التصميم لأغراض المناخ المرونة: نظم التدريب في المناطق المعرضة للفيضانات

ويحدث تغير المناخ والتوسع الحضري السريع تحولا أساسيا في كيفية تعامل المجتمعات المحلية مع إدارة المياه في المناطق المعرضة للفيضانات، ومع تسارع التحضر، يؤدي التوسع في الأسطح غير المنبعثة إلى زيادة كفاءة شبكات الصرف القائمة وتجاوزها، مما يزيد من حدة الفيضانات، ويتطلب تصميم نظم فعالة للتصريف من أجل القدرة على مواجهة المناخ فهما شاملا لمخاطر الفيضانات، والنُهج الهندسية المبتكرة، وإدماج الحلول التقليدية القائمة على الطبيعة التي تعمل في الهياكل الأساسية.

وتشير التوقعات الحالية إلى أنه بحلول نهاية هذا القرن، يمكن أن يزيد خطر الفيضانات الساحلية خمسة أضعاف على الصعيد العالمي، حيث يحتمل أن يتأثر أكثر من 70 مليون شخص، وهذا الواقع الذي يرثى له، يتطلب من المهندسين والمخططين الحضريين وصناع السياسات إعادة النظر في النهج التقليدية لتصميم الصرف واحتضان النظم المرنة القادرة على التكيف مع الأحداث الجوية الشديدة بشكل متزايد.

فهم مخاطر الفيضانات في البيئات الحضرية الحديثة

وتختلف مخاطر الفيضانات اختلافا كبيرا حسب الموقع الجغرافي، والظروف المناخية، ودرجة التنمية الحضرية، وتواجه المناطق القريبة من الأنهار، أو السواحل، أو المناطق التي لا توجد فيها هياكل أساسية كافية للتصريف، درجة من الضعف إزاء أحداث الفيضانات، ويشكل التقييم الشامل لهذه المخاطر الأساس لتصميم حلول ملائمة وفعالة للتصريف.

أنواع الفيضانات الحضرية

فهم مختلف أنواع الفيضانات التي يمكن أن تؤثر على المناطق الحضرية أمر أساسي لوضع استراتيجيات التخفيف المستهدفة، وتحدث الفيضانات النهرية عندما تتجاوز الأنهار والمجاري قدرة قنواتها الطبيعية أو المصنعة، وتحدث الفيضانات الساحلية عندما ترتفع مستويات سطح البحر وتقترن بتدفقات العواصف والرياح المرتفعة تسبب في أن تصبح المناطق المستقيمة من مياه البحر مغمورة، وتحدث الفيضانات الملوِّثة عندما تزيد شبكات مياه الأمطار المغمورة وتستوعب الأرض.

والمناطق الحضرية في أفواه الأنهار معرضة بشكل استثنائي للفيضانات بسبب تعرضها المزدوج لمخاطر الفيضانات الساحلية والأنهارية، التي تفاقمت بسبب عدم التنسيق بين المناطق الساحلية وإدارة أحواض الأنهار، التي تتفاقم بسبب آثار تغير المناخ، ولا سيما ارتفاع مستوى سطح البحر، الذي يزيد من كثافة الفيضانات النهرية عن طريق رفع قواعد الصرف، وهذا التفاعل المعقد للعوامل يتطلب اتباع نهج تخطيط متكاملة تراعي مصادر الفيضانات المتعددة في آن واحد.

أثر التحضر على مخاطر الفيضانات

وقد تسببت زيادة التحضر في مشاكل مع تزايد الفيضانات الوميضية بعد الأمطار المفاجئة، حيث أن مناطق النبات تستبدل بمباني ملموسة أو أبجدية أو مسقفة، مما أدى إلى فقدان المنطقة قدرتها على استيعاب مياه الأمطار وتوجيه الأمطار بدلا من ذلك إلى شبكات تصريف المياه السطحية، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى زيادة حمولة هذه المناطق الطبيعية إلى بيئات مبنية، مما يؤدي إلى تغيير جذري في الدورة المائية المحلية.

إن انتشار الأسطح غير القابلة للاشتعال في المناطق الحضرية يخلق ما يطلق عليه الهيدرولوجيون " تأثير جزيرة الحرارة الحضرية " على شبكات المياه، فالهياكل الأساسية التقليدية للتصريف، التي صُممت منذ عقود لمختلف الأحوال المناخية وانخفاض الكثافة الإنمائية، لا يمكن في كثير من الأحيان معالجة الحجم المتزايد وسرعة مياه الأمطار التي تولدها المدن الحديثة، وهذا الخطأ بين قدرة الهياكل الأساسية والطلب الفعلي يخلق أوجه ضعف كبيرة في الفيضانات.

منهجيات تقييم المخاطر الشاملة في الفيضانات

ويطرح الفيضانات الحضرية خطرا كبيرا على المدن في جميع أنحاء العالم، ويتفاقم ذلك بسبب زيادة التحضر وتغير المناخ، وتتطلب الإدارة الفعالة لمخاطر الفيضانات إجراء تقييمات شاملة تراعي التفاعل المعقد للعوامل الاجتماعية والاقتصادية والبيئية، مع استحداث أدوات مبتكرة لمؤشر مخاطر الفيضانات الحضرية لتحديد كمية وتقييم مخاطر الفيضانات على مستوى المصيد الفرعي، وتوفير أدوات للتخطيط القائم على الأدلة وتطوير الهياكل الأساسية الملائمة.

ويتضمن تقييم مخاطر الفيضانات الحديث أطرا تحليلية متعددة، وتدمج منهجيات التقييم نظام المعلومات الجغرافية، ونموذج إدارة المياه في العاصفة، وعملية الهرمية التحليلية، وإطار الضغط - الدولة - الاستجابة، ويتضمن سبعة مؤشرات للضغط، وثلاثة مؤشرات استجابة يرجحها حكم الخبراء، مع تصنيف أكبر مخاطر الفيضانات في خمسة مستويات.

كما يتطلب التقييم الفعال للمخاطر النظر في السيناريوهات المناخية المقبلة، حيث أصبحت أنماط سقوط الأمطار أكثر استحالة، حيث تُحدَّد فترات الجفاف الطويلة بفعل أحداث تهطالية شديدة، ويجب تصميم نظم الترميم ليس فقط بالنسبة لأنماط الطقس التاريخية، بل أيضاً بالنسبة للظروف المستقبلية المتوقعة التي قد تشمل أحداثاً متطرفة أكثر تواتراً.

Design Principles for Climate-Resilient Drainage Systems

ويتطلب إنشاء نظم تصريف مياه قادرة على مواجهة تحديات تغير المناخ الالتزام بمبادئ التصميم الرئيسية التي تشدد على القدرات والمرونة والاستدامة والتكامل مع العمليات الطبيعية، وهذه المبادئ تسترشد بالمهندسين في وضع حلول فعالة وقابلة للتكيف مع الظروف المتغيرة.

تخطيط القدرات وإدارة تدفق بيك

ويجب تصميم نظم الترميم لمعالجة تدفق المياه في ذروته خلال أحداث عواصف حادة مع الحفاظ على القدرة الوظيفية خلال الظروف العادية، وهذا يتطلب نماذج هدرائية دقيقة لتحديد حجم الأنابيب المناسبة، وأبعاد القنوات، وأحجام التخزين، ويجب على المهندسين ألا ينظروا في أنماط سقوط الأمطار الحالية فحسب، بل أيضا في الزيادات المتوقعة في كثافة الأمطار بسبب تغير المناخ.

وكثيرا ما يعتمد تصميم الصرف التقليدي على بيانات مسدودة الأمطار التاريخية لإنشاء عواصف تصميمية مع فترات عودة محددة (مثل 10 سنوات أو 50 سنة أو 100 سنة)، غير أن تغير المناخ يغير هذه العلاقات الإحصائية، مما يجعل البيانات التاريخية أقل موثوقية بالنسبة للتنبؤ بالأوضاع المستقبلية، وتوفر نماذج الفيضان والمحاكاة في أعماق الفيضانات، ومدى الفيضانات، وتركيزات الصلبة الإجمالية المعلّقة للفترات 5 و10 و25 و50 و100 و200 سنة من تصميمات المشاريع.

كما يجب أن يُعزى تخطيط القدرات إلى الآثار التراكمية للتنمية في جميع مستجمعات المياه، إذ أن التنمية في أعلى المجرى تزيد من سرعة الانتقال إلى المناطق الواقعة في المجرى، مما قد يكون له وجود هياكل أساسية للتصريف تكون كبيرة الحجم تكفي قبل حدوث التنمية، ويساعد التخطيط المتكامل لمستجمعات المياه على ضمان تنسيق التحسينات في تصريف المياه عبر حدود الولاية القضائية.

المرونة والتصميم التأديبي

وتتطلب القدرة على مواجهة المناخ نظماً للتصريف يمكن أن تتكيف مع الظروف المتغيرة بمرور الوقت، وهذا يعني تصميم الهياكل الأساسية ذات المرونة المبنية من أجل استيعاب التعديلات أو التوسعات في المستقبل، والنُهج النموذجية التي تتيح إدخال تحسينات تدريجية مع توافر تغير الظروف أو التمويل، توفر مزايا على النظم الأحادية التي يصعب تعديلها.

كما أن التصميم الإيجابي ينطوي على إنشاء نظم ذات مسارات متعددة لنقل المياه، وعندما تصبح طرق الصرف الأولية مطهرة، يمكن لمسارات التدفق الثانوي أن توجه بأمان المياه الزائدة إلى مناطق معينة لتخزين الفيضانات أو إلى مسارات الانسكابات الطارئة، وهذا التكرار يحول دون حدوث إخفاقات كارثية ويوفّر تدهوراً ملحوظاً خلال الأحداث الشديدة التي تتجاوز القدرة على تصميمها.

النهج المتعدِّدة والمنفعة

ويتجاوز تصميم الصرف المستدام الحد من الفيضانات البسيطة لتوفير منافع متعددة للمجتمعات المحلية والنظم الإيكولوجية، ويمكن لنظم الصرف الصحي أن تسهم في التنمية المستدامة وتحسين الأماكن والأماكن التي نعيش فيها، والعمل واللعب عن طريق تحقيق التوازن بين مختلف الفرص والتحديات التي تؤثر على التصميم الحضري وتنمية المجتمعات المحلية، مع اتباع نهج لإدارة المياه السطحية تراعي كمية المياه (النهب)، ونوعية المياه (التلوث)، والتنوع البيولوجي (الحياة والنباتات)، والنظم المستدامة المشار إليها مجتمعة.

وتعترف النُهج المتعددة الاستحقاقات بأن البنية التحتية للتصريف تحتل حيزا حضريا قيما وينبغي أن توفر عائدات تتجاوز مراقبة الفيضانات، ويمكن للنظم المصممة جيدا أن تخلق مرافق ترويحية، وتعزز قيم الملكية، وتحسن نوعية الهواء، وتخفض آثارها في المناطق الحضرية الحرارية، وتوفر الموائل للحياة البرية، وهذا المنظور الكلي يساعد على تبرير الاستثمار في البنية التحتية الخضراء ويبني الدعم العام لتحسينات تصريف المياه.

إدماج البنية التحتية الخضراء والجمجمية

ويمكن أن تحل الحلول القائمة على الطبيعة محل البنية التحتية الرمادية أو تصانها أو تكملها، ومن المهم اختيار أفضل مزيج من الهياكل الأساسية التي تعترف بفوائد الحلول القائمة على الطبيعة، مع إجراء دراسات تبين أن البنية التحتية الرمادية، إلى جانب الحلول القائمة على الطبيعة، تؤدي إلى الحد الأمثل من الفيضانات، وبالمثل، فإن خيارات الحلول القائمة على الطبيعة تحقق القدرة المثلى عندما تستكمل بالهياكل الأساسية الرمادي.

وتجمع أفضل استراتيجيات حماية الفيضانات بين الحلول القائمة على الطبيعة والدفوع الهندسية للحد من آثار الفيضانات بصورة فعالة، ويعزز هذا النهج الهجين مواطن قوة النظم الهندسية والطبيعية التقليدية، وتوفر الأنابيب والقنوات الملموسة قدرة نقل موثوقة، بينما تقلل المناشف النباتية ومناطق الاستبقاء الأحيائي من تدفقات الذروة وتحسين نوعية المياه، وكثيرا ما تؤدي هذه التركيبة أفضل من أي نهج بمفردها، مع توفير وفورات في التكاليف والفوائد المشتركة.

نظم مستدامة للتدريب الحضري: مشروع نموذجي

وتمثل نظم التدريب الحضري المستدامة تحولاً في نمط إدارة مياه الأمطار، وتوفر حلولاً شاملة للتحديات في المياه الحضرية، وتدرس مبادئ النظام الموحد للتنمية المستدامة، واستراتيجيات التصميم، والفعالية والحواجز التي تعترض التنفيذ، مع إعطاء الأولوية لعمليات التسلل والهدرولوجي الطبيعية للحد من مخاطر الفيضانات، وتحسين نوعية المياه، ودعم النظم الإيكولوجية في البيئات الحضرية، وهذا النهج يغير بصورة أساسية من الكيفية التي تُزال بها المجتمعات المحلية بسرعة من مياه الأمطار.

المبادئ الأساسية لبرنامج الأمم المتحدة الإنمائي

SUDS mimic nature and typically manage rainfall close to where it falls, and can be designed to transport (convey) surface water, slow runoff down (attenuate) before it enters watercourses, provide areas to store water in natural contours and can be used to allow water to soak (infiltrate) into the ground or evaporated from surface water and lost or transpired from vegetation ( asknown aspo).

وتتمثل الفلسفة الأساسية وراء برنامج تنمية الموارد البشرية في تكرار الظروف الهيدرولوجية قبل التنمية بأقرب وقت ممكن، وقبل التحضر، ستتسرب الأمطار إلى التربة، أو يتم تناولها بالنباتات، أو التبخر، أو التدفق البطيء إلى المجاري والأنهار، وتحاول تقنيات البرنامج استعادة هذه العمليات الطبيعية في البيئة الحضرية، مع الحد من حجم وسرعة الهرولة، مع تحسين نوعية المياه من خلال التليف الطبيعي.

وتشكل نظم الصرف المستدام مجموعة من ممارسات إدارة المياه التي تهدف إلى مواءمة نظم الصرف الحديثة مع عمليات المياه الطبيعية، وهي جزء من استراتيجية أكبر للهياكل الأساسية الخضراء، مما يجعل نظم الصرف الحضري أكثر توافقا مع عناصر دورة المياه الطبيعية مثل تدفقات المياه العواصف المفاجئة، واستعمار التربة، والتصفية البيولوجية، مع الجهود التي تُبذل على أمل التخفيف من الآثار التي أحدثتها التنمية البشرية أو قد تكون لها على دورة المياه الطبيعية، ولا سيما اتجاهات المياه السطحية وتلوث المياه.

مفهوم التدريب الإداري

ويتبع تصميم نظام SUDS عادة نهج " قطار الإدارة " الذي يعالج مياه العواصف من خلال سلسلة من المكونات، ويوفر كل عنصر من هذه العناصر فوائد إضافية، ويبدأ هذا العلاج المتعدد المراحل في المصدر الذي تستمر فيه أراضي هطول الأمطار، عن طريق النقل والعلاج على مستوى الموقع، وينتهي بالضوابط الإقليمية التي تدير المياه من ممتلكات أو تطورات متعددة.

وتدير تقنيات مراقبة المصادر المياه التي تقع فيها، مثل السقف أو أماكن الوقوف أو المناطق المأهولة، وتجمع وتعالج عمليات الركض من مصادر متعددة داخل التنمية، وتدير الضوابط الإقليمية المياه من الأحياء أو مستجمعات المياه بأكملها، وهذا النهج الهرمي يوفر التكرار ويكفل استمرارية العناصر الأخرى حتى لو أصبح أحد المكونات مطروحا أو فشلا، في تحقيق فوائد.

الأداء والفعالية

وتشير الأدلة إلى أن نظام SUDS حسن التصميم يمكن أن يخفف من تدفقات الذروة، ويخفض حجم الجرعات، وينقية المياه، وقد أثبتت البحوث أن النظام الموحد للبيانات الجمركية يمكن أن يقلل معدلات التصريف القصوى بنسبة 50-9 في المائة مقارنة بالتصريف التقليدي، وذلك حسب التقنيات المحددة المستخدمة وظروف الموقع، وأن التخفيضات في الحجم بنسبة 30-10 في المائة يمكن تحقيقها عن طريق التسلل والتهرب.

وتتحقق نظم الرعاية البيولوجية، والرصفات القابلة للتداول، والأسطح الخضراء في مراقبة المياه السطحية وتحسين نوعية المياه، وتنجم تحسينات نوعية المياه عن آليات متعددة تشمل التصريف عبر التربة والنباتات، وتسويات المواد الصلبة المعلقة في البرادين والأراضي الرطبة، والارتفاع البيولوجي للمغذيات، واستيعاب الملوثات في جسيمات التربة بنسبة 30 في المائة.

وقد حقق البرنامج الفرعي الذي يدمج مرافق الرصيف المتينة والاحتفاظ البيولوجي نسبة من مخاطر الفيضانات تبلغ 14 في المائة، وتجاوزت كثيراً أداء نظم ما بعد التنمية (33 في المائة) ونظم ما قبل التنمية (54 في المائة)، مما أسفر عن نسبة من الفوائد إلى التكلفة تبلغ 3.03، وتجاوزت التصميمات التقليدية، مما يدل على الكيفية التي يمكن بها للنظام الموحد للبيانات المكانية أن يخفف من الفيضانات حتى فترة عودة مدتها 200 سنة، ويقلل من الرسوب.

Barriers to SUDS Implementation

ومن العقبات التي تحول دون اعتماد واسع النطاق عدم الوعي، والتكاليف الأولية، والتعقيد التنظيمي، مع التغلب على هذه العوامل التي تتطلب إجراءات تعاونية من أصحاب المصلحة من أجل إعطاء الأولوية للتعليم، ودعم السياسات، وفرص التمويل، ولا يزال العديد من المطورين والمهندسين والمسؤولين في البلديات غير معتادين على تقنيات البرنامج الإنمائي الشامل أو على أساس متشكك من متطلبات الأداء والصيانة الطويلة الأجل.

وكثيرا ما تكون الحواجز المؤسسية أكثر صعوبة من الحواجز التقنية، إذ أن السلطة التنظيمية المجزأة، التي لها وكالات مختلفة مسؤولة عن نوعية المياه، ومراقبة الفيضانات، والتخطيط لاستخدام الأراضي، يمكن أن تخلق متطلبات متضاربة، وعدم وجود معايير واضحة لتصميم النظام الشامل للبيانات الجمركية وأدائه يجعل عمليات الموافقة غير مؤكدة، وقد تثبط الشواغل المتعلقة بمسؤوليات ومسؤوليات الصيانة الطويلة الأجل ملاك الممتلكات والبلديات عن اتباع هذه النهج.

وتتطلب معالجة هذه الحواجز توفير التعليم الشامل والتوعية لبناء القدرات بين الممارسين، ووضع أطر تنظيمية واضحة تيسر تنفيذ النظام الشامل للبيانات المتعلقة بالنظم، ومشاريع إيضاحية تبين نجاح التطبيقات، وآليات تمويل مبتكرة تساعد على التغلب على الشواغل المتعلقة بالتكاليف الأولية، وقد نجحت عدة ولايات قضائية في تعزيز اعتماد البرنامج من خلال رسوم استخدام مياه الأمطار التي توفر التمويل المخصص، والحوافز الإنمائية مثل منح الكثافة أو السماح المعجل، والمتطلبات التي تلبي فيها التنمية الجديدة معايير محددة للأداء.

أنواع حلول الحبوب للمناطق المعرضة للفيضانات

ويشتمل النهج الشامل المتبع في مجال الصرف الصحي في المناطق المعرضة للفيضانات على أنواع متعددة من الحلول، تلائم كل منها ظروفا وأهدافا محددة للمواقع، وتجمع الاستراتيجيات الأكثر فعالية عادة بين عدة تقنيات لإيجاد نظم مرنة متعددة الوظائف.

المخصصات المستحقة

وتتيح الرصيفات القابلة للرش المياه التسلل عبر السطح إلى خزانات حجرية أساسية حيث يمكن تخزينها مؤقتاً وبصورة تدريجية في التربة أو نقلها إلى مكونات تصريف أخرى، وتحل هذه النظم محل الرصيف التقليدي غير الناقص في مواقف السيارات، والممرات، والممرات الجانبية، والطرق المنخفضة التقلبات.

وهناك عدة أنواع من الرصيفات القابلة للرش، بما في ذلك الخرسانة الخبيثة، والخرسانة الفاسدة، والقطع الخرسانية المتقطعة، ونظم العشب أو الحصى المعززة، وكل منها لديه قدرات هيكلية مختلفة، ومعدلات التسلل، والخصائص الاصطناعية، والشبكة النباتية الخافضة، والصورة الخرسانية المشابهة للرصفيات التقليدية، ولكنها تحتوي على فراغات المترابطة التي تسمح بمرور المياه.

ويمكن أن تقلل الرصفات القابلة للرش من حجم الجري بنسبة 80-10 في المائة في معظم ظروف هطول الأمطار، رغم أن الأداء يتوقف على التصميم السليم والتركيب والصيانة، حيث أن خزان الحجر الأساسي يوفر عادة تخزينا يتراوح بين 0.5 و 2 بوصة من سقوط الأمطار، وفي أثناء العواصف الأكبر، تنقل نظم التدفق الزائد المياه إلى عناصر أخرى من تصريف المياه، كما أن الصيانة المنتظمة، بما في ذلك التنظيف لمنع التخصيب، أمر أساسي للأداء الطويل الأجل.

نظم الاستبقاء البيولوجي والحدائق المائية

كما أن نظم الاستبقاء الأحيائي، التي تسمى حدائق الأمطار عند تنفيذها على نطاقات أصغر، هي أكساد نباتية تجمع مياه العواصف وترشيحها عن طريق وسائط الإعلام المصممة للتربة، وتجمع هذه النظم بين التخزين والتسلل والاختراع والغطاء البيولوجي لإدارة كمية المياه ونوعيتها على السواء.

ويتألف نظام اعتناق بيولوجي نموذجي من الاكتئاب الضحل (التي تبلغ عمقها 6-12 بوصة) الذي يزرع بتحمل النباتات الأصلية في كل من الظروف الرطبة والجافة، تحت غطاء 2-4 أقدام من وسائل الإعلام الهندسية للتربة المصممة للتسلل السريع وإزالة الملوثات، وبدون علم وسائل التربة، توفر طبقة الحصى تخزينا مؤقتا، وقد تحتوي على أنبوب تحت الماء المعالج إلى نظام صرف مياه العواصف.

ويمكن تصميم نظم الاستبقاء الأحيائية على تسلل المياه إلى التربة الأصلية أو الرش والتصريف بها عن طريق الدرايين، حيث تعمل تصميمات التسلل على أفضل وجه في المناطق التي توجد فيها تربة صالحة للشرب، وفصلها عن المياه الجوفية ومؤسسات البناء، ويمكن استخدام التصاميم المطلية بالدوندين في المناطق التي توجد فيها تربة طين أو مياه جوفية عالية أو التربة الملوثة التي لا يكون فيها التسلل أمرا مرغوبا فيه.

وتوفر هذه النظم إزالة ملوثة ممتازة، حيث تستوعب عادة 80-90% من المواد الصلبة المعلَّقة، و30-50% من المغذيات، وكميات كبيرة من الفلزات والهيدروكربونات، وتوفر النباتات منافع اصطناعية وقيمة الموئل، بينما تهيئ وسائط الإعلام والنباتات في التربة الظروف اللازمة لعمليات المعالجة البيولوجية، وتحتاج نظم الرعاية البيولوجية المصممة تصميماً سليماً إلى الحد الأدنى من الصيانة، التي تتألف أساساً من الحرق الدوري، واستبدال بالثوم.

القضبان الخضراء والحدائق رووفتوب

وتتألّف السقف الأخضر من زراعة النبات في وسائط الإعلام المتنامية التي تُركّب على أعلى حمرات السقف التقليدية أو المعدلة، وتعترض هذه النظم سقوط الأمطار، وتعزز التهرب من الأرض، وتوفر العزل والمنافع الاصطناعية، والأسطح الخضراء قيمة بصفة خاصة في المناطق الحضرية الكثيفة حيث يكون الحيز الأرضي للهياكل الأساسية للتصريف محدودا.

وتنمو وسائل الإعلام الضحلة (2-6 بوصة) وتساند محطات التسامح مع الجفاف مثل المصابيح التي تتطلب الحد الأدنى من الصيانة، وتعمق التربة في السقف الأخضر المكثف (6 بوصات إلى عدة أقدام) ويمكنها دعم مجموعة واسعة من النباتات تشمل الشجيرات والأشجار الصغيرة، ولكنها تحتاج إلى دعم وصيانة هيكليين أكثر، وتمتد النظم الكثيفة الكثافة بين هذه المتطرفات.

وتحتفظ الأسطح الخضراء عادة بنسبة 40-8 في المائة من الأمطار السنوية، مع ارتفاع معدلات الاحتفاظ بالعواصف الأصغر والمتواترة وانخفاض معدلات التصريف في المناسبات الكبيرة، مما يقلل من معدلات الذروة ويؤخر توقيت التصريف، ويساعد على منع شبكات الصرف السائدة في المجاري المائية، وتشمل الفوائد الإضافية خفض استخدام الطاقة في المباني عن طريق تحسين العزل، وتوسيع نطاق الحياة في السقف عن طريق حماية الإشعاع فوق البنفسجية ودرجات الحرارة القصوى، وخفض آثار الجزر الحرارية الحضرية، وتحسين نوعية الهواء، وتوفير الموائل.

والحواجز الرئيسية التي تحول دون اعتماد السقف الأخضر هي ارتفاع التكاليف الأولية مقارنة بالأسطح التقليدية والشواغل المتعلقة بالقدرات الهيكلية، ومنع المياه، والصيانة، غير أن تحليلات تكاليف دورة الحياة كثيرا ما تبين أن السقف الأخضر يتنافس على التكلفة عندما تؤخذ في الاعتبار وفورات الطاقة، والحياة الأدمغة الموسوعة، وفوائد إدارة مياه العواصف، إذ توفر مدن كثيرة الآن حوافز أو متطلبات للأسطح الخضراء على التنمية الجديدة.

حمصا الاحتجاز والاحتجاز

كما أن أحواض الاستبقاء، التي تسمى أيضا البراعم الرطبة، تحافظ على مجموعة دائمة من المياه وتوفر المخزن فوق هذه المسبحة أثناء أحداث العواصف، كما أن أحواض الاحتجاز التي تسمى البراعم الجافة، تكون عادة جافة ولا تحتوي إلا على المياه أثناء العواصف وبعدها مباشرة، ويوفر كلا النوعين التحكم في الفيضانات عن طريق تخزين مياه العواصف مؤقتا وإطلاقها ببطء لمنع حدوث الفيضانات في أعماق البحار.

وتوفر أحواض الاستبقاء معالجة ممتازة لنوعية المياه من خلال تسوية المواد الصلبة المعلَّقة، والمغذيات البيولوجية، وغيرها من العمليات التي تحدث في المجمع الدائم، كما توفر المياه الدائمة منافع اصطناعية وموئلية، غير أن أحواض الاحتفاظ تتطلب تدفقاً كافياً أو مدخلات من المياه الجوفية للحفاظ على المجمع، ويجب معالجة الشواغل المتعلقة بالسلامة بشأن المياه الدائمة من خلال التصميم السليم مع المنحدرات الجانبية الناعمة ومقاعد الأمان.

وتشكل أحواض الاحتجاز أبسط وأقل تكلفة لبناء أحواض أكثر من الحواض التي تُبقي على المياه وتفادي الشواغل المتعلقة بالسلامة المرتبطة بالمياه الدائمة، غير أنها توفر معالجة أقل جودة للمياه لأنها تهجر تماما بين العواصف، وتُنتج أحواض الاحتجاز الممتدة التي تُفرج عن المياه ببطء على مدار الساعة والتي توفر إزالة ملوثة أفضل من الأحواض التي تهجر بسرعة.

ويمكن تصميم أحواض الاحتفاظ والاحتجاز على السواء على أنها أماكن متعددة الوظائف توفر أماكن الراحة الترفيهية أثناء الطقس الجاف، ويمكن تصميم الحقول الرياضية والمتنزهات وقوافل السيارات لتكون بمثابة أحواض احتجاز أثناء العواصف الكبيرة، وهذا النهج المزدوج الغرض يزيد من قيمة الأراضي المخصصة لإدارة مياه العواصف.

الحواضر المزروعة والمزلاج الحيوي

وتُعدّ السواحل قنوات صرف نباتية أو طوابق ذات تدرج ضحل لتقليل التدفقات، وتوفير التخزين، ونقل المياه السطحية، وتسلل الملوثات، واستيطانها، وتحل هذه السمات السطرية محل النظم التقليدية لكبح جماح السفن أو دساتير الصرف، مما يوفر معالجة نوعية المياه مع نقل التدفقات.

والمسح الطيني هو أبسط نوع، يتألف من قنوات نباتية ذات منحدرات جانبية لطيفة، وهي توفر معالجة متواضعة لنوعية المياه عن طريق التغلغل والتسلل، وتدمج البازلاء البيولوجيين وسائل مصممة للتربة مماثلة لنظم الاستبقاء الأحيائي، وتوفر تسللا معززا وإزالة الملوثات، وتشمل الممشى الجافة نظاماً للتدفئة الناقصة، وتصمم أساساً للتسرب بدلاً من نقل السطح.

ويصلح السواليس في معالجة الركض من الطرق ومواقف السيارات حيث يمكن أن يكون مقرها بجوار السطح غير المفرغ، ويحتاج إلى مساحة كافية وتضاريس مسطحة نسبيا (أي أقل من 5 في المائة من المنحدر)، وقد يلزم توفير السدود أو المنتشرات من المستوى لتباطؤ سرعة التدفق وتعزيز التسلل، ويجب اختيار الغطاء النباتي للتسامح مع الظروف الرطبة والجفافة والعزل الدوري.

الأراضي الرطبة

والأراضي الرطبة المُنشأة هي مجمعات ضحلة بالنباتات البرية الرطبة التي تهدف إلى معالجة مياه العواصف من خلال التوطين، والولادة، والمتناول البيولوجي، والعمليات الأخرى، وهذه النظم تُحيّي الأراضي الرطبة الطبيعية ولكنها تُعدّ لأغراض إزالة الملوثات على النحو الأمثل وتخزين الفيضانات.

وتشمل الأراضي الرطبة المُنشأة عادة مناطق متعددة ذات أعماق مائية مختلفة لدعم مختلف المجتمعات المحلية للنباتات، وتُوفر المناطق الأعمق (1-3 قدما) الدعم للنباتات الناشئة مثل القطط والبلروسات، وتُدعم المناطق القاحلة (0-6 بوصة) مجموعة متنوعة من النباتات في الأراضي الرطبة، ويوفر التخزين المؤقت فوق المجمع الدائم السيطرة على الفيضانات.

وتوفر هذه النظم معالجة ممتازة لنوعية المياه، ولا سيما للمغذيات، وتخلق موئلا قيما للحياة البرية، غير أنها تتطلب مساحة كبيرة من الأراضي وتصميما دقيقا للحفاظ على مستويات المياه المناسبة ومنع تربية البعوض، وتعمل الأراضي الرطبة على أفضل وجه بوصفها مرافق إقليمية تخدم مناطق تصريف مياه أكبر وليس مواقع إنمائية فردية.

نظم هضبة مياه الأمطار

وتقوم نظم جمع مياه الأمطار بجمع وتخزين مياه السطح لتستخدم لاحقا في الري أو غسل المراحيض أو غيرها من التطبيقات غير القابلة للاحتراق، ومن خلال استخلاص الأمطار واستخدامها، تخفض هذه النظم من حجم الجري الذي يتطلب الإدارة والطلب على المياه الصالحة للشرب.

تتألف نظم جمع مياه الأمطار البسيطة من براميل الأمطار (50-100 غالون) الموصولة بمستودعات السقف، وتشمل نظم أكثر تطوراً صهاريج كبيرة (500-10000+غالون)، ومضخات، وزيارة، ونظم توزيع، ويمكن للمباني التجارية والمؤسسية أن تضم خزانات كبيرة جداً للتخزين في السراديب أو تحت الأرض.

وتتوقف فوائد إدارة مياه الأمطار في جمع مياه الأمطار على مدى توفير قدر من التخزين مقارنة بمنطقة السقف، ومدى سرعة استخدام المياه المخزنة بين العواصف، وتوفر النظم التي كثيرا ما تفرغ من خلال الري أو غيرها من الاستخدامات منافع مياه العواصف أكثر اتساقا من النظم التي تظل كاملة لفترات طويلة، وفي المناخ القاحل، يمكن لجمع مياه الأمطار أن يوفر فوائد كبيرة لحفظ المياه بالإضافة إلى إدارة مياه العواصف.

Stormwater Drains and Conveyance Systems

ولا تزال مياه المجاري المائية التقليدية، بما في ذلك الأنابيب والقنوات واللافقاريات، تشكل عناصر أساسية في نظم الصرف الشاملة، وفي حين أن تقنيات البرمجيات المصغرة يمكن أن تقلل من الحجم والتدفق الذروة اللذين يتطلبان نقل المياه، فإن الهياكل الأساسية للتصريف التقليدي لا تزال بحاجة إلى نقل مائي آمن لا يمكن إدارته من خلال التسلل أو غير ذلك من نهج الهياكل الأساسية الخضراء.

ويتزايد تصميم نظام النقل الحديث الذي يدمج سمات تعزز القدرة على التكيف وتخفض الآثار البيئية، ويمكن أن يوفر الأنابيب الزائدة الحجم التخزين المؤقت بالإضافة إلى القدرة على النقل، ويمكن إدماج مفرقعات فورتكس وغيرها من أجهزة المعالجة في نظم المجاري المائية لتطهير العواصف لإزالة الملوثات، ويمكن أن تؤدي نظم التحكم في الوقت الحقيقي ذات البوابات والمضخات الآلية إلى تحقيق أداء النظام على النحو الأمثل خلال العواصف.

ويتمثل المحور في اعتبار نظم النقل عنصرا من عناصر النهج المتكامل بدلا من حل الصرف الوحيد، إذ يمكن للمجتمعات المحلية، من خلال الجمع بين الهياكل الأساسية الخضراء التي تقلل حجمها مع نظم النقل المجهزة على النحو المناسب، أن تحقق أداء أفضل بتكلفة أقل من الاعتماد على الأنابيب والقنوات وحدها.

التكنولوجيات المتقدمة لنظام التدريب

وتتحول التكنولوجيات الناشئة إلى كيفية تصميم نظم الصرف ورصدها وتشغيلها، وهذه الابتكارات تعزز القدرة على التكيف من خلال التمكين من إدارة أكثر دقة والاستجابة السريعة للظروف المتغيرة.

الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

ذكاء صناعي، خاصة التعلم الآلاتي والتعلم العميق، قد طورا النماذج البيئية من خلال تحديد أنماط البيانات وبناء نماذج التنبؤ الدقيقة التي تحسن الكفاءة والقوة والأداء، مع وجود نماذج للتعلم العالي التعقد للتعامل مع العلاقات المعقدة بين المتغيرات، والأمر الحاسم بالنسبة للتنبؤات الهيدرولوجية القصيرة الأجل، وطبق بنجاح في التنبؤ بنظام الصرف الحضري واتباع برامجياته على نحو متسارع.

وتعزز النماذج التي تحركها منظمة العفو الدولية عمليات نظم الصرف من خلال إتاحة التنبؤات الدقيقة المتعددة الخطوات لتدفقات المجاري المائية وارتفاع مستويات المياه، والحد من تصريف الملوثات وتقليل تعرض الجمهور لمياه الفيضانات الملوثة، مع هذه التطورات لا تعزز القدرة على مواجهة الفيضانات فحسب، بل تتواءم أيضا مع أهداف أوسع نطاقا للصحة العامة وجهود الإصلاح البيئي المستدام، وهذه القدرات تتيح إدارة استباقية بدلا من الإدارة التفاعلية، مما يتيح للمشغلين تعديل عمليات النظام قبل حدوث الفيضانات.

نظم رصد ومراقبة الوقت الحقيقي

وتتزايد باطراد إدماج أجهزة الاستنزاف الحديثة في أجهزة الاستشعار التي ترصد مستويات المياه، ومعدلات تدفق المياه، ونوعية المياه في الوقت الحقيقي، وتغذي هذه البيانات نظما للمراقبة يمكن أن تضبط تلقائيا المضخات والبوابات وغيرها من الهياكل الأساسية لتحقيق الأداء الأمثل خلال العواصف، ويمكن أن تؤدي المراقبة في الوقت الحقيقي إلى زيادة كبيرة في القدرة الفعالة للهياكل الأساسية القائمة دون التوسع المادي.

وتوفر نظم الرادار والتنبؤ بالطقس إنذارا مسبقا بالاقتراب من العواصف، مما يتيح للمشغلين إعداد النظم عن طريق خفض مستويات المياه في مرافق التخزين أو تعديل عمليات المضخات، ويتيح دمج التنبؤات الجوية بالنماذج الهيدروليكية استراتيجيات للتنبؤ بدلا من مجرد الاستجابة للظروف المتغيرة.

رسم الخرائط والنماذج ذات الصلة بالتجديد

وتستند البيانات المفصلة إلى خطط شاملة لحماية الفيضانات تدمج الحلول الطبيعية والمهندسة على السواء، مع وضع خرائط ساحلية عالية الاستبانة ضرورية لتحديد المناطق الضعيفة، وتمكين المجتمعات المعرضة للخطر من اتخاذ إجراءات وقائية فورية، ودعم استعادة العمليات الطبيعية التي تتطلب قدرة طويلة الأجل على التكيف، وتوفر تكنولوجيا " ليدار " (الكشف عن الطول والفرز) بيانات دقيقة للغاية عن الارتفاع، مما يحسن وضع النماذج في الفيضانات ويساعد على تحديد أنماط الصرف الصحي دون المستوى.

ويمكن للنماذج الهيدرولوجي المتقدمة أن تحاكي أداء النظام في إطار سيناريوهات مختلفة، وتساعد المصممين على تحقيق الشكل الأمثل، وتحدد المشاكل المحتملة قبل البناء، وتوفر نماذج ثنائية الأبعاد تمثل أنماط تدفق الأراضي الراعية التي لا يمكن أن تلتقطها نماذج أحادية الأبعاد لشبكات الأنابيب، وتوفر نماذج مدمجة للهيدرولوجيا السطحية ودون السطحية أكثر التحليل شمولا.

:: الحلول القائمة على الطبيعة وخدمات النظم الإيكولوجية

وتُعزز الحلول القائمة على الطبيعة القدرة على التكيف مع آثار تغير المناخ وتدعم وظائف النظم الإيكولوجية، حيث يقترحها العلماء كحلول أكثر استدامة للتخفيف من مخاطر الفيضانات مع وجود عدد كبير من المنافع المشتركة للمجتمع والاقتصاد، ولا سيما في سياق تغير المناخ والتحضر السريع، بما في ذلك الفرص المتاحة لعزل الكربون من أجل التخفيف من آثار تغير المناخ والفوائد المتعددة للتكيف مع تغير المناخ.

استعادة آلات الفيضان وحمايتها

فالفيضانات الطبيعية تعمل كعوامل عازلة من خلال تباطؤ المياه الفيضانية وتخزينها، والحد من تدفقها إلى أسفل المجرى، وحماية الفيضانات الموجودة من التنمية، وإعادة قوارير الفيضانات التي سبق تطويرها إلى الظروف الطبيعية، توفر تخزينا للفيضانات فعال من حيث التكلفة، مع خلق بيئة قيّمة وفرص استجمامية.

وتشمل استعادة فيضانات التربة إزالة الملاءة أو الجذام أو الهياكل التي تمنع الفيضانات الطبيعية، وإعادة إنشاء الغطاء النباتي الأصلي، وإعادة إنتاج القنوات الطبيعية ورسم الخرائط الطوبية فيضانات، ويمكن لهذه المشاريع أن توفر تخزين الفيضانات، وتحسين نوعية المياه، وخلق الموائل، وتتيح فرصا الترفيه والتعليم، وقد نفذت مشاريع ناجحة كثيرة بالشراكة مع منظمات أمناء الأراضي، ومنظمات الحفظ، والوكالات الحكومية.

الغابات الحضرية وكنوب الأشجار

ويمكن للأشجار أن تساعد على إدارة المياه السطحية عن طريق التحوّل والاعتراض والهبوط، وتعترض الأشجار الحضرية سقوط الأمطار على أوراقها وفروعها، مما يقلل من المبلغ الذي يصل إلى الأرض، ويعزز التسلل عن طريق تهيئة الظروف المواتية لحركة المياه وتلقي المياه من جذورها، ويطلقها إلى الغلاف الجوي عن طريق التحول.

ويمكن أن تعترض شجرة ناضجة 500-760 غالون من سقوط الأمطار سنوياً، حسب الأنواع والحجم، وتوفر الغابات الحضرية العديد من المنافع المشتركة، بما في ذلك تحسين نوعية الهواء، وعزل الكربون، والتخفيف من حدة حرارة المدن، وحفظ الطاقة، وتحسين قيمة الممتلكات، وتحسين نوعية الحياة، ويمكن أن تشكل برامج زراعة الأشجار الاستراتيجية عنصراً هاماً في الاستراتيجيات الشاملة لإدارة مياه العواصف.

حفظ الأراضي الرطبة والإبداع

وتوفر الأراضي الرطبة الطبيعية تخزينا قيما للفيضانات وتحسين نوعية المياه ووظائف الموئل، وينبغي أن يكون حماية الأراضي الرطبة الموجودة من التنمية والآثار أولوية في المناطق المعرضة للفيضانات، حيث تضيع الأراضي الرطبة للتنمية، أو إنشاء أراضي رطبة جديدة أو استعادة الأراضي الرطبة المتدهورة، من شأنه أن يساعد على استعادة هذه المهام.

وتوفر المصارف المعنية بتخفيف آثار الأراضي الرطبة، حيث يمكن للمطورين شراء ائتمانات من مشاريع ترميم الأراضي الرطبة للتعويض عن الآثار التي لا يمكن تجنبها، آلية لتمويل استعادة الأراضي الرطبة على نطاق واسع، ويمكن لهذه الأراضي الرطبة المستعادة أن توفر منافع إقليمية لتخزين الفيضانات وتحسين نوعية المياه بالإضافة إلى قيم الموئل.

الأطر السياساتية والتنظيمية للتدريب المقاوم

إن السياسات والأنظمة الفعالة ضرورية لتعزيز تصميم الصرف الصحي الميسر وضمان عدم تفاقم التنمية الجديدة لمشاكل الفيضانات، وقد نفذت الولايات القضائية التقدمية نُهجا مختلفة لتشجيع أو اشتراط ممارسات تصريف مستدامة.

معايير الأداء

وبدلا من وضع تقنيات محددة للتصريف، تحدد المعايير القائمة على الأداء أهدافا يجب تحقيقها، مثل الحد من سرعة الركض بعد التنمية إلى مستويات ما قبل التنمية أو الاحتفاظ بعمق محدد من سقوط الأمطار في الموقع، ويتيح هذا النهج مرونة للمصممين لاختيار أنسب التقنيات لكل موقع مع ضمان تحقيق نتائج متسقة.

وتعالج معايير الأداء عادة كمية المياه (حجم الجرعة وتدفق الذروة) ونوعية المياه (ازالة الملوثات) وقد اعتمدت بعض الولايات القضائية معايير " التصريف الصفري " للعواصف الصغيرة والمتكررة، مما يتطلب الاحتفاظ بجميع الأمطار حتى عمق محدد (مثل بوصة واحدة) في الموقع عن طريق التسلل أو التبخر أو الحصاد والاستخدام.

مرافق المياه العاصفة والهيكلات الضئيلة

وتفرض مرافق مياه العاصفة رسوما على مالكي الممتلكات استنادا إلى كمية سطحية غير صالحة على ممتلكاتهم، وتوفر التمويل المخصص للهياكل الأساسية للصرف، وخلق حوافز اقتصادية للحد من الغطاء غير الناقص، ويمكن أن تشمل هياكل الأطعمة الائتمانات لمالكي الممتلكات الذين ينفذون البنية التحتية الخضراء، ويشجعون على الاعتماد الطوعي بما يتجاوز الحد الأدنى من الاحتياجات.

ويمكن أن تمول الإيرادات المتأتية من مرافق مياه العواصف تحسين الصرف العام، وصيانة النظم القائمة، ورصد نوعية المياه، وبرامج الحوافز لملاك الممتلكات الخاصة، ويوفر هذا المصدر المكرس للتمويل موارد أكثر استقراراً وكافية من الاعتماد على الإيرادات الضريبية العامة.

حوافز ومتطلبات التنمية

وتوفر ولايات قضائية عديدة حوافز للتطورات التي تتجاوز الحد الأدنى من متطلبات الصرف، مثل العلاوات الكثيفة، أو التصاريح المعجلة، أو تخفيض الرسوم، وهذه الجزر تكمل العصي التنظيمية ويمكن أن تشجع الابتكار واعتماد أفضل الممارسات طوعا.

وقد اعتمدت بعض المدن متطلبات تتضمن تطويراً جديداً أو إعادة تطوير تقنيات محددة للهياكل الأساسية الخضراء، وعلى سبيل المثال، تكفل متطلبات السقف الأخضر على المباني الكبيرة، أو الرصيف القابل للذوبان في أماكن وقوف السيارات، أو الاستبقاء الأحيائي في المناطق المأهولة تنفيذ الممارسات المستدامة على نطاق واسع.

التخطيط والتنسيق المتكاملان

ومن الضروري التخطيط المتكامل المتعدد التخصصات والشامل على مستوى الأحواض للحد من المخاطر وتعزيز القدرة على التكيف في المناطق الساحلية، ويتطلب التخطيط الفعال للتصريف التنسيق بين الوكالات المتعددة والولايات القضائية المسؤولة عن استخدام الأراضي، ونوعية المياه، ومكافحة الفيضانات، وحماية البيئة.

وتتيح نُهج التخطيط القائمة على مستجمعات المياه التي تنظر في الآثار التراكمية في جميع أحواض الصرف نتائج أفضل من الاستعراض الموقعي لكل موقع على حدة، ويمكن أن تحدد الخطط الإقليمية لإدارة مياه الأمطار المجالات ذات الأولوية لتنفيذ البنية التحتية الخضراء، والفرص المتاحة للمرافق المشتركة التي تخدم ممتلكات متعددة، واستراتيجيات لمعالجة مشاكل الصرف القائمة.

الاعتبارات الاقتصادية واستراتيجيات التمويل

وتشمل اقتصاديات الهياكل الأساسية للتصريف المتنازعات المعقدة بين التكاليف الأولية والصيانة الطويلة الأجل والحد من الأضرار الناجمة عن الفيضانات والمنافع المشتركة، ويعتبر فهم هذه العوامل الاقتصادية أساسيا لاتخاذ قرارات استثمارية سليمة.

تحليل تكاليف دورة الحياة

مقارنة بدائل الصرف تتطلب النظر في جميع التكاليف على مدى عمر البنية التحتية ليس فقط تكاليف البناء الأولية البنية التحتية الخضراء غالباً ما تكون لها تكاليف أعلى من الصرف التقليدي

وينبغي أن تشمل تحليلات تكاليف دورة الحياة تكاليف التشييد، واقتناء الأراضي، وتصميمها، والسماح بها، وتشغيلها وصيانتها، واستبدالها أو إعادة تأهيلها، وتفادي التكاليف الناجمة عن خفض الأضرار في الفيضانات وغيرها من الفوائد، وعندما يتم تحديد هذه العوامل على النحو الصحيح، كثيرا ما يثبت أن البنية التحتية الخضراء أكثر فعالية من حيث التكلفة من النهج التقليدية.

Valuing Co-Benefits

وتوفر البنية التحتية الخضراء فوائد عديدة تتجاوز مراقبة الفيضانات، بما في ذلك تحسين نوعية المياه، وتقليل آثار الجزر الحرارية الحضرية، وتعزيز قيم الملكية، وفرص الترفيه، وتحسين نوعية الهواء، وعزل الكربون، وتوفير الموائل، ويعزز تحديد القيمة الاقتصادية لهذه المنافع المشتركة حالة الاستثمار في البنية التحتية الخضراء.

وتشمل أساليب تقييم المنافع المشتركة تحليل قيمة الممتلكات الخفيفة (تأمين زيادات قيمة الممتلكات بالقرب من البنية التحتية الخضراء)، وتحليل التكاليف (تخفيض التكاليف عن طريق خدمات النظم الإيكولوجية)، والتقييم الاحتمالي (استعراض مدى الاستعداد لدفع الاستحقاقات)، وفي حين يصعب تقدير بعض الفوائد كمياً، فإن التقديرات المتحفظة كثيراً ما تدل على قيمة كبيرة.

آليات التمويل الابتكارية

ووفرت فلوريدا 150 مليون دولار من خلال برنامج فلوريدا المتجدد إلى المجتمعات المحلية لمساعدتها على إدارة مخاطر الفيضانات على نحو أفضل، بما في ذلك من خلال تحسين نظم الصرف الصحي وتحسين معالجة مياه الصرف، ويمكن لمختلف النهج المبتكرة للتمويل أن تساعد على التغلب على الحواجز الواجهة في التكاليف التي تعترض تحسين الصرف.

وتتيح السندات الخضراء للبلديات جمع رأس المال لمشاريع البنية التحتية البيئية على وجه التحديد، ويمكن للشراكات بين القطاعين العام والخاص أن تحشد خبرات القطاع الخاص ورؤوس الأموال اللازمة لتحسين الصرف، ويمكن لمقاطعات التقييم الخاصة أن تمول التحسينات من خلال رسوم على الممتلكات التي تعود بالفائدة، وتوفر برامج المنح الاتحادية والحكومية التمويل للمجتمعات التي قد تفتقر إلى الموارد المحلية.

وقد نفذت بعض الولايات القضائية نهج " دفع مقابل الأداء " حيث يقوم المطورون الخاصون أو المقاولون بتصميم وبناء وصيانة البنية التحتية الخضراء مقابل المدفوعات استنادا إلى الأداء المتحقق منه، وهذا النهج ينقل مخاطر الأداء من القطاع العام إلى كيانات خاصة ذات خبرة في مجال البنية التحتية الخضراء.

الصيانة والأداء الطويل الأجل

ويتطلب ضمان الأداء الطويل الأجل لنظم الصرف برامج الصيانة المناسبة والترتيبات المؤسسية، وسيفشل في نهاية المطاف، سواء كانت خضراء أم رمادية، في أداء وظائفها على النحو المصمم.

صيانة الهياكل الأساسية الخضراء

ويؤدي تنظيف وصيانة نظم الصرف الحضري إلى زيادة كفاءتها، وبالتالي إلى زيادة فعاليتها، حيث يساعد تنظيم فرق التنظيف والصيانة وتوزيعها الدوري على كل من الميكروبيات (الطقوس والفم وآبار الزيارة) والكرموز (الغاليات والكنالات وما إلى ذلك) على زيادة الحياة المفيدة لنظام الصرف الصحي.

وتختلف احتياجات صيانة البنية التحتية الخضراء حسب التقنيات، ولكنها تشمل عموما إدارة النباتات (الحركة، والتربية، والرش)، وإزالة الرواسب، واستبدال الطين، والتفتيش وإصلاح المكونات الهيكلية، والاستبدال الدوري لوسائل أو نباتات التسريح، وتتطلب معظم الهياكل الأساسية الخضراء صيانة أكثر تواترا وإن كانت أقل كثافة من النظم التقليدية.

وتشمل برامج الصيانة الناجحة تخصيص المسؤوليات بشكل واضح، والتمويل الكافي، والموظفين المدربين، والجداول الزمنية المنتظمة للتفتيش، ورصد الأداء للتحقق من أن النظم لا تزال تعمل على النحو المصمم، وينبغي وضع اتفاقات الصيانة وعمليات التخفيف قبل البناء لضمان الرعاية الطويلة الأجل.

صيانة الهياكل الأساسية التقليدية

وتتطلب الهياكل الأساسية التقليدية لتصريف المياه تفتيشا وتنظيفا منتظمين لإزالة الحطام والرواسب التي يمكن أن تقلل من القدرة، وينبغي تفتيش الأنابيب المجاري العاصفة بصورة دورية باستخدام كاميرات الفيديو لتحديد المشاكل الهيكلية أو المحاصرات أو الاتصالات غير القانونية، وتحتاج أحواض الصيد إلى تنظيف منتظم لإزالة الرواسب المتراكمة والقمامات.

ويؤدي النفقة المؤجلة للهياكل الأساسية للتصريف إلى انخفاض القدرة، وزيادة الفيضانات، وفي نهاية المطاف إلى إصلاح أو استبدال حالات الطوارئ باهظة التكلفة، ويساعد إنشاء تمويل مخصص للصيانة وتنفيذ برامج إدارة الأصول على كفالة حصول الهياكل الأساسية على الرعاية المناسبة طوال فترة خدمتها.

الإدارة التكييفية ورصد الأداء

ويوفر رصد أداء نظم الصرف معلومات قيمة للإدارة التكييفية والتحسين المستمر، ويساعد رصد تدفق المياه وأخذ عينات من نوعية المياه، وتفتيش حالة الهياكل الأساسية على تحديد المشاكل في وقت مبكر والتحقق من أن النظم تؤدي عملها على النحو المصمم.

ويمكن أن تسترشد بيانات الأداء بالقرارات المتعلقة بتواتر الصيانة، وتحديد التحسينات في تصميم المشاريع المقبلة، وتظهر قيمة الاستثمارات لأصحاب المصلحة وصانعي القرار، وتسهم برامج الرصد الطويلة الأجل في قاعدة المعارف المتعلقة بأداء البنية التحتية الخضراء وتساعد على تحسين معايير التصميم.

المشاركة المجتمعية والمساواة الاجتماعية

وتتطلب مشاريع الصرف الناجحة دعم المجتمع المحلي وينبغي تصميمها لتوفير منافع منصفة في جميع الأحياء والسكان، كما أن إشراك أصحاب المصلحة في جميع مراحل عملية التخطيط والتصميم يبني الدعم ويكفل تلبية المشاريع لاحتياجات المجتمع المحلي.

التعليم العام والاتصال

ولا يعلم الكثيرون كيف تعمل نظم الصرف أو الصلة بين الأسطح غير المزروعة والفيضانات، ويمكن لبرامج التعليم أن تساعد السكان على فهم هذه العلاقات وتشجع على اتخاذ إجراءات طوعية للحد من الانحراف عن ممتلكاتهم، وتشمل مواضيع التعليم دورة المياه، ومصادر تلوث المياه، وفوائد الهياكل الأساسية الخضراء، والإجراءات التي يمكن للأفراد اتخاذها.

وتساعد مشاريع التفشي مع الإشارة التفسيرية على تثقيف الجمهور بشأن البنية التحتية الخضراء وبناء الدعم للتنفيذ الأوسع نطاقاً، وتمتد البرامج المدرسية التي تتضمن تعليم مياه العواصف إلى الشباب، ويمكن أن تؤثر على سلوك الأسرة، وتزيد وسائط الإعلام الاجتماعية والحملات الإعلامية التقليدية الوعي بقضايا الصرف والحلول.

اعتبارات العدالة البيئية

وكثيرا ما تواجه المجتمعات المحلية ذات الدخل المنخفض والمجتمعات المحلية ذات اللون مخاطر فيضانات غير متناسبة بسبب الأنماط التاريخية للتنمية ونقص الاستثمار في الهياكل الأساسية، وينبغي أن تعطي برامج تحسين التربة الأولوية لهذه المجتمعات الضعيفة وأن تكفل توزيع الفوائد على نحو عادل.

ويمكن لمشاريع البنية التحتية الخضراء في المجتمعات المحرومة أن توفر منافع متعددة، منها الحد من الفيضانات، وتحسين نوعية المياه، وتعزيز فرص الحصول على الأماكن الخضراء، والحد من الحرارة الحضرية، وتحسين نوعية الهواء، وينبغي أن تضمن مشاركة المجتمعات المحلية تصميم المشاريع لتلبية الاحتياجات والأفضليات المحلية، وأن تتاح للسكان فرص المشاركة في التخطيط والتنفيذ.

عمليات التخطيط التشاركي

ويساعد إشراك أعضاء المجتمع المحلي في تخطيط الصرف على كفالة أن تعالج المشاريع الأولويات والشواغل المحلية، ويمكن أن تشمل العمليات المشاركة الاجتماعات العامة وحلقات العمل والدراسات الاستقصائية واللجان الاستشارية والرسوم التعاونية للتصميم، وتبني هذه العمليات الثقة، وتدمج المعارف المحلية، وتنشئ أصحاب المصلحة الذين يدعمون تنفيذ المشاريع.

ويتطلب المشاركة الفعالة مقابلة الأشخاص الذين هم في أماكنهم، حرفياً ومجازياً على السواء، وهذا يعني عقد اجتماعات في أماكن يسهل الوصول إليها في أوقات مناسبة، وتقديم خدمات الترجمة للمتكلمين غير الانكليزية، باستخدام لغة واضحة بدلاً من اللغة التقنية، واستخدام أدوات اتصال بصرية تجعل المفاهيم المعقدة مفهوماً مفهوماً مفهوماً مفهوماً مفهوماً.

دراسات الحالات وأفضل الممارسات

ويوفر فحص مشاريع الصرف الناجحة من جميع أنحاء العالم دروساً وامتناهاً قيّمة للمجتمعات التي تسعى إلى تحسين قدرتها على التكيف مع الفيضانات.

Portland, Oregon: Green Streets Program

وقد نفذت بورتلاند أكثر من 000 2 مرفق من مرافق الشوارع الخضراء التي تدير مياه العواصف من الشوارع والممتلكات المتاخمة باستخدام خطوط التمديد المزروعة، والزفاف الأحيائي، وغيرها من الهياكل الأساسية الخضراء، وقد أدى البرنامج إلى خفض تدفقات المجاري المشتركة وتحسين نوعية المياه في المجاري المحلية وتعزيز المصنوعات الصناعية في الأحياء، وتوفير ممرات الموئل عبر المدينة.

وتشمل عوامل النجاح الرئيسية الدعم السياسي القوي، والتمويل المكرس من خلال رسوم استخدام مياه الأمطار، ومعايير التصميم الواضحة، وبرامج الصيانة الفعالة، ومشاركة المجتمعات المحلية، وتظهر تجربة بورتلاند أن التنفيذ المنهجي للهياكل الأساسية الخضراء الموزعة يمكن أن يحقق فوائد تراكمية كبيرة.

Singapore: ABC Waters Program

برنامج المياه النظيفة في سنغافورة يحوّل قنوات الصرف الخرسانية إلى مجاري مُجَنَّعة مع مصارف نباتية، ويخلق أماكن عامة جذابة بينما يحافظ على القدرة على التحكم بالفيضانات، ويدمج البرنامج إدارة المياه مع التصميم الحضري، وينشئ ممرات زرقاء اللون توفر فوائد ترويحية وبيولوجية وتصنيعية.

برنامج المياه التابع لوكالة (إي بي سي) يبين كيف يمكن تحويل البنية التحتية للتصريف من مستعمل بحت إلى متعدد الوظائف، مما يوفر التحكم بالفيضانات بينما يعزز نوعية الحياة، نجاح البرنامج يعكس التزام حكومي قوي، تخطيط متكامل عبر الوكالات، تصميم وتشييد عالي الجودة.

Copenhagen, Denmark: Climate Adaptation Plan

وعقب الفيضانات المدمرة التي وقعت في عام 2011، وضعت كوبنهاغن خطة شاملة للتكيف مع المناخ تجمع بين الهياكل الأساسية الخضراء والرطوبة لإدارة ارتفاع هطول الأمطار، وتشمل الخطة شوارع خضراء ومتنزهات مصممة لتخزين الفيضانات مؤقتا، وأسطح قابلة للتلف، ونظم مرفأ محسنة.

إن نهج كوبنهاغن يبرهن على أهمية التخطيط الشامل الذي يعالج الاحتياجات الفورية وتغير المناخ على المدى الطويل، وقد التزمت المدينة بموارد كبيرة للتنفيذ، ونظرت إلى تحسين الصرف على أنه استثمارات في الجودة الحضرية والقدرة التنافسية الاقتصادية، وليس فقط في مراقبة الفيضانات.

فيلادلفيا: مدينة خضراء، مياه نظيفة

خطة (فيلادلفيا) لـ25 سنة لتقليل تدفق المجارير مجتمعة تعتمد أساساً على البنية التحتية الخضراء بدلاً من البنية التحتية الرماديّة التقليدية

البرنامج يشمل الشوارع الخضراء، والمدارس الخضراء، والمرافق العامة الخضراء، والحوافز لمالكي الممتلكات الخاصة، والتحليل الاقتصادي الذي أظهر أن نهج البنية التحتية الخضراء سيكلف أقل من نصف الحلول التقليدية للنفقات بينما يوفر العديد من المنافع المشتركة، وتظهر تجربة فيلادلفيا أن البنية التحتية الخضراء يمكن أن تكون فعالة من حيث التكلفة حتى بالنسبة للتحديات الكبيرة في مجال نوعية المياه.

الاتجاهات المستقبلية والاتجاهات الناشئة

ولا يزال مجال تصميم تصريف المياه المقاوم للمناخ يتطور مع ظهور تكنولوجيات جديدة، وتعميق الفهم، وتزداد آثار تغير المناخ وضوحا، وهناك اتجاهات عديدة ترسم مستقبل الهياكل الأساسية للتصريف.

Climate Change Adaptation

ويطرح تغير المناخ تحديات كبيرة لإدارة المياه في المناطق الحضرية، مع زيادة التباين في التهطال والظواهر الجوية الشديدة التواتر، حيث تقدم الاستراتيجية نهجا استباقيا للتكيف مع هذه التحديات عن طريق التخفيف من حدة العمليات الهيدرولوجية الطبيعية، والتصميم على إدارة مياه الأمطار إدارة فعالة والحد من التعرض للفيضانات وتخفيف مخاطر الفيضانات.

ويجب تصميم نظم الصرف في المستقبل لظروف المناخ التي قد تختلف اختلافا كبيرا عن الأنماط التاريخية، وهذا يتطلب إدماج التوقعات المناخية في معايير التصميم، وبناء المرونة اللازمة لاستيعاب عدم اليقين، وتنفيذ نهج الإدارة التكيّفية التي تسمح بالتطور مع تغير الظروف.

المدن الذكية والهياكل الأساسية الرقمية

إن إدماج نظم الصرف الصحي ذات المبادرات الأذكى في المدن يتيح رصد ومراقبة أكثر تطوراً، كما أن أجهزة الاستشعار عن طريق شبكة الإنترنت، والحساب السحابي، والمحللين المتقدمين تتيح تحقيق أداء النظام في الوقت الحقيقي على النحو الأمثل، كما أن التوأم الرقمية - المقاييس الفيزيائية للاختبارات الفيزيائية التي يمكن أن تختبرها الهياكل الأساسية - لا تتعرض للأخطار في النظم الفعلية.

ويمكن لهذه التكنولوجيات أن تحسن الكفاءة، وتخفض التكاليف، وتعزز القدرة على التكيف، غير أنها تثير أيضا تساؤلات بشأن خصوصية البيانات وأمن الفضاء الإلكتروني والفجوة الرقمية، وضمان أن تعود الهياكل الأساسية الذكية بالفائدة على جميع المجتمعات المحلية يتطلب الاهتمام بالإنصاف وإمكانية الوصول.

النهج الاقتصادية العلمانية

إن صيد مياه العواصف كمورد بدلا من منتج نفايات يتوافق مع مبادئ الاقتصاد الدائري، إذ إن جمع مياه الأمطار لأغراض الاستخدامات غير القابلة للاحتمال يقلل من الطلب على المياه المعالجة، ويمكن معالجة مياه العواصف واستخدامها للري، أو العمليات الصناعية، أو حتى إمدادات المياه الصالحة للشرب مع العلاج المناسب، ويمكن استرجاع المغذيات التي يتم استخلاصها من مياه العواصف واستخدامها كسماد.

وتتطلب هذه النهج إعادة النظر في الأطر التنظيمية التي غالبا ما تعامل مياه العواصف فقط كملوث يُدار، وتقوم الولايات القضائية التقدمية بوضع سياسات تيسر استخدام مياه العواصف على نحو مفيد، مع حماية الصحة العامة والبيئة.

التصميم المتجدد

إن الانتقال إلى ما بعد الاستدامة إلى التصميم المتجدد يعني إنشاء نظم تصريف تعمل على تحسين الظروف البيئية بصورة نشطة بدلا من مجرد تقليل الضرر، وقد يشمل ذلك استعادة المجاري المتدهورة، وإنشاء أراضي رطبة جديدة توفر قيمة إيكولوجية أكبر مما هو مفقود للتنمية، أو تصميم نظم تحجب الكربون وتدعم التنوع البيولوجي.

وتعترف النُهج الإبداعية بأن التنمية البشرية يمكن أن تكون متوافقة مع النظم الإيكولوجية الصحية عندما تكون مصممة بعناية، ويكتسب هذا المنظور زخماً بين مصممي ومجتمعات المستقبل الملتزمين بالرقابة البيئية.

استراتيجيات التنفيذ للمجتمعات المحلية

ويمكن للمجتمعات المحلية التي تسعى إلى تحسين قدرة الصرف الصحي على التكيف أن تتخذ عدة خطوات عملية للانتقال من التخطيط إلى التنفيذ.

إجراء تقييمات شاملة

(د) الشروع في تقييم شامل للظروف القائمة، بما في ذلك رسم خرائط للهياكل الأساسية للتصريف، وتحديد المناطق المعرضة للفيضانات، وتقييم نوعية المياه، وتحليل الآثار الإنمائية والآثار المترتبة في المستقبل على تغير المناخ، وهذا التقييم يوفر الأساس لتحديد أولويات التحسينات ووضع استراتيجيات للتنفيذ.

وينبغي أن تنظر التقييمات في العوامل التقنية والأبعاد الاجتماعية على السواء، بما في ذلك تحديد الفئات السكانية الضعيفة، وتقييم التوزيع الأخضر الحالي للفضاء، وفهم أولويات المجتمع وشواغله، ويبني إشراك أصحاب المصلحة خلال مرحلة التقييم الدعم للتنفيذ اللاحق.

وضع خطط متكاملة

وينبغي أن تدمج الخطط الشاملة لتصريف المياه إدارة كمية المياه وتحسين نوعية المياه وحماية الموئل وإعادة تأهيله وفرص الترفيه والتكيف مع المناخ، وينبغي أن تحدد الخطط مشاريع محددة، وتحدد الأولويات، وتقديـر التكاليف، وتحدد جداول التنفيذ واستراتيجيات التمويل.

وتستند الخطط الفعالة إلى تحليل تقني سليم، ولكنها تعكس أيضا القيم والأولويات المجتمعية، وينبغي تطويرها من خلال عمليات تعاونية تشرك مختلف أصحاب المصلحة وتبني توافق في الآراء حول الأهداف المشتركة.

بدءًا بمشاريع الشياطين

ويعزز تنفيذ مشاريع البيان العملي الواضح زخم البرامج الأوسع نطاقاً ويدعمها، وتظهر المظاهرات الناجحة فوائد الهياكل الأساسية الخضراء، وتوفر فرص التعلم للمصممين والمتعاقدين، وتساعد على تحسين معايير التصميم والمواصفات المحلية.

وينبغي أن تكون مشاريع التفشي في مناطق عالية القابلية للرؤية، مصممة وفقا لمعايير عالية، ومصحوبة بمواد تفسيرية تُعلِّم الجمهور، ويساعد رصد الأداء وتوثيقه على بناء قاعدة الأدلة اللازمة لفعالية البنية التحتية الخضراء.

بناء القدرات المؤسسية

ويتطلب التنفيذ الناجح بناء القدرات بين موظفي البلديات، ومهنيين في مجال التصميم، ومتعاقدين، وغيرهم من أصحاب المصلحة، وتساعد برامج التدريب، ووثائق التوجيه التقني، وأدلة التصميم، وفرص التعلم من الأقران على بناء المعارف والمهارات اللازمة لتنفيذ الهياكل الأساسية الخضراء بفعالية.

إنشاء أدوار ومسؤوليات واضحة، ووضع إجراءات تشغيلية موحدة، وإنشاء آليات للتغذية المرتدة من أجل التحسين المستمر، وتعزيز القدرات المؤسسية على مر الزمن، ويمكن للمجتمعات المحلية أن تتعلم من تجارب بعضها البعض من خلال الشبكات ومنابر تبادل المعارف.

تأمين التمويل المستدام

ويعد توفير التمويل الكافي والموثوق به أمرا أساسيا لتنفيذ التحسينات في الصرف الصحي والمحافظة عليها، وتوفر مرافق مياه العاصفة مصادر تمويل مخصصة لمواءمة التكاليف مع الفوائد، ويمكن لبرامج المنح أن تكمل التمويل المحلي لمشاريع محددة، ويمكن للشراكات بين القطاعين العام والخاص أن تستفيد من موارد القطاع الخاص وخبرته.

وينبغي أن يُحسب التخطيط المالي الطويل الأجل لكل من التكاليف الرأسمالية والاحتياجات المستمرة للنفقة، ويؤدي انخفاض الاحتياجات المتعلقة بالنفقة إلى تدهور الأداء وفشل النظام في نهاية المطاف، كما أن تكاليف صيانة المباني في الميزانيات الأولية للمشاريع وإنشاء تمويل مخصص للنفقة تكفل النجاح على المدى الطويل.

خاتمة

ويتطلب تصميم نظم الصرف لمواجهة المناخ في المناطق المعرضة للفيضانات تحولاً أساسياً من النهج التقليدية التي تركز فقط على سرعة إزالة مياه العواصف إلى استراتيجيات متكاملة تدير المياه كمورد وتوفر في الوقت نفسه فوائد متعددة، وقد تحولت المشاريع الأخيرة إلى تدابير تكيف متساهلة، مع الاهتمام المتزايد باستخدام حلول مجتمعية ومرتكزة على الطبيعة.

وتجمع أكثر النهج فعالية بين الهياكل الأساسية الخضراء التي تُعدّل العمليات الهيدرولوجية الطبيعية مع الهياكل الأساسية الرمادية المصممة على النحو المناسب، وتخلق نظما هجينة أكثر مرونة وفعالية من حيث التكلفة، وأكثر فائدة من أي نهج بمفرده، ولا يتطلب النجاح أيضاً التفوق التقني بل يتطلب أيضاً سياسات داعمة، وتمويل كاف، وصيانة فعالة، ومشاركة المجتمعات المحلية، والاهتمام بالإنصاف.

ومع تزايد تغير المناخ واستمرار نمو السكان الحضريين، فإن أهمية الهياكل الأساسية للتصريف المرن لن تزداد إلا، فالطوائف التي تستثمر الآن في نهج شاملة ومستدامة ستكون في وضع أفضل لحماية الأرواح والممتلكات، والحفاظ على الحيوية الاقتصادية، وتوفير نوعية عالية من الحياة للسكان، والانتقال إلى تصريف المياه المقاوم للمناخ ليس مجرد تحد تقني بل فرصة لإيجاد مدن أكثر قابلية للزراعة والاستدامة والإنصاف.

وللمزيد من المعلومات عن نظم الصرف الحضري المستدامة، يمكن زيارة الموقع الشبكي SusDrain ] الذي يوفر موارد شاملة للممارسين، ]U.S. Environmental Protection Agency's Green Infrastructure page يقدم التوجيه ودراسات الحالات.