, tensile splitting and flexural tests were carried out. Even though the mechanical properties of the PCPs were relatively low, the average strengths were within the acceptable thresholds. To improve the representation of the real stakeholders’ perception of flooding trajectory in Ghana, future research may focus on stakeholders’ locations. Further research may consider focusing on only politicians to validate whether the narrative that suggest they oppose the application of permeable surfaces is throughout the country and a true reflection. To evaluate the application of PCPs, a methodology that incorporates a spatial multi-criteria decision- making would be helpful. A special focus on the design of interconnected natural and permeable surfaces would foster water percolation in case of flooding. The conversion of dura-PKS into other forms like powder or ashes could be an alternative as a binder or additives for sustainable local brick-and-mortar production. The PKS in its raw state without any pre-treatment for such PCPs is highly recommended due to the environmentally usefulness.