Wetenschap
Nu klimaatverandering stedelijke overstromingen versterkt, kunnen gemeenschappen als volgt sponssteden worden
‘Als het regent, giet het’ was ooit een metafoor voor slechte dingen die in clusters gebeuren. Nu wordt het een feitelijke verklaring over regenval in een veranderend klimaat.
In de hele Verenigde Staten komen intense eendaagse neerslaggebeurtenissen steeds vaker voor, aangewakkerd door opwarmende lucht die steeds meer vocht kan vasthouden. Recentelijk kregen de gebieden ten noorden van Houston begin mei 2024 in enkele dagen tijd 30 tot 50 centimeter regen te verwerken, wat leidde tot ondergelopen wegen en evacuaties.
Eerder dit jaar kreeg San Diego op 22 januari 7 centimeter regen te verwerken, waardoor bijna 600 huizen beschadigd raakten en ongeveer 1.200 mensen ontheemd raakten. Twee weken later stortte een atmosferische rivier 12 tot 25 centimeter regen over Los Angeles, wat wijdverspreide modderstromen veroorzaakte en meer dan een miljoen mensen zonder stroom achterliet.
Gebeurtenissen als deze hebben de belangstelling gewekt voor zogenaamde sponssteden:een alomvattende aanpak voor de beperking van stedelijke overstromingen waarbij gebruik wordt gemaakt van innovatieve landschaps- en drainageontwerpen om de afvoer te verminderen en te vertragen, terwijl bepaalde delen van de stad veilig kunnen overstromen tijdens extreem weer. Sponsstadtechnieken verschillen van andere benaderingen van regenwaterbeheer omdat ze zijn afgestemd op veel grotere stormen en op vrijwel alle stedelijke oppervlakken moeten worden toegepast.
Ik ben een ingenieur op het gebied van watervoorraden die strategieën voor het duurzaam beheer van stedelijk regenwater bestudeert en ontwerpt. Als reactie op recente overstromingen beginnen sommige Amerikaanse steden stappen te ondernemen in de richting van het opnemen van sponsstadconcepten in hun regenwaterbeheerplannen, maar de meeste van deze projecten zijn nog steeds proefprojecten. Als dit concept wil uitgroeien tot de nieuwe standaard voor stadsontwerp, zullen stadsbestuurders en ontwikkelaars manieren moeten vinden om dit werk op te schalen en te versnellen.
Het probleem van regenwater
Ruim een eeuw lang, nadat Amerikaanse steden halverwege de 19e eeuw begonnen met het aanleggen van gecentraliseerde rioleringssystemen, voerden pijpleidingen regenwater (regen of gesmolten sneeuw die van straten en gebouwen stroomde) naar nabijgelegen rivieren of havens. Deze aanpak verminderde de lokale overstromingen, maar vervuilde aangrenzende wateren en verergerde het overstromingsrisico verder stroomafwaarts.
De Clean Water Act uit 1972 was bedoeld om de wateren van het land tegen 1983 bevisbaar en zwembaar te maken, maar slaagde er niet in dat doel te bereiken. Eén belangrijke reden was dat de wet aanvankelijk alleen gericht was op het terugdringen van puntbronnen:verontreinigingslozingen die afkomstig waren van een identificeerbare bron, zoals een leiding die menselijk of industrieel afval afvoert.
Eind jaren tachtig wijzigde het Congres de wet om non-point of diffuse bronnen van waterverontreiniging, waaronder regenwater, aan te pakken. Ingenieurs begonnen systemen te ontwerpen om sedimenten op te vangen in de "eerste spoeling" van de afvoer, omdat werd aangenomen dat schadelijke verontreinigende stoffen zoals zware metalen zich aan deze deeltjes zouden hechten.
Tot op de dag van vandaag zijn groene infrastructuur en andere praktijken voor regenwaterbeheer in de VS doorgaans ontworpen om alleen de eerste 1 tot 2 inch (2,5 tot 5 centimeter) afvoerwater vast te houden, vast te houden of te filteren. Individueel kunnen ze niet alle afvoer opvangen die wordt gegenereerd tijdens grotere stormen, het soort gebeurtenissen dat steeds vaker voorkomt als gevolg van de klimaatverandering. Bovendien is regenwaterbeheer vaak niet nodig op kleinere percelen, die samen een groot deel van de stedelijke stroomgebieden kunnen vertegenwoordigen.
Al deze factoren beperken het vermogen van groene infrastructuur om overstromingsrisico's te verminderen.
Infrastructuur groener maken, beetje bij beetje
De term 'sponsstad' ontstond rond 2010 in China, maar Amerikaanse steden gebruiken sinds de jaren zeventig soortgelijke ideeën om de waterkwaliteit in rivieren en beken te verbeteren.
Begin jaren 2000 werd het idee om gemeenschappen te ontwerpen om regenwater te filteren en op te vangen bekend als groene infrastructuur. Regelgevers en nutsbedrijven zagen het als een potentieel kosteneffectieve strategie om te voldoen aan de federale regelgeving voor schoon water. In steden waar bestaande stormrioleringssystemen rechtstreeks lozen op kreken, meren en rivieren, had groene infrastructuur het potentieel om verontreinigende stoffen uit regenwater te filteren voordat het in die waterwegen stroomde.
In honderden steden, voornamelijk in het noordoosten en middenwesten, worden regenwater en afvalwater door dezelfde rioolbuizen getransporteerd. Groene infrastructuur bood een strategie om regenwater weg te leiden van het rioleringssysteem naar plaatsen waar het in de grond kon dringen. Dat hielp de kans te verkleinen dat rioleringssystemen overstromen en onbehandeld regenwater en afvalwater naar lokale wateren vloeien.
Steden als Philadelphia, New York, Cincinnati, San Francisco, Cleveland, Washington, D.C. en Kansas City, Mo., hebben de afgelopen twintig jaar miljarden dollars uitgegeven om ontwikkelde landschappen te moderniseren met regentuinen, groene daken, doorlatende trottoirs, aanleg van wetlands en andere maatregelen ter beheersing van regenwater op locatieschaal. De meeste van deze systemen werden echter geïnstalleerd in gebieden die de meeste watervervuiling veroorzaakten en waren niet van formaat om grote stormen te beheersen.
In de beste gevallen is groene infrastructuur geïnstalleerd op grond in staatseigendom en vereist voor nieuwe of opnieuw ontworpen grootschalige ontwikkelingen. Het is een veel grotere uitdaging gebleken om groene infrastructuur te integreren op kleinere, particuliere percelen, die samen een aanzienlijk percentage van de stedelijke stroomgebiedgebieden uitmaken.
In sommige steden wordt nog steeds nieuwbouw goedgekeurd zonder enig vereist systeem voor de behandeling van regenwater of zonder analyse van de dramatische manieren waarop het regenwater overstromingen zou kunnen veroorzaken op stroomafwaartse en aangrenzende eigendommen. En in veel steden mag regenwater van kleine percelen zonder behandeling in de rioleringssystemen terechtkomen. Als veel van dergelijke percelen zich in dezelfde buurt bevinden, kan deze gangbare praktijk het overstromingsrisico stroomafwaarts vergroten.
Elk oppervlak doet ertoe
In mijn laboratorium aan de Drexel University bestuderen we oplossingen voor overstromingen in het Eastwick-gedeelte van zuidwest-Philadelphia. Deze wijk ligt aan de stroomafwaartse kant van een stroomgebied van 77 vierkante kilometer in de voorsteden. Als het stroomopwaarts hevig regent, komt Eastwick onder water te staan. In 2020 zette de tropische storm Isaias sommige huizen onder water met meer dan 1,2 meter water.
Onze computermodellen suggereren dat als er conventionele groene infrastructuur aanwezig was geweest om de afvoer van 65% van de ondoordringbare oppervlakken van het stroomgebied te behandelen, Isaias er niet voor zou hebben gezorgd dat Eastwick overstroomde. Maar dat is vijf keer meer behandeling dan stroomopwaartse gemeenschappen plannen als onderdeel van hun door de staat opgelegde plannen voor de vermindering van de verontreiniging van regenwater.
Sommige critici zeggen dat dit niveau van vergroening technisch, logistiek of sociaal niet haalbaar is. Maar als het idee van sponssteden werkelijkheid wil worden, zullen steden uiteindelijk moeten uitzoeken hoe ze daar kunnen komen.
Om tot 65% te komen, zouden deze steden de afvoer van bijna alle daken, parkeerterreinen en wegoppervlakken moeten behandelen in een of andere vorm van groene infrastructuur. Als de speciale ruimte voor nieuwe regentuinen en wetlands op de grond beperkt is, kunnen parkeerterreinen achteraf worden uitgerust met doorlatend asfalt of beton waardoor water er doorheen kan stromen naar de onderliggende grond. Daken kunnen worden omgebouwd tot begroeide groene daken die regenwater vasthouden en vasthouden.
In deze visie op de sponsstad zouden straten een nieuwe contour krijgen om het regenwater naar parken en recreatievelden te leiden die meters onder het straatoppervlak zijn gebouwd en ontworpen zijn om veilig onder water te komen tijdens extreem weer. Bestaande natuurgebieden zouden worden benut voor de opslag van regenwater, waardoor hun ecologie zou worden verbeterd.
Afhankelijk van waar extreme regenval plaatsvindt, kunnen deze systemen afzonderlijk of samen functioneren, waarbij de modulariteit en redundantie van natuurlijke ecosystemen worden nagebootst.
Het geld vinden
In sponssteden moet elk oppervlak verbonden zijn met een ruimte die veilig kan overstromen. Om van traditionele groene infrastructuur naar sponssteden te komen, zijn geïntegreerde beleidsmaatregelen, plannen en prikkels nodig die dit soort oplossingen overal toepassen waar het regent.
Parkeerplaatsen kunnen zo worden ontworpen dat ze onder water komen te staan en het water langzaam laten ontsnappen. Dat geldt ook voor basketbalvelden, parken, pleinen en zelfs straten, zoals voorgeschreven in Kopenhagen, het Deense Cloudburst-beheerplan.
Een dergelijke transformatie van de gebouwde omgeving kan niet volledig gefinancierd worden door regenwaterbedrijven. Deze organisaties worden geconfronteerd met een duizelingwekkende reeks wettelijke vereisten en kunnen de tarieven niet verhogen boven het betalingsvermogen van hun klanten.
Eén manier om meer geld in te zamelen zou zijn door middel van samenwerking tussen gemeentelijke instanties die verantwoordelijk zijn voor upgrades van wegen, parken, schoolpleinen en andere openbare gronden die ook federale dollars aantrekken, zoals de Cloudburst Resiliency-projecten in New York City. partij zou de inspanning kunnen aanvullen. Een voorbeeld is een samenwerking tussen New York City en de Trust for Public Land om groene infrastructuurvoorzieningen toe te voegen aan een schoolplein in de Bronx om lokale overstromingen te helpen verminderen.
Steden zouden ook prikkels kunnen bieden voor het moderniseren en opschalen van bestaande regenwaterbeheersystemen op privéterrein. Er zou een handelssysteem kunnen worden opgezet om de resterende capaciteit te verkopen aan nabijgelegen vastgoedeigenaren die ter plaatse geen mogelijkheden hebben voor regenwaterbeheer.
Deze strategie is niet goedkoop, maar niets doen is dat ook niet. Overstromingen in het binnenland veroorzaakten tussen 1980 en 2022 177,9 miljard dollar aan schade, en rampen ter waarde van miljarden dollars komen steeds vaker voor als gevolg van de klimaatverandering.
Naarmate extreme weersomstandigheden steeds vaker voorkomen, verwacht ik dat de normen voor stadsplanning en ontwerp zullen evolueren en ook sponsstadconcepten zullen omvatten. En deze robuustere benadering van regenwaterbeheer zal een prominente rol blijven spelen in allerlei gemeentelijke en particuliere ontwerp- en ontwikkelingsbeslissingen.