Undersøgelse af byregnvand finder kun lille forskel mellem styret, ustyrede strømme

I en tid, hvor mange kommuner søger at kontrollere byernes regnvand ved at investere massivt i grøn infrastruktur - såsom vandkvalitetsdamme, infiltrationsbassiner, porøse fortove og strandbeplantninger - en ny undersøgelse tyder på, at disse dyre indsatser måske ikke har den store indflydelse.

Resultaterne af forskningen er især øjenåbnende, fordi intensiteten af ​​regnbyger er stigende, og byernes regnvandshåndtering er vigtigere end nogensinde, bemærkede forskerteammedlem Jonathan Duncan, adjunkt i hydrologi, Højskole for Landbrugsvidenskab, Penn State.

"Ingen ønsker at høre dette, men vi har en høj grad af tillid til vores data og eksperimentelle design, der reducerede variabiliteten på tværs af undervandsområder, vi undersøgte, " sagde han. "Et par andre undersøgelser har foreslået dette, men de blev ikke udført med de detaljerede vandskel-skala hydrologidata, vi havde. Den nederste linje er, at vi ikke var i stand til at opdage nogen forskel i strømme skabt af regnvandshåndtering."

Forskningen var unik, fordi den blev udført i Dead Run vandskel i Marylands Baltimore County, "det mest intenst gadlede byvandskel i verden, " ifølge Duncan.

Som resultat, forskerne var i stand til at undersøge to årtiers økologiske data relateret til regnvandsstrømme. "Der er fem målestationer inden for et vandskel på 6 kvadratkilometer - andre byer er heldige, hvis de har nogle få - og der er seks lige inden for dette ene undervandskel i Baltimore, " sagde Duncan. "Så, det giver mulighed for en bedre mekanistisk forståelse af urban hydrologi."

For at nå deres konklusioner, forskerne analyserede den hydrologiske reaktion - ændringen i afstrømningsvolumen og timing - i tre små, meget uigennemtrængelige urbane undervandsområder til at "pulsere" nedbørshændelser. Dette gjorde det muligt for dem at vurdere, hvordan traditionel regnvandshåndtering ændrer byernes hydrografer, som er diagrammer, der viser streamflow i forhold til tid.

Vandskel varierer i regnvandshåndteringsdækning fra 3 % til 61 % og i uigennemtrængelige overflader fra 45 % til 67 %. Disse vandafvisende overflader omfatter byggetage, veje, motorveje og parkeringspladser. Til studiet, forskerne udvalgte et sæt stormbegivenheder, der involverede en enkelt nedbørspuls, med mere end 96 % af den samlede nedbør leveret på 60 minutter.

Forskerholdet brugte data for vandskelgennemsnitlig nedbør, genereret af lokale radarer, at udpege lokale storm-"hyetografer" - grafiske repræsentationer af fordelingen af ​​nedbørsintensitet over tid - for hver begivenhed i hvert vandskel. Den justering, Duncan påpegede, forbedret sammenlignelighed i vandskel, fordi det kompenserede for den ekstreme variation af nedbørsintensiteten af ​​kortvarige stormhændelser.

I resultater for nylig offentliggjort i Hydrologiske processer , forskerne rapporterede, at på trods af dramatiske forskelle i den del af vandskelområdet, der dræner til regnvandshåndtering, på tværs af de tre undersøgte bifloder, de fandt ikke stærke beviser for, at regnvandshåndtering forårsagede væsentlig reduktion af volumen eller timing af spidsbelastningsstorm.

Hydrografresponsen for de tre vandskel var bemærkelsesværdig ensartet på trods af kontraster i regnvandshåndtering, uigennemtrængelige dækning og rumlige mønstre for arealanvendelse, skrev de i avisen.

"Vores resultater bidrager med mere bevis til tidligere forskeres arbejde, der tyder på, at regnvandshåndtering er mindre effektiv til at reducere byafstrømning, end det almindeligvis antages, " sagde Duncan. "I disse vandskel, Vi mener, at procentdelen af ​​uigennemtrængelige overflader kan have større indflydelse på afstrømningsvolumen end procentdelen af ​​regnvandshåndteringsdækningen."

Duncan forklarede, at historisk set, samfund har brugt grå infrastruktur - systemer med tilbageholdelsesbassiner til at holde vand tilbage såvel som tagrender, rør og tunneler – for at flytte regnvand væk fra hvor folk bor til renseanlæg eller lokale vandområder. Men den grå infrastruktur i mange kommuner over hele landet ældes, og dets kapacitet til at håndtere store mængder regnvand er faldende.

For at imødekomme denne udfordring, mange samfund installerer grønne infrastruktursystemer for at styrke deres kapacitet til at håndtere regnvand. Grøn infrastruktur absorberer og filtrerer regnvand, hvor det falder. Selvom der har været en tendens til grøn infrastruktur i de senere år, det udgør stadig en lille procentdel af det samlede vandskelareal behandlet i Baltimore-undersøgelsen, hvor de fleste regnvandshåndtering er traditionelle tilbageholdelsesdamme.

Kongressen vedtog Water Infrastructure Improvement Act i 2019, som definerer grøn infrastruktur som "den række af foranstaltninger, der bruger plante- eller jordsystemer, permeable belægninger eller andre permeable overflader eller substrater, regnvandshøst og genbrug, eller landskab til opbevaring, infiltrere, eller evapotranspirere regnvand og reducere strømninger til kloaksystemer eller til overfladevand."

Grøn infrastruktur har mange co-fordele, såsom kulstofbinding og reduktion af den urbane varmeø-effekt, Duncan bemærkede. "I takt med at andelen af ​​grøn infrastruktur stiger, jo hurtigere vi forstår, om det er mere effektivt til at håndtere afstrømning i vandskelskala end traditionel regnvandspraksis, des bedre, " han sagde.