Low-Impact-Development Practices for Stormwater: Implications for Urban Hydrology

Abstract

Since 1970, the design focus of urban stormwater systems has expanded from quick removal of stormwater to include control of peak flows (1970s) and removal of pollutants (1980s). The addition of stormwater ponds as control elements satisfied these two concerns to some extent, but further concerns arose in the 1990s related to changes in flow patterns in urban receiving waters, such as extended periods of high flow rates and reduced baseflow. These changes result from altered surface water storage, reduced evapotranspiration and infiltration, and increased runoff in urbanized areas and cause unintended damage to ecosystems dependent on surface water and groundwater. An alternative form of urban development and stormwater management, called Low Impact Development (LID), provides for urban development while maintaining hydrologic and water quality characteristics closer to those existing prior to urbanization. This study used watershed modelling to evaluate the capability of LID techniques to mitigate the impact of urbanization on hydrology using a catchment area in Kitchener, Ontario as a case study. Results are consistent with those reported in recently published papers and demonstrate that LID practices have the potential to minimize the undesirable hydrologic effects of urbanization not only in new developments but also in a retrofit application.

Depuis 1970, lors de la conception des systèmes d'égouts pluviaux en milieu urbain, on ne se contente plus seulement de chercher à évacuer rapidement les eaux de ruissellement, mais également à assurer la régulation des débits de pointe (années 1970) et à éliminer les agents polluants (années 1980). L'ajout de bassins de retenue d'eaux pluviales en tant qu'éléments de contrôle a permis de combler ces deux besoins jusqu'à un certain point, mais de nouvelles préoccupations ont été soulevées dans les années 1990 en ce qui a trait aux changements touchant les modèles d'écoulement des eaux réceptrices urbaines, par exemple les durées prolongées de débits élevés et la réduction des débits de base. Ces changements résultent d'une modification du stockage des eaux de surface, d'une réduction de l'évapotranspiration et de l'infiltration et d'une augmentation du ruissellement dans les zones urbanisées, et ils entraînent des dommages non intentionnels aux écosystèmes qui dépendent des eaux souterraines et de surface. Une autre forme de développement urbain et de gestion des eaux de ruissellement, appelée « développement à faible impact » (DFI), permet le développement urbain tout en favorisant le maintien des caractéristiques hydrologiques et de qualité de l'eau à un degré se rapprochant davantage de celui qui avait cours avant l'urbanisation. La présente étude a fait appel à la modélisation du bassin afin d'évaluer la capacité des méthodes de DFI à atténuer l'impact de l'urbanisation sur l'hydrologie à l'aide d'un bassin hydrographique situé à Kitchener, en Ontario, à titre d'étude de cas. Les résultats sont conformes à ceux publiés dans des articles récents et démontrent que les pratiques de DFI peuvent réduire au minimum les effets hydrologiques indésirables de l'urbanisation, non seulement dans le cas des nouveaux développements, mais également pour toute application de modernisation.