И контроль ливневых стоков, и восстановление водотоков являются проверенными способами уменьшения эрозии водных каналов. Тем не менее, часто каждый метод управляется отдельным городским отделом управления земельными ресурсами, измеряя разные значения успеха. Усилия редко координируются из-за финансовых и других ограничений.
Род Ламмерс и его коллеги из Университета Джорджии рассмотрели некоторые компьютеризированные модели, чтобы увидеть, может ли координация этих методов управления земельными ресурсами с общими целями оказать большее положительное влияние на эрозию. Хорошие новости? Это так.
Во-первых, давайте посмотрим, зачем нужны системы управления ливневыми стоками. В природе осадки выпадают в лесах, прериях и других почвенных районах. Вода впитывается в почву, опускается в грунтовые воды и вытекает в водоемы. В конце концов, в результате испарения эта вода снова попадает в атмосферу - до следующего выпадения осадков.
В городах, однако, тротуары, крыши и другие конструкции нарушают круговорот воды. Городские менеджеры и инженеры разрабатывают системы управления ливневыми стоками для сбора и перемещения воды в длинных туннелях, под зданиями и в водотоки. Чем больше непроницаемых структур и чем больше площадь, тем сложнее должна быть система.
Независимо от системы, вода должна куда-то идти. В конце концов, мы не хотим, чтобы он стоял у нас в подвале или в гараже.
Поскольку эти ливневые стоки не смогли использовать естественную способность почвы очищать воду, вода может быть заполнена отложениями и нежелательными питательными веществами. Это может нанести ущерб среде обитания ручья и нанести ущерб чувствительным экосистемам ниже по течению. Кроме того, большие объемы стока и более высокие и более частые пиковые стоки могут привести к эрозии берегов ручья. В исследовании UGA рассматривались только отложения и питательные вещества, поступающие из почвы, эродированной в каналах.
Ламмерс и его команда рассмотрели новые подходы к управлению ливневыми стоками, называемые зеленой инфраструктурой. Эти типы конструкций пытаются позволить большему количеству воды впитаться в почву, как естественная система. «По сути, мы пытаемся «восстановить» город до более естественного круговорота воды», - говорит Ламмерс.
Каждая комбинация проектов по контролю ливневых вод и восстановлению приводит к собственным улучшениям. Однако «разрозненные подходы к управлению ливневыми стоками и восстановлению рек упускают синергетические преимущества», - говорит Ламмерс. «Они делают проекты восстановления более склонными к провалу, тратя ценные ресурсы на сокращение выбросов загрязняющих веществ».
Программы управления ливневыми водами часто сосредоточены на пиковых скоростях потока сильных, менее частых штормов. Они также пытаются удалить взвешенные вещества, а также азот и фосфор.
Команда Ламмерса разработала компьютеризированные модели для прогнозирования последствий трех различных сценариев восстановления ручья и трех различных сценариев очистки ливневых вод. Таким образом, были сценарии с комбинацией реставрационных и лечебных методик. Такой «эксперимент» в полевых условиях занял бы много времени и потребовал бы больших затрат.
«Компьютерное моделирование - это мощный инструмент. Мы можем проверить относительный успех различных подходов к управлению в течение многих лет или даже десятилетий», - говорит Ламмерс. «Эти результаты могут затем использоваться агентствами для помощи в их планировании. Конечно, моделирование имеет свои ограничения. Мониторинг фактической эффективности методов очистки ливневых стоков и восстановления ручья имеет важное значение. Они также должны адаптировать подходы к управлению на основе наблюдаемых успехов и неудач."
«Наши результаты показывают, что внедрение средств контроля ливневых стоков в масштабах водораздела, которые уменьшают объем стока, имеет важное значение», - говорит Ламмерс.«Контрольные меры должны учитывать спектр размеров ураганов. Это более эффективный подход для уменьшения эрозии русла, чем восстановление русла. Чтобы получить большую финансовую отдачу, раннее внедрение средств контроля и восстановления ливневых стоков может привести к улучшению качества воды и стабильности русла».
«Восстановление ручья может дополнить эффективную очистку ливневых вод для уменьшения эрозии и загрязнения загрязняющими веществами», - говорит Ламмерс. «Однако эти подходы должны быть скоординированы для достижения наилучших результатов. Кроме того, контроль ливневых стоков имеет гораздо больший потенциал для уменьшения эрозии рек, чем восстановление русел. Городам необходимо устранить основную причину эрозии - измененный городской водный цикл. эффективнее, чем просто лечить симптомы, стабилизируя сам канал».
Поскольку это исследование было проведено в Колорадо, в будущем можно было бы провести исследования для применения аналогичных подходов в различных климатических условиях. Различные режимы выпадения осадков могут привести к разной эффективности контроля ливневых стоков. Кроме того, было бы интересно рассмотреть различные стратегии восстановления, такие как воссоединение поймы для снижения скорости и эрозионной силы наводнений. Точно так же было бы полезно сравнить различные стратегии контроля ливневых стоков, чтобы увидеть, какие из них работают лучше всего в различных сценариях.