Översvämningar, sprängda flodstränder, överfulla avlopp, föroreningar som läcker ut i vattendrag:några av de störande, skadliga och farliga konsekvenser av att ha för mycket regn. Men kan städer designas och anpassas för att leva mer flexibelt med vatten – att behandla det som vän snarare än fiende?

I december 2015, Stormen Desmond drabbade norra Storbritannien. I dess spår kom översvämningar, lerigt elände, förorenat vatten strömmar genom bostäder och störningar av stängda företag, skolor och vägar.

Snabb urban tillväxt och progressivt oförutsägbart väder har fokuserat uppmärksamheten på städernas motståndskraft över hela världen, inte bara mot extrema händelser, men också till kraftigare regnskurar än normalt, och väckte frågor om hur översvämningsrisken kan hanteras.

Det finns naturligtvis ingen "one-size-fits-all"-strategi. För vissa områden, försvar är en möjlighet. För andra, reträtt är det enda alternativet. "Men för de som inte kan göra det heller, vi måste i grunden skriva om regelboken om hur vi uppfattar vatten som en fara för städer, säger Ed Barsley, Doktorand som arbetar med Dr Emily So vid Cambridge University Center for Risk in the Built Environment (CURBE). Barsley menar att anpassning och planering för resiliens kan ge en unik möjlighet att höja kvaliteten på städer (se panel).

Dr Dick Fenner från Cambridges Department of Engineering håller med om att motståndskraft mot vatten bör ses positivt. Han är en del av det brittiska Blue-Green Cities-projektet, som utvecklar strategier för att hantera översvämningsrisker i städer på sätt som också ger utdelning i många andra områden, genom att "gröna" staden. "Vi vill förvandla regn till ett win-win-win-evenemang, " han säger.

När det gäller att hantera översvämningar, en av de stora svårigheterna som många städer möter är den byggda miljöns ogenomtränglighet. I en stad som är stenlagd, betong och asfalterad, ytvatten kan inte tränga in snabbt och naturligt i jorden.

Newcastles centrum, till exempel, är cirka 92 % ogenomtränglig, och har drabbats av stora översvämningar tidigare. "Flodavtrycket" från "Toon Monsoon" 2012 orsakade cirka 129 miljoner pund i direkta skador och 102 miljoner pund i indirekta skador, strömmar till ekonomiska sektorer långt bortom den fysiska platsen för evenemanget, säger Fenner.

"Traditionellt, städer har byggts för att fånga upp vattenavrinning i rännor och avlopp, att ledas bort. Men var är borta? Och hur stora skulle vi behöva bygga de här rören om staden inte orkar nu?", tillägger han. Huvudmannen bakom en 'Blå–Grön stad' är att skapa ett mer naturligt vattenkretslopp – ett där stadens vattenförvaltning och dess gröna infrastruktur kan föras samman.

Städer över hela världen tar redan upp begreppet "grönning", använder genomsläpplig beläggning, biosvalor (grunda diken fyllda med vegetation), gatuplantering, takträdgårdar och fickparker. Grön infrastruktur gynnar hälsa och biologisk mångfald, och kan hjälpa till att bekämpa stigande CO2-nivåer, värmeöeffekter, luftföroreningar och buller.

"De ger inte bara en plats för vatten att suga bort, säger Fenner, "de kan till och med skapa resurser från vatten - som att generera energi från vattenflödet genom hållbara dräneringssystem och tillhandahålla platser för bekvämligheter och rekreation."

Allt bra men med en lång lista med potentiella "blå-gröna" val, och en lika lång lista med fördelar, hur väljer städer de bästa alternativen?

En av de viktigaste resultaten av initiativet Blue-Green Cities är en "verktygslåda" för myndigheter, planerare, företag och samhällen för att hjälpa dem att bestämma sig. Genom att använda Newcastle Universitys CityCat-modell, teamet bedömde hur väl gröna infrastrukturer presterade för att hålla tillbaka ytflöden, och använde nya spårtekniker för att följa rörelsen och fångsten av sediment under intensiva stormar. Sedan kartlade de fördelarna i ett geografiskt informationssystem (GIS) för att identifiera fysiska platser som är "nytta hotspots".

Verktygen utvecklades genom att utvärdera prestandafördelarna med grön infrastruktur som samlats in från platser i både Storbritannien och USA. Som en del av en nyligen genomförd 12-månaders demonstrationsstudie i Newcastle, ett Learning Action Alliance-nätverk skapades med lokala intressenter som har, säger Fenner, ledde till nya möjligheter som återspeglar prioriteringar och preferenser hos samhällen och lokala invånare.

Nu, Newcastles kommunfullmäktige, miljöverket, Northumbrian Water, Newcastle University, Arup och Royal Haskoning DHV har tillsammans varit de första organisationerna i landet som uttryckligen engagerar sig för en blågrön strategi, som rekommenderas av forskningen. Förhoppningen är att andra lokala och nationella organisationer följer efter.

Omfamna motståndskraft, som dessa organisationer gör, är mycket viktigt när man hanterar naturrisker, säger Emily Så, som leder CURBE:"Vi bör komma ihåg att översvämning är en naturlig process och en fara vi måste lära oss att leva med. Det är ofta den osammanhängande konfigurationen av den byggda miljön som resulterar i att det är en risk för samhällena. Vårt mål bör vara att designa för att minska effekten av, och vår återhämtningstid från, denna naturliga fara."

Fenner tillägger:"Att fortsätta att leverera en effektiv och pålitlig vatten- och avloppstjänst trots störande utmaningar som översvämningar är svårt, men livsviktigt; det kräver kontinuerlig och dramatisk innovation. I framtiden, vi kommer att se helt vattenkänsliga städer, där vattenförvaltningen är så bra att det nästan är som om staden inte finns där."

Blue-Green Cities-projektet finansieras av Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), involverar forskare från nio brittiska universitet och leds av University of Nottingham. Ett parallellt projekt, Rent vatten för alla, finansierat av EPSRC och National Science Foundation, kopplar teamet samman med forskare i USA.

Medan Blue-Green Cities-projektet fokuserar på urban dränering vid tider med normal till överdriven nederbörd, Ed Barsley är mer intresserad av att hjälpa samhällen att överväga konsekvenserna av extrema händelser.

"Översvämningar är förödande i sin påverkan och översvämningsrisken ses ofta som en börda att uthärda, säger Barsley, "men framtidssäkring och planering för motståndskraft kan och bör användas som en drivkraft för att öka kvaliteten på byggnader, gator och stadsdelar – en chans till spännande förändring i våra städer."

Som en fallstudie, Barsley använder byn Yalding i Kent, som har utstått fysiskt, ekonomiska och psykologiska effekter till följd av översvämningar.

Han tittade på hur varje hus i byn förberedde sig för och påverkades av sin senaste översvämning, dess läge och byggnadsmaterial, och även dess millimeterströskelhöjd; och sedan tittade han på framtida översvämningsriskscenarier. Resultatet är en metodik för att bedöma resiliens som kan användas för att informera och planera för anpassning, och kan överföras till andra samhällen, stora som små över hela Storbritannien och över hela världen.

"När vi kommunicerade riskerna för samhället, vi fann att motståndskraft betyder olika saker för olika människor. Att förstå prioriteringar kan hjälpa dem att skräddarsy sin egen strategi för att vara kontextuellt lämplig, " förklarar Barsley, som är särskild rådgivare om översvämningsrisk i sydöstra till Greg Clark MP, Statssekreterare för avdelningen för kommuner och kommuner.

För hem där motståndsåtgärder som översvämningsbarriärer kommer att övervinnas, ett alternativ kan vara att betrakta nedre våningen som ett offerutrymme – ett område som kan översvämmas utan att störa avfallet, kraft eller vatten. I Yalding, det finns exempel på husägare som har gjort just detta och lagt till en extra våning i sina hem.

"Jag skulle vilja se motståndskraft belönas och att vi börjar leva med vatten på ett annat sätt. Att bygga in långsiktig motståndskraft har enorm potential för att skapa levande och berikande utrymmen."