Between flood and drought: nature-based strategies for urban water resilience in Santa Marta, Colombia

Coastal cities in tropical regions are increasingly exposed to hydrological extremes as climate change amplifies the intensity and frequency of droughts and floods. Santa Marta, Colombia, exemplifies this condition. A city located between the Sierra Nevada de Santa Marta and the Caribbean Sea, rich in abundant water resources yet marked by chronic water scarcity, recurrent flooding and deep socio-spatial inequalities in access to water. This paradox reveals not a lack of water, but structural failures in governance, land-use planning and infrastructure that have disconnected urban development from its hydrological context. Rather than replacing existing water supply systems or relying on large-scale centralized solutions proposed to address Santa Marta’s current water scarcity, this thesis seeks to complement and reinforce them by strengthening long-term urban water resilience through distributed, controlled and nature-based interventions capable of responding to both drought and flood conditions. It reframes water as a spatial, ecological and social system rather than a purely technical resource. Through a multi-scalar methodology, spanning territorial, urban and site-specific scales, the research integrates hydrological analysis, climate data and spatial mapping to diagnose the city’s vulnerabilities. Particular attention is given to the Manzanares River corridor as a critical interface between the Sierra Nevada’s water-regulating ecosystems and the urban fabric. Building on this analysis, the thesis proposes a distributed framework combining Nature-Based Solutions (NBS), Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS), Low-Impact Development (LID) and Managed Aquifer Recharge (MAR). These interventions form a distributed network of constructed wetlands, retention, infiltration and harvesting systems, as well as visible water infrastructures that address flooding, water scarcity, water quality and social accessibility simultaneously. Conceived as both hydraulic infrastructure and public space, they restore ecological functions while fostering environmental awareness and civic engagement. Ultimately, the thesis argues that urban water resilience in Santa Marta depends on re-establishing continuity between territory, hydrological systems and urban life. By aligning climate adaptation with spatial design, the research positions hybrid nature-based strategies as a transformative tool for water-sensitive urbanism in tropical coastal cities facing the dual pressures of flood and drought.

Le città costiere delle regioni tropicali sono sempre più esposte a eventi estremi, poiché il cambiamento climatico amplifica l’intensità e la frequenza di siccità e inondazioni. Santa Marta, in Colombia, esemplifica questa condizione: una città situata tra la Sierra Nevada de Santa Marta e il Mar dei Caraibi, ricca di abbondanti risorse idriche ma al contempo segnata da scarsità cronica d’acqua, ricorrenti allagamenti e profonde disuguaglianze socio-spaziali nell’accesso alla risorsa idrica. Questo paradosso non rivela una mancanza d’acqua, bensì fallimenti strutturali nella governance, nella pianificazione territoriale e nelle infrastrutture, che hanno disconnesso lo sviluppo urbano dal suo contesto idrologico. Piuttosto che sostituire i sistemi di approvvigionamento esistenti o affidarsi a soluzioni centralizzate su larga scala proposte per affrontare l’attuale scarsità idrica di Santa Marta, la tesi mira a integrarli e rafforzarli, potenziando la resilienza idrica urbana di lungo periodo attraverso interventi distribuiti, controllati e basati sulla natura, capaci di rispondere sia alle condizioni di siccità sia a quelle di piena. L’acqua viene reinterpretata come sistema spaziale, ecologico e sociale, piuttosto che come risorsa puramente tecnica. Attraverso una metodologia multi-scalare, che abbraccia le scale territoriale, urbana e di sito, la ricerca integra analisi idrologiche, dati climatici e mappature spaziali per diagnosticare le vulnerabilità della città. Particolare attenzione è dedicata al corridoio del fiume Manzanares, inteso come interfaccia critica tra gli ecosistemi regolatori dell’acqua della Sierra Nevada e il tessuto urbano. Sulla base di questa analisi, la tesi propone un quadro distribuito che combina Soluzioni basate sulla Natura (NBS), Sistemi di Drenaggio Urbano Sostenibile (SUDS), Low-Impact Development (LID) e Managed Aquifer Recharge (MAR). Tali interventi costituiscono una rete diffusa di zone umide artificiali, sistemi di ritenzione, infiltrazione e raccolta, oltre a infrastrutture idriche visibili, capaci di affrontare simultaneamente allagamenti, scarsità idrica, qualità dell’acqua e accessibilità sociale. Concepite sia come infrastrutture idrauliche sia come spazi pubblici, esse ripristinano funzioni ecologiche promuovendo al contempo consapevolezza ambientale e partecipazione civica. In ultima analisi, la tesi sostiene che la resilienza idrica urbana di Santa Marta dipenda dal ristabilire una continuità tra territorio, sistemi idrologici e vita urbana. Allineando l’adattamento climatico alla progettazione spaziale, la ricerca propone strategie ibride basate sulla natura come strumento trasformativo per un urbanismo sensibile all’acqua nelle città costiere tropicali sottoposte alla duplice pressione di inondazioni e siccità.