In een tijd waarin veel gemeenten stedelijk regenwater willen beheersen door fors te investeren in groene infrastructuur, zoals waterkwaliteitsvijvers, infiltratiebekkens, poreuze bestrating en oeverbeplanting - een nieuwe studie suggereert dat deze dure inspanningen misschien niet veel effect hebben.

De resultaten van het onderzoek zijn vooral eye-openers omdat de intensiteit van regenbuien toeneemt, en het beheer van stedelijk regenwater is belangrijker dan ooit, opgemerkt onderzoeksteamlid Jonathan Duncan, assistent-professor hydrologie, College voor Landbouwwetenschappen, Penn State.

"Niemand wil dit horen, maar we hebben veel vertrouwen in onze gegevens en experimenteel ontwerp dat de variabiliteit in de substroomgebieden die we hebben bestudeerd, verminderde, " zei hij. "Een paar andere studies hebben dit gesuggereerd, maar ze zijn niet uitgevoerd met de gedetailleerde hydrologische gegevens op de waterscheiding die we hadden. Waar het op neerkomt, is dat we geen verschil hebben kunnen ontdekken in de stromingen die zijn ontstaan ​​door het beheer van regenwater."

Het onderzoek was uniek omdat het werd uitgevoerd in de Dead Run-waterscheiding in Baltimore County in Maryland, "de meest intens bemeten stedelijke waterscheiding ter wereld, " volgens Duncan.

Als resultaat, de onderzoekers waren in staat om twee decennia aan ecologische gegevens met betrekking tot regenwaterstromen te onderzoeken. "Er zijn vijf meetstations binnen een stroomgebied van 6 vierkante mijl - andere steden hebben geluk als ze er een paar hebben - en er zijn er zes net binnen dit ene deelstroomgebied in Baltimore, "zei Duncan. "Dus, het heeft geleid tot een beter mechanistisch begrip van stedelijke hydrologie."

Om tot hun conclusies te komen, analyseerden de onderzoekers de hydrologische respons - de verandering in afvoervolume en timing - in drie kleine, zeer ondoordringbare stedelijke deelstroomgebieden om regenval te "pulsen". Hierdoor konden ze beoordelen hoe traditioneel regenwaterbeheer stedelijke hydrografieën verandert, dit zijn grafieken die de stroomstroom met betrekking tot de tijd laten zien.

De stroomgebieden variëren in dekking van het regenwaterbeheer van 3% tot 61% en in ondoordringbare oppervlakken van 45% tot 67%. Die waterafstotende oppervlakken zijn onder meer daken van gebouwen, wegen, snelwegen en parkeerplaatsen. Voor de studie, de onderzoekers selecteerden een reeks stormgebeurtenissen waarbij een enkele regenpuls betrokken was, met meer dan 96% van de totale neerslag in 60 minuten.

Het onderzoeksteam gebruikte stroomgebiedgemiddelde regenvalgegevens, gegenereerd door lokale radars, om lokale storm "hyetografen" - grafische weergaven van de verdeling van de regenvalintensiteit in de tijd - te lokaliseren voor elke gebeurtenis in elk stroomgebied. Die aanpassing, Duncan wees erop, verbeterde vergelijkbaarheid van stroomgebieden omdat het de extreme variabiliteit van de regenvalintensiteit van kortdurende stormgebeurtenissen compenseerde.

In bevindingen die onlangs zijn gepubliceerd in Hydrologische processen , de onderzoekers meldden dat ondanks dramatische verschillen in de fractie van het stroomgebied dat afwatert naar de kenmerken van het regenwaterbeheer in de drie onderzochte zijrivieren van de bovenloop, ze vonden geen sterk bewijs dat regenwaterbeheer een significante vermindering van het volume of de timing van piekstormstromen veroorzaakte.

De hydrograafrespons voor de drie stroomgebieden was opmerkelijk uniform ondanks contrasten in het regenwaterbeheer, ondoordringbare dekking en ruimtelijke patronen van landgebruik, schreven ze in de krant.

"Onze bevindingen dragen meer bewijs bij aan het werk van eerdere onderzoekers die suggereren dat regenwaterbeheer minder effectief is in het verminderen van stedelijke afvoer dan algemeen wordt aangenomen, ' zei Duncan. 'In deze stroomgebieden, we zijn van mening dat het percentage ondoordringbare oppervlakken een grotere invloed kan hebben op het afvoervolume dan het percentage van de dekking van het regenwaterbeheer."

Duncan legde uit dat historisch, gemeenschappen hebben grijze infrastructuur gebruikt - systemen van detentiebassins om water tegen te houden, evenals goten, pijpen en tunnels - om regenwater weg te voeren van waar mensen wonen naar zuiveringsinstallaties of lokale waterlichamen. Maar de grijze infrastructuur in veel gemeenten in het hele land veroudert, en het vermogen om grote hoeveelheden regenwater te beheren neemt af.

Om deze uitdaging aan te gaan, veel gemeenschappen installeren groene infrastructuursystemen om hun capaciteit om regenwater te beheren te versterken. Groene infrastructuur absorbeert en filtert regenwater waar het valt. Hoewel er de laatste jaren een trend is naar groene infrastructuur, het omvat nog steeds een klein percentage van het totale stroomgebied dat in de Baltimore-studie is behandeld, waarbij het meeste regenwaterbeheer traditionele detentievijvers zijn.

Congres heeft in 2019 de Water Infrastructure Improvement Act aangenomen, die groene infrastructuur definieert als "de reeks maatregelen waarbij gebruik wordt gemaakt van plant- of bodemsystemen, doorlatende bestrating of andere doorlatende oppervlakken of ondergronden, regenwater opvangen en hergebruiken, of landschapsarchitectuur om op te slaan, infiltreren, of regenwater verdampen en de stromen naar rioleringen of oppervlaktewateren verminderen."

Groene infrastructuur heeft vele nevenvoordelen, zoals koolstofvastlegging en vermindering van het stedelijk hitte-eilandeffect, merkte Duncan op. "Naarmate het aandeel groene infrastructuur toeneemt, hoe eerder we begrijpen of het effectiever is in het beheersen van de afvloeiing van stroomgebieden dan traditionele regenwaterpraktijken, des te beter, " hij zei.