أثر الحضر تصميم أجهزة الاستطلاع المحلية الاعتراض والحد من التعرض

تري سبيرز ومورفيولوجيا ليف

ولا تعبر جميع الأشجار عن المطر بالتساوي، فالأشجار التي بها أوراق كبيرة أو شمعية أو أوراق منقوعة قد تكون مياه على سطحها أكثر من الأنواع التي تحمل أبر أو أوراقاً صغيرة سلسة، كما أن الموانع، التي تحتوي على فوجها الكثيف أو الخضر، كثيراً ما تكون لديها قدرات على الاعتراض أكبر من الأشجار العريضة الديعة، وخاصة في الشتاء عندما تكون الأشجار المتوهبة غير صالحة للنشر(25).

كما أن هيكل الفروع وتقريبية الحلاقات، بالإضافة إلى شكلها، يمكن أن يحافظ على المياه ويدعم النواة والليشن التي تضيف القدرة على التخزين، وتخلق الأشجار ذات الجرافات المتعددة أو أنماط الفرع الكثيفة مساحة سطحية أكبر للاعتراض، وبالنسبة للمصممين الحضريين، يمكن لاختيار مزيج من الأنواع ذات السمات المورفية التكميلية أن يعزز اعتراض النسيج الشامل طوال العام.

هيكل الكنوب وكثافة

ويؤثر الترتيب الثلاثي الأبعاد للرغاوي داخل الأرجل على كيفية انتقال الأمطار من خلاله، وقد يعترض الكثافة والزجاج المغلق على الأمطار في كل منطقة من المناطق التي تفصل فيها الوحدة أكثر من مجرد شظية، ولكن يمكن أيضاً أن يركز على التنظيف في بعض المناطق إذا لم يكن الصبغة موحدة، بل إن الصبغة المتعددة الطلاء التي تخلق طبقة أسطحية متجاوزة من الأشجار الطويلة، وهي زيادة أقل من الأشجار.

وعلى العكس من ذلك، فإن الكثافة المفرطة دون التهوية أو المباعدة يمكن أن تؤدي إلى زيادة تدفق الجذع الذي يوصل المياه مباشرة إلى قواعد الأشجار، مما قد يتسبب في تسرب محلي، ويتمثل التحدي في التصميم الحضري في تحقيق التوازن بين الكثافة والتدفق الجوي والاختراق الخفيف مع ضمان توزيع الغطاء النباتي حيثما يكون في الإمكان أن يعترض على سقوط الأمطار على نحو أكثر فعالية.

الفرق الموسمية

وتفقد الأشجار المتدنية أوراقها في الخريف، وتخفض بشدة قدرة الاعتراض خلال موسم الأمطار في مناطق كثيرة معتدلة، وفي هذه المناخ، تصبح الأشجار والمواسير ذات الأهمية الخاصة لإدارة مياه الأمطار في الشتاء، وحتى في الشتاء، يمكن لأفرعها وأبرها الدائمة أن تعترض جزءاً ذا مغزى من التهطال، وفي المناخات المدارية أو دون المدارية التي تتزامن فيها الأمطار في موسم النمو، فإن هذه الأنواع التي لا تساقط.

How Urban Canopy Design Reduces Surface Runoff

إن الاعتراض هو الخطوة الأولى فقط، فعندما تصل الأمطار إلى الأرض، لا يزال الكوب يتأثر بالهروب من خلال عدة آليات:

• Infiltration enhancement:] Tree roots create macropores in the soil that allow water to penetrate more quickly. The accumulation of leaf litter and organic matter improves soil porosity and water-holding capacity.
• Transpiration down: ] Trees draw water from the soil and release it as vapor, reducing soil moisture betweenعاصفs. This increases the soil's capacity to absorb subsequent rainfall.
• Surface roughness:] The presence of trees and understory vegetation slows the velocity of overland flow, giving water more time to infiltrate and reducing top discharge.
• Rainfall energy reduction:] leaves break the kinetic energy of raindrops, minimizing soil compaction and erosion that can seal soil surfaces and reduce infiltration.

وهذه العمليات تعمل معاً على خفض الحجم الإجمالي للهروب وتأخير تسليمه إلى مصارف العواصف، وهو أمر حاسم لمنع الفيضانات الفيضية في المجاري الحضرية وتدفقات المجاري المتجمعة، وتشير البحوث إلى أن زيادة الغطاء النباتي الشجري بنسبة 10 في المائة يمكن أن تقلل من الجري بنسبة 2 إلى 5 في المائة في المتوسط، على الرغم من أن التأثير يختلف بظروف من نوع التربة والمنحدرات ورطوبة من قبل.

التسلل وأجهزة التربة

ومن أهم الفوائد التي تُنفق في كثير من الأحيان على الأمكنة الحضرية قدرتها على تحسين تسلل التربة، حيث تُدمج التربة الحضرية عادة بسبب البناء، وحركة الاقدام، والمعدات الثقيلة، وتُنشئ جذور الأشجار التي تنمو عبر طبقات مدمجة قنوات لحركة المياه، بينما تساعد المواد الجذرية على ربط جسيمات التربة بمجاميع مستقرة، كما أن إضافة المادة العضوية من البستانيات تزيد من هيكل التربة.

غير أن نوع مسائل التربة الأساسية - تهجر التربة الرملية بسرعة وقد تشهد تحسنا أقل نسبيا، في حين تستفيد التربة الغنية بالجزر استفادة كبيرة من التغلغل الجذري والمواد العضوية، وفي المناطق التي توجد بها طاولات مياه مرتفعة أو التربة غير المنزوعة، قد يلزم الجمع بين زراعة الأشجار وحلول هجرة مهندسة لتجنب تغذي المياه.

استراتيجيات التصميم من أجل الحد الأقصى من اعتراض الرنة والحد من الرواسب

ويتجاوز التصميم الفعّال للزجاج الحضري ببساطة زرع المزيد من الأشجار، ويتطلب نهجا استراتيجيا ينظر في اختيار الأنواع، والترتيبات المكانية، والتكامل مع عناصر البنية التحتية الخضراء الأخرى.

اختيار قدرات الاعتراض

(ب) تُعدّ الأشجار المحشوة ذات الأرقام القياسية لأماكن السفر العالية وقدرات تخزينها، وكثيراً ما تفوق الأنواع الأصلية الظواهر الغريبة لأنها تُكيَّف مع أنماط التهطال المحلية، مثل الأنواع المتميزة في جنوب شرق الولايات المتحدة، أو الشوكة مثل [(FLT:0])

التنسيب المكاني وتغطية الكوب

استهداف أعلى المناطق المنتجة للهروب: أسطح غير مزروعة مثل الطرق، وقوارب السيارات، والسير الجانبي، وأشجار الشوارع التي تزرع على طول خطوط كبح، تقطع الأمطار التي من شأنها أن تتدفق مباشرة إلى مصارف المياه، وتدور الأشجار العنقودية في تجمعات لا مزارع معزولة لتخلق آثارا أكبر من المياه التي تولد المزيد من التأخير في سقوطها وفرص التسلل، وفي الأحياء السكنية تشجع على الفيضانات ذات المستوى السابق.

وينبغي تحديد أهداف التغطية بالزجاج على أساس الهيدرولوجيا المحلية، وتقترح دائرة الغابات بالولايات المتحدة تغطية على الأقل من الأنهار الشجرية بنسبة 40 في المائة في مستجمعات المياه الحضرية لتحقيق تخفيض قابل للقياس، وإن كان هذا الرقم مبدأ توجيهي ويعتمد على عوامل أخرى، كما أن الممرات الكعبية المستمرة على طول الشوارع يمكن أن تساعد أيضا على بطء الركض وتوفر الراحة للمشاة.

التكامل مع الهياكل الأساسية الخضراء

وتنتج أشجار الرش بنظم الاستبقاء الأحيائي منافع متعددة في مياه العواصف، فحدائق المطر والزواحل البيولوجية والتمجيد المركَّب تحت أو بجوار قماش الأشجار تُحدث أحواض التسلل التي تُستولى على كل من القزح وهروب المياه من السطح المحيط، على سبيل المثال، يستخدم نظام " الخنادق " خنادق مليئ بالأراضي الهيكلية ومخزن لصرف مياه الأمطار.

كما تساهم السقف الأخضر في الكانتوبية الحضرية، وإن كانت تقتصر على قطع الأسطح الخضراء المكثفة التي تقطع فيها السد أو العشب نسبة 50-80 في المائة من سقوط الأمطار السنوي في كثير من المناخات، وتنشئ تركيب الغطاء النباتي السطحي مع قنابل الشوارع نظاما متعدد المراحل يضاعف من معدل استبقاء الأمطار في النواحي الحضرية الكثيفة.

الصيانة والإدارة الطويلة الأجل

وتتناقص كفاءة الاعتراض إذا أصبحت الأغناء غير صحية أو مغمورة أو غير صالحة، كما أن التفتيش المنتظم للآفات والأمراض والمسائل الهيكلية يكفل الحفاظ على الرغوة الصحية، ويمكن أن يؤدي الاختزال إلى الحد من التدفق الجذعي المفرط وخطر الازدهار في الريح مع الحفاظ على الاعتراض، بالإضافة إلى الاحتفاظ بطبقة من التدفقات أو الرش في أشجار الرش.

دراسات الحالة ونتائج البحوث

وقد حددت دراسات عديدة كمية إمكانية الحد من الرش في المناطق الحضرية، وفحصت دائرة الغابات في 17 مدينة، ووجدت أن زيادة الغطاء النباتي في 10 في المائة يمكن أن تقلل من إجمالي المياه بنسبة 2 إلى 4 في المائة، وتصل إلى ذروة التدفق بنسبة تصل إلى 6 في المائة، وفي بورتلاند، أوريغون، قدرت دراسة نموذجية عن وجود 1.2 مليون قزح.

وفي تجربة ميدانية ملحوظة، رصدت وكالة حماية البيئة التابعة لوكالة U.S. (FLT:1]) الجري من مستجمعات المياه المدمجة في ضواحي ميريلاند، ونتجت مستجمعات المياه التي تغطي 30 في المائة من الغطاء الحرجي 42 في المائة عن تلك التي تغطيها نسبة 10 في المائة في ظل ظروف هطول الأمطار نفسها، وأُبلغ عن نتائج مماثلة في أستراليا وأوروبا تؤكد دور إدارة العواصفة كأداة فعالة من حيث التكلفة.

وتبرز البحوث أيضا أهمية ظروف التربة تحت الأشجار. وتبين دراسة أجريت في عام 2021 بواسطة Jansson and Linderson] (نُشرت في ] Urban Forestry & Urban Greening ) أن معدلات التسلل تحت الأشجار الحضرية المتأصلة في المدن السويدية أعلى بثلاثة أضعاف من آثارها في المناطق الحضرية المأهولة.

التحديات والنظر في تنفيذ برنامج كانوب الحضري

وعلى الرغم من الفوائد الواضحة، فإن توسيع نطاق الكانتوب الحضري لإدارة مياه الأمطار يواجه عدة عقبات، فالحيز هو أكثر المرافق التي لا تحصى، والأسلاك العامة، والسير الجانبية الضيقة التي يمكن أن تزرع فيها الأشجار الكبيرة، وتحتاج النزاعات مع الهياكل الأساسية، مثل الضرر الجذري الذي يلحق بالأرباب أو المباني، إلى اختيار دقيق للأنواع وأساليب إدارة الجذور (مثل التربة الهيكلية، والحواجز الجذرية).

وثمة تحد آخر يتمثل في طول الوقت اللازم لتحقيق فوائد النسيج، حيث أن الأشجار الصغيرة لديها مساحة منخفضة من الورق والقدرة على الاعتراض، حيث أن 5 سم من الأشجار تعترض جزءا من ما يمكن أن تنجم عنه شجرة طولها 30 سم، ويجب أن تلتزم المدن بمواصلة زرع وصيانة المياه على مدى عقود، بما في ذلك استراتيجيات استبدال الأشجار القديمة أو الممرضة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن قضايا الإنصاف تنشأ عندما تكون النسيج غير موزعة على الأحياء؛ وكثيرا ما تكون أهداف التوسع في المياه ذات الدخل المنخفض أقل.

خاتمة

إن تصميم البرمجيات الحضرية أداة قوية متعددة الوظائف لإدارة سقوط الأمطار المحلية والحد من هطول الأمطار، ومن خلال اعتراض الأمطار، وتعزيز التسلل، وتباطؤ التدفقات، والأشجار والنباتات يمكن أن تخفف إلى حد كبير من الضغط على البنية الأساسية للمياه العواصف، مع تهدئة المدينة وتحسين نوعية الهواء، ويتطلب تحقيق هذه الفوائد تصميماً متعمداً: اختيار الأنواع المناسبة، وترتيبها استراتيجياً، وإدماجها في الهياكل الأساسية لإدارة العواصف الحضرية، والحفاظ على جودة المدن.