Năm 2011, công ty cung cấp nước thuộc sở hữu của thành phố Philadelphia đã thu hút sự chú ý của cả nước khi bắt đầu Thành phố Xanh, Nước sạch, một chương trình kéo dài 25 năm nhằm quản lý lượng nước mưa ngày càng tăng bằng cách sử dụng phần lớn “cơ sở hạ tầng xanh”, chẳng hạn như vườn mưa và vỉa hè xốp, nơi cho phép mưa ngấm vào lòng đất thay vì trở thành dòng chảy gây ô nhiễm sông suối.
Với kế hoạch xây dựng cơ sở hạ tầng xanh để thoát nước cho khoảng 9.500 mẫu Anh trên toàn thành phố, Sở Nước Philadelphia được nhiều người coi là đơn vị tiên phong trong quản lý nước mưa – một thách thức ngày càng cấp bách đối với chính quyền thành phố trong bối cảnh những cơn mưa lớn hơn, thường xuyên hơn hiện đang xảy ra. là kết quả của biến đổi khí hậu, đặc biệt là ở vùng đông bắc Hoa Kỳ.
Chương trình này đã khiến Philadelphia và các thành phố khác của Hoa Kỳ lắp đặt các giải pháp dựa trên thiên nhiên để hấp thụ và lọc lượng mưa bên cạnh “cơ sở hạ tầng xám” truyền thống như đường ống, đường hầm và trạm bơm. Tuy nhiên, trong khi các thành phố khác, chẳng hạn như Milwaukee và Boston, coi các biện pháp xanh là sự bổ sung cho cơ sở hạ tầng xám xịt thì Philadelphia lại đặt các vườn mưa và hệ thống thoát nước sinh học – các mương thực vật thu nước mưa – làm trung tâm chiến lược của mình. Nhưng giờ đây, các nhà phê bình cho rằng, những đổi mới này tỏ ra không đủ khả năng trong việc xử lý sự gia tăng các đợt mưa cực đoan. Trên thực tế, lượng tràn từ các đường ống kết hợp nước mưa với nước thải thô đã thực sự tăng lên kể từ khi chương trình Thành phố Xanh bắt đầu.
Cơ sở hạ tầng xám có thể mất hàng thập kỷ để triển khai và tiêu tốn hàng tỷ USD, nhưng nhiều thành phố không có nhiều sự lựa chọn.
Theo một báo cáo mới của Nhóm Vận động Khôi phục Sông, một nhóm chuyên gia về nước, trung bình 14 tỷ gallon nước mưa bị ô nhiễm đã tràn ra khỏi 164 đường ống thoát nước thải của Philadelphia mỗi năm kể từ khi Thành phố Xanh, Nước sạch bắt đầu hoạt động. và các nhà bảo vệ môi trường bao gồm các cựu lãnh đạo của Ủy ban Lưu vực sông Delaware liên bang và Cơ quan Tiện ích Thành phố Quận Camden, cơ quan quản lý nước thải ở quận phía nam New Jersey.
“Vì biến đổi khí hậu, các mục tiêu của thành phố về giảm ô nhiễm nước thải” – cắt giảm lượng nước thải tràn cống kết hợp khoảng 8 tỷ gallon mỗi năm so với mức cơ bản năm 2006 là 13 tỷ gallon – “không còn liên quan đến thực tế về tình trạng mưa do khí hậu gây ra Philadelphia đang thực sự trải qua,” báo cáo nêu rõ.
Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường, khoảng 700 đô thị ở Mỹ dựa vào hệ thống thoát nước kết hợp, chủ yếu ở vùng Đông Bắc và xung quanh Ngũ Hồ. Các thành phố và thị trấn này đang xem xét kỹ lưỡng các dự báo khí hậu cập nhật cho thấy lượng mưa lớn gia tăng và nhiều thành phố đang tăng gấp đôi các dự án cơ sở hạ tầng xám, bao gồm bể chứa bê tông, đường hầm và đường ống có thể chuyển hướng và giữ dòng chảy tổng hợp cho đến khi mưa tạnh và các nhà máy xử lý phục hồi. Những dự án như vậy có thể mất nhiều thập kỷ để thực hiện và tiêu tốn hàng tỷ đô la – cơ sở hạ tầng xanh vừa rẻ hơn vừa xây dựng nhanh hơn – nhưng nhiều thành phố nhận thấy họ không có nhiều sự lựa chọn.
Những người trồng cây trên Đại lộ Osage ở Philadelphia được thiết kế để hấp thụ nước mưa.
Sở Nước Philadelphia
Ở Milwaukee, Khu thoát nước đô thị, nơi phục vụ 1,1 triệu người, phụ thuộc vào cả cơ sở hạ tầng xanh và xám. Kevin Shafer, giám đốc điều hành của quận cho biết, các đường hầm và bể chứa lưu trữ của nó đã làm được nhiều việc nhất để giảm lượng cống thoát nước tổng hợp tràn vào Hồ Michigan và các con sông địa phương. Ông ước tính rằng cơ sở hạ tầng xám của hệ thống hiện có thể xử lý lượng mưa từ 2,5 đến 3 inch cùng một lúc, trong khi các biện pháp xanh chỉ có thể hấp thụ khoảng nửa inch.
Tuy nhiên, ông gọi cơ sở hạ tầng xanh là “lớp kem trên bánh” vì việc quản lý nước ở nơi nó rơi xuống sẽ bảo vệ các vùng nước khỏi các chất gây ô nhiễm như vi khuẩn, kim loại nặng và rác, đồng thời làm giảm nguy cơ dự phòng ở tầng hầm. “Bạn phải có cả hai,” anh nói.
Bất chấp nguồn tài chính hạn chế và cơ sở hạ tầng cũ kỹ, khu thoát nước của Milwaukee đã đặt mục tiêu loại bỏ tình trạng tràn cống kết hợp (CSO) vào năm 2035. “Với tình trạng khí hậu thay đổi mà chúng ta đang phải đối mặt,” Shafer nói, “nó giống như chạy lên dốc và đồi ngày càng dốc hơn.”
Boston cũng đã nhấn mạnh đến cơ sở hạ tầng xám trong nỗ lực nâng cấp quản lý nước mưa. Thành phố đang hoạt động theo kế hoạch kiểm soát dài hạn – nhiệm vụ của liên bang nhằm giảm khối lượng CSO cho đến khi các tuyến đường thủy tuân thủ Đạo luật Nước sạch, đạo luật đặt mục tiêu cho tất cả các con sông và lạch đều “có thể câu cá và bơi được”. Để đạt được những mục tiêu đó, thành phố đang từng bước tách nước mưa ra khỏi đường nước thải để nước mưa chảy vào lạch, sông, chỉ để lại nước thải trong đường ống dẫn đến nhà máy xử lý. Thành phố cũng đang dẫn nước mưa, trước khi tràn vào các tuyến đường thủy, vào “các cơ sở xử lý một phần” để sàng lọc rác và các chất rắn khác, sau đó khử trùng nước bằng clo liều cao trước khi xả qua đường ống thoát nước.
Đường hầm mới của Alexandria được thiết kế để giảm số lượng nước tràn mỗi năm từ 70 trong giai đoạn 2000 đến 2016 xuống còn 4.
Nhưng theo Max Rome, người quản lý chương trình nước mưa của Hiệp hội đầu nguồn sông Charles phi lợi nhuận, mục tiêu hiện tại của kế hoạch kiểm soát có thể khó đạt được. Ví dụ, vào năm 2023, Boston đã nhận được lượng mưa khoảng 55 inch, nhiều hơn một chút so với một năm thông thường, nhưng khoảng 70 triệu gallon nước thải và nước mưa kết hợp đã chảy vào sông Charles, gấp khoảng năm lần lượng mà kế hoạch kiểm soát dài hạn cho phép. .
Rome cho biết, tình trạng tràn nước năm ngoái phản ánh cường độ ngày càng tăng của các trận mưa như trút nước tràn vào các nhà máy xử lý nước thải. “Đó là một ví dụ hoàn hảo về việc biến đổi khí hậu đang làm thay đổi lượng mưa như thế nào. Thời tiết không nhiều lắm nhưng lượng mưa rơi nhiều hơn trong khoảng thời gian ngắn hơn [number] của những cơn bão.”
Rome cho biết, hợp tác với EPA, Boston hiện đang sửa đổi kế hoạch kiểm soát dài hạn đối với lưu vực hạ lưu sông Charles với giới hạn tràn khoảng 38 triệu gallon mỗi năm, dựa trên lượng mưa dự kiến vào năm 2050, Rome cho biết, trích dẫn dữ liệu chưa được công bố từ Massachusetts Water. Cơ quan tài nguyên. Ông nói, con số này cao hơn giới hạn 13 triệu gallon hiện tại của lưu vực nhưng thấp hơn mức tràn thực tế trong vài năm qua, cho thấy ngay cả mục tiêu sửa đổi cũng khó đạt được.
Lượng mưa gia tăng cũng ảnh hưởng đến các thành phố phương Tây, bao gồm Portland, Oregon, nơi làm giảm đáng kể tình trạng ô nhiễm ở khu vực trung tâm thành phố Sông Willamette và Columbia Slough bằng cách xây dựng ba đường hầm để ngăn dòng nước mưa. Dự án gần như đã loại bỏ các CSO này phải mất 20 năm mới hoàn thành vào năm 2011 và tiêu tốn 1,4 tỷ USD.
Môi trường Yale 360
Các tiện ích chi trả cho việc nâng cấp như vậy thông qua việc tăng giá nước và trợ cấp liên bang. Luật Cơ sở hạ tầng lưỡng đảng của chính quyền Biden, được thông qua vào năm 2021, hiện đang cung cấp kinh phí cho các biện pháp kiểm soát nước mưa.
Tại Alexandria, Virginia, cơ quan xử lý nước thải của thành phố đã tăng đường kính của đường hầm xử lý nước thải mới từ 10 ft lên 12 ft dựa trên dự báo của liên bang rằng thành phố sẽ chứng kiến lượng mưa tăng lên, từ mức trung bình hàng năm là 41 inch, từ năm 2000 đến năm 2016, lên trung bình hàng năm là gần 70 inch vào năm 2100.
Đường hầm dài 2,2 dặm, được hoàn thành với chi phí 615 triệu USD nhưng phải đến đầu năm 2026 mới bắt đầu hoạt động, sẽ giảm lượng nước thải và nước mưa tràn vào sông Potomac từ 140 triệu gallon mỗi năm, từ năm 2000 đến năm 2016, xuống còn 17 triệu. gallon mỗi năm, Justin Carl, giám đốc điều hành của AlexRenew, cơ quan xử lý nước thải công cộng của thành phố cho biết. Đường hầm mới của Alexandria được thiết kế để giảm số lượng nước tràn mỗi năm từ 70 trong giai đoạn 2000 đến 2016 xuống còn 4.
Dự án bao gồm một số cơ sở hạ tầng xanh, như lưu vực lưu giữ sinh học và giếng cây để lọc và giữ nước mưa chảy tràn. Nhưng cơ quan này đã quyết định hạn chế các biện pháp đó vì hầu hết các CSO của họ đều nằm ở khu vực lâu đời nhất của thành phố, nơi có ít không gian mở và đất sét, có tốc độ thấm chậm khi ẩm.
Chỉ có một địa điểm ở Washington phù hợp với các giải pháp dựa vào thiên nhiên vì nó có độ tràn thấp và không được phát triển với mật độ dày đặc.
Một dự án nước mưa lớn hơn nhiều đang được lên kế hoạch cho thủ đô của quốc gia, nơi DC Water, một cơ quan chính quyền địa phương độc lập, đang xây dựng một mạng lưới đường hầm dài 18 dặm để chứa 249 triệu gallon nước mưa và nước thải cho đến khi có thể được bơm đến nơi xử lý một cách an toàn. kế hoạch. Moussa Wone, phó chủ tịch Chương trình Sông sạch của DC Water cho biết, khi hoàn thành vào cuối thập kỷ này, hệ thống này sẽ giảm thiểu tình trạng tràn cống kết hợp tới 96%. Khối lượng CSO chảy ra ba tuyến đường thủy đô thị dự kiến sẽ giảm xuống mức trung bình 138 triệu gallon một năm từ 3,2 tỷ gallon vào năm 1996, và giảm số lượng tràn từ 82 xuống còn 4 trong cùng kỳ.
Wone cho biết cơ sở hạ tầng xanh chỉ là một phần nhỏ trong tổng thể dự án, tiêu tốn 98 triệu USD trong tổng ngân sách 3,29 tỷ USD. Cơ quan này đã tiến hành các dự án thí điểm cơ sở hạ tầng xanh tại hai địa điểm và kết luận rằng chỉ có một địa điểm ở Rock Creek Park là phù hợp với các giải pháp dựa vào thiên nhiên vì nó có lượng nước tràn thấp và không được phát triển với mật độ dày đặc.
Thừa nhận những thách thức về khí hậu mà các thành phố của Hoa Kỳ phải đối mặt, Cục Nước Philadelphia (PWD) vào năm 2022 đã ban hành một báo cáo dài 182 trang dự báo lượng mưa trung bình hàng năm sẽ tăng 9,5% vào năm 2050, so với đường cơ sở 1997-2017 và tuyên bố rằng các dự án quản lý nước mưa — dù là màu xám hay xanh lục – phải được nâng cấp để phản ánh kịch bản đó.
Công nhân nâng cấp hệ thống thoát nước chung ở phía đông bắc Washington, DC để chứa nhiều nước mưa và nước thải hơn, tháng 4 năm 2021.
Hình ảnh Drew Angerer/Getty
“NKT nhận thức được vấn đề; Nick Pagon, tác giả của báo cáo Làm sáng tỏ sự thật, người sáng lập Philadelphia Waterborne, một chương trình dạy thanh thiếu niên đóng thuyền trên sông, cho biết: “Điều họ phản đối là áp dụng điều đó bằng mọi cách cho đến khi kế hoạch Thành phố Xanh hoàn thành vào năm 2036”. Sông Delaware. “Họ không muốn bất cứ điều gì có mùi như việc mở lại kế hoạch kiểm soát dài hạn.”
Sở Nước Philadelphia cho biết họ thiết kế các biện pháp kiểm soát nước mưa dựa trên các kiểu mưa do khí hậu gây ra, nhưng cần ít nhất 30 năm dữ liệu – chương trình Thành phố Xanh bắt đầu vào năm 2006 – để đưa ra kết luận về các kiểu mưa đó.
Cơ quan này cho biết trong một tuyên bố: “Các mô hình lượng mưa thay đổi tự nhiên đã là một thách thức được biết đến trong nhiều thế kỷ và hiện nay, tác động của biến đổi khí hậu đang đẩy lượng mưa có thể có trên phạm vi rộng lên một mức không chắc chắn”. “Việc thực hiện các thay đổi đối với các mục tiêu và giả định theo chương trình chỉ sử dụng dữ liệu được quan sát trong vài năm qua là không khôn ngoan.”
Nhưng John Rumpler, luật sư của tổ chức phi lợi nhuận Atmosphere America, cho biết các thành phố trên khắp đất nước phải chấp nhận nhu cầu đầu tư lớn để kiểm soát dòng nước mưa ngày càng tăng.
Ông nói: “Chúng ta sẽ cần phải thực hiện các khoản đầu tư quy mô lớn vào cơ sở hạ tầng xử lý nước thải thông thường và sửa chữa để ngăn chặn hàng tỷ gallon nước thải thô này chảy vào sông”. “Các cơn bão gia tăng liên quan đến biến đổi khí hậu chỉ khiến nhiệm vụ trở nên khó khăn hơn nhiều và nhấn mạnh nhu cầu đầu tư nhiều hơn vào cơ sở hạ tầng xử lý nước thải”.