Introduzione: La sfida crescente di overflow di fogna combinati

I sistemi di fognatura combinati, progettati nella fine del XIX e all'inizio del XX secolo, raccolgono il deflusso delle acque di tempesta, le acque reflue domestiche e le acque reflue industriali in un unico tubo. Durante il tempo asciutto, tutto il flusso va a un impianto di trattamento. Ma quando la pioggia pesante o la neve si sovrasta il sistema, la miscela non trattata viene scaricata direttamente nei fiumi, laghi e le acque costiere.

Le soluzioni convenzionali, come l'aumento della capacità del tubo o la costruzione di enormi tunnel di stoccaggio (infrastruttura di grana), sono costose e spesso dirompenti. Negli ultimi due decenni, un approccio complementare ha guadagnato trazione: []] infrastrutture verdi. Utilizzando processi naturali per gestire i benefici dell'adozione della tempesta alla sua fonte, l'infrastruttura verde riduce il volume e la velocità di di di di di discarico che entra nei sistemi fognariferiorientati, rendendo le infrastrutture, rendendo le attività di CSO meno frequenti e le attività di lavoro di mitigazione

Che cosa è l'infrastruttura verde?

L’infrastruttura verde si riferisce ad una rete di sistemi decentralizzati e vegetati che imitano l’idrologia naturale. Invece di trasportare le acque di tempesta il più velocemente possibile, queste caratteristiche catturano, assorbiscono, filtrano e rilasciano lentamente l’acqua nel terreno o nell’atmosfera. L’Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti (EPA) definisce l’infrastruttura verde come “un approccio economico e resiliente alla gestione degli impatti meteoriferici”.

Tetti verdi

I tetti verdi sono strati vegetati su tetti da costruzione che conservano le precipitazioni, forniscono isolamento e riducono il deflusso delle acque di tempesta. Possono essere estesi (terreno di scarto, piante a bassa manutenzione) o intensivi (terra di disperso, vegetazione più diversificata). In una tempesta moderata, un tetto verde può mantenere il 50-80% di precipitazioni.

Giardini e celle di bioretenzione

I giardini piovosi sono depressioni basse e piantate progettate per catturare il deflusso da tetti, vie e strade. L'acqua si infiltra nel terreno, dove piante e microrganismi rimuovere gli inquinanti. Le cellule di bioretenzione sono progettate con sottodraine e miscele di suolo specializzate.

Pavimenti permeabili

Queste superfici permettono all'acqua di attraversare cemento, asfalto o paver in un serbatoio di pietra sottostante, che vengono utilizzati per parcheggi, passerelle e strade a basso traffico, riducendo drasticamente il disgelo e ricaricando le acque sotterranee.

Canotta e spazi verdi dell'albero urbano

I parchi e le aree naturali offrono capacità di stoccaggio e trattamento aggiuntive. L'espansione della tettoia dell'albero è una delle strategie di infrastruttura verde più convenienti.

Sistemi di irrigazione ad acqua piovana

Barrel, cisterne e serbatoi catturano il tetto di scarico per un uso successivo in irrigazione o applicazioni non-potabili, riducendo direttamente il volume di fognature.

Terreno edificato

I sistemi di paludi progettati mimano paludi naturali, trattando l'acqua di tempesta attraverso sedimentazione, assorbimento delle piante e attività microbica. Possono essere integrati nel paesaggio urbano o situati ai bordi delle aree di drenaggio.

Come le mitigate delle infrastrutture verdi della rete fognaria combinata

Il meccanismo di base è semplice: ]]. Invece di permettere all'acqua di tempesta di precipitare in fognature combinate, l'infrastruttura verde lo tiene indietro. I benefici indiretti si moltiplicano attraverso lo spartiacque.

Riduzione del volume di scarico

Intercettando le precipitazioni su tetti, pavimentazioni e prati, l'infrastruttura verde conserva l'acqua che altrimenti andrebbe direttamente a dreni. Per un tipico evento di pioggia da 1 pollice, un tetto verde ben progettato può mantenere più di 0,6 pollici d'acqua.

Rallentare il flusso (Detenzione)

Anche quando l'acqua lascia finalmente una caratteristica infrastruttura verde, rilascia molto più lentamente che da una superficie dura. Questa detenzione estesa riduce il carico idraulico su tubi fognari e consente agli impianti di trattamento di tenere il passo. In molti sistemi, la differenza tra un evento di troppopieno e nessun overflow è solo poche ore di riduzione del flusso di picco.

Miglioramento dell'infiltrazione e della ricarica delle acque sotterranee

I giardini pionieri, le biosveglie e i pavimenti permeabili permettono all'acqua di percolarsi nel terreno, non solo rimuovendolo dalla rete fognaria ma anche di rifornire aquiferi, mitigando le riduzioni del flusso di base causate dallo sviluppo urbano.

Rimozione inquinante

Le piante che assumono nutrienti, filtri del suolo sedimenti e metalli pesanti, e i microbi abbattere contaminanti organici. Questa qualità dell'acqua riduce il carico inquinante che altrimenti sarebbe scaricato durante un evento CSO. Anche con il troppo pieno, meno contaminato l'acqua, meno danno per ricevere le acque.

Adeguamento dei cambiamenti climatici

Le aree urbane già affrontano un aumento delle inondazioni a causa di superfici impervi e tempeste intense. Poiché il cambiamento climatico porta maggiori precipitazioni, l'infrastruttura verde fornisce una soluzione scalabile che può essere aggiornata in modo incrementale.

Esempi di casi

Città come ]Philadelphia[], New York], e Washington, D.C.[]] hanno commesso a grandi piani di infrastruttura verde.

Oltre la mitigazione del CSO: lo spettro completo dei benefici

Mentre il principale driver per l'infrastruttura verde nelle aree fognarie combinate sta riducendo i flussi, i co-benefici sono ugualmente convincenti, che abbracciano settori ambientali, economici, sociali e sanitari.

Vantaggi ambientali

  • Qualità dell'acqua migliorata:[] Filtrando gli inquinanti prima di raggiungere i flussi, l'infrastruttura verde riduce le fioriture delle alghe, i pesci uccidono e la contaminazione batterica.
  • Cicli idrologici naturali restaurati:[] L'infiltrazione riduce l'erosione causata da un'alta velocità di deflusso e aiuta a mantenere i flussi di base durante i periodi asciutti.
  • Biodiversità e Habitat:[] I tetti verdi e i giardini urbani delle piogge creano corridoi per impollinatori e uccelli.
  • L'isola di calore urbano Mitigazione:[ Le superfici vegetali e i materiali permeabili riducono le temperature ambientali, abbassando la domanda di energia e migliorando il comfort.
  • Sequestrazione del carbonio:[] Alberi e suolo nel verde infrastruttura immagazzinano il carbonio, contribuendo alla mitigazione del cambiamento climatico.

Vantaggi economici

  • Ridotto costi di infrastruttura grigia:[[] Uno studio del 2015 della Water Environment Research Foundation ha stimato che l'infrastruttura verde può ottenere un controllo equivalente o migliore del CSO al 20-50% più basso costo di capitale rispetto al tunnel storage.
  • Legge di energia inferiore:[] I tetti verdi e gli alberi da ombra riducono il riscaldamento ed il raffreddamento dei carichi.
  • I valori di proprietà aumentati:[ La prossimità agli spazi verdi e le caratteristiche di gestione delle acque di tempesta possono aumentare i valori immobiliari del 3-15%.
  • Creazione di lavoro:[] La costruzione e la manutenzione di infrastrutture verdi richiedono manodopera locale qualificata, creando posti di lavoro in paesaggistica, ingegneria e monitoraggio ambientale.
  • Evita di danni al legno:[ Ogni piede cubico d'acqua mantenuto riduce il rischio di inondazioni e danni alla proprietà del seminterrato.

Impatti sociali e pubblici della sanità

  • Spazio verde accessibile:[[] I giardini e i parchi pioggia offrono opportunità ricreative e benefici per la salute mentale in aree urbane dense.
  • Qualità dell'aria migliorata:[] La vegetazione filtra la materia di particolato, l'ozono e l'anidride carbonica.
  • Safer Streets:[] I pavimentamenti permeabili riducono lo stagno e la formazione di ghiaccio, riducendo il rischio di incidente.
  • Comunità di assunzione:[] I programmi di insediamento e manutenzione volontari favoriscono la gestione e l'orgoglio dei quartieri.
  • Equità:[] L'infrastruttura verde mirata nei quartieri sottoservati può ridurre le disparità storiche nel rischio di inondazione e nell'esposizione al calore.

Risilienza del clima

Come aumenta l’intensità della tempesta, una rete distribuita può continuare a assorbire e immagazzinare l’acqua. A differenza dei tubi grigi che diventano sottodimensionati, i sistemi vegetati possono diventare più efficaci nel tempo, come le piante maturano e la struttura del suolo migliora. Questa resilienza è essenziale per le città che affrontano tempeste più frequenti di 100 anni.

Sfide e considerazioni pratiche

L'infrastruttura verde non è un proiettile d'argento. L'implementazione di successo richiede una pianificazione accurata, manutenzione e buy-in della comunità.

Requisiti di manutenzione

A differenza dei tubi sepolti, l'infrastruttura verde ha bisogno di manutenzione regolare: erbacce, pacciamatura, sostituzione delle piante, rimozione dei detriti e pulizia dei sedimenti. Senza manutenzione, le cellule di bioretenzione possono intasare, i tetti verdi possono morire, e la permeabilità diminuisce. Le città devono budget per le operazioni in corso, spesso il 2-5% del costo iniziale di costruzione ogni anno.

Disponibilità e vincoli di terra

Nelle dense aree urbane, lo spazio per i giardini piovosi o la bioretenzione di grandi dimensioni è limitato. Le soluzioni includono l'utilizzo di paesaggi stradali (curb urti), corsie di parcheggio e lotti vacanti. I tetti verdi richiedono retrofit strutturali su edifici più vecchi.

Progettazione per diversi climi

Nelle regioni aride, i conflitti di conservazione dell'acqua con le esigenze di irrigazione. Gli standard di progettazione devono spiegare i tipi di idrologia regionale, del suolo e delle zone di durezza delle piante. La American Society of Civil Engineers (ASCE)] pubblica una guida per gli standard di progettazione delle acque reflue.

Costo e finanziamento

Tuttavia, le analisi dei costi del ciclo di vita spesso favoriscono l'infrastruttura verde quando tutti i benefici sono monetizzati. Molte città utilizzano le tasse sulle acque di tempesta, i titoli verdi e le sovvenzioni federali (ad esempio, il Fondo di revolving dello Stato dell'acqua pulita dell'EPA) per finanziare i progetti.

Percezione pubblica e Istruzione

I residenti possono vedere i giardini di pioggia come incerti o preoccuparsi di zanzare. Il design corretto con drenaggio entro 48 ore impedisce l'allevamento di zanzare. Segnaletica educativa e visite pubbliche aiutano a cambiare le percezioni. Il coinvolgimento comunitario presto nel design aumenta l'accettazione. Il programma di New York City "Giardini di Corbezzone" comprende workshop e giorni di piantagione di quartiere.

Regolamentazione e politica

Molti codici comunali scoraggiano ancora le infrastrutture verdi. Requisiti minimi di instabilità, limiti di copertura impervious, e i minimi di parcheggio possono essere barriere. L'aggiornamento delle ordinanze di suddivisione e di suddivisione per consentire o richiedere infrastrutture verdi è fondamentale. Alcuni consigli comunali hanno superato "Ordinanze di costruzione verde" che richiedono la cattura di acqua piovana per nuovi sviluppi.

Il percorso prosegue: Integrazione delle infrastrutture verdi nella gestione urbana dell'acqua

Le strategie di mitigazione del CSO più efficaci utilizzano un approccio ibrido che combina infrastrutture verdi con miglioramenti mirati delle infrastrutture grigie.

Varie tendenze stanno accelerando l'adozione:

  • I driver regolamentari:[ I piani di controllo a lungo termine dell’EPA (LTCP) per le comunità CSO richiedono sempre più infrastrutture verdi come parte dell’alternativa preferita.
  • Piani di adattamento casuali:[] Le città collegano esplicitamente l'infrastruttura verde alla resilienza del clima nei loro piani di mitigazione dei rischi e obiettivi di sostenibilità.
  • Integrazione tecnologica:[[] I sensori intelligenti e i controlli in tempo reale possono ottimizzare il modo in cui le infrastrutture verdi rilasciano acqua immagazzinata, sincronizzando con la capacità dell'impianto di trattamento.
  • Green Jobs and Equity:[[] I comuni stanno legando programmi di sviluppo della forza lavoro alle infrastrutture verdi, addestrando i giovani locali e i lavoratori sfollati per le carriere di manutenzione.

Per qualsiasi città che affronta le sfide del CSO, il primo passo è un inventario completo delle superfici e dei modelli di drenaggio impervi esistenti. Da lì, uno studio di fattibilità delle infrastrutture verdi identifica le posizioni più alte del bambino - spesso scuole, alloggi pubblici e parcheggi comunali.

Conclusioni

L'infrastruttura verde si è spostata da un concetto sperimentale a uno strumento collaudato e tradizionale per mitigare i flussi di fogna combinati. La sua capacità di ridurre i volumi di scarico, i flussi di picco lenti e trattare gli inquinanti affronta le cause principali dei CSO, offrendo una serie di vantaggi collaterali: acqua pulita, comunità più sane, risparmio di costi e resilienza del clima.

I progettisti di urbanistica, gli ingegneri dell'acqua e i responsabili politici dovrebbero considerare l'infrastruttura verde non come componente opzionale, ma come componente essenziale di qualsiasi strategia di controllo CSO a lungo termine. Con una continua innovazione nel design, nel finanziamento e nell'impegno comunitario, l'infrastruttura verde svolgerà un ruolo centrale nella costruzione delle città sostenibili e resilienti del futuro.