Overstromingen op korte termijn als gevolg van extreme stormgebeurtenissen vormen een serieuze transportuitdaging in Amerikaanse steden. Dit probleem - dat naar verwachting de komende eeuw zal toenemen met onze wereldwijde klimaatcrisis - is vaak het moeilijkst voor kwetsbare bevolkingsgroepen, inclusief buurten met lage inkomens en minderheden. Het laatste rapport van het National Institute for Transportation and Communities (NITC), onder leiding van Courtney Crosson van de Universiteit van Arizona (UA), bevordert nationale onderzoeksmethoden voor het beoordelen van de kwetsbaarheid van overstromingen en het prioriteren van investeringen in transportverbetering om ervoor te zorgen dat geen enkele gemeenschap strandt wanneer de volgende overstroming plaatsvindt.

Crosson en collega-onderzoekers Daoqin Tong (Arizona State University) en Yinan Zhang (UA) voerden een beoordeling van de kwetsbaarheid van overstromingen uit van de stad Tucson, Arizona's multimodale transportsysteem in buurten met lage inkomens en minderheden. Ze identificeerden prioritaire locaties voor Tucson om te investeren in verbeteringen om overstromingen in het stedelijke transportsysteem te verminderen, en werken nu samen met stads- en regionale instanties om die bevindingen te implementeren. Dit project dient ook als een proof of concept om nationale onderzoeksmethoden te bevorderen die gericht zijn op het verminderen van de mobiliteitseffecten van chronische overstromingen.

Effectief gebruik van groene infrastructuur in buurten met lage inkomens

Groene infrastructuur is een groeiende stedelijke trend waarbij regenwater wordt beheerd door doorlatende gebieden met natuurlijke vegetatie in een stad uit te breiden. Deze benadering van waterbeheer is bedoeld om te beschermen, herstellen, of de natuurlijke waterkringloop nabootsen. Het onderzoeksteam van Crosson ontdekte dat het bouwen van uitgebreide groene infrastructuur op buurtschaal in de juiste richting effectief is bij het vergroten van multimodale toegang bij matige overstromingsomstandigheden.

Deze groene infrastructuuroplossing loste de mobiliteitsproblemen die het gevolg zijn van extreme overstromingen niet op. In plaats van dat gemeenten gebieden selecteren met de meeste overstromingen of het hoogste aantal klachten van bewoners, geld voor groene infrastructuur moet worden geïnvesteerd in buurten met lage inkomens die onderhevig zijn aan matige overstromingen om de grootste verbetering van multimodale toegang te bereiken.

Van de onderzochte gebieden, 93% maakte deel uit van volkstellingen met mediane gezinsinkomens onder het Tucson-gemiddelde. Onderzoekers richtten zich bewust op buurten met lage inkomens, omdat de mensen die in die gebieden wonen maar al te vaak het zwaarst worden getroffen door de gevolgen van natuurrampen. Eerder onderzoek op dit gebied was sterk gericht op de kwetsbaarheid van de transportinfrastructuur alleen, grotendeels negeren van de mensen in de gemeenschappen. Een NITC-project dat in 2020 wordt gefinancierd, zal een nieuwe methodologie ontwikkelen die de sociaaleconomische kwetsbaarheid van de gemeenschap opneemt in de evaluatie van de kwetsbaarheden van de transportinfrastructuur voor steden en regio's die met gevaren worden geconfronteerd.

Onderzoeksmethode voor het beoordelen van de kwetsbaarheid van overstromingen in transportinfrastructuur

1. Fase één:overstromingscondities inschatten in buurten met lage inkomens:onderzoekers schatten de overstromingscondities voor een periode van 5 jaar, 1 uur durende stormgebeurtenis (d.w.z. een overstroming door een regenbui van een uur, van een grootte die ongeveer om de vijf jaar voorkomt) met behulp van FLO-2-D-modelleringssoftware voor overstromingen en een digitaal hoogtemodel dat is geconstrueerd met behulp van LiDAR-gegevens. Deze hydrologische analyse werd zowel op stadsschaal als met een rasterresolutie van 20 voet uitgevoerd.
2. Fase twee - Identificeer prioriteiten voor multimodaal vervoer:het team analyseerde vervolgens de kwetsbaarheid van het vervoer in de buurt. Met behulp van de resultaten van hun overstromingsmodel, ze keken naar de algehele prestaties van het transportsysteem in drie modi (rijden, fietsen en openbaar vervoer). Gegevens van de meest recente 10 jaar voertuigtellingen, fiets telt, en bushalterijders werden gebruikt om de top tien prioriteitslocaties voor overstromingsbeperking te identificeren, gebaseerd op waar het gebruik het hoogst was voor elk van de drie modi.
3. Fase drie:scenarioanalyses voor groene infrastructuur uitvoeren:ze namen die top tien locaties voor elk van de drie vervoerswijzen en voerden dertig scenario-analyses voor groene infrastructuur uit. Ze wilden de verandering in de toegankelijkheid van het transportnetwerk zien na dezelfde overstromingsomstandigheden, maar met een uitgebreide groene infrastructuur op buurtschaal. Om dit te doen, gebruikten ze ArcGIS Hydrology Analysis om de "stortpunten, " of plaatsen waar water uit het gebied stroomt. Daarna veranderden ze hun model om bekkens langs de weg op te nemen (volgens ontwerpnormen van NACTO en Pima County) om deze stroom te beheersen.

Op basis van deze modelresultaten onderzoekers identificeerden vijf belangrijke prestatieprioriteiten voor het ontwerpen van groene infrastructuur.

Vijf belangrijke ontwerpprioriteiten voor groene infrastructuur om multimodale toegankelijkheid te maximaliseren

Deze vijf principes kunnen worden gebruikt door transportplanners en ingenieurs, hydrologen, overstromingsmanagers, en stedenbouwkundigen bij het benaderen en evalueren van projectlocaties en investeringen om de impact op een grotere multimodale bereikbaarheid te maximaliseren.

1. Prioriteer stroomopwaartse mitigatie - in de dertig scenario's, de prioritaire segmenten met de grootste verbeterde transporttoegang waren in gebieden met aanzienlijke stroomopwaartse mitigatie. Dit suggereert dat groene infrastructuur niet alleen direct naast prioritaire transitlocaties moet worden gerealiseerd, maar ook (en soms belangrijker) stroomopwaarts van het prioriteitssegment geïmplementeerd.
2. Geef prioriteit aan matige overstromingen:in de dertig scenario's de grootste effecten op een betere toegang tot vervoer waren in gebieden die matige overstromingen kregen, in vergelijking met gebieden met extreme overstromingen. Vaak zijn gemeenten en vervoersinstanties gemotiveerd om groene infrastructuurinstallaties te plaatsen in voorrangsgebieden grenzend aan gebieden met de grootste zorgen over overstromingen en het grootste aantal klachten van bewoners. Maar om te helpen bij extreme overstromingen, grotere implementaties (zoals ondergrondse regenwaterleidingen of grote bassins) zouden moeten worden geïmplementeerd in combinatie met kleinere investeringen. Wanneer het budget beperkt is tot investeringen op buurtschaal, om een ​​impact zichtbaar te maken op het terugdringen van wateroverlast en het vergroten van de toegankelijkheid van het multimodale netwerk, matig overstroomde locaties zijn de beste kandidaten.
3. Geef prioriteit aan netwerkwinsten—Bij het selecteren van projectlocaties, het is van cruciaal belang om na te denken over de netwerkwinst die kan worden behaald door de groene infrastructuur in een gebied te concentreren. Door het overstromingsprobleem in één straat- of trottoirsegment aan te pakken, andere stroomafwaartse overstromingsproblemen kunnen ook worden geholpen.
4. Prioriteren van grote voorrangsgebieden—Over de dertig locaties en segmenten, de grootste effecten deden zich vaak voor wanneer er een aanzienlijke hoeveelheid voorrang beschikbaar was voor de implementatie van groene infrastructuur. Rekening houdend met de andere ontwerpprincipes, de oppervlakte (en het bijbehorende volume) van de beschikbare voorrang kan een groot verschil maken in het succes van de totale overstromingsvermindering.
5. Geef prioriteit aan reislocaties voor voetgangers—De grootste impact van groene infrastructuur op de toegankelijkheid was de toegang voor voetgangers tot bushaltes. De breedte van deze te mitigeren gebieden was kleiner in de voetgangersgevallen dan in de fiets- en voertuiggevallen. fungeren als een buffer tussen weg- en voetgangersgebieden, de groene infrastructuur ondersteunde het meest met succes een grotere toegang.

Implicaties voor toekomstig onderzoek en praktijk

Het onderzoek verwacht directe resultaten op toekomstige planningsbeslissingen van het City of Tucson Department of Transportation, Tucsonwater, Planning &Ontwikkelingsdiensten, en Pima County Regional Flood Control District (RFCD). De NITC-onderzoekers van dit project hebben een ontmoeting gehad met de directeur van Tucson Department of Transportation en RFCD, en het leiderschap van beide agentschappen heeft grote belangstelling getoond voor de onderzoeksresultaten voor de komende besluitvorming over de toewijzing van groene infrastructuurfondsen voor het verminderen van overstromingen van wegen.

Dit onderzoek kan dienen als proof of concept voor een grotere, langetermijnproject ter bevordering van nationale onderzoeksmethoden om de impact van chronische overstromingen op het multimodale transportnetwerk te verminderen. Toekomstig onderzoek moet de impact over de tijdsduur beoordelen (in plaats van eenvoudige berekeningen van piekgebeurtenissen) en werken aan het optimaliseren van de implementatie van groene infrastructuur over meerdere voordelen voor meerdere vervoerswijzen (in plaats van individuele vervoerswijzen).

Door deze projecten systematisch voorrang te geven, steden kunnen evolueren naar een grotere toegankelijkheid van het transportnetwerk en meer eigen vermogen.