随着气候变化加剧城市洪水，以下是社区如何成为“海绵城市”的方法

“下雨了，倾盆大雨”曾经比喻坏事成群发生。现在，它已成为气候变化中降雨量的事实陈述。

美国大陆全境出现强烈的单日降水事件 越来越频繁, ，由温暖的空气推动，可以容纳越来越多的水分。最近，休斯顿以北地区在 2024 年 5 月上旬的几天内降雨量达到 12 至 20 英寸（30 至 50 厘米），导致 道路被淹没和疏散.

今年早些时候，圣地亚哥 降雨量为 2.72 英寸（7 厘米） 一月22日，近600所房屋受损 约1,200人流离失所. 。两周后，一条大气河流倾倒 洛杉矶降雨量为 5 至 10 英寸（12 至 25 厘米）, ，造成大范围的泥石流，导致超过一百万人断电。

此类事件引发了人们对所谓海绵城市的兴趣，海绵城市是一种城市防洪综合方法，利用创新的景观和排水设计来减少和减缓径流，同时允许城市的某些部分在极端天气下安全地洪水泛滥。海绵城市技术不同于其他雨水管理方法，因为它们适用于更大的风暴，并且需要应用于几乎所有城市表面。

我是一名水资源工程师 研究 和 设计 可持续管理城市雨水的战略。为了应对最近发生的洪水事件，美国一些国家各城市已开始采取措施将海绵城市概念纳入雨水管理计划，但大多数项目仍处于试点阶段。如果这一概念要发展成为城市设计的新标准，城市官员和开发商将需要找到扩大和加速这项工作的方法。

雨水问题

继美国之后一个多世纪1800年代中期，城市开始安装集中污水处理系统，管道输送雨水——雨水或融雪， 跑出街道和建筑物 – 到附近的河流或港口。这种方法减少了当地的洪水，但污染了邻近水域并加剧了下游的洪水风险。

1972年 清洁水法 旨在到 1983 年使该国水域变得可捕鱼和游泳，但未能实现这一目标。一个主要原因是该法律最初只关注减少 点源 – 来自可识别来源的污染排放，例如排放人类或工业废物的管道。

20 世纪 80 年代末，国会修改了法律以解决 非点状或弥散性水污染源, ，包括雨水。工程师们开始设计系统，在径流的“第一次冲洗”中捕获沉积物，因为重金属等有害污染物被认为会粘附在这些颗粒上。

迄今为止，美国的绿色基础设施和其他雨水管理实践仍在继续。通常设计为仅滞留、保留或过滤前 1 至 2 英寸（2.5 至 5 厘米）的径流。单独而言，它们无法捕获较大风暴期间产生的所有径流，这种事件是 由于气候变化而变得更加频繁. 。更重要的是，较小的地块通常不需要雨水管理，这些地块可以共同代表城市流域的很大一部分。

所有这些因素都限制了绿色基础设施降低洪水风险的能力。

绿化基础设施，一点一滴

“海绵城市”一词 起源于中国 2010年左右，但美国城市有 自 20 世纪 70 年代以来就采用了类似的想法 改善河流和溪流的水质。

2000 年代初，设计社区来过滤和吸收雨水的想法被称为 绿色基础设施. 。监管机构和公用事业公司将其视为一种具有潜在成本效益的遵守策略 联邦清洁水法规. 。在现有雨水污水系统直接排入小溪、湖泊和河流的城市中，绿色基础设施有可能在雨水流入这些水道之前过滤掉其中的污染物。

在数百个城市，主要是东北部和中西部，雨水和废水 在同一污水管道中输送. 。绿色基础设施提供了一种将雨水从污水系统转移到可以渗入地下的地方的策略。这有助于减少污水系统溢出和排放的机会 未经处理的雨水和废水 进入当地水域。

费城、纽约、辛辛那提、旧金山、华盛顿特区克利夫兰和密苏里州堪萨斯城等城市 花费了数十亿美元 在过去的20年里，我们通过雨水花园、绿色屋顶、透水路面、人工湿地和其他场地规模的雨水控制措施来改造已开发的景观。然而，这些系统大多数安装在水污染最严重的地区，而且规模不足以应对大型风暴。

在最好的情况下，绿色基础设施已安装在公共土地上，并且是新建或重新设计的大型开发项目所必需的。事实证明，在较小的私人土地上纳入绿色基础设施更具挑战性，这些土地共同构成了城市流域面积的很大一部分。

在一些城市，一些新的开发项目仍然在没有任何必要的雨水处理系统的情况下获得批准，也没有分析雨水可能导致下游和邻近房产发生洪水的戏剧性方式。在许多城市，小块土地上的雨水未经处理就可以进入管道污水系统。如果许多此类地块位于同一社区，这种常见做法可能会增加下游洪水风险。

每个表面都很重要

在 我在德雷塞尔大学的实验室 我们正在研究费城西南部伊斯特威克地区洪水的解决方案。该社区位于 77 平方英里郊区分水岭的下游端。当上游下大雨时，伊斯特威克会发生洪水。2020 年，热带风暴伊萨亚斯淹没了一些房屋 超过 4 英尺（1.2 米）水深.

我们的计算机模型表明，如果传统的绿色基础设施能够处理流域 65% 不透水表面的径流，伊萨亚斯就不会导致伊斯特威克发生洪水。但这是上游社区计划的处理量的五倍 国家规定的雨水污染物减排计划.

一些批评者表示，这种程度的绿化在技术、后勤或社会上都不可行。但如果海绵城市的概念要成为现实，城市最终必须弄清楚如何实现这一目标。

为了达到 65%，这些城镇需要以某种形式的绿色基础设施来处理几乎所有屋顶、停车场和道路表面的径流。如果地面上新的雨水花园和湿地的专用空间有限，可以用透水沥青或混凝土改造停车场，使水能够通过它到达下面的地面。屋顶可以改造成 植被绿色屋顶可以滞留和保留雨水.

在这个海绵城市的愿景中，街道将被重新设计，将雨水引导到建在街道表面以下几英尺的公园和休闲场地，并设计成在极端天气下安全地洪水泛滥。现有的自然区域将被用于储存雨水，改善其生态。

根据极端降雨发生的地点，这些系统可以单独或一起运行，模仿自然生态系统中的模块化和冗余性。

寻找钱

在海绵城市中，每个表面都需要连接到可以安全淹没的空间。从传统的绿色基础设施转向海绵城市需要综合的政策、计划和激励措施，在有雨的地方应用这些解决方案。

停车场可以设计成可以缓慢地淹没和泄水。篮球场、公园、广场甚至街道也可以，按照 丹麦哥本哈根暴雨管理计划.

这种建筑环境的转变无法完全由雨水公用事业公司提供资金。这些组织面临着一系列令人眼花缭乱的监管要求，并且不能将费率提高到超出客户的支付能力。

筹集更多资金的一种方法是通过负责升级道路、公园、校园和其他也吸引联邦资金的公共土地的城市机构之间的合作，例如 纽约市的暴雨弹性项目。. 。在某些情况下，第三方的资金可以补充这一努力。一个例子是 纽约市与公共土地信托基金之间的合作 为布朗克斯校园增添绿色基础设施，以帮助减少当地洪水。

城市还可以为改造和扩大私人土地上现有的雨水管理系统提供激励措施。可以建立一个交易系统，将剩余容量出售给附近缺乏现场雨水管理机会的业主。

这种策略并不便宜，但不采取行动也同样昂贵。内陆洪水 1980年至2022年间造成1779亿美元的损失, ，以及数十亿美元的灾难 随着气候变化变得更加频繁.

随着极端天气事件变得更加普遍，我预计城市规划和设计标准将不断发展以纳入海绵城市概念。这种更稳健的雨水管理方法将继续在各种市政和私人设计和开发决策中占据重要地位。