在许多市政当局试图通过大力投资绿色基础设施(例如水质池塘、渗透池、多孔路面和河岸植物)来控制城市雨水的时候，一项新的研究表明，这些昂贵的努力可能没有太多效果。一种影响。
研究小组成员、宾夕法尼亚州立大学农业科学学院水文学助理教授乔纳森邓肯指出，这项研究的结果特别令人大开眼界，因为暴雨强度正在增加，城市雨水管理比以往任何时候都更加重要。
“没有人想听到这个，但我们对我们的数据和实验设计充满信心，这些设计减少了我们研究的子流域的可变性，”他说。“其他一些研究也表明了这一点，但他们并没有使用我们拥有的详细流域尺度水文数据进行研究。最重要的是，我们无法检测到雨水管理产生的流量差异。”
据邓肯说，这项研究是独一无二的，因为它是在马里兰州巴尔的摩县的 Dead Run 流域进行的，“世界上测量最严密的城市流域”。
结果，研究人员能够检查与雨水流相关的二十年价值的生态数据。“在 6 平方英里的流域内有五个测量站——其他城市如果有几个就很幸运了——而巴尔的摩的这个子流域内就有六个，”邓肯说。“因此，它可以更好地理解城市水文学。”
为了得出他们的结论，研究人员分析了三个小型、高度不透水的城市子流域对“脉冲”降雨事件的水文响应——径流量和时间的变化。这使他们能够评估传统的雨水管理如何改变城市水文过程线，这些图表显示水流随时间变化的图表。
流域的雨水管理覆盖率从 3% 到 61% 不等，不透水表面从 45% 到 67% 不等。这些防水表面包括建筑屋顶、道路、高速公路和停车场。在这项研究中，研究人员选择了一组涉及单一降雨脉冲的风暴事件，在 60 分钟内提供了超过 96% 的总降雨量。
研究小组使用由当地雷达生成的流域平均降雨数据来确定每个流域中每个事件的局部风暴“hyetographs”——降雨强度随时间分布的图形表示。Duncan 指出，这种调整增强了流域的可比性，因为它补偿了短期风暴事件降雨强度的极端变化。
在最近发表在 Hydrological Processes 上的研究结果中，研究人员报告说，尽管在所研究的三个源头支流中排放到雨水管理特征的流域面积的比例存在显着差异，但他们没有发现强有力的证据表明雨水管理导致了雨水量或时间的显着减少。峰值风暴流量。
他们在论文中写道，尽管在雨水管理、不透水覆盖和土地利用空间模式方面存在差异，但三个流域的水文图响应非常一致。
“我们的发现为之前研究人员的工作提供了更多证据，表明雨水管理在减少城市径流方面不如通常假设的有效，”邓肯说。“在这些流域中，我们认为不透水表面的百分比可能比雨水管理覆盖率的百分比对径流量的影响更大。”
邓肯解释说，历史上，社区使用灰色基础设施——蓄水池系统以及排水沟、管道和隧道——将雨水从人们居住的地方转移到处理厂或当地水体。但全国许多城市的灰色基础设施正在老化，其管理大量雨水的能力正在下降。
为了应对这一挑战，许多社区正在安装绿色基础设施系统，以增强其管理雨水的能力。绿色基础设施吸收并过滤雨水落下的地方。尽管近年来出现了绿色基础设施的趋势，但它仍然只占巴尔的摩研究中处理的总流域面积的一小部分，大多数雨水管理是传统的滞留池。
国会于 2019 年颁布了《水基础设施改善法案》，其中将绿色基础设施定义为“使用植物或土壤系统、可渗透路面或其他可渗透表面或基质、雨水收集和再利用、或景观美化以储存、渗透或蒸发的措施范围。雨水并减少流入下水道系统或地表水的流量。”
邓肯指出，绿色基础设施有许多共同利益，例如固碳和减少城市热岛效应。“随着绿色基础设施比例的增加，我们越早了解它在管理流域规模径流方面是否比传统的雨水做法更有效，就越好，”他说。
参与这项研究的还有马里兰大学地理与环境系统系的 Andrew Miller;Claire Welty，马里兰大学化学、生化和环境工程系;以及普林斯顿大学土木与环境工程系的 Mary Lynn Baeck 和 James Smith。
Chesapeake Bay Trust 和国家科学基金会支持这项工作。
