نظرًا لأن تغير المناخ يؤدي إلى تفاقم الفيضانات في المناطق الحضرية، إليك كيف يمكن للمجتمعات أن تصبح "مدنًا إسفنجية"

كانت عبارة "عندما تمطر، تصب" ذات مرة كناية عن الأشياء السيئة التي تحدث في مجموعات.الآن أصبح الأمر بمثابة بيان حقيقة حول هطول الأمطار في مناخ متغير.

في جميع أنحاء الولايات المتحدة القارية، حدث هطول أمطار مكثف ليوم واحد تنمو بشكل متكرر, ، يغذيها الهواء الدافئ الذي يمكن أن يحمل مستويات متزايدة من الرطوبة.في الآونة الأخيرة، تلقت المناطق الواقعة شمال هيوستن 12 إلى 20 بوصة (30 إلى 50 سم) من الأمطار في عدة أيام في أوائل مايو 2024، مما أدى إلى الطرق المغمورة وعمليات الإخلاء.

في وقت سابق من هذا العام، سان دييغو تلقى 2.72 بوصة (7 سم) من المطر في يناير22 التي دمرت ما يقرب من 600 منزل و نزوح حوالي 1200 شخص.وبعد أسبوعين، غرق نهر في الغلاف الجوي من 5 إلى 10 بوصات (12 إلى 25 سم) من الأمطار في لوس أنجلوس, مما تسبب في انهيارات طينية واسعة النطاق وترك أكثر من مليون شخص بدون كهرباء.

أثارت مثل هذه الأحداث الاهتمام بما يسمى المدن الإسفنجية ــ وهو نهج شامل لتخفيف آثار الفيضانات في المناطق الحضرية يستخدم تصميمات مبتكرة للمناظر الطبيعية والصرف الصحي للحد من جريان المياه وإبطائها، في حين يسمح لأجزاء معينة من المدينة بالفيضان بأمان أثناء الطقس القاسي.تختلف تقنيات المدينة الإسفنجية عن أساليب إدارة مياه الأمطار الأخرى لأنها قابلة للقياس إلى عواصف أكبر بكثير وتحتاج إلى تطبيقها على جميع الأسطح الحضرية تقريبًا.

أنا مهندس موارد مائية دراسات و التصاميم استراتيجيات الإدارة المستدامة لمياه الأمطار في المناطق الحضرية.استجابةً لأحداث الفيضانات الأخيرة، قامت بعض الولايات المتحدةبدأت المدن في اتخاذ خطوات نحو دمج مفاهيم المدن الإسفنجية في خطط إدارة مياه الأمطار، ولكن معظم هذه المشاريع لا تزال تجريبية.إذا كان لهذا المفهوم أن يتطور إلى معيار جديد للتصميم الحضري، فسوف يحتاج مسؤولو المدينة والمطورون إلى إيجاد طرق لتوسيع نطاق هذا العمل وتسريعه.

مشكلة مياه الأمطار

لأكثر من قرن بعد الولايات المتحدة.بدأت المدن في تركيب أنظمة صرف صحي مركزية في منتصف القرن التاسع عشر، وكانت الأنابيب تحمل مياه الأمطار أو الأمطار أو الثلوج الذائبة التي ينفذ من الشوارع والمباني - إلى الأنهار أو الموانئ القريبة.أدى هذا النهج إلى تقليل الفيضانات المحلية ولكنه أدى إلى تلويث المياه المجاورة وتفاقم مخاطر الفيضانات في اتجاه مجرى النهر.

1972 قانون المياه النظيفة تم تصميمه لجعل مياه البلاد صالحة للسباحة والسباحة بحلول عام 1983، لكنها فشلت في تحقيق هذا الهدف.أحد الأسباب الرئيسية هو أن القانون ركز في البداية على الحد فقط مصادر النقطة - تصريفات التلوث التي تأتي من مصدر محدد، مثل أنبوب تصريف النفايات البشرية أو الصناعية.

وفي أواخر الثمانينات، عدل الكونجرس القانون لمعالجة هذه المشكلة مصادر تلوث المياه غير المحددة أو المنتشرة, ، بما في ذلك مياه الأمطار.بدأ المهندسون في تصميم أنظمة لالتقاط الرواسب في "التدفق الأول" لجريان المياه، حيث كان يعتقد أن الملوثات الضارة مثل المعادن الثقيلة تلتصق بهذه الجزيئات.

حتى يومنا هذا، لا تزال البنية التحتية الخضراء وغيرها من ممارسات إدارة مياه الأمطار في الولايات المتحدة قائمة.تم تصميمها عادةً لاحتجاز أو الاحتفاظ أو تصفية أول 1 إلى 2 بوصة (2.5 إلى 5 سم) من الجريان السطحي.بشكل فردي، لا يمكنهم التقاط كل الجريان السطحي الناتج خلال العواصف الأكبر، وهو نوع الأحداث التي تحدث أصبحت أكثر تواترا بسبب تغير المناخ.علاوة على ذلك، فإن إدارة مياه الأمطار في كثير من الأحيان ليست مطلوبة في قطع الأراضي الأصغر حجما، والتي يمكن أن تمثل مجتمعة جزءا كبيرا من مستجمعات المياه في المناطق الحضرية.

كل هذه العوامل تحد من قدرة البنية التحتية الخضراء على الحد من مخاطر الفيضانات.

تخضير البنية التحتية، شيئًا فشيئًا

مصطلح "مدينة الإسفنج" نشأت في الصين حوالي عام 2010، ولكن الولايات المتحدةالمدن لديها استخدمت أفكارًا مماثلة منذ السبعينيات لتحسين نوعية المياه في الأنهار والجداول.

في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، أصبحت فكرة تصميم المجتمعات لتصفية وامتصاص مياه الأمطار معروفة باسم البنية التحتية الخضراء.رأى المنظمون والمرافق العامة أنها استراتيجية فعالة من حيث التكلفة للامتثال لها اللوائح الفيدرالية للمياه النظيفة.وفي المدن التي يتم فيها تصريف أنظمة الصرف الصحي الحالية مباشرة إلى الجداول والبحيرات والأنهار، فإن البنية التحتية الخضراء لديها القدرة على تصفية الملوثات من مياه الأمطار قبل أن تتدفق إلى تلك المجاري المائية.

في مئات المدن، خاصة في الشمال الشرقي والغرب الأوسط، تتواجد مياه الأمطار ومياه الصرف الصحي تحمل في نفس أنابيب الصرف الصحي.قدمت البنية التحتية الخضراء استراتيجية لتحويل مياه الأمطار بعيدًا عن نظام الصرف الصحي إلى أماكن يمكن أن تتسرب إليها في الأرض.وقد ساعد ذلك في تقليل فرص فيضان أنظمة الصرف الصحي وإرسالها مياه الأمطار ومياه الصرف الصحي غير المعالجة إلى المياه المحلية.

مدن بما في ذلك فيلادلفيا، نيويورك، سينسيناتي، سان فرانسيسكو، كليفلاند، واشنطن العاصمة، وكانساس سيتي بولاية ميسوري، لديها أنفقت مليارات الدولارات على مدار العشرين عامًا الماضية لتحديث المناظر الطبيعية المطورة باستخدام الحدائق المطيرة والأسطح الخضراء والأرصفة النفاذة والأراضي الرطبة المشيدة وغيرها من تدابير التحكم في مياه الأمطار على نطاق الموقع.ومع ذلك، تم تركيب معظم هذه الأنظمة في المناطق التي تنتج أكبر قدر من تلوث المياه، ولم تكن بحجم يسمح لها بإدارة العواصف الكبيرة.

وفي أفضل الحالات، تم إنشاء البنية التحتية الخضراء على الأراضي المملوكة للقطاع العام، وهي مطلوبة في مشاريع التطوير واسعة النطاق الجديدة أو المعاد تصميمها.لقد ثبت أن دمج البنية التحتية الخضراء في قطع الأراضي الصغيرة المملوكة للقطاع الخاص، والتي تشكل مجتمعة نسبة كبيرة من مناطق مستجمعات المياه الحضرية، أمر أكثر صعوبة بكثير.

في بعض المدن، لا تزال بعض مشاريع التطوير الجديدة تتم الموافقة عليها دون أي نظام مطلوب لمعالجة مياه الأمطار أو تحليل للطرق المثيرة التي يمكن أن تسبب بها مياه الأمطار فيضانات في المصب والممتلكات المجاورة.وفي العديد من المدن، يُسمح لمياه الأمطار من قطع الأراضي الصغيرة بالمرور دون معالجة إلى شبكات الصرف الصحي عبر الأنابيب.إذا كانت العديد من هذه القطع تقع في نفس الحي، فإن هذه الممارسة الشائعة يمكن أن تزيد من مخاطر الفيضانات في اتجاه مجرى النهر.

كل سطح مهم

في مختبري في جامعة دريكسيل نحن ندرس حلولاً للفيضانات في قسم إيستويك بجنوب غرب فيلادلفيا.يقع هذا الحي في نهاية مستجمع مياه الضواحي الذي تبلغ مساحته 77 ميلاً مربعاً.عندما تهطل الأمطار بغزارة عند المنبع، تغمر إيستويك.في عام 2020، غمرت العاصفة الاستوائية أسياس بعض المنازل أكثر من 4 أقدام (1.2 متر) من الماء.

تشير نماذجنا الحاسوبية إلى أنه لو كانت البنية التحتية الخضراء التقليدية موجودة لمعالجة جريان المياه من 65% من الأسطح غير المنفذة لمستجمعات المياه، ما كان إسياس ليتسبب في فيضان إيستويك.ولكن هذا يمثل خمسة أضعاف العلاج الذي تخطط له مجتمعات المنبع كجزء من خططها خطط الحد من ملوثات مياه الأمطار التي تفرضها الدولة.

يقول بعض النقاد إن هذا المستوى من التخضير ليس ممكنًا من الناحية الفنية أو اللوجستية أو الاجتماعية.ولكن إذا كان لفكرة المدن الإسفنجية أن تصبح حقيقة واقعة، فسوف يتعين على المدن في نهاية المطاف أن تتوصل إلى كيفية الوصول إلى هناك.

وللوصول إلى 65%، ستحتاج هذه المدن إلى معالجة جريان المياه من جميع أسطح المنازل ومواقف السيارات وأسطح الطرق تقريبًا في شكل من أشكال البنية التحتية الخضراء.إذا كانت المساحة المخصصة للحدائق المطيرة الجديدة والأراضي الرطبة على الأرض محدودة، فيمكن تحديث مواقف السيارات باستخدام الأسفلت أو الخرسانة النفاذية التي تسمح للمياه بالمرور عبرها إلى الأرض تحتها.يمكن تحويل أسطح المنازل إلى أسطح خضراء نباتية تحتجز مياه الأمطار وتحتفظ بها.

في هذه الرؤية للمدينة الإسفنجية، سيتم إعادة تصميم الشوارع لتوجيه مياه الأمطار إلى المتنزهات والحقول الترفيهية المبنية على أقدام تحت سطح الشارع ومصممة للفيضان بأمان أثناء الطقس القاسي.وسيتم الاستفادة من المناطق الطبيعية الموجودة لتخزين مياه الأمطار، وتعزيز بيئتها.

واعتمادًا على مكان هطول الأمطار الغزيرة، يمكن لهذه الأنظمة أن تعمل بشكل فردي أو معًا، لمحاكاة النمطية والتكرار الموجود في النظم البيئية الطبيعية.

العثور على المال

في المدن الإسفنجية، يجب أن يكون كل سطح متصلاً بمساحة يمكن أن تغمرها المياه بأمان.ويتطلب الانتقال من البنية التحتية الخضراء التقليدية إلى المدن الإسفنجية سياسات وخطط وحوافز متكاملة تطبق هذا النوع من الحلول أينما يهطل المطر.

يمكن تصميم مواقف السيارات بحيث تغمر المياه وتطلقها ببطء.وكذلك الحال بالنسبة لملاعب كرة السلة والحدائق والساحات العامة وحتى الشوارع، على النحو المنصوص عليه في كوبنهاغن، خطة إدارة Cloudburst في الدنمارك.

مثل هذا التحول في البيئة المبنية لا يمكن تمويله بالكامل من قبل مرافق مياه الأمطار.تواجه هذه المنظمات مجموعة مذهلة من المتطلبات التنظيمية ولا يمكنها رفع أسعار الفائدة بما يتجاوز قدرة عملائها على الدفع.

تتمثل إحدى طرق جمع المزيد من الأموال في التعاون بين وكالات المدينة المسؤولة عن تحسين الطرق والحدائق وساحات المدارس والأراضي العامة الأخرى التي تجتذب أيضًا الدولارات الفيدرالية، مثل مشاريع مرونة Cloudburst في مدينة نيويورك..وفي بعض الحالات، يمكن للتمويل من طرف ثالث أن يكمل الجهود.أحد الأمثلة على ذلك هو تعاون بين مدينة نيويورك وصندوق الأراضي العامة لإضافة ميزات البنية التحتية الخضراء إلى ساحة مدرسة برونكس للمساعدة في تقليل الفيضانات المحلية.

ويمكن للمدن أيضًا تقديم حوافز للتعديل التحديثي وتوسيع نطاق أنظمة إدارة مياه الأمطار الحالية على الأراضي الخاصة.يمكن إنشاء نظام تجاري لبيع القدرة المتبقية لأصحاب العقارات القريبة الذين يفتقرون إلى فرص إدارة مياه الأمطار في الموقع.

هذه الاستراتيجية ليست رخيصة، ولكن التقاعس عن العمل ليس كذلك.الفيضانات الداخلية تسببت في أضرار بقيمة 177.9 مليار دولار أمريكي في الفترة من 1980 إلى 2022, ، والكوارث مليار دولار هي أصبحت أكثر تواترا مع تغير المناخ.

ومع تزايد انتشار الظواهر الجوية المتطرفة، أتوقع أن تتطور معايير التخطيط والتصميم الحضري لتشمل مفاهيم المدينة الإسفنجية.وسيستمر هذا النهج الأكثر قوة في إدارة مياه الأمطار في الظهور بشكل بارز في جميع أنواع قرارات التصميم والتطوير البلدية والخاصة.