Alors que le changement climatique amplifie les inondations urbaines, voici comment les communautés peuvent devenir des « villes éponges »

«Quand il pleut, il pleut à verse» était autrefois une métaphore des mauvaises choses qui se produisaient en grappes.Aujourd’hui, cela devient une déclaration de fait sur les précipitations dans un climat en changement.

Dans toute la zone continentale des États-Unis, d’intenses précipitations d’une seule journée sont de plus en plus fréquents, alimenté par le réchauffement de l’air qui peut retenir des niveaux croissants d’humidité.Plus récemment, les zones au nord de Houston ont reçu 30 à 50 centimètres de pluie en plusieurs jours début mai 2024, ce qui a entraîné routes inondées et évacuations.

Plus tôt dans l'année, San Diego reçu 2,72 pouces (7 centimètres) de pluie en janvier.22 qui a endommagé près de 600 maisons et environ 1 200 personnes déplacées.Deux semaines plus tard, une rivière atmosphérique déversée 5 à 10 pouces (12 à 25 centimètres) de pluie sur Los Angeles, provoquant des coulées de boue généralisées et laissant plus d’un million de personnes sans électricité.

Des événements comme ceux-ci ont suscité l’intérêt pour ce que l’on appelle les villes éponges – une approche globale de l’atténuation des inondations urbaines qui utilise des conceptions innovantes d’aménagement paysager et de drainage pour réduire et ralentir le ruissellement, tout en permettant à certaines parties de la ville d’être inondées en toute sécurité lors de conditions météorologiques extrêmes.Les techniques des villes éponges diffèrent des autres approches de gestion des eaux pluviales car elles sont adaptées à des tempêtes beaucoup plus importantes et doivent être appliquées sur presque toutes les surfaces urbaines.

Je suis un ingénieur des ressources en eau qui études et dessins stratégies de gestion durable des eaux pluviales urbaines.En réponse aux récents épisodes d'inondations, certains États-Unisles villes commencent à prendre des mesures pour intégrer le concept de ville éponge dans leurs plans de gestion des eaux pluviales, mais la plupart de ces projets sont encore des projets pilotes.Si ce concept doit évoluer vers la nouvelle norme de conception urbaine, les responsables municipaux et les promoteurs devront trouver des moyens d’intensifier et d’accélérer ce travail.

Le problème des eaux pluviales

Pendant plus d'un siècle après les États-Unisles villes ont commencé à installer des systèmes d'égouts centralisés au milieu des années 1800, les canalisations transportaient les eaux pluviales – pluie ou neige fondue qui s'enfuit des rues et des bâtiments – vers les rivières ou les ports à proximité.Cette approche a réduit les inondations locales mais a pollué les eaux adjacentes et exacerbé les risques d'inondation plus en aval.

Le 1972 Loi sur l'eau potable a été conçu pour rendre les eaux du pays praticables et baignables d’ici 1983, mais n’a pas réussi à atteindre cet objectif.L'une des principales raisons était que la loi visait initialement à réduire uniquement sources ponctuelles – les rejets polluants provenant d'une source identifiable, telle qu'une canalisation déversant des déchets humains ou industriels.

À la fin des années 1980, le Congrès a amendé la loi pour remédier sources de pollution de l'eau diffuses ou diffuses, y compris les eaux pluviales.Les ingénieurs ont commencé à concevoir des systèmes pour capturer les sédiments dès le « premier ruissellement », car on pensait que des polluants nocifs tels que les métaux lourds adhèrent à ces particules.

À ce jour, les infrastructures vertes et autres pratiques de gestion des eaux pluviales aux États-Unissont généralement conçus pour retenir, retenir ou filtrer uniquement les premiers 1 à 2 pouces (2,5 à 5 centimètres) du ruissellement.Individuellement, ils ne peuvent pas capturer tout le ruissellement généré lors de tempêtes plus importantes, le genre d’événements qui sont fréquents. de plus en plus fréquent en raison du changement climatique.De plus, la gestion des eaux pluviales n’est souvent pas nécessaire sur des parcelles de terrain plus petites, qui peuvent collectivement représenter une grande partie des bassins versants urbains.

Tous ces facteurs limitent la capacité des infrastructures vertes à réduire les risques d’inondation.

Verdir les infrastructures, petit à petit

Le terme de « ville éponge » originaire de Chine vers 2010, mais aux États-Unisles villes ont a employé des idées similaires depuis les années 1970 pour améliorer la qualité de l’eau des rivières et des ruisseaux.

Au début des années 2000, l’idée de concevoir des communautés capables de filtrer et d’absorber les eaux pluviales est devenue connue sous le nom de infrastructure verte.Les régulateurs et les services publics y ont vu une stratégie potentiellement rentable pour se conformer aux réglementation fédérale sur l'eau propre.Dans les villes où les systèmes d’égouts pluviaux existants se déversaient directement dans les ruisseaux, les lacs et les rivières, les infrastructures vertes avaient le potentiel de filtrer les polluants des eaux pluviales avant qu’elles ne s’écoulent dans ces cours d’eau.

Dans des centaines de villes, principalement dans le Nord-Est et le Midwest, les eaux pluviales et les eaux usées sont transporté dans les mêmes canalisations d'égouts.Les infrastructures vertes offraient une stratégie pour détourner les eaux pluviales du système d’égouts vers des endroits où elles pourraient s’infiltrer dans le sol.Cela a contribué à réduire les risques de débordement des systèmes d'égouts et d'envoi eaux pluviales et eaux usées non traitées dans les eaux locales.

Des villes comme Philadelphie, New York, Cincinnati, San Francisco, Cleveland, Washington, D.C. et Kansas City, Missouri, ont dépensé des milliards de dollars au cours des 20 dernières années pour moderniser les paysages aménagés avec des jardins pluviaux, des toits verts, des trottoirs perméables, des zones humides artificielles et d'autres mesures de contrôle des eaux pluviales à l'échelle du site.Cependant, la plupart de ces systèmes ont été installés dans les zones qui produisaient le plus de pollution de l’eau et n’étaient pas dimensionnés pour gérer de grosses tempêtes.

Dans le meilleur des cas, les infrastructures vertes ont été installées sur des terrains publics et requises pour des développements à grande échelle nouveaux ou repensés.Il s’est avéré beaucoup plus difficile d’incorporer des infrastructures vertes sur des parcelles de terrain privées plus petites, qui représentent collectivement un pourcentage important des zones de bassins versants urbains.

Dans certaines villes, certains nouveaux développements sont encore approuvés sans aucun système de traitement des eaux pluviales requis ni analyse des façons dramatiques dont leurs eaux pluviales pourraient provoquer des inondations sur les propriétés en aval et adjacentes.Et dans de nombreuses villes, les eaux pluviales provenant de petites parcelles de terrain peuvent s’écouler sans traitement dans les réseaux d’égouts.Si de nombreuses parcelles de ce type sont situées dans le même quartier, cette pratique courante peut augmenter les risques d'inondation en aval.

Chaque surface compte

Dans mon laboratoire à l'Université Drexel nous étudions des solutions aux inondations dans la section Eastwick du sud-ouest de Philadelphie.Ce quartier se trouve à l’extrémité aval d’un bassin versant suburbain de 77 milles carrés.Lorsqu'il pleut abondamment en amont, Eastwick est inondé.En 2020, la tempête tropicale Isaias a inondé certaines maisons avec plus de 4 pieds (1,2 mètres) d'eau.

Nos modèles informatiques suggèrent que si une infrastructure verte conventionnelle avait été en place pour traiter le ruissellement de 65 % des surfaces imperméables du bassin versant, Isaias n’aurait pas provoqué l’inondation d’Eastwick.Mais cela représente cinq fois plus de traitement que ce que les communautés en amont prévoient dans le cadre de leur plans de réduction des polluants des eaux pluviales mandatés par l'État.

Certains critiques affirment qu’un tel niveau de verdissement n’est pas techniquement, logistiquement ou socialement réalisable.Mais si l’on veut que la notion de villes éponges devienne une réalité, les villes devront finalement trouver le moyen d’y parvenir.

Pour atteindre 65 %, ces villes devraient traiter les eaux de ruissellement de presque tous les toits, parkings et surfaces routières au moyen d’une forme d’infrastructure verte.Si l'espace réservé aux nouveaux jardins pluviaux et aux zones humides au sol est limité, les parkings pourraient être équipés d'asphalte ou de béton perméable permettant à l'eau de passer à travers le sol jusqu'au sol.Les toits pourraient être transformés en des toits verts végétalisés qui retiennent et retiennent les eaux pluviales.

Dans cette vision de ville éponge, les rues seraient redessinées pour diriger les eaux pluviales vers les parcs et les terrains de loisirs construits quelques pieds sous la surface de la rue et conçus pour être inondés en toute sécurité lors de conditions météorologiques extrêmes.Les zones naturelles existantes seraient exploitées pour le stockage des eaux pluviales, améliorant ainsi leur écologie.

Selon l'endroit où se produisent les précipitations extrêmes, ces systèmes pourraient fonctionner individuellement ou ensemble, imitant la modularité et la redondance des écosystèmes naturels.

Trouver l'argent

Dans les villes éponges, chaque surface doit être reliée à un espace inondable en toute sécurité.Passer des infrastructures vertes traditionnelles aux villes éponges nécessite des politiques, des plans et des incitations intégrés qui appliquent ce type de solutions partout où il pleut.

Les parkings peuvent être conçus pour inonder et évacuer l’eau lentement.Il en va de même pour les terrains de basket-ball, les parcs, les places et même les rues, comme le prescrit la loi. Copenhague, plan de gestion des averses de nuages ​​au Danemark.

Une telle transformation de l’environnement bâti ne peut pas être entièrement financée par les services de gestion des eaux pluviales.Ces organisations sont confrontées à un éventail vertigineux d’exigences réglementaires et ne peuvent pas augmenter leurs tarifs au-delà de la capacité de payer de leurs clients.

Une façon de recueillir davantage d'argent consisterait à collaborer entre les agences municipales responsables de l'amélioration des routes, des parcs, des cours d'école et d'autres terrains publics qui attirent également des fonds fédéraux, comme Projets Cloudburst Resiliency de la ville de New York..Dans certains cas, le financement d’un tiers pourrait compléter l’effort.Un exemple est une collaboration entre la ville de New York et le Trust for Public Land pour ajouter des éléments d'infrastructure verte à une cour d'école du Bronx afin de contribuer à réduire les inondations locales.

Les villes pourraient également offrir des incitations pour moderniser et étendre les systèmes de gestion des eaux pluviales existants sur les terrains privés.Un système commercial pourrait être mis en place pour vendre la capacité résiduelle aux propriétaires fonciers voisins qui ne disposent pas de possibilités de gestion des eaux pluviales sur place.

Cette stratégie n’est pas bon marché, mais l’inaction non plus.Inondations intérieures a causé 177,9 milliards de dollars de dégâts entre 1980 et 2022, et des catastrophes d'un milliard de dollars sont de plus en plus fréquent avec le changement climatique.

À mesure que les événements météorologiques extrêmes deviennent plus fréquents, je m’attends à ce que les normes de planification et de conception urbaines évoluent pour inclure les concepts de villes éponges.Et cette approche plus robuste de la gestion des eaux pluviales continuera à figurer en bonne place dans toutes sortes de décisions municipales et privées de conception et de développement.