Stadsutveckling i östra USA resulterar i en ökning av översvämningar i närliggande vattendrag, men i det torra västern, urbanisering har precis motsatt effekt, enligt en forskare från Penn State, som antyder att det kan finnas lärdomar att dra av den skarpa kontrasten.

Lauren McPhillips, biträdande professor i byggnads- och miljöteknik, som ledde en studie av hur stadsutveckling påverkar strömflöden i Phoenix, Arizona, storstadsområde, tror att forskningen kan ge ledtrådar för bättre dagvattenhantering överallt.

"Vi fann att "flashness" - ett mått på stigande och fallhastigheter för vattenflödet i bäckar - faktiskt minskade med graden av ogenomtränglighet i torra, urban, sydvästra vattendelar, sa McPhillips, som har anställningar i lantbruks- och ingenjörshögskolorna. "Det är det motsatta mönstret till det som observerats i tidigare studier i blötare regioner som öst."

Forskare analyserade 14 års flödesrekord från U.S. Geological Survey strömmätare och liknande data från Flood Control District i Maricopa County för att fastställa hur hydrologiska egenskaper varierade med stadsutveckling. Studien tittade på 19 vattendelar som dränerade områden som sträcker sig i storlek från mindre än en kvadratkilometer till 175 kvadratkilometer.

I likhet med blötare system, forskare observerade fler högflödeshändelser i urbana ökenströmmar jämfört med icke-urbana ökenströmmar, hon förklarade. Dock, detta var bara vid den lägre översvämningströskeln – det var ingen ökning av större översvämningar med stadsutveckling.

"Övergripande, urban stream-syndromet manifesterar sig annorlunda i detta torra system – urbanisering ökar vattenretention och leder till mindre variabla flöden i bäckekosystem, sa McPhillips.

McPhillips – som startade forskningen som postdoktor vid Arizona State University innan han började på Penn State-fakulteten för att uttryckligen fokusera på urban hydrologi och grön infrastruktur – hoppas kunna tillämpa en del av det hon lärde sig i väst i sin nya roll. I den torra västern, hon noterade, vattenmängden är mer ett problem, och översvämningar är ett riktigt stort problem, tillsammans med vattentillgången i akviferer och vattenbrist.

I öst - särskilt i Chesapeake Bays dränering - är hantering av dagvatten lika kopplat till bekymmer om vattenkvaliteten. Att minska föroreningarna från avrinning i städer är en av strategierna för att städa upp viken.

"Arizona var en intressant fallstudie för att försöka förstå mer om urbanisering och rollen av avsiktligt konstruerade dagvattenhanteringsstrukturer eftersom stadsområden där har utvecklats mycket på senare tid, och de växer fortfarande snabbt, McPhillips sa. "Phoenix-området har haft ganska progressiva dagvattenhanteringspolicyer ett tag, och vi tittade på några vattendelar där det fanns en extremt hög implementering av dagvattenkontrollfunktioner. Så vi kan börja upptäcka om de påverkar strömningsmönster eller inte."

Forskningsresultaten, nyligen publicerad i Vattenresursforskning , var unika eftersom de för första gången dokumenterade den minskade flashigheten hos torra stadsströmmar i väst och visade vilken stor roll så kallade "torrväderflöden" spelar i övergripande strömflödesmönster, matas av luftkonditioneringskondensat, gräsbevattning, avloppsvatten från reningsverk och andra mer oklara källor.

"Det var lite konstigt att se vatten komma in i bäcken och skapa ett minimiflöde en dag då det normalt inte skulle vara något flöde alls, " sa hon. "Det är något som skiljer sig från allt vi skulle se här, för i öst finns det konstanta grundvattenflöden."

Möjligheten att upptäcka påverkan av dagvattenhanteringsinsatser i väst framstår som den största skillnaden för McPhillips. I öst, städer är mycket äldre, och kommuner bygger om dagvattenhanteringsfunktioner i befintlig stormavloppsinfrastruktur. Det gör det mycket svårare att bedöma framgången eller misslyckandet med tekniska funktioner eftersom det kanske inte finns tillräckligt med dem för att upptäcka deras påverkan nedströms.

"Fågel Fenix, särskilt, är en mycket ny stad, och kommunala ledare var ganska framåtsträvande genom att de byggde översvämningskontrollanläggningar när stadsområdet växte, ”, sa hon. ”Det finns hela vattendelar där som har ganska stora mängder vattenförvaltningsdrag. Det var lite spännande att hitta fall i väst där vi tydligt kunde se resultatet av dagvattenhanteringsteknik."