L'impatto dell'infiltrazione sul controllo dell'inquinamento idrico urbano

I centri urbani, come fiumi, laghi, laghetti e torrenti, sono sempre più gravati dall'inquinamento delle acque reflue. Poiché le città si espandono, le superfici impervi come strade, tetti e parcheggi impediscono l'inquinamento delle acque piovane da immergersi nel terreno, l'acqua scorre rapidamente su queste superfici, raccogliendo contaminanti tra cui olio motore, metalli pesanti, fertilizzanti, rifiuti di animali e sedimenti.

Comprendere l'infiltrazione e la sua Importanza

Quando la pioggia cade su superfici perviose come prati, giardini o terreni naturali, una parte delle infiltrazioni di acqua nel terreno. Il tasso a cui questo accade dipende dalla struttura del suolo, dal contenuto di umidità, dalla copertura della vegetazione e dall'intensità delle precipitazioni. Nelle aree urbane, la capacità di infiltrazione naturale è spesso compromessa dalla compattazione e dall'uso diffuso di materiali impervi.

Processi di filtrazione naturale

Poiché l'acqua si muove attraverso il profilo del suolo, subisce una serie di processi fisici, chimici e biologici che rimuove o trasformano gli inquinanti. La filtrazione fisica] intrappola solidi sospesi e particelle di sedimenti all'interno dei pori del suolo.

Rimozione di chiave di inquinanti tramite infiltrazione

La gestione delle acque meteore a base di infiltrazioni mira a diverse categorie di inquinanti critici:

  • Nutrienti:[] L'azoto e il fosforo dai fertilizzanti e dai rifiuti animali domestici sono le principali cause di eutrofizzazione nei laghi e negli estuari. I suoli di infiltrazione possono rimuovere il 60–90% del fosforo totale e il 30–50% dell'azoto totale attraverso l'assorbimento delle piante, la conversione microbica e l'assorbimento.
  • Metalli pesanti:[ Piombo, zinco, rame e cadmio dall'usura del veicolo, caduta industriale e materiali da costruzione sono effettivamente conservati nel terreno.
  • I solidi separati e sospesi:[] I inquinanti particolati sono fisicamente estensibili dai mezzi di terra, con molti sistemi che raggiungono riduzioni di torbidità dell'80% o più.
  • I batteri e i virus delle perdite di acque reflue e dei rifiuti animali sono filtrati, adsorbiti o inattivati attraverso la concorrenza microbica e la predazione. La domanda di ossigeno biochimico (BOD) è significativamente ridotta in quanto i composti organici sono decomposti.
  • Idrocarburi e gli organici tossici:[ L'olio, il grasso e i pesticidi possono essere intrappolati nel terreno o rotti da comunità microbiche nel tempo.

Tecniche per migliorare l'infiltrazione nei paesaggi urbani

I progettisti urbani, gli ingegneri civili e gli architetti del paesaggio hanno sviluppato una serie di pratiche infrastrutturali verdi progettate per catturare e infiltrare le acque meteorologiche alla sua fonte.

Pavimenti permeabili

Pavimenti permeabili includono asfalto poroso, cemento pervioso, e interlocking pavers con lacune che permettono all'acqua di infiltrarsi attraverso la superficie in un serbatoio di pietra qui sotto. Questi sistemi sono adatti per parcheggi, strade a basso traffico, marciapiedi e vialetti. Il letto di pietra sottostante può immagazzinare l'acqua per una graduale infiltrazione in suoli nativi.

L'EPA fornisce una vasta guida sulla progettazione e manutenzione dei pavimenti permeabili[[] per la gestione delle acque di tempesta.

Tetti verdi

I tetti verdi, noti anche come tetti vegetati, sono costituiti da un sistema stratificato di impermeabilizzazione, drenaggio, mezzi di coltivazione e piante.Assorbono l'acqua piovana attraverso il substrato e la vegetazione, ritardando il deflusso e riducendo i flussi di picco. Mentre i tetti verdi funzionano principalmente attraverso l'evapotranspiration piuttosto che l'infiltrazione diretta nel terreno efficienza, giocano un ruolo critico nella gestione complessiva delle acque di tempesta riducendo il volume di scarso che deve essere gestito a livello di superficie.

Giardini e biosvegli

I giardini piovana sono bassi, piantati depressioni progettate per catturare il deflusso da tetti, vie e prati. Sono tipicamente dimensionati per tenere i primi 1-2 pollici di pioggia e permettergli di infiltrarsi entro 12–48 ore. I bioswales sono canali lineari, leggermente inclinati pieni di vegetazione e terreno ingegnerizzato che trasportano acqua tempestiva mentre promuovono l'infiltrazione. Entrambi i sistemi sono altamente efficaci per le radici nutrienti e la rimozione dei sedimentienti.

L'Alleanza Rain Garden offre risorse pratiche per la progettazione e il mantenimento di giardini residenziali per la pioggia[] in ambienti urbani.

Basi di infiltrazione e trincee

I bacini di filtrazione sono bassi, le depressioni scavate che immagazzinano temporaneamente l'acqua di tempesta e permettono di penetrare nel terreno. Spesso sono utilizzati per aree di drenaggio più grandi nei parchi, negli spazi aperti o lungo le autostrade. Le trincee di infiltrazione sono più strette, gli scavi lineari riempiti di ghiaia o pietra, spesso utilizzati lungo strade o perimetri di costruzione. Entrambe le strutture possono gestire i volumi più grandi di scappamento ma richiedono un'a cura per evitare la contaminazione delle acque di cignifisi.

Vantaggi della promozione dell'infiltrazione

Migliorare l'infiltrazione offre una vasta gamma di vantaggi ambientali, economici e sociali oltre la riduzione dell'inquinamento, che rendono le strategie basate sull'infiltrazione una pietra angolare della gestione sostenibile delle acque urbane.

Ricaricamento delle acque sotterranee

L'urbanizzazione riduce in genere il recupero delle acque sotterranee sigillando le superfici e trasportando il deflusso rapidamente ai flussi o agli scarichi di tempesta. Promuovere l'infiltrazione ripristina il naturale equilibrio idrologico, reintegrando gli aquiferi che forniscono acqua potabile, flusso di base ai flussi e acqua per la vegetazione.

Riduzione del rischio di inondazione

Una delle caratteristiche più immediate dell'infiltrazione è la riduzione dei volumi di discarica e dei tassi di flusso di picco. Quando la pioggia viene catturata e permette di immergersi nel terreno, meno acqua raggiunge i sistemi di drenaggio, riducendo il rischio di sovracflussi di fogna e inondazioni flash. Il cambiamento climatico sta aumentando la frequenza e l'intensità degli eventi di precipitazioni estreme, rendendo la resilienza urbana una priorità assoluta.

Qualità dell'acqua di superficie migliorata

L'infiltrazione impedisce ai flutti, ai fiumi e ai laghi di penetrare in acque dissolte, migliorando direttamente la salute ecologica dei corpi d'acqua urbani.

Co-benefici: Mitigazione Urbana del calore, Biodiversità e Valore Estetico

Le pratiche di infiltrazione vegetata come i giardini piovosi, le biosveglie e i tetti verdi contribuiscono alla mitigazione dell'effetto dell'isola di calore urbano. Le piante forniscono ombra e raffreddano l'aria attraverso l'evapotraspirazione, abbassando le temperature locali. Inoltre, creano corridoi di habitat per uccelli, inquinanti e altri animali selvatici all'interno della matrice urbana.

Sfide e considerazioni pratiche

Nonostante i vantaggi convincenti, l'attuazione delle strategie di infiltrazione nelle aree urbane non è senza ostacoli, una comprensione realistica di queste sfide è fondamentale per una pianificazione di progetto di successo e prestazioni a lungo termine.

Constraints del sito e condizioni del suolo

La possibilità di infiltrazione dipende fortemente dalle proprietà del suolo sottostanti. I terreni con alto contenuto di argilla, basso fondale, o un tasso di infiltrazione limite di acqua stagionale e possono richiedere approcci alternativi come sottodraine o sistemi di esfiltrazione. In molte aree urbane più vecchie, i terreni sono compattati da decenni di costruzione, riducendo la permeabilità.

Requisiti di manutenzione

I servizi di filtrazione richiedono una manutenzione continua per sostenere le prestazioni. Debris, sediment e materia organica possono intasare strati superficiali o pori di terreno, causando stagni, ridotti tassi di infiltrazione e eventuali guasti. Per i pavimenti permeabili, i programmi di spazzamento del vuoto regolari sono necessari per evitare l'intasamento di particelle fini.

Barriera di regolamentazione e di politica

I requisiti per strade ampie, ampi parcheggi e sistemi di curb-and-gutter obbligatorie priorità trasporto rapido su infiltrazione. Alcuni comuni limitano piantare alberi o bioretention vicino infrastrutture per prevenire danni alle radici.

La American Society of Civil Engineers fornisce una panoramica delle moderne norme di regolazione e progettazione delle acque meteorologiche[] rilevanti per le pratiche di infiltrazione.

Costo e redditività

I costi di crescita dell'installazione delle pratiche di infiltrazione possono essere superiori ai sistemi di drenaggio tubi convenzionali, anche se i costi del ciclo di vita sono spesso paragonabili quando si basano su costi ridotti di acqua, danni più bassi all'alluvione e benefici ambientali.

Integrazione dell'infiltrazione nella pianificazione urbana

Per massimizzare l'impatto dell'infiltrazione sulla riduzione dei carichi di inquinamento, le città devono andare oltre progetti isolati e adottare un approccio integrato su scala di spartiacque, che comporta l'integrazione dei principi di infiltrazione nella pianificazione dell'uso del suolo, nella progettazione di strade e nelle normative di sviluppo.

Sviluppo a basso impatto e infrastrutture verdi

LID mira a imitare l’idrologia pre-sviluppo di un sito preservando caratteristiche naturali, minimizzando superfici impervi e trattando le acque tempestive come possibile.

Philadelphia's Green City, Clean Waters programma è un esempio di implementazione di infrastrutture di grandi dimensioni verde acqua tempesta[] che si basa pesantemente su infiltrazione.

Studi di casi e storie di successo

In Seattle, Washington, il progetto di SEA Street ha sostituito una strada residenziale convenzionale con una strada più stretta, marciapiedi, e giardini di pioggia lungo la strada che infiltrano l'acqua di tempesta dall'intero diritto di strada.

Conclusioni

L'infiltrazione non è solo una tecnica di gestione delle acque tempestive; è un processo ecologico fondamentale che può essere sfruttato per ripristinare la salute dei fanghi urbani. Permettendo alle acque piovane di assorbire il terreno, le città possono ridurre significativamente i carichi di inquinamento da sostanze nutritive, metalli, sedimenti e agenti patogeni che degradano i corpi idrici.