جريان المياه السطحية في المناطق الحضرية

الجريان السطحي الحضري هو جريان مياه الأمطار، ومياه الري، ومياه غسيل السيارات ^{[ 1 ]} الناتج عن التوسع العمراني . تُنشأ الأسطح غير المنفذة للماء ( الطرق ، ومواقف السيارات ، والأرصفة ) خلال عمليات تطوير الأراضي . أثناء هطول الأمطار والعواصف وغيرها من حالات الهطول ، تحمل هذه الأسطح (المبنية من مواد مثل الأسفلت والخرسانة )، بالإضافة إلى أسطح المنازل ، مياه الأمطار الملوثة إلى مصارف مياه الأمطار ، بدلاً من السماح لها بالتسرب عبر التربة . ^{[ 2 ]}

يؤدي ذلك إلى انخفاض منسوب المياه الجوفية (نتيجةً لانخفاض معدل تغذية المياه الجوفية ) وحدوث فيضانات، نظرًا لزيادة كمية المياه المتبقية على السطح. ^{[ 3 ] [ 4 ]} تُصرّف معظم شبكات الصرف الصحي البلدية مياه الأمطار غير المعالجة إلى الجداول والأنهار والخلجان . ويمكن لهذه المياه الزائدة أن تتسرب إلى ممتلكات السكان عبر انسدادات في الأقبية وتسربات من خلال جدران وأرضيات المباني. ويُعدّ جريان المياه السطحية في المناطق الحضرية مصدرًا رئيسيًا للفيضانات وتلوث المياه في المجتمعات الحضرية حول العالم.

تميل المياه المتدفقة من الأسطح غير المنفذة في المناطق الحضرية إلى حمل البنزين وزيت المحركات والمعادن الثقيلة والنفايات وغيرها من الملوثات من الطرق ومواقف السيارات، بالإضافة إلى الأسمدة والمبيدات الحشرية من المروج. تُعد الطرق ومواقف السيارات مصادر رئيسية للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs)، التي تتكون كمنتجات ثانوية لاحتراق البنزين وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى ، وكذلك المعادن الثقيلة مثل النيكل والنحاس والزنك والكادميوم والرصاص . تساهم مياه الأمطار المتدفقة من الأسطح في زيادة مستويات المركبات العضوية الاصطناعية والزنك ( من المزاريب المجلفنة ). يُعد استخدام الأسمدة في المروج السكنية والحدائق وملاعب الغولف مصدرًا ملحوظًا للنترات والفوسفور في مياه الأمطار الحضرية عند استخدام الأسمدة بشكل غير ^صحيح أو عند الإفراط في تسميد العشب. ^{[ 3 ]} [ ^{5 ]}

غالبًا ما يؤدي تآكل التربة أو سوء صيانة مواقع البناء إلى زيادة الترسيب في مياه الجريان السطحي. تستقر هذه الرواسب عادةً في قاع المسطحات المائية، مما يؤثر بشكل مباشر على جودة المياه. كما أن المستويات المفرطة من الرواسب في المسطحات المائية تزيد من خطر العدوى والأمراض نتيجة ارتفاع مستويات المغذيات في التربة. هذه المستويات العالية من المغذيات قد تقلل من الأكسجين وتعزز نمو الطحالب، بينما تحد من نمو النباتات المحلية، مما قد يُخل بالتوازن البيئي المائي . كذلك، فإن المستويات المفرطة من الرواسب والمواد الصلبة العالقة قد تُلحق الضرر بالبنية التحتية القائمة. ويمكن أن يزيد الترسيب من الجريان السطحي عن طريق سد أنظمة الحقن تحت الأرض. كما أن زيادة مستويات الترسيب قد تُقلل من سعة التخزين خلف الخزانات . هذا الانخفاض في سعة الخزانات قد يؤدي إلى زيادة النفقات على هيئات الأراضي العامة، بالإضافة إلى تأثيره على جودة المياه في المناطق الترفيهية. ^{[ 6 ]}

يمكن أن يؤدي الجريان السطحي أيضًا إلى التراكم الحيوي والتضخم الحيوي للسموم في الكائنات البحرية. تحمل مياه الجريان السطحي كميات ضئيلة من المعادن الثقيلة إلى المحيطات، والتي قد تتراكم داخل الحيوانات المائية مسببةً التسمم بالمعادن . ويمكن أن يؤثر هذا التسمم بالمعادن الثقيلة على البشر أيضًا، إذ أن تناول حيوان مسموم يزيد من خطر الإصابة بالتسمم بالمعادن الثقيلة. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

مع توجيه مياه الأمطار إلى مصارف مياه الأمطار والمياه السطحية، يقلّ الحمل الطبيعي للرواسب المتدفقة إلى المسطحات المائية المستقبلة، لكن يزداد تدفق المياه وسرعتها. في الواقع، تُنتج الأسطح غير المنفذة في مدينة نموذجية جريانًا سطحيًا يعادل خمسة أضعاف ما ينتجه جريان سطحي في غابة نموذجية بنفس الحجم. ^{[ 9 ]}

تتضمن السيطرة الفعالة على جريان المياه السطحية في المناطق الحضرية تقليل سرعة وتدفق مياه الأمطار، بالإضافة إلى الحد من تصريف الملوثات. وتستخدم الحكومات المحلية مجموعة متنوعة من تقنيات إدارة مياه الأمطار للحد من آثار جريان المياه السطحية في المناطق الحضرية. وتُعرف هذه التقنيات في بعض البلدان باسم أفضل الممارسات الإدارية لمكافحة تلوث المياه ، وقد تركز بعضها على التحكم في كمية المياه، بينما يركز البعض الآخر على تحسين جودتها، ويؤدي بعضها كلا الوظيفتين. ^{[ 18 ]}

تشمل ممارسات منع التلوث تقنيات التنمية منخفضة التأثير (LID) أو البنية التحتية الخضراء - المعروفة باسم أنظمة الصرف المستدام (SuDS) في المملكة المتحدة، والتصميم الحضري المراعي للمياه (WSUD) في أستراليا والشرق الأوسط - مثل تركيب الأسطح الخضراء وتحسين التعامل مع المواد الكيميائية (مثل إدارة وقود وزيوت السيارات، والأسمدة، والمبيدات الحشرية، ومواد إزالة الجليد عن الطرق ). ^{[ 9 ] [ 19 ]} وتشمل أنظمة تخفيف جريان المياه السطحية أحواض الترشيح ، وأنظمة الاحتفاظ الحيوي ، والأراضي الرطبة المُنشأة ، وأحواض الاحتجاز ، وأجهزة مماثلة. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

غالباً ما يتطلب توفير حلول فعّالة لمياه الصرف الحضري برامج بلدية مناسبة تراعي احتياجات المجتمع واختلافاته. فعوامل مثل متوسط ​​درجة حرارة المدينة، ومعدلات هطول الأمطار، والموقع الجغرافي، ومستويات الملوثات المحمولة جواً، كلها تؤثر على معدلات التلوث في مياه الصرف الحضري، وتُشكّل تحديات فريدة لإدارتها. كما أن العوامل البشرية، مثل معدلات التوسع الحضري، واتجاهات استخدام الأراضي، ومواد البناء المختارة للأسطح غير المنفذة، غالباً ما تُفاقم هذه المشكلات.

يُعدّ تطبيق استراتيجيات الصيانة على مستوى المدينة، مثل برامج كنس الشوارع، وسيلة فعّالة لتحسين جودة مياه الصرف الحضري. إذ تقوم المكانس الكهربائية لكنس الشوارع بجمع جزيئات الغبار والمواد الصلبة العالقة التي غالباً ما توجد في مواقف السيارات العامة والطرق، والتي ينتهي بها المطاف في مياه الصرف. ^{[ 22 ]}

يمكن أن تكون البرامج التعليمية أداة فعّالة لإدارة مياه الصرف الحضري. بإمكان الشركات المحلية والأفراد المساهمة بشكل أساسي في الحد من تلوث مياه الصرف الحضري من خلال ممارساتهم، إلا أنهم غالبًا ما يجهلون اللوائح والقوانين ذات الصلة. إن إثارة نقاش بنّاء حول مياه الصرف الحضري وأهمية التخلص السليم من النفايات المنزلية من شأنه أن يشجع على تبني ممارسات صديقة للبيئة بتكلفة أقل على المدينة والاقتصاد المحلي. ^{[ 23 ]}

يمكن التحكم في التلوث الحراري الناتج عن جريان المياه السطحية من خلال مرافق إدارة مياه الأمطار التي تمتص مياه الجريان أو توجهها إلى المياه الجوفية ، مثل أنظمة الاحتفاظ الحيوي وأحواض الترشيح. وتميل أحواض الاحتفاظ الحيوي إلى أن تكون أقل فعالية في خفض درجة الحرارة، حيث قد تسخن المياه بفعل الشمس قبل تصريفها إلى مجرى مائي. ^{[ 18 ] : ص 5-58}

يتناول تجميع مياه الأمطار جمع مياه الجريان السطحي من الجداول والأودية والمجاري المائية الموسمية وغيرها من قنوات تصريف المياه الأرضية. غالباً ما تتضمن مشاريع تجميع مياه الأمطار أهدافاً متعددة، مثل الحد من جريان المياه الملوثة إلى المياه الحساسة، وتعزيز تغذية المياه الجوفية، واستخدامات غير صالحة للشرب مثل تنظيف المراحيض والري . ^{[ 24 ]}