"When it rains, it pours" var en gång en metafor för dåliga saker som händer i klungor. Nu börjar det bli ett faktum om nederbörd i ett föränderligt klimat.
Över hela det kontinentala USA växer intensiva endagsnederbördshändelser allt oftare, drivna av värmande luft som kan hålla ökande fuktnivåer. Senast fick områden norr om Houston 12 till 20 tum (30 till 50 centimeter) regn på flera dagar i början av maj 2024, vilket ledde till översvämmade vägar och evakueringar.
Tidigare under året fick San Diego 2,72 tum (7 centimeter) regn den 22 januari som skadade nästan 600 hem och fördrev omkring 1 200 människor. Två veckor senare dumpade en atmosfärisk flod 5 till 10 tum (12 till 25 centimeter) regn i Los Angeles, vilket orsakade omfattande lerskred och lämnade mer än en miljon människor utan ström.
Händelser som dessa har väckt intresse för så kallade svampstäder – ett heltäckande tillvägagångssätt för att minska översvämningar i städer som använder innovativa landskaps- och dräneringsdesigner för att minska och bromsa avrinning, samtidigt som vissa delar av staden kan översvämmas säkert under extremt väder. Svampstadstekniker skiljer sig från andra tillvägagångssätt för dagvattenhantering eftersom de skalas till mycket större stormar och måste tillämpas på nästan alla urbana ytor.
Jag är en vattenresursingenjör som studerar och utformar strategier för hållbar hantering av dagvatten i städer. Som svar på de senaste översvämningsepisoderna börjar vissa amerikanska städer ta steg mot att införliva svampstadskoncept i sina dagvattenhanteringsplaner, men de flesta av dessa projekt är fortfarande pilotprojekt. Om detta koncept ska utvecklas till den nya standarden för stadsdesign måste stadens tjänstemän och utvecklare hitta sätt att skala upp och påskynda detta arbete.
Problemet med dagvatten
I mer än ett sekel efter att amerikanska städer började installera centraliserade avloppssystem i mitten av 1800-talet, ledde rören dagvatten – regn eller smält snö som rinner av gator och byggnader – till närliggande floder eller hamnar. Detta tillvägagångssätt minskade lokala översvämningar men förorenade angränsande vatten och förvärrade översvämningsriskerna längre nedströms.
1972 års Clean Water Act var utformad för att göra landets vatten fiskbart och simbart 1983 men lyckades inte uppfylla det målet. En viktig anledning var att lagen initialt fokuserade på att endast minska punktkällor – föroreningsutsläpp som kom från en identifierbar källa, till exempel ett rör som släpper ut mänskligt eller industriellt avfall.
I slutet av 1980-talet ändrade kongressen lagen för att ta itu med icke-punktiga eller diffusa vattenföroreningskällor, inklusive dagvatten. Ingenjörer började designa system för att fånga upp sediment i den "första spolningen" av avrinning, eftersom skadliga föroreningar som tungmetaller troddes fästa vid dessa partiklar.
Än idag är grön infrastruktur och andra dagvattenhanteringsmetoder i USA vanligtvis utformade för att hålla kvar, behålla eller filtrera endast de första 1 till 2 tum (2,5 till 5 centimeter) av avrinning. Individuellt kan de inte fånga all avrinning som genereras under större stormar, den typ av händelser som blir allt vanligare på grund av klimatförändringar. Dessutom krävs ofta inte hantering av dagvatten på mindre mark, som tillsammans kan representera en stor del av tätortsområden.
Alla dessa faktorer begränsar grön infrastrukturs förmåga att minska översvämningsrisker.
Termen "svampstad" har sitt ursprung i Kina runt 2010, men amerikanska städer har använt liknande idéer sedan 1970-talet för att förbättra vattenkvaliteten i floder och bäckar.
I början av 2000-talet blev idén om att designa samhällen för att filtrera och suga upp dagvatten känd som grön infrastruktur. Regulatorer och verktyg såg det som en potentiellt kostnadseffektiv strategi för att följa federala regler för rent vatten. I städer där befintliga stormavloppssystem släpps ut direkt till bäckar, sjöar och floder, hade grön infrastruktur potential att filtrera bort föroreningar från dagvatten innan det rann ut i dessa vattenvägar.
I hundratals städer, främst i nordöstra och mellanvästern, förs dagvatten och avloppsvatten i samma avloppsrör. Grön infrastruktur erbjöd en strategi för att leda bort dagvatten från avloppssystemet till platser där det kunde tränga ner i marken. Det hjälpte till att minska risken för att avloppssystem svämmade över och skickade orenat dagvatten och avloppsvatten till lokala vatten.
Städer inklusive Philadelphia, New York, Cincinnati, San Francisco, Cleveland, Washington, D.C. och Kansas City, Mo., har spenderat miljarder dollar under de senaste 20 åren för att bygga om utvecklade landskap med regnträdgårdar, gröna tak, permeabla trottoarer, konstruerade våtmarker och andra platsskaliga dagvattenkontrollåtgärder. De flesta av dessa system installerades dock i områden som producerade mest vattenföroreningar och var inte dimensionerade för att klara stora stormar.
I bästa fall har grön infrastruktur installerats på offentligt ägd mark och krävs vid nya eller omarbetade storskaliga bebyggelse. Det har visat sig vara mycket mer utmanande att införliva grön infrastruktur på mindre, privatägda markskiften, som tillsammans utgör en betydande andel av tätortsområdena.
I vissa städer godkänns fortfarande en del nybyggnation utan något erforderligt dagvattenbehandlingssystem eller analys av de dramatiska sätt på vilka dess dagvatten kan orsaka översvämningar på nedströms och intilliggande fastigheter. Och i många städer tillåts dagvatten från små markområden utan rening passera in i ledningsnät. Om många sådana paket ligger i samma grannskap kan denna vanliga praxis öka nedströms översvämningsriskerna.
I mitt labb vid Drexel University studerar vi lösningar på översvämningar i Eastwick-delen av sydvästra Philadelphia. Denna stadsdel ligger i nedströmsänden av en 77 kvadratkilometer stor förortsvattendelare. När det regnar kraftigt uppströms översvämmas Eastwick. 2020 översvämmade den tropiska stormen Isaias vissa hem med mer än 1,2 meter vatten.
Våra datormodeller tyder på att om konventionell grön infrastruktur hade funnits för att behandla avrinning från 65 % av vattendelarens ogenomträngliga ytor, skulle Isaias inte ha fått Eastwick att översvämmas. Men det är fem gånger mer rening än vad samhällen uppströms planerar som en del av sina statligt beordrade planer för minskning av dagvattenföroreningar.
Vissa kritiker säger att denna nivå av grönare inte är tekniskt, logistiskt eller socialt genomförbar. Men om föreställningen om svampstäder ska bli verklighet måste städerna så småningom ta reda på hur de ska ta sig dit.
För att nå 65 % skulle dessa städer behöva behandla avrinning från nästan alla hustak, parkeringsplatser och vägytor i någon form av grön infrastruktur. Om dedikerat utrymme för nya regnträdgårdar och våtmarker på marken är begränsat, kan parkeringsplatser eftermonteras med permeabel asfalt eller betong som lät vatten passera genom den till marken under. Tak kan göras om till vegeterade gröna tak som håller kvar och håller kvar dagvatten.
I denna svampstadsvision skulle gator omformas för att leda dagvatten till parker och rekreationsfält byggda fot under gatuytan och utformade för att översvämmas säkert under extremt väder. Befintliga naturområden skulle utnyttjas för lagring av dagvatten, vilket förbättrar deras ekologi.
Beroende på var extrema regn förekommer kan dessa system fungera individuellt eller tillsammans och efterlikna modulariteten och redundansen som finns i naturliga ekosystem.
I svampstäder måste varje yta vara ansluten till ett utrymme som kan översvämmas säkert. Att ta sig från traditionell grön infrastruktur till svampstäder kräver integrerade policyer, planer och incitament som tillämpar den här typen av lösningar varhelst det regnar.
Parkeringsplatser kan utformas för att översvämma och släppa ut vatten långsamt. Så kan basketplaner, parker, torg och till och med gator, som föreskrivs i Köpenhamn, Danmarks Cloudburst-förvaltningsplan.
En sådan omvandling av den byggda miljön kan inte till fullo finansieras av dagvattenverk. Dessa organisationer står inför en svindlande mängd regulatoriska krav och kan inte höja priserna över sina kunders betalningsförmåga.
Ett sätt att samla in mer pengar skulle vara genom samarbeten mellan stadsbyråer som ansvarar för uppgraderingar av vägar, parker, skolgårdar och annan offentlig mark som också lockar federala dollar, såsom New York Citys Cloudburst Resiliency-projekt. I vissa fall finansiering från en tredjedel. part skulle kunna komplettera insatsen. Ett exempel är ett samarbete mellan New York City och Trust for Public Land för att lägga till grön infrastruktur på en skolgård i Bronx för att minska lokala översvämningar.
Städer skulle också kunna erbjuda incitament för att eftermontera och skala upp befintliga dagvattenhanteringssystem på privat mark. Ett handelssystem skulle kunna inrättas för att sälja den kvarvarande kapaciteten till närliggande fastighetsägare som saknar möjligheter till dagvattenhantering på plats.
Denna strategi är inte billig, men inte passivitet heller. Inlandsöversvämningar orsakade skador på 177,9 miljarder USD från 1980 till 2022, och katastrofer för miljarder dollar blir allt vanligare med klimatförändringarna.
När extrema väderhändelser blir vanligare, förväntar jag mig att stadsplanering och designstandarder kommer att utvecklas till att inkludera svampstadskoncept. Och detta mer robusta tillvägagångssätt för dagvattenhantering kommer att fortsätta att ha en framträdande plats i alla typer av kommunala och privata design- och utvecklingsbeslut.
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
