Da der Klimawandel die Überschwemmungen in Städten verstärkt, erfahren Sie hier, wie Gemeinden zu „Schwammstädten“ werden können.

„Wenn es regnet, schüttet es“ war einst eine Metapher für schlimme Dinge, die in Gruppen passieren.Jetzt wird es zu einer Tatsachenfeststellung über Niederschläge in einem sich ändernden Klima.

Auf dem gesamten Festland der USA kam es zu intensiven eintägigen Niederschlagsereignissen werden immer häufiger, angetrieben durch wärmende Luft, die zunehmend Feuchtigkeit aufnehmen kann.Zuletzt fielen Anfang Mai 2024 in Gebieten nördlich von Houston an mehreren Tagen 12 bis 20 Zoll (30 bis 50 Zentimeter) Regen, was dazu führte überfüllte Straßen und Evakuierungen.

Anfang des Jahres San Diego erhielt 2,72 Zoll (7 Zentimeter) Regen am Jan.22, die fast 600 Häuser beschädigte und etwa 1.200 Menschen vertrieben.Zwei Wochen später ergoss sich ein atmosphärischer Fluss 5 bis 10 Zoll (12 bis 25 Zentimeter) Regen in Los Angeles, was weitverbreitete Schlammlawinen verursachte und mehr als eine Million Menschen ohne Strom zurückließ.

Ereignisse wie diese haben das Interesse an sogenannten Schwammstädten geweckt – einem umfassenden Ansatz zum städtischen Hochwasserschutz, der innovative Landschafts- und Entwässerungsdesigns nutzt, um den Abfluss zu reduzieren und zu verlangsamen und gleichzeitig zu ermöglichen, dass bestimmte Teile der Stadt bei extremen Wetterbedingungen sicher überschwemmt werden.Sponge-City-Techniken unterscheiden sich von anderen Ansätzen zur Regenwasserbewirtschaftung, da sie auf viel größere Stürme anwendbar sind und auf nahezu allen städtischen Flächen angewendet werden müssen.

Ich bin ein Wasserressourceningenieur, der Studien Und Entwürfe Strategien zur nachhaltigen Bewirtschaftung städtischen Regenwassers.Als Reaktion auf die jüngsten Überschwemmungen haben einige US-BundesstaatenStädte beginnen, Schritte zur Einbeziehung von Schwammstadtkonzepten in ihre Regenwasserbewirtschaftungspläne zu unternehmen, aber die meisten dieser Projekte sind noch Pilotprojekte.Wenn sich dieses Konzept zum neuen Standard für Stadtplanung entwickeln soll, müssen Stadtbeamte und Entwickler Wege finden, diese Arbeit auszuweiten und zu beschleunigen.

Das Problem des Regenwassers

Mehr als ein Jahrhundert nach den USAStädte begannen Mitte des 19. Jahrhunderts mit der Installation zentraler Abwassersysteme. Rohre transportierten Regenwasser – Regen oder geschmolzenen Schnee läuft von Straßen und Gebäuden ab – zu nahegelegenen Flüssen oder Häfen.Dieser Ansatz reduzierte lokale Überschwemmungen, verschmutzte jedoch angrenzende Gewässer und verschärfte die Überschwemmungsgefahr weiter flussabwärts.

Das 1972 Gesetz über sauberes Wasser sollte die Gewässer des Landes bis 1983 fisch- und schwimmfähig machen, konnte dieses Ziel jedoch nicht erreichen.Ein wesentlicher Grund dafür war, dass sich das Gesetz zunächst nur auf die Reduzierung konzentrierte Punktquellen – Schadstoffemissionen, die aus einer identifizierbaren Quelle stammen, beispielsweise einem Rohr, das menschliche oder industrielle Abfälle ableitet.

In den späten 1980er Jahren änderte der Kongress das Gesetz, um dieses Problem zu lösen nichtpunktuelle oder diffuse Wasserverschmutzungsquellen, einschließlich Regenwasser.Ingenieure begannen mit der Entwicklung von Systemen zum Auffangen von Sedimenten in der „ersten Spülung“ des Abflusses, da angenommen wurde, dass schädliche Schadstoffe wie Schwermetalle an diesen Partikeln haften.

Bis heute gibt es in den USA grüne Infrastruktur und andere Regenwassermanagementpraktiken.sind typischerweise so konzipiert, dass sie nur die ersten 1 bis 2 Zoll (2,5 bis 5 Zentimeter) des Abflusses zurückhalten, zurückhalten oder filtern.Einzeln können sie nicht den gesamten Abfluss erfassen, der bei größeren Stürmen, solchen Ereignissen, entsteht werden aufgrund des Klimawandels immer häufiger.Darüber hinaus ist auf kleineren Grundstücken, die zusammen einen großen Teil der städtischen Wassereinzugsgebiete ausmachen können, häufig keine Regenwasserbewirtschaftung erforderlich.

All diese Faktoren schränken die Fähigkeit einer grünen Infrastruktur ein, Überschwemmungsrisiken zu reduzieren.

Stück für Stück die Infrastruktur grüner machen

Der Begriff „Schwammstadt“ stammt ursprünglich aus China um 2010, aber die USAStädte haben wandte seit den 1970er Jahren ähnliche Ideen an zur Verbesserung der Wasserqualität in Flüssen und Bächen.

In den frühen 2000er-Jahren wurde die Idee, Siedlungen zu entwerfen, die Regenwasser filtern und aufsaugen, bekannt Grüne Infrastruktur.Regulierungsbehörden und Versorgungsunternehmen sahen darin eine potenziell kostengünstige Strategie zur Einhaltung Bundesvorschriften für sauberes Wasser.In Städten, in denen bestehende Regenwasserabwassersysteme direkt in Bäche, Seen und Flüsse eingeleitet werden, bietet eine grüne Infrastruktur das Potenzial, Schadstoffe aus dem Regenwasser herauszufiltern, bevor es in diese Wasserstraßen fließt.

In Hunderten von Städten, hauptsächlich im Nordosten und Mittleren Westen, fallen Regen- und Abwasser an in den gleichen Abwasserrohren transportiert.Grüne Infrastruktur bot eine Strategie zur Umleitung von Regenwasser aus dem Abwassersystem an Stellen, an denen es in den Boden versickern konnte.Dies trug dazu bei, das Risiko eines Überlaufens und Versickerns von Abwassersystemen zu verringern unbehandeltes Regenwasser und Abwasser in örtliche Gewässer.

Städte wie Philadelphia, New York, Cincinnati, San Francisco, Cleveland, Washington, D.C. und Kansas City, Missouri, haben dies getan Milliarden Dollar ausgegeben In den letzten 20 Jahren hat das Unternehmen bebaute Landschaften mit Regengärten, Gründächern, durchlässigen Gehwegen, bebauten Feuchtgebieten und anderen standortbezogenen Regenwasserkontrollmaßnahmen nachgerüstet.Die meisten dieser Systeme wurden jedoch in Gebieten installiert, die die größte Wasserverschmutzung verursachten und nicht für die Bewältigung großer Stürme ausgelegt waren.

Im besten Fall wurde grüne Infrastruktur auf öffentlichen Grundstücken installiert und ist bei neuen oder umgestalteten Großprojekten erforderlich.Es hat sich als viel schwieriger erwiesen, grüne Infrastruktur auf kleineren Grundstücken in Privatbesitz zu integrieren, die zusammen einen erheblichen Prozentsatz der städtischen Wassereinzugsgebiete ausmachen.

In einigen Städten werden immer noch neue Bauvorhaben genehmigt, ohne dass ein Regenwasseraufbereitungssystem erforderlich ist oder die dramatischen Auswirkungen des Regenwassers auf flussabwärts gelegene und angrenzende Grundstücke überschwemmt werden könnten.Und in vielen Städten darf Regenwasser von kleinen Landparzellen ohne Behandlung in die Kanalisation geleitet werden.Wenn sich viele solcher Parzellen in derselben Nachbarschaft befinden, kann diese gängige Praxis das Hochwasserrisiko flussabwärts erhöhen.

Jede Oberfläche ist wichtig

In mein Labor an der Drexel University Wir untersuchen Lösungen für Überschwemmungen im Stadtteil Eastwick im Südwesten von Philadelphia.Dieses Viertel liegt am flussabwärts gelegenen Ende einer 77 Quadratmeilen großen vorstädtischen Wasserscheide.Wenn es flussaufwärts stark regnet, kommt es in Eastwick zu Überschwemmungen.Im Jahr 2020 überschwemmte der Tropensturm Isaias einige Häuser mehr als 4 Fuß (1,2 Meter) Wasser.

Unsere Computermodelle deuten darauf hin, dass Isaias keine Überschwemmung in Eastwick verursacht hätte, wenn herkömmliche grüne Infrastruktur vorhanden gewesen wäre, um den Abfluss von 65 % der undurchlässigen Oberflächen des Wassereinzugsgebiets zu behandeln.Aber das ist fünfmal mehr Behandlung, als die vorgelagerten Gemeinden im Rahmen ihres Plans planen staatlich vorgeschriebene Pläne zur Reduzierung der Regenwasserverschmutzung.

Einige Kritiker sagen, dass dieses Maß an Ökologisierung technisch, logistisch oder sozial nicht machbar sei.Aber wenn die Idee der Schwammstädte Wirklichkeit werden soll, müssen die Städte irgendwann herausfinden, wie sie dorthin gelangen.

Um 65 % zu erreichen, müssten diese Städte das Abflusswasser von fast allen Dächern, Parkplätzen und Straßenoberflächen in irgendeiner Form grüner Infrastruktur aufbereiten.Wenn der Platz für neue Regengärten und Feuchtgebiete auf dem Boden begrenzt ist, könnten Parkplätze mit durchlässigem Asphalt oder Beton nachgerüstet werden, durch den Wasser in den darunter liegenden Boden fließen kann.Dächer könnten umgewandelt werden begrünte Dächer, die Regenwasser zurückhalten und zurückhalten.

In dieser Schwammstadt-Vision würden die Straßen neu konturiert, um Regenwasser in Parks und Erholungsfelder zu leiten, die nur wenige Meter unter der Straßenoberfläche liegen und so konzipiert sind, dass sie bei extremen Wetterbedingungen sicher überflutet werden können.Bestehende Naturgebiete würden zur Regenwasserspeicherung genutzt und so ihre Ökologie verbessert.

Je nachdem, wo extreme Niederschläge auftreten, können diese Systeme einzeln oder zusammen funktionieren und die Modularität und Redundanz natürlicher Ökosysteme nachahmen.

Das Geld finden

In Schwammstädten muss jede Oberfläche mit einem Raum verbunden sein, der sicher überflutet werden kann.Der Weg von der traditionellen grünen Infrastruktur zu Schwammstädten erfordert integrierte Richtlinien, Pläne und Anreize, die diese Art von Lösungen überall dort anwenden, wo es regnet.

Parkplätze können so gestaltet werden, dass sie überflutet werden und das Wasser langsam abgibt.Dies gilt auch für Basketballplätze, Parks, Plätze und sogar Straßen, wie in vorgeschrieben Kopenhagen, Dänemarks Cloudburst-Managementplan.

Eine solche Umgestaltung der bebauten Umwelt kann von den Regenwasserversorgern nicht vollständig finanziert werden.Diese Organisationen sind mit einer schwindelerregenden Fülle an regulatorischen Anforderungen konfrontiert und können die Tarife nicht über die Zahlungsfähigkeit ihrer Kunden hinaus anheben.

Eine Möglichkeit, mehr Geld zu sammeln, wäre die Zusammenarbeit zwischen städtischen Behörden, die für die Modernisierung von Straßen, Parks, Schulhöfen und anderen öffentlichen Flächen verantwortlich sind, die auch Bundesgelder anziehen, wie z Die Cloudburst Resiliency-Projekte der Stadt New York..In einigen Fällen könnte die Finanzierung durch Dritte den Aufwand ergänzen.Ein Beispiel ist eine Zusammenarbeit zwischen New York City und dem Trust for Public Land die Erweiterung eines Schulhofs in der Bronx um grüne Infrastruktur, um lokale Überschwemmungen zu reduzieren.

Städte könnten auch Anreize für die Nachrüstung und den Ausbau bestehender Regenwassermanagementsysteme auf Privatgrundstücken bieten.Es könnte ein Handelssystem eingerichtet werden, um die Restkapazität an nahegelegene Grundstückseigentümer zu verkaufen, die keine Möglichkeiten zur Regenwasserbewirtschaftung vor Ort haben.

Diese Strategie ist nicht billig, Untätigkeit aber auch nicht.Überschwemmungen im Landesinneren verursachte von 1980 bis 2022 Schäden in Höhe von 177,9 Milliarden US-Dollar, und milliardenschwere Katastrophen sind es werden mit dem Klimawandel immer häufiger.

Da extreme Wetterereignisse immer häufiger auftreten, erwarte ich, dass sich die Stadtplanungs- und Designstandards dahingehend weiterentwickeln, dass auch Schwammstadtkonzepte einbezogen werden.Und dieser robustere Ansatz zur Regenwasserbewirtschaftung wird weiterhin eine wichtige Rolle bei allen Arten kommunaler und privater Planungs- und Entwicklungsentscheidungen spielen.