Il deflusso urbano o gocciolamento urbano è il deflusso delle acque piovane nelle città e zone urbanizzate . È un importante contributo alle inondazioni e all'inquinamento idrico nelle comunità urbane di tutto il mondo.
Le superfici impermeabilizzate ( strade , parcheggi e marciapiedi ) sono realizzate lungo tutto lo sviluppo territoriale ( Land development ). Durante docce , temporali e altre precipitazioni , queste superfici (costruiti da materiali come asfalto e calcestruzzo ) nonché tetti , invece di acqua permette di filtrare in terra acqua condotta. Piovane e acque piovane inquinate da fognepluviale. Ciò provoca un abbassamento del livello piezometrico (perché si riduce la ricarica delle falde acquifere ) e allagamenti poiché la quantità di acqua che rimane in superficie è maggiore. La maggior parte dei sistemi fognari municipali scarica l'acqua piovana non trattata in torrenti , fiumi e baie . L'acqua in eccesso può anche penetrare nelle proprietà delle persone grazie al sostegno delle fognature ( "scantinati" ) e alle infiltrazioni attraverso i muri e i pavimenti degli edifici.
Il deflusso urbano è una delle principali cause di inondazioni ( inondazioni urbane, inondazioni di terreni o proprietà in un ambiente costruito). È causato dalle precipitazioni che sovraccaricano la capacità dei sistemi di drenaggio , come le fognature meteoriche . Innescate da inondazioni improvvise , mareggiate , inondazioni da trabocco o scioglimento della neve , le inondazioni urbane sono caratterizzate da impatti ripetitivi, costosi e sistemici sulle comunità, indipendentemente dal fatto che queste comunità si trovino o meno in pianure pianeggianti.
Le acque piovane entrano nelle proprietà in diversi modi: attraverso fognature, servizi igienici e lavandini negli edifici; infiltrazioni attraverso le pareti e i pavimenti dell'edificio; l'accumulo di acqua sulla proprietà e nei diritti di passaggio pubblici; e il trabocco dell'acqua da corpi idrici come fiumi e laghi. Quando le proprietà sono costruite con scantinati , le inondazioni urbane sono la causa principale di inondazioni nel seminterrato.
I tassi di alluvione negli ambienti urbani sono stati studiati relativamente di recente nonostante diversi secoli di inondazioni. Alcuni ricercatori hanno menzionato l'effetto di accumulo nelle aree urbane. Diversi studi hanno esaminato i modelli di flusso e la ridistribuzione nelle strade durante i temporali e le implicazioni in termini di modellazione delle inondazioni. Recenti ricerche hanno esaminato i criteri per l'evacuazione sicura delle persone dalle aree allagate. Ma alcune recenti misurazioni sul campo durante le inondazioni del Queensland del 2010-2011 hanno dimostrato che qualsiasi criterio basato esclusivamente sulla velocità del flusso, profondità dell'acqua o impulso specifico non può tenere conto del rischio di fluttuazioni, velocità e profondità. Queste considerazioni ignorano ulteriormente i rischi associati ai grandi detriti trascinati dal movimento del flusso.
L'acqua che defluisce da queste superfici impermeabili tende a lavare via benzina , olio motore , metalli pesanti , rifiuti e altri inquinanti da strade e parcheggi, nonché fertilizzanti e pesticidi dalle strade . Strade e parcheggi sono le principali fonti di idrocarburi policiclici aromatici (IPA), che vengono creati come sottoprodotti della combustione di benzina e altri combustibili fossili , nonché metalli pesanti nichel , rame , carbonio , zinco , cadmio e piombo . Il drenaggio del tetto contribuisce ad alti livelli di composti organici sintetici e zinco (da grondaie zincate ). L'uso di fertilizzanti su prati residenziali, parchi e campi da golf è una fonte misurabile di nitrati e fosforo nel deflusso urbano quando il fertilizzante viene applicato in modo improprio o quando il manto erboso è eccessivamente fertilizzato.
L'erosione da terreni o cantieri inadeguati può spesso portare a una maggiore sedimentazione durante il deflusso. La sedimentazione spesso si deposita sul fondo dei corpi idrici e può influire direttamente sulla qualità dell'acqua. Livelli eccessivi di sedimenti nei corpi idrici possono aumentare il rischio di infezioni e malattie a causa degli alti livelli di nutrienti presenti nel suolo. Questi alti livelli di nutrienti possono ridurre l'ossigeno e stimolare la crescita delle alghe limitando la crescita della vegetazione autoctona. La vegetazione nativa limitata e le alghe in eccesso possono interrompere l'intero ecosistema acquatico a causa della limitata penetrazione della luce, dei livelli di ossigeno ridotti e delle riserve di cibo ridotte. Livelli eccessivi di sedimenti e materia sospesa possono anche danneggiare le infrastrutture esistenti. La sedimentazione può aumentare il deflusso ostruendo i sistemi di iniezione sotterranei, aumentando la quantità di deflusso superficiale. L'aumento dei livelli di sedimentazione può anche ridurre lo stoccaggio dietro i serbatoi. Questa riduzione delle capacità dei serbatoi può portare a un aumento della spesa per le agenzie del territorio pubblico, pur avendo un impatto sulla qualità delle aree ricreative acquatiche.
Il deflusso può anche indurre avvelenamento da metalli pesanti nella vita oceanica. Piccole quantità di metalli pesanti vengono trasportate dal deflusso negli oceani. Questi metalli vengono ingeriti dalla vita oceanica. Questi metalli pesanti non possono essere eliminati, quindi si accumulano negli animali. Nel tempo, questi metalli si sviluppano a un livello tossico e l'animale muore. Questo avvelenamento da metalli pesanti può colpire anche gli esseri umani. Se mangiamo un animale avvelenato, abbiamo anche la possibilità di essere avvelenati da metalli pesanti.
In Francia uno degli esempi di inquinanti di origine industriale proviene dal PCB (policlorobifenili) o piralene che è stato pesantemente utilizzato e rilasciato nell'ambiente fino agli anni '70. Da allora è stata vietata la vendita ma ce ne sono ancora tracce nei sedimenti di flussi. Questo prodotto rappresenta un pericolo per la salute perché è un interferente endocrino e può essere cancerogeno. Questo prodotto rende immangiabile il pesce che lo ha mangiato.
Quando l'acqua piovana viene incanalata nelle fognature e nelle acque superficiali, il carico di sedimenti naturale rilasciato nell'acqua ricevente diminuisce, ma il flusso e la velocità dell'acqua aumentano. In effetti, la copertura impermeabile in una tipica città crea cinque volte il deflusso di una tipica foresta della stessa dimensione.
Un rapporto del 2008 del Consiglio nazionale delle ricerche degli Stati Uniti (vedi riquadro sotto) ha identificato il deflusso urbano come una delle principali fonti di problemi di qualità dell'acqua.
Il deflusso aumenta anche le temperature nei torrenti, danneggiando i pesci e altri organismi. (Un'improvvisa esplosione dovuta a un temporale può causare uno shock provocato dall'acqua calda causando la morte di pesci.) Inoltre, il sale stradale utilizzato per sciogliere la neve sui marciapiedi e sulle strade può contaminare i corsi d'acqua e le falde acquifere sotterranee.
Uno degli effetti più pronunciati del deflusso urbano è sui corsi d'acqua che storicamente contenevano poca o nessuna acqua durante i periodi di tempo secco (spesso indicati come flussi effimeri ). Quando un'area intorno a un tale corso d'acqua viene urbanizzata , il deflusso risultante crea un flusso anormale che influisce negativamente sulla vegetazione, sulla fauna selvatica e sui letti dei torrenti . Se il letto del torrente è asciutto, l'acqua avrà anche molte più difficoltà a infiltrarsi, il che può aumentare la velocità del flusso. Contenendo poco o nessun sedimento rispetto allo storico rapporto sedimenti in acqua, il deflusso urbano che scorre lungo il canale, distruggendo caratteristiche naturali come meandri e banchi di sabbia , crea forti carichi di sedimenti alla foce mentre incide fortemente il letto del torrente . Ad esempio, su molte spiagge della California meridionale alla foce di un corso d'acqua, il deflusso urbano contiene immondizia, sostanze inquinanti, limo in eccesso e altri rifiuti e può comportare rischi per la salute da moderati a gravi.
A causa dei fertilizzanti e dei rifiuti organici spesso contenuti nel deflusso urbano, l' eutrofizzazione si verifica spesso nei fiumi interessati da questo tipo di deflusso. Dopo forti piogge, la materia organica nel corso d'acqua è relativamente alta rispetto ai livelli naturali, il che stimola la crescita di alghe che consumano rapidamente la maggior parte dell'ossigeno. Una volta esaurito l'ossigeno nell'acqua, le alghe muoiono e la loro decomposizione porta a un'ulteriore eutrofizzazione. Le fioriture algali si verificano principalmente in aree di acqua stagnante, come zone umide e stagni dietro dighe , davanzali e alcune strutture a cascata . L'eutrofizzazione di solito ha conseguenze fatali per i pesci e altri organismi acquatici.
Un'eccessiva erosione degli argini può causare inondazioni e danni alla proprietà. Per molti anni, i governi hanno spesso risposto ai problemi di erosione dei corsi d'acqua modificando i corsi d'acqua costruendo dighe rinforzate e strutture di controllo simili utilizzando cemento e materiali in muratura. L'uso di questi materiali duri distrugge l'habitat di pesci e altri animali. Un tale progetto può stabilizzare l'area immediata dove sono stati causati i danni dall'alluvione, ma spesso sposta il problema solo su un tratto a monte oa valle del torrente. Vedi ingegneria fluviale .
Le inondazioni urbane hanno importanti implicazioni economiche. Negli Stati Uniti, gli esperti del settore stimano che gli scantinati umidi possono ridurre i valori delle proprietà dal 10% al 25% e sono tra i motivi principali per non acquistare una casa. Secondo la US Federal Emergency Management Agency (FEMA) , quasi il 40% delle piccole imprese non riapre mai dopo un disastro. Nel Regno Unito , le inondazioni urbane sono stimate a 270 milioni di sterline all'anno in Inghilterra e Galles ; 80.000 case sono in pericolo.
Uno studio della Contea di Cook , Illinois , ha identificato 177.000 richieste di risarcimento danni alla proprietà presentate nel 96% dei codici postali della contea in un periodo di cinque anni dal 2007 al 2011. È l'equivalente di una proprietà su sei nella contea che presenta un reclamo. I reclami medi per sinistro sono stati di $ 3.733 per tutti i tipi di reclamo, con reclami totali di $ 660 milioni nei cinque anni esaminati.
Nonostante gli sforzi concertati, molte comunità non hanno i fondi per affrontare pienamente questi problemi e spesso cercano fondi altrove. Molti bacini idrografici nella contea di Los Angeles , in California , non soddisfano gli standard statali di qualità dell'acqua, anche se spendono $ 100 milioni all'anno in programmi per l'acqua pulita al fine di combattere il deflusso urbano. Per combattere questo problema, le autorità hanno implementato una misura che valuterebbe le tasse imposte ai proprietari di case e alle imprese locali con l'obiettivo di raccogliere 290 milioni di dollari per una gestione efficace del deflusso urbano.
Un controllo efficace del deflusso urbano comporta la riduzione della velocità e del flusso dell'acqua piovana, nonché la riduzione degli scarichi di sostanze inquinanti. Una varietà di sistemi e pratiche di gestione delle acque piovane può essere utilizzata per ridurre gli effetti del deflusso urbano. Alcune di queste tecniche (chiamate migliori pratiche di gestione (BMP) negli Stati Uniti) si concentrano sul controllo della quantità di acqua, mentre altre mirano a migliorare la qualità dell'acqua e alcune svolgono entrambe le funzioni.
Le pratiche di prevenzione dell'inquinamento includono Low Impact Development Techniques (LID) o Green Wire Techniques - SuDS ( Sustainable Drainage Systems ) nel Regno Unito e WSUD ( Water-Sensitive Urban Design ) in Australia e Medio Oriente - come l'installazione di tetti verdi e miglioramenti manipolazione di prodotti chimici (es. gestione di combustibili e petrolio, fertilizzanti e pesticidi). I sistemi di mitigazione delle acque piovane comprendono bacini di infiltrazione , sistemi di bioritenzione , lagune , bacini di ritenzione e dispositivi simili.
C'è anche una politica di de-impermeabilizzazione dei suoli. L'obiettivo è limitare il flusso dell'acqua e le sue concentrazioni in un punto, creando superfici in grado di assorbire l'acqua. Le prove sono su nuove superfici per strade che possono immagazzinare acqua ( cemento cavernoso ) e rilasciarla a poco a poco per evitare un afflusso d'acqua troppo rapido.
Fornire soluzioni efficaci per il deflusso urbano spesso richiede programmi municipali appropriati che tengano conto delle esigenze e delle differenze della comunità. Fattori come la temperatura media di una città, i livelli di precipitazione, la posizione geografica e i livelli di inquinanti atmosferici possono tutti influenzare i tassi di inquinamento nel deflusso urbano e presentare sfide di gestione uniche. Fattori umani come i tassi di urbanizzazione, le tendenze nell'uso del suolo ei materiali da costruzione scelti per le superfici impermeabili spesso aggravano questi problemi.
L'implementazione di strategie di manutenzione a livello di città, come i programmi di spazzamento delle strade, può anche essere un metodo efficace per migliorare la qualità del deflusso urbano. Le spazzatrici stradali raccolgono particelle di polvere e solidi sospesi che si trovano spesso nei parcheggi pubblici e nelle strade che spesso finiscono nel deflusso delle acque piovane.
I programmi educativi possono anche essere uno strumento efficace per la gestione del deflusso urbano. Le imprese e gli individui locali possono svolgere un ruolo vitale nella riduzione dell'inquinamento durante il deflusso urbano semplicemente attraverso le loro pratiche, ma spesso ignorano le normative. Creare una discussione produttiva sul deflusso urbano e l'importanza di uno smaltimento efficiente degli articoli domestici può aiutare a incoraggiare pratiche rispettose dell'ambiente a un costo ridotto per la città e l'economia locale.