25 Jahre städtische Abflussbehandlung durch bebaute Feuchtgebiete
Ort
Kalifornien, USA
Die Herausforderung
Regenwasserabflüsse aus den südkalifornischen Städten Costa Mesa, Newport Beach, Tustin, Lake Forest und Irvine fließen direkt in das Wassereinzugsgebiet des San Diego Creek und in die umweltsensible Flussmündungsumgebung der Upper Newport Bay. Die zunehmende Urbanisierung dieser Gebiete hat zu größeren Flächen mit befestigter und undurchlässiger Landbedeckung geführt – Oberflächen, die Regen nicht absorbieren oder filtern können und daher den Abfluss in Wasserstraßen erhöhen. Historisch gesehen haben städtische Abflüsse und Verschmutzungen, die in die Upper Newport Bay gelangen, zur Eutrophierung beigetragen, da ein Übermaß an Nährstoffen (wie Stickstoff und Phosphor) in das Wasser gelangt, was die Gesundheit von Menschen und Meeresökosystemen gefährdet.
Die erhöhte Nährstoffbelastung hat zu übermäßigem Algenwachstum, einer Versauerung der Küstengewässer und einem Mangel an gelöstem Sauerstoff im Wasser geführt. Diese Umwelteinflüsse haben den Lebensraum für viele Meeresorganismen ungeeignet gemacht, was zum Aussterben von Fischen, Wirbellosen und anderen Wasserlebewesen geführt hat. Auch Verschmutzung und schlechte Wasserqualität können zur Schließung von Stränden und Fischereien führen; Eine Studie aus dem Jahr 2005 über die Auswirkungen von Regenwasserabflüssen aus dem Santa Ana River (angrenzend an San Diego Creek) ergab, dass der Abfluss des Flusses aufgrund des Vorhandenseins von fäkalen Indikatorbakterien die Grenze der sicheren Meeresbadegewässerstandards in Kalifornien um 500 Prozent überschritt.
In den Sommermonaten blühen aufgrund des hohen Nährstoffeintrags schnell wachsende Algen, Wasserlinsen und Mückenfarne (links). Ein übermäßiges Wachstum dieser Organismen kann Sauerstoff in einem Gewässer verbrauchen und das Sonnenlicht daran hindern, Unterwasserpflanzen zu erreichen, was das Überleben von Wasserlebewesen unmöglich macht. Ölteppiche (rechts) werden von den Feuchtgebieten aufgefangen. Fotos © Mo Wise
Ergriffene Maßnahmen
Der Irvine Ranch Water District (IRWD) versorgt Kunden in der Stadt Irvine mit sauberem und sicherem Trinkwasser, reinigt Abwasser, um aufbereitetes Wasser zu erzeugen, und bereitet städtische Abflüsse auf, um die Umwelt zu schützen und zu verbessern. Um die Verschmutzung durch städtische Abflüsse zu reduzieren, haben IRWD und seine benachbarten Städte und Bezirke einen Plan entwickelt, um den regionalen Anforderungen an die Wasserqualitätsaufbereitung mithilfe naturbasierter Lösungen statt traditioneller grauer Infrastruktur (z. B. Dachrinnen, Abflüsse, Regenwasserkanäle, Rückhaltebecken) gerecht zu werden. Die Behandlung von städtischem Abfluss mithilfe traditioneller grauer Infrastruktur ist aufgrund der großen Wassermenge, die behandelt werden muss, in der Regel teuer und kann aufgrund der Regenwasserentwässerungsinfrastruktur und des zusätzlichen Abflusses durch Verschmutzung aus nicht punktuellen Quellen eine Herausforderung darstellen.
Naturbasierte Lösungen nutzen natürliche Prozesse im Zusammenhang mit Pflanzen oder Mikroben, die kontaminiertes Oberflächenwasser und Grundwasser auffangen und filtern, bevor es in den Ozean gelangt. Diese Lösungen haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie Lebensräume zur Unterstützung der Artenvielfalt bereitstellen und verbessern und gleichzeitig die Erholung (einschließlich Fischerei und Tourismus) fördern, Bildungsmöglichkeiten bieten und ästhetische Vorteile gegenüber anderen Behandlungstechnologien bieten. Der Plan des IRWD zielt darauf ab, die Wasserqualität im San Diego Creek und seinen Nebenflüssen zu verbessern, indem eine Art naturbasierte Lösung – Feuchtgebiete zur Wasserqualitätsaufbereitung (Constructed Water Quality Treatment, WQT) – in die Regenwasserinfrastruktur der Stadt integriert wird. Der IRWD-Plan verlangt von Entwicklern, WQT-Feuchtgebiete bei neuen Entwicklungen oder Bauarbeiten in jede Stadtlandschaft zu integrieren. Die Feuchtgebiete fangen Regenwasser und Regenwasser auf und filtern es, bevor es zurück in das Regenwasserabflusssystem fließt.
WQT-Feuchtgebiete sind eine äußerst wirksame Strategie zur Erfüllung regionaler Anforderungen an die Wasserqualitätsaufbereitung, weil:
- WQT-Feuchtgebiete sind eine bewährte Technologie, die seit mehr als zwei Jahrzehnten eingesetzt wird.
- Ein Netzwerk von WQT-Feuchtgebieten kann Schadstoffquellen aus bestehenden und zukünftigen Entwicklungen sowie Schadstoffe aus nicht punktuellen Quellen berücksichtigen.
- WQT-Feuchtgebiete können den Lebensraum und die natürlichen Ressourcen im Wassereinzugsgebiet verbessern.
Ein WQT-Feuchtgebiet im Bau. WQT-Feuchtgebiete werden mit Höhenunterschieden angelegt, die Kanäle, Teiche, Senken und Hochlandlebensräume ermöglichen. Foto © Mo Wise
Während Land im Wassereinzugsgebiet von San Diego Creek erschlossen wird, arbeitet IRWD mit Entwicklern zusammen, um WQT-Feuchtgebiete als Teil des größeren städtischen Sturmabflusssystems in die Stadtlandschaft zu integrieren. IRWD befolgt ein detailliertes Verfahren, um über die Standortwahl und den Bau von WQT-Feuchtgebieten zu informieren:
- Seitenwahl. IRWD wählt Feuchtgebiete basierend auf dem Einzugsgebiet (z. B. Nachbarschaft, Schule, Einkaufszentrum) aus, in dem sich ein bestimmtes Einzugsgebiet befindet. Entwickler sind verpflichtet, WQT-Feuchtgebiete in ihre Regenwasserentwürfe einzubeziehen.
- Pflanzenidentifikation. Entwickler müssen außerdem einheimische kalifornische Pflanzen für die Anpflanzung in den Feuchtgebieten verwenden, darunter dürretolerante Pflanzen für Hochlandregionen, einheimische Gräser und Wasserpflanzen wie Rohrkolben, Seggen usw Yerba Mansa (eine mehrjährige Pflanze) im Gewässerbereich.
- Inspektion und Management. Sobald die Entwickler das Becken gebaut und die Vegetation bepflanzt haben, führt das IRWD eine eigene Inspektion durch, bevor es die Baupläne genehmigt. Nachdem das IRWD den Bau genehmigt hat, übernimmt es die Verantwortung für die Standortverwaltung und Wartungsarbeiten, einschließlich der Unkraut- und Sedimententfernung nach Bedarf.
- Monitoring. Das IRWD überwacht wöchentlich seine bebauten Feuchtgebiete und sammelt Daten zu Funktionen wie Durchfluss, Nährstoff- und Schadstoffreduzierung.
- Reichweite und Beschilderung. IRWD führt Outreach-Veranstaltungen, darunter Führungen und Exkursionen, durch, um das Verständnis der Öffentlichkeit dafür zu verbessern, wie Feuchtgebiete durch natürliche Prozesse dazu beitragen können, Wasser zu filtern und zu reinigen. Darüber hinaus hilft die Beschilderung rund um die Feuchtgebiete zu veranschaulichen und zu erklären, wie natürliche und behandelte Feuchtgebiete dazu beitragen, Schadstoffe, die in die Wasserstraßen gelangen, zu reduzieren.
Ein künstliches Feuchtgebiet. Foto © Mo Wise
Wie erfolgreich war es?
Seit IRWD sein erstes bebautes Feuchtgebiet angelegt hat, wurden dem Versorgungsgebiet des IRWD 46 weitere WQT-Feuchtgebiete hinzugefügt. Die laufende Überwachung der Feuchtgebiete sowie ihres Abflusses zeigt, dass die WQT-Feuchtgebiete eine praktikable Lösung zur Reduzierung der Verschmutzung durch Regenwasserabfluss sind. Weitere Erfolge sind:
- Schadstoffreduzierung. Die Einrichtung von Feuchtgebieten flussaufwärts im gesamten Einzugsgebiet des Wassereinzugsgebiets hat zu einer Reduzierung von Nährstoffen, Sedimenten, Fetten/Ölen/Fetten und anderen Schadstoffen geführt, die andernfalls möglicherweise in ökologisch sensible Gebiete gelangt wären. Von 2021 bis 2022 haben die WQT-Standorte des IRWD etwa 51,000 Pfund Stickstoff, 2,000 Pfund Phosphor und 160 Pfund Selen aus dem Wassereinzugsgebiet des San Diego Creek entfernt. Das ist genug Stickstoff, um über 1,000 Hektar Land zu düngen!
- Erfüllung der Genehmigungsanforderungen. WQT-Feuchtgebiete ermöglichen es dem IRWD, Gutschriften zu erstellen, um seinen Status innerhalb der Genehmigungsanforderungen für die Schadstoffeinleitung aufrechtzuerhalten. Da eine Grundwasserneubildung aufgrund der Bodenart und des flachen Grundwassers in der Region nicht möglich ist, sind Feuchtgebiete für IRWD die beste Option, um seine Genehmigung aufrechtzuerhalten.
Erkenntnisse und Empfehlungen
- Nutzen Sie Pilotprojekte, um Erfolge zu demonstrieren. IRWD errichtete 1999 im San Joaquin-Sumpfgebiet das erste WQT-Feuchtgebiet in seinem System. Die Überwachungsergebnisse aus Abflusstests zeigten deutliche Verbesserungen der Wasserqualität und eine Verringerung schädlicher Algenblüten. Das San Joaquin WQT-Feuchtgebiet diente als Pilotprojekt für die Umsetzung der 46 zusätzlichen Feuchtgebiete im Wassereinzugsgebiet von San Diego Creek.
- Ausbau der Umsetzung naturbasierter Lösungen. Da die Bevölkerung der Stadt Irvine und des restlichen IRWD-Einzugsgebiets weiter wächst, wird es von Vorteil sein, WQT-Standorte weiterhin in Entwicklungspläne zur Behandlung städtischer Abflüsse aus neuen Gemeinden einzubeziehen. Durch die Kombination von WQT-Feuchtgebieten mit anderen Erhaltungs- und Bewirtschaftungsinstrumenten kann die Schadstoffeinleitung in das Wassereinzugsgebiet vollständig vermieden werden. Diese Behandlungsfeuchtgebiete können auch als Blaupause für zusätzliche naturbasierte Lösungen dienen, die in ähnliche urbanisierte Landschaften integriert werden können.
- Nutzen Sie eine Mischung aus naturbasierten Lösungen und traditioneller Infrastruktur. Ein dualer Ansatz aus Quellen- und regionalen Behandlungsarten trägt dazu bei, verschiedene Quellen der Wasserverschmutzung zu bekämpfen. In städtischen Gebieten wie dem San Diego Creek-Wassereinzugsgebiet ist ein dualer Ansatz bei der Bewältigung von Wasserqualitätsproblemen wirksamer als Einzelbehandlungsmethoden.
- Engagieren Sie sich mit Communities. Die Tatsache, dass das Netzwerk städtischer WQT-Feuchtgebiete für die Öffentlichkeit zugänglich ist, hat die Tür für Gespräche mit Gemeindemitgliedern, Kindern, Lehrern und Umweltschützern über die Bedeutung der Reinigung und Erhaltung gesunder Wasserstraßen geöffnet. Durch die Einführung von Hinweisschildern in stark frequentierten Feuchtgebieten wurde auch die Aufklärung über die Bedeutung naturbasierter Lösungen verbessert.
Zusammenfassung der Finanzierung
Die Baukosten für diese städtischen Behandlungsfeuchtgebiete werden auf etwa 200,000 US-Dollar geschätzt zu $250,000 pro Feuchtgebiet, Dazu gehören Baustellenvorbereitung, Erdarbeiten und Rohbauarbeiten, und Abschlussarbeiten sowie Pflanzungen und Entsorgung füllen. Das kosten nicht berücksichtigen Landerwerb. Verantwortlich dafür sind die Entwickler Finanzierung des Baus neuer Entwicklungsprojektanlagen. Regionale Projekte, die eine Wasserqualitätsaufbereitung für bestehende erschlossene Gebiete im San Diego Creek ermöglichen wDie Ausgaben gelten als öffentliche Ausgaben und werden daher aus einer Kombination öffentlicher Finanzierungsquellen finanzierteinschließlich staatliche und bundesstaatliche Zuschüsse, Grundstückseigentümer- und Baugebühren sowie Steuergebühren.
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