Eko-budynek Acros Fukuoka w japońskim mieście Fukuoka szczyci się jednym z najbardziej znanych zielonych dachów na świecie. Laboratorium GRIT na Uniwersytecie w Toronto pracuje nad wprowadzeniem zielonych dachów do miasta i poza nim w celu zwalczania zmian klimatu. (Shutterstock)

Wiosna i lato 2017 były jednymi z najbardziej mokrych w historii we wschodniej części Ameryki Północnej. A świat patrzył na Houston, gdzie huragan Harvey spowodował niszczycielskie powodzie.

Ilość opadów na wiosnę pobił rekordy w takich miejscach jak Toronto, gdzie w ciągu 44.6 godzin spadło 24 milimetrów deszczu. Ulewy, które nawiedziły tę wiosnę, spowodowały przepełnienie infrastruktury deszczowej w największym mieście Kanady, co doprowadziło do zalania ruchliwych ulic w centrum miasta.

Urbanizacja w wielu miastach Ameryki Północnej doprowadziła do szybkiej utraty przepuszczalnych powierzchni, po których woda może swobodnie spływać. W połączeniu z rosnącą populacją w śródmieściu miast takich jak Toronto oznacza to, że istniejące systemy wód deszczowych i kanalizacyjnych muszą odprowadzać więcej wody niż w poprzednich dziesięcioleciach.

Ponadto, globalny wzrost temperatury jest powiązany ze wzrostem ekstremalnych zjawisk pogodowych na całym świecie, trend, który może się pogorszyć, jeśli globalne ocieplenie nie zostanie opanowane.

Wiele miast jest źle wyposażony radzić sobie z tymi niespotykanymi opadami z powodu ich niewystarczającej i przestarzałej infrastruktury wód opadowych.

Holownik ciężarówki przechodzi przez wody powodziowe po podłączeniu samochodu na Don Valley Parkway w Toronto po dużej ulewie w lipcu 2013. PRASA KANADYJSKA / Frank Gunn

Łącznie dwadzieścia trzy procent kanalizacji w centrum Toronto, co oznacza, że ​​zarówno woda deszczowa miasta, jak i ścieki przepływają razem w ramach jednej rury do stacji uzdatniania wody. W okresach obfitych opadów ilość wody opadowej w kanale może osiągnąć pojemność i przelać się na ulice Toronto oraz do jeziora i rzek.

Oznacza to zapobieganie powodziom w śródmieściu, ścieki są uwalniane - nieoczyszczone - do zbiorników wodnych, które umożliwiają pływanie i inne sporty rekreacyjne.

Z suma opadów rośnie na całym świecie, jest to kluczowy czas, aby zbadać, w jaki sposób miasta mogą modernizować swoją istniejącą infrastrukturę budowlaną, aby złagodzić szkody powodziowe i radzić sobie z wodą opadową w bardziej zrównoważony sposób.

Technologie zielonej infrastruktury, takie jak przepuszczalne chodniki, bioswales, cysterny i zielone dachy są obecnie powszechnie zalecane, aby stawić czoła ekstremalnym zjawiskom pogodowym.

Zielone dachy do zarządzania wodą opadową

Zielone dachy to zielona infrastruktura (GI) opcja, którą można zastosować do praktycznie każdego dachu o określonej nośności. Korzyści z zielonych dachów wykraczają daleko poza ich oczywisty urok estetyczny.

Badanie przeprowadzone przez inżyniera lądowego z University of Toronto Jenny Hill i współpracowników w szkolnym laboratorium Green Roof Innovation Testing Lab (GRIT Lab) pokazał, że zielone dachy są w stanie wychwycić średnio 70 procent opadów w danym czasie, odciążając podziemne systemy wód opadowych i uwalniając wodę deszczową z powrotem do atmosfery.

W badaniu zbadano cztery zmienne projektowe zielonego dachu, które reprezentują najczęstsze praktyki branżowe: rodzaj sadzenia (sukulenty lub trawy i rośliny zielne), substytut gleby (minerał, kompost drzewny), głębokość sadzenia (centymetry 10 lub centymetry 15) i harmonogram nawadniania ( brak, codzienne lub aktywowane czujnikami) oraz sposób, w jaki te cztery czynniki wpłynęły na wychwytywanie wody.

Wykazano, że harmonogram nawadniania ma największy wpływ, przy zdolności zwiększania retencji od 50 procent przy codziennym nawadnianiu do 70 procent przy aktywowanym czujnikiem lub bez nawadniania. Innymi słowy, dachy, które nie zostały podlewane lub są podlewane tylko wtedy, gdy ich gleba osiągnie określony poziom wilgotności, mają większą zdolność pochłaniania wody opadowej.

Ponadto w badaniu obliczono nowy szczytowy współczynnik spływu - stała wartość stosowana do obliczenia zdolności zielonego dachu do zatrzymywania wody - dla zielonych dachów około 0.1-0.15, zmniejszenie procentowe 85 do 90 w porównaniu z nieprzepuszczalną powierzchnią.

Projektanci i inżynierowie rutynowo używają wartości 0.5 (zmniejszenie procentowe 50) do oceny wydajności zielonego dachu. Ta rozbieżność między praktyką przemysłową a regionalnymi ustaleniami opartymi na dowodach podkreśla potrzebę dalszych badań.

Sukulenty i rośliny kwitnące na dachu na zielonym dachu laboratorium GRIT. GRIT Lab z University of Toronto

Drugą najważniejszą zmienną dotyczącą retencji wód opadowych był substytut gleby. Najczęściej stosowany materiał do sadzenia zielonych dachów oparty jest na wytycznych Niemieckiego Towarzystwa Badań Krajobrazowych, Rozwoju i Budownictwa (FLL).

FLL zalecił kruszywo mineralne, ponieważ uważa się je za trwalsze i twardsze niż biologiczne substytuty gleby. Ale to zalecenie zostało zakwestionowane przez badania dzisiaj.

Hill i jej zespół porównali materiał do uprawy minerałów z kompostem do drewna. Kompost przewyższał minerał o 10 procent (70 procent w porównaniu do 60 procent zachowanych opadów) w złożach bez nawadniania i miał minimalna kompresja lub awaria w czasie.

Kolejne kluczowe odkrycie w badaniu Hill wykazało, że gdy jest już wilgotny, albo podlewania, albo deszczu, materiał do sadzenia miał największy wpływ na retencję wody. Kompost przewyższał mineralny zamiennik gleby aż trzykrotnie, gdy był w pełni nasycony (83 procent zachowanych opadów w porównaniu do 29 procent).

Kompostuj lepszy substytut gleby

Oznacza to, że kompost nie tylko sprawdzał się lepiej o każdej porze roku, ale znacznie lepiej działał w porze deszczowej i podczas burzy.

Głębokość sadzenia (centymetry 10 kontra centymetry 15) i rodzina roślin (sukulenty przeciwko trawa i rośliny zielne) wykazano, że mają niewielki wpływ na retencję wody deszczowej w porównaniu z materiałem do sadzenia i harmonogramem podlewania.

I tak, bez uszczerbku dla gospodarki wodami opadowymi, wybór roślin może spełniać cele estetyczne i wzorce środowiskowe, takie jak różnorodność biologiczna i siedlisko gatunkowe.

Pszczoła unosi się wokół rośliny kwitnącej w ogrodzie na dachu U of T GRIT Lab. U z T GRIT Lab

Jednym z ograniczeń w konstrukcji zielonego dachu jest obciążenie ciężarem, szczególnie w budynkach, które nie zostały pierwotnie zbudowane w celu dostosowania do masy nasyconego zielonego dachu. Zatem centymetrowa głębokość sadzenia 10 w przeciwieństwie do 15 oznaczałaby, że więcej dachów może kwalifikować się do modernizacji.

Niemniej jednak, mimo że paleta roślin o różnorodnych biologicznie składach, w tym traw i roślin zielnych, byłaby bardziej estetycznym i ekologicznym wariantem zielonego dachu, rośliny te wymagają podlewania, aby przetrwać w miastach takich jak Toronto. Ponieważ nawadnianie ma negatywny wpływ na retencję wody deszczowej, projektanci zielonego dachu mogą rozważyć odporne na suszę sukulenty, takie jak sedum.

Jednak gdy rośliny zielne sadzi się w kompoście zamiast w mineralnych materiałach do sadzenia, można zapobiec zmniejszeniu zdolności retencyjnej wody opadowej.

Nawadnianie na żądanie aktywowane przez czujnik wilgotności gleby może zrównoważyć gospodarkę wodną z dostępnością wody do wzrostu roślin. Ponadto kompost waży znacznie mniej niż mineralny materiał do sadzenia, co otwiera więcej możliwości modernizacji.

I tak badania Hill i jej zespołu nad czterema odrębnymi zmiennymi zielonego dachu pozwalają nam zrozumieć zalety i ograniczenia każdego z nich oraz sposoby ich łączenia.

Zielone dachy: optymalna zielona infrastruktura

Naszym zdaniem, jako naukowcy z GRIT Lab, zielone dachy są optymalną zieloną infrastrukturą miejską ze względu na ich wielofunkcyjność: mogą być modernizowane w istniejących budynkach, zapewniają różnorodność biologiczną dla miejska przyroda i mogą być wzbogacające przestrzeń publiczna dla mieszkańców miasta. Dodatkowo zielone dachy mogą uprzyjemnić niegdyś niegościnne miejsca i zapewnić nową przestrzeń zewnętrzną pracownikom biurowym.

Motyl fruwa wokół kwiatów na zielonym dachu GRIT Lab. U z T GRIT Lab

Te ostatnie odkrycia wyraźnie pokazują potencjał zielonych dachów. Ale dokładne badania naukowe na temat zielonych dachów, takie jak te przeprowadzone w GRIT Lab, są konieczne w celu ustalenia najlepszego składu zielonego dachu dla optymalnej wydajności.

Na przykład, chociaż rodzaj sadzenia miał niewielki wpływ na retencję wody deszczowej, wykazano, że mieszanka roślin rodzimych atrakcyjny dla rodzimych pszczół i jest prawdopodobnie bardziej atrakcyjny. Ta informacja jest krytyczna; chociaż sukulenty są obecnie standardem branżowym, sadzenie tylko sukulentów na dachach może potencjalnie mieć negatywny wpływ na ekologię miast w różnych regionach.

Dodatkową zmienną, którą należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu zielonego dachu, jest jego lokalizacja. Badacz GRIT Lab, Scott MacIvor i współautorzy odkrył, że wysokość budynku ma znaczenie: jest dużo mniej uli, gdy zielone dachy są zbyt wysokie, dlatego zaprojektowanie dachu mającego na celu pomoc pszczołom wyższym niż osiem kondygnacji byłoby daremne.

Ponieważ zdarzenia burzowe stają się coraz częstsze i bardziej dotkliwe dla gmin, miasta ze starzejącą się infrastrukturą wód opadowych starają się znaleźć sposoby na złagodzenie skutków. Zielone dachy mogą być częścią tego rozwiązania, ale wszystkie zielone dachy nie są sobie równe. Niezbędne są odpowiednie badania i wiedza.

O Autorach

Catherine Howell, asystent ds. Badań, GRIT Lab, University of Toronto; Jennifer Drake, adiunkt inżynierii lądowej, University of Torontooraz Liat Margolis, profesor architektury krajobrazu, University of Toronto

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

Klimat Adaptacja Finanse i Inwestycje w Kalifornii

Jesse M. Keenan
Ta książka służy jako przewodnik dla lokalnych samorządów i prywatnych przedsiębiorstw, które poruszają się po nieznanych wodach inwestycji w adaptację do zmian klimatu i odporność. Ta książka służy nie tylko jako przewodnik po zasobach do identyfikacji potencjalnych źródeł finansowania, ale także jako mapa drogowa dla procesów zarządzania aktywami i finansów publicznych. Podkreśla praktyczne synergie między mechanizmami finansowania, a także konflikty, które mogą powstać między różnymi interesami i strategiami. Chociaż głównym celem tej pracy jest stan Kalifornia, książka ta oferuje szerszy wgląd w to, w jaki sposób stany, samorządy i prywatne przedsiębiorstwa mogą podjąć te krytyczne pierwsze kroki w inwestowaniu w zbiorową adaptację społeczeństwa do zmian klimatu. Dostępne na Amazon

Naturalne rozwiązania w zakresie adaptacji do zmian klimatu na obszarach miejskich: powiązania między nauką, polityką i praktyką

autorzy: Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
Ta otwarta książka łączy wyniki badań i doświadczenia z nauki, polityki i praktyki, aby podkreślić i omówić znaczenie rozwiązań opartych na przyrodzie dla adaptacji do zmian klimatu na obszarach miejskich. Nacisk kładzie się na potencjał podejść opartych na przyrodzie w tworzeniu wielu korzyści dla społeczeństwa.

Eksperci przedstawiają zalecenia dotyczące tworzenia synergii między bieżącymi procesami politycznymi, programami naukowymi i praktycznym wdrażaniem zmian klimatu i środków ochrony przyrody na globalnych obszarach miejskich. Dostępne na Amazon

Krytyczne podejście do adaptacji do zmian klimatu: dyskursy, zasady i praktyki

autor: Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
Ten zredagowany tom łączy krytyczne badania nad dyskursami, politykami i praktykami dotyczącymi adaptacji do zmian klimatu z perspektywy multidyscyplinarnej. Opierając się na przykładach z krajów takich jak Kolumbia, Meksyk, Kanada, Niemcy, Rosja, Tanzania, Indonezja i Wyspy Pacyfiku, rozdziały opisują, w jaki sposób środki dostosowawcze są interpretowane, przekształcane i wdrażane na poziomie lokalnym oraz w jaki sposób środki te zmieniają się lub zakłócają relacje władzy, pluralizm prawny i wiedza lokalna (ekologiczna). Książka jako całość rzuca wyzwanie ustalonym perspektywom adaptacji do zmian klimatu, biorąc pod uwagę kwestie różnorodności kulturowej, uzasadnienia środowiskowego i praw człowieka, a także podejścia feministyczne lub międzysektorowe. To innowacyjne podejście pozwala na analizę nowych konfiguracji wiedzy i mocy, które ewoluują w imię adaptacji do zmian klimatu. Dostępne na Amazon

Od wydawcy:
Zakupy na Amazon iść na pokrycie kosztów przynoszą InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, i ClimateImpactNews.com bez kosztów i bez reklamodawców śledzących twoje nawyki przeglądania. Nawet jeśli klikniesz link, ale nie kupisz tych wybranych produktów, wszystko, co kupisz podczas tej samej wizyty w Amazon, płaci nam niewielką prowizję. Nie ponosisz żadnych dodatkowych kosztów, więc proszę przyczynić się do wysiłku. Możesz też skorzystaj z tego linku do korzystania z Amazon w dowolnym momencie, aby pomóc wesprzeć nasze wysiłki.