Как и всё на свете, дожди хороши в меру — они освежают воздух в городах, смывая пыль и грязь. Но ливни могут затопить улицы и дома. С изменением климата более тёплая атмосфера удерживает больше влаги, вызывая больше дождей, что может привести к перегрузке муниципальных канализационных систем. Леса, поля и заболоченные земли, которые впитывали дождь, замостили и заменили поверхностями, которые дождь не впитывают. Это твёрдые материалы, такие как бетонные тротуары, асфальтированные дороги и крыши, которые направляют потоки воды в желоба, ливневые стоки и канализацию. Каждый год наводнения охватывают города по всему миру, от Чжэнчжоу в Китае до Сеула в Южной Корее, Кёльна в Германии и Нью-Йорка в США.

В ответ на это градостроители всё чаще думают о городах не как о дождевиках, предназначенных для максимально быстрого отвода воды, прежде чем она успеет накопиться, а как о губках. Размещая зелёные насаждения и выкапывая огромные грязевые чаши, где вода может собираться и просачиваться в низлежащие водоносные слои, «города-губки» превращают дождь в актив, который можно использовать.


Любой хороший градостроитель знает ценность зелёных насаждений, но традиционно они используются в основном для общественного пользования. Чем плотнее застроены города, тем больше непроницаемых поверхностей используются, тем сильнее становятся последствия изменения климата. Как только возможности этих структур превышены, вода начинает накапливаться, и её проблемы усугубляются из-за отсутствия естественной впитывающей способности больших площадей почвы и растительности. Ненаучное архитектурное планирование также создает большое количество зданий, одновременно ограничивая зелёные насаждения городов, дренаж и возможности сбора дождевой воды. Следовательно, дождевые стоки не могут удовлетворить потребности современных городов, что вызывает у городов множество проблем с водной экологией.

Между тем высокоинтенсивные искусственные сооружения, такие как здания, дороги и общественные площади, приводят к чрезмерному упрочнению нижней подушки, изменению первоначального естественного основания и гидрологических характеристик. Из-за этого поверхностный поток увеличивается с 10 % до 60 %, а инфильтрация резко снижается, вплоть до нуля. Частые городские наводнения заставляют всё больше и больше людей признавать важность водных экосистем и городской экологической инфраструктуры. Простая концепция быстрого сброса, традиционная модель управления серыми водами, больше не помогает в решении дилеммы дождевой воды во время быстрой урбанизации. Чтобы справиться с такими масштабными проблемами городского водоснабжения, Китай всё больше внимания уделяет управлению городскими наводнениями и услугам водной экологической системы и активно продвигает идею Города-губки.


Город-губка — это новая модель городского строительства для борьбы с наводнениями, укрепления экологической инфраструктуры и дренажных систем, предложенная китайскими исследователями в начале 2000 года и принятая Коммунистической партией Китая (КПК) и Государственным советом в качестве градостроительной политики в 2014 году. Она может смягчить нехватку водных ресурсов и эффект городского острова тепла, а также улучшить экологическую среду и биоразнообразие за счёт поглощения и улавливания дождевой воды и её использования для уменьшения наводнений. Собранную дождевую воду можно использовать для орошения и домашнего использования. Это форма устойчивой дренажной системы в городском масштабе и за его пределами.

Города-губки являются частью всемирного движения, которое носит разные названия: "зелёная инфраструктура", "развитие с низким уровнем воздействия", "городское проектирование, чувствительное к воде", «природная инфраструктура», "природные решения". В отличие от промышленного управления, при котором люди ограничивают воду дамбами, каналами и асфальтом и сбрасывают её с поверхности земли как можно быстрее, эти новые подходы направлены на восстановление естественной тенденции воды задерживаться в таких местах, как заболоченные земли и поймы.

Инфильтрационное воздействие естественного экологического фона (например, топографии и формы рельефа), очищающее воздействие растительности и водно-болотных угодий на качество воды, а также сочетание естественных и искусственных средств позволяют городу поглощать и выпускать дождевую воду. Городские зелёные насаждения и водоёмы — искусственные водно-болотные угодья, дождевые сады, зелёные крыши, углубленные зелёные насаждения, травяные канавы и экологические парки — являются центральными «губчатыми телами».

Есть три основных аспекта разработки таких систем: защита первоначальной городской экосистемы, восстановление окружающей среды и развитие с низким уровнем воздействия.

Защита сосредоточена на изначально экологически уязвимых районах города, таких как реки, озера и канавы. Естественная растительность, почва и микроорганизмы используются для постепенного лечения водной среды и восстановления поврежденной городской экосистемы.
Восстановительные мероприятия включают выявление очагов биоразнообразия, строительство экологических коридоров, укрепление связей между очагами, формирование сети и определение «синих и зелёных линий» для восстановления водной экологической среды.

Обязательные меры применяются к городским дорогам, городским зелёным насаждениям, городским системам водоснабжения, жилым районам и конкретным зданиям для защиты очагов биоразнообразия, поддержания их накопительной способности, усиления контроля над источниками и формирования экологических губок разного масштаба.


Очаги биоразнообразия. Оригинальное предложение выделено зеленым цветом, а добавленные регионы — синим

КНР приняла инициативу Города-губки из-за настойчивых усилий китайских экологических урбанистов посредством писем и предложений, направленных китайским властям высокого уровня. Хотя эта концепция была опубликована и применялась на практике с начала 2000 года, наводнение в Пекине 21 июля 2012 года, унесшее жизни 79 человек, побудило высшие китайские власти принять концепцию и сделать её общенациональной политикой. В 2015 году Китай инициировал пилотный проект в 16 округах. Планируется, что к 2030 году 80 % городов будут собирать и повторно использовать 70 % дождевой воды. Однако такая структура может поставить под угрозу способность местных органов власти финансировать эти программы, которые, потребуют 230 миллиардов долларов для достижения своих целей. Национальное правительство планирует субсидировать только одну пятую расходов на реализацию политики Sponge City.

Достигнув успеха в Китае, модель города-губки привлекла внимание к чрезмерно открытым климатическим зонам, таким как Дакка и Кения, а также к таким крупным городам, как Берлин и Лос-Анджелес.

В течение многих лет Лос-Анджелес размещал специально спроектированные зелёные насаждения по обочинам дорог и вдоль разделительных полос по другой причине: из-за нехватки воды. С изменением климата, как и на Восточном побережье, в Южной Калифорнии будут более сильные штормы, за исключением того, что они будут происходить реже. Это означает, что большие водоёмы станут более ценными, и если найдётся способ их накапливать, можно будет облегчить зависимость от воды, импортируемой из Северной Калифорнии и реки Колорадо.

Раньше город считал ливневые стоки обузой. Это было бы помехой, это было проблемой затопления, это вызывало эрозию почвы. 10 лет назад произошла смена парадигмы, и дождевая вода стала рассматриваться как актив.


Дождевой сад в Лос-Анджелесе

С этой целью новые зелёные насаждения на улицах Лос-Анджелеса питают подземные резервуары с водой, которые город сможет использовать позже. Водный район завершил усовершенствование 150-акрового разбрасывателя Tujunga, гигантских бассейнов, средняя глубина которых составляет 20 футов. Ливневая вода подается по трубопроводу, затем постепенно просачивается в грязь, подпитывая местные грунтовые воды. Департамент водных ресурсов и энергетики Лос-Анджелеса ожидает, что разбрасыватель будет собирать 16 000 акро-футов дождевой воды в год, что достаточно для пропитания 64 000 домашних хозяйств.

Конечно, Лос-Анджелес не так уж известен обилием открытых пространств, поэтому не похоже, чтобы водный район мог строить обширные территории повсюду. Вместо этого градостроители творчески подходят к использованию зелёных насаждений, которые уже есть в Лос-Анджелесе, экспериментируя с надувными резиновыми плотинами, которые могут направлять дождевую воду в бетонные конструкции под существующими парками. Эти контейнеры имеют проницаемое дно, через которое вода стекает, предотвращая затопление окружающего сообщества и захватывая ценный ресурс.


В Лос-Анджелесе Tujunga Spreading Grounds собирает ливневые воды и позволяет им просачиваться в землю

Некоторые почвы поглощают воду лучше, чем другие. Например, через глинистые почвы воде трудно просачиваться, поэтому надо специально спроектировать зелёную инфраструктуру, чтобы использовать так называемые инженерные почвы. Эти почвы имеют определённое соотношение добавленных материалов, таких как песок, который легче поглощает воду, чем глина. Топография тоже имеет значение. Необходимо размещать дождевые сады в довольно плоских местах, где вода в любом случае может скапливаться.

Один из способов, которым Питтсбург справляется с обильными ливнями — это проницаемая поверхность, сделанная из бетонных кирпичей. Хитрость заключается в том, что небольшие зазоры между блоками заполняются щебнем, что позволяет воде просачиваться между ними. Такой вид тротуара можно использовать там, где зелёнь нельзя посадитьь, например, в переулках и на парковочных полосах.


Установка проницаемого бетона

Но там, где может быть зелень, Питтсбург и другие города также разрабатывают дождевые сады, простые участки растительности на участке или обочине дороги, которые собирают воду, смытую с улицы. Ещё один вариант — строительство так называемых «растительных болот»: по сути, канавы, заполненные травой и другими растениями, которые собирают ливневые воды и помогают им просачиваться в землю. Инженеры могут ещё больше увеличить водопоглощающую способность зелёных насаждений с помощью специальных модулей, которые выглядят как молочные ящики, которые создают пустое пространство под землей для заполнения дождевой водой.

Дополнительным преимуществом придорожной зелени является фильтрация загрязняющих веществ, таких как частицы шин, которые представляют собой микропластик, наполненный ядовитыми веществами. Природная инфраструктура, такая как болото с растительностью, может не только замедлить гидрологию, то есть снизить скорость, с которой этот сток накапливается в этих природных системах, но и активно очищать воду.


Болото собирает ливневую воду в Хилл-Дистрикт в Питтсбурге

Также стоит вопрос финансирования строительства и расходов на недвижимость, необходимых для создания города-губки. Всё большее число городов начинают взимать с землевладельцев плату за обработку ливневых стоков. Водное агентство будет использовать аэрофотоснимки, чтобы нанести на карту все непроницаемые поверхности по всему городу — если у кого-то их много на собственности, с него будет взиматься более высокая плата за отвод ливневых вод. Питтсбург ввел такой сбор в январе 2022 года, а в 2018 году Лос-Анджелес принял меру, которая ввела аналогичный налог. Эти деньги идут на модернизацию существующей инфраструктуры ливневых стоков и строительство «губчатых» проектов.

Но если житель города сделает свой двор, а с ним и город более губчатым, в конечном итоге он получит много преимуществ. Дождевой сад, наполненный местными растениями, привлекает опылителей, таких как пчелы, которые затем помогают удобрять растения, дающие пищу. Когда жарко, зелёные насаждения испаряют эту воду обратно в воздух, смягчая эффект теплового острова, благодаря которому в городах значительно теплее, чем в окружающих сельских районах. А восполняя грунтовые воды, а не чрезмерно извлекая их, города могут защищать лежащую под ними почву от оседания и эрозии.

Самое интересное в природной инфраструктуре, которая используется для создания городов-губок, — это тот факт, что это многоцелевой подход. Он делает очень много вещей, которые традиционная инфраструктура просто не может сделать.