Potentialet af grøn infrastruktur til at afbøde oversvømmelser

Kortvarige oversvømmelser fra ekstreme stormhændelser udgør en alvorlig transportudfordring i amerikanske byer. Dette problem – som forventes at vokse i løbet af det næste århundrede med vores globale klimakrise – er ofte hårdest for sårbare befolkninger, herunder lavindkomst- og minoritetskvarterer. Den seneste rapport fra National Institute for Transportation and Communities (NITC), ledet af Courtney Crosson fra University of Arizona (UA), fremmer nationale forskningsmetoder til vurdering af sårbarhed over for oversvømmelser og prioritering af investeringer i transportforbedring for at sikre, at intet samfund efterlades strandet, når den næste oversvømmelse indtræffer.

Crosson og andre forskere Daoqin Tong (Arizona State University) og Yinan Zhang (UA) gennemførte en vurdering af sårbarheden over for oversvømmelser af byen Tucson, Arizonas multimodale transportsystem i kvarterer med lav indkomst og minoriteter. De identificerede prioriterede placeringer for Tucson til at investere i forbedringer for at afbøde oversvømmelser af bytransportsystemer, og arbejder nu med by- og regionale agenturer for at implementere disse resultater. Dette projekt tjener også som et proof of concept til at fremme nationale forskningsmetoder, der sigter mod at reducere mobilitetspåvirkningerne af kroniske oversvømmelser.

Effektiv brug af grøn infrastruktur i lavindkomstkvarterer

Grøn infrastruktur er en voksende urban trend, hvor regnvand håndteres ved at udvide permeable områder med naturlig vegetation i hele en by. Denne tilgang til vandforvaltning har til formål at beskytte, genoprette, eller efterligne det naturlige vandkredsløb. Crossons forskerhold fandt ud af, at bygning af omfattende grøn infrastruktur i kvarteret i den rigtige retning er effektiv til at øge multimodal adgang under moderate oversvømmelser.

Denne grønne infrastrukturløsning tog ikke fat på de mobilitetsproblemer, der følger af ekstreme oversvømmelser. I stedet for at kommunerne vælger områder, der har de største mængder af oversvømmelser eller den største mængde af beboerklager, midler til grøn infrastruktur bør investeres i kvarterer med lav indkomst, der er udsat for moderate oversvømmelser, for at opnå den største forbedring af multimodal adgang.

Af de undersøgte områder, 93% var en del af folketællingskanaler med median husstandsindkomst under Tucson-gennemsnittet. Forskere fokuserede bevidst på kvarterer med lav indkomst, da mennesker, der bor i disse områder, alt for ofte er hårdest ramt af virkningerne af naturkatastrofer. Tidligere forskning på dette område har fokuseret stærkt på sårbarheden af ​​transportinfrastrukturen alene, stort set ignorerer folkene i lokalsamfundene. Et NITC-projekt finansieret i 2020 vil udvikle en ny metode, der inkorporerer samfundets socioøkonomiske sårbarhed i evalueringen af ​​transportinfrastrukturens sårbarheder for byer og regioner, der står over for farer.

Forskningsmetode til vurdering af oversvømmelsessårbarhed i transportinfrastruktur

1. Etape 1 - Estimer oversvømmelsesforhold i lavindkomstkvarterer:Forskere estimerede oversvømmelsesforhold i 5 år, 1-times stormhændelse (betyder en oversvømmelse fra et regnvejr, der varer en time, af en størrelse, der forekommer ca. hvert femte år) ved hjælp af FLO-2-D oversvømmelsesmodelleringssoftware og en digital højdemodel konstrueret ved hjælp af LiDAR-data. Denne hydrologiske analyse blev udført både i byskala og ved en 20-fods gitteropløsning.
2. Fase to – Identificer multimodale transportprioriteter:Holdet analyserede derefter kvarterets transportsårbarhed. Ved at bruge resultaterne fra deres oversvømmelsesmodel, de så på den overordnede transportsystemydelse på tværs af tre transportformer (kørsel, cykling og transit). Data fra de seneste 10 års tællinger af køretøjer, cykel tæller, og busstoppestedsryttere blev brugt til at identificere de top ti prioriterede steder til afbødning af oversvømmelser, baseret på, hvor brugen var højest for hver af de tre tilstande.
3. Trin tre – Udfør grøn infrastruktur scenarieanalyser:Til sidst, de tog disse top ti steder for hver af de tre transportformer og udførte tredive grøn infrastruktur scenarieanalyser. De ønskede at se ændringen i transportnetværkets tilgængelighed efter de samme oversvømmelser, men med omfattende grøn infrastruktur i kvarterskala på plads. At gøre dette, de brugte ArcGIS Hydrology Analysis til at finde "hældepunkterne, " eller steder, hvor vandet strømmer ud af området. Derefter ændrede de deres model til at omfatte vejsidebassiner (efter designstandarder fra NACTO og Pima County) for at kontrollere denne strøm.

Baseret på disse modelresultater, forskere identificerede fem vigtige præstationsprioriteter for grøn infrastrukturdesign.

Fem nøgledesignprioriteter for grøn infrastruktur for at maksimere multimodal tilgængelighed

Disse fem principper kan bruges af transportplanlæggere og ingeniører, hydrologer, oversvømmelsesledere, og bydesignere, når de nærmer sig og evaluerer projektsteder og investeringer for at maksimere indvirkningen på øget multimodal tilgængelighed.

1. Prioriter opstrøms afbødning – På tværs af de tredive scenarier, de prioriterede segmenter med den største forbedrede transportadgang var i områder, der havde betydelige opstrømsreduktioner. Dette tyder på, at grøn infrastruktur ikke kun bør implementeres direkte ved siden af ​​prioriterede transitsteder, men også (og nogle gange vigtigere) implementeret opstrøms for det prioriterede segment.
2. Prioriter moderate oversvømmelser – på tværs af de tredive scenarier, den største indvirkning på forbedret transportadgang var i områder, der modtog moderate oversvømmelser, i forhold til områder med ekstreme oversvømmelser. Ofte er kommuner og transportbureauer motiverede til at placere grønne infrastrukturinstallationer i kørselsret, der støder op til områder, hvor der er de største problemer med oversvømmelser og det største antal beboerklager. Men for at hjælpe med ekstreme oversvømmelser, større implementeringer (såsom underjordiske stormvandsledninger eller store bassiner) vil skulle implementeres i samspil med mindre investeringer. Når budgettet er begrænset til investeringer i nabolag, for synligt at vise en indvirkning på at reducere oversvømmelser og øge tilgængeligheden til det multimodale netværk, moderat oversvømmede websteder er de bedste kandidater.
3. Prioriter netværksgevinster – når du vælger projektwebsteder, det er afgørende at overveje de netværksgevinster, der kan opnås ved at koncentrere den grønne infrastruktur inden for et område. Ved at løse problemet med oversvømmelser i én gade- eller fortovssegment, andre problemer med nedstrøms oversvømmelser kan også blive hjulpet.
4. Prioriter store ret-til-vejs områder – på tværs af de tredive steder og segmenter, de største påvirkninger opstod ofte, når der var en betydelig mængde vigepligt til rådighed for implementering af grøn infrastruktur. Taget i betragtning med de øvrige designprincipper, arealet (og tilsvarende volumen) af den tilgængelige vigepligt kan gøre en stor forskel i den samlede oversvømmelsesreduktion.
5. Prioriter fodgængeres rejsesteder - Den største påvirkning af grøn infrastruktur på tilgængeligheden var i fodgængeres adgang til busstoppesteder. Bredden af ​​disse udpegede områder til at afbøde var mindre i fodgængertilfældene sammenlignet med cykel- og køretøjssager. Fungerer som en buffer mellem vej- og fodgængerområder, den grønne infrastruktur understøttede med størst succes større adgang.

Implikationer for fremtidig forskning og praksis

Forskningen forventer direkte resultater på fremtidige planlægningsbeslutninger truffet af City of Tucson Department of Transportation, Tucson vand, Planlægning og udvikling, og Pima County Regional Flood Control District (RFCD). NITC-forskerne på dette projekt har mødtes med direktøren for Tucson Department of Transportation og RFCD, og ledelsen af ​​begge agenturer har udtrykt stor interesse for forskningsresultaterne for den kommende beslutningstagning omkring tildelingen af ​​grønne infrastrukturmidler til afbødning af vejoversvømmelser.

Denne forskning kan tjene som et proof of concept for en større, langsigtet projekt for at fremme nationale forskningsmetoder for at reducere virkningen af ​​kroniske oversvømmelser på det multimodale transportnetværk. Fremtidig forskning bør vurdere virkningen på tværs af tidsperioder (i stedet for simple beregninger af spidsbegivenheder) og arbejde for at optimere implementering af grøn infrastruktur på tværs af flere fordele for flere transportformer (i stedet for individuelle transportformer).

Ved systematisk at prioritere disse projekter retfærdigt, byer kan bevæge sig mod øget tilgængelighed til transportnetværk og udvidet egenkapital.