Hvordan grønne tage kan hjælpe byer med at svampe overskydende regnvand væk

Forår og sommer 2017 har været blandt de vådeste nogensinde i det østlige Nordamerika, inklusive det sydlige Ontario.

Regnmængderne i foråret slog rekorder på steder som Toronto, hvor der faldt 44,6 millimeter regn på 24 timer.

De ubarmhjertige regnskyl fik regnvandsinfrastrukturen i Canadas største by til at flyde over, fører til oversvømmelser af travle gader i centrum.

Urbanisering i byer som Toronto har ført til et hurtigt tab af permeable overflader, hvor vandet frit kan dræne. Sammen med den voksende centrumbefolkning i Toronto, det betyder, at de eksisterende regnvands- og kloaksystemer skal klare mere vand end tidligere årtier.

Desuden, globale temperaturstigninger har været forbundet med stigningen i ekstreme vejrbegivenheder verden over, en tendens, der kan forværres, hvis den globale opvarmning ikke bringes under kontrol.

Byer som Toronto er dårligt rustet til at håndtere disse hidtil usete mængder af nedbør på grund af deres utilstrækkelige og forældede regnvandsinfrastruktur.

Treogtyve procent af Torontos downtown kloakker er kombineret, betyder, at både byens regnvand og spildevand løber sammen inden for ét rør til et vandrensningsanlæg. I perioder med kraftig nedbør, mængden af ​​regnvand i kloakken kan nå kapacitet og flyde over på Torontos gader og ind i dens sø og floder.

Det betyder at forhindre oversvømmelser i byområder, spildevand frigives - ubehandlet - til vandområder, der tillader svømning og andre rekreative sportsgrene.

Med nedbørsmængderne stigende globalt, det er et afgørende tidspunkt at undersøge, hvordan byer som Toronto kan eftermontere deres eksisterende bygningsinfrastruktur for at afhjælpe oversvømmelser og håndtere regnvand på en mere bæredygtig måde.

Grønne infrastrukturteknologier, såsom permeable fortove, bioswales, cisterner og grønne tage, er nu almindeligt anbefalet til at konfrontere ekstreme vejrbegivenheder.

Grønne tage til regnvandshåndtering

Grønne tage er en mulighed for grøn infrastruktur (GI), der kan anvendes på stort set alle tagterrasser givet vægtbelastningskapacitet. Fordelene ved grønne tage rækker langt ud over deres åbenlyse æstetiske tiltrækningskraft.

En undersøgelse udført af University of Toronto civilingeniør Jenny Hill og medforskere ved skolens Green Roof Innovation Testing Lab (GRIT Lab) viste, at grønne tage har kapacitet til at fange et gennemsnit på 70 procent af nedbøren over en given tid, aflastning af underjordiske regnvandssystemer og frigivelse af regnvandet tilbage til atmosfæren.

Undersøgelsen undersøgte fire grønne tagdesignvariabler, der repræsenterer den mest almindelige industripraksis:Plantetype (sukkulenter eller græsser og urteagtige blomstrende planter), jorderstatning (mineral, trækompost), plantedybde (10 centimeter eller 15 centimeter) og vandingsplan (ingen, dagligt eller sensoraktiveret), og hvordan disse fire faktorer påvirkede vandfangsten.

Vandingsskemaet viste sig at have den største effekt, med tilbageholdelseskapacitet, der stiger fra 50 procent med daglig vanding til 70 procent med sensoraktiveret eller ingen vanding. Med andre ord, tage, der ikke er blevet vandet, eller kun vandes, når deres jord når et forudbestemt fugtniveau, har en større kapacitet til at optage regnvand.

Desuden, undersøgelsen beregnede en ny spidsafstrømningskoefficient - en konstant værdi, der bruges til at beregne et grønt tags kapacitet til at holde vand - for grønne tage til at være omkring 0,1-0,15, en reduktion på 85 til 90 procent sammenlignet med en uigennemtrængelig overflade.

Designere og ingeniører bruger rutinemæssigt et tal på 0,5 (50 procent reduktion) til at vurdere grønne tags ydeevne. Denne uoverensstemmelse mellem industripraksis og regionale evidensbaserede resultater fremhæver behovet for yderligere forskning.

Den næstmest signifikante variabel for regnvandsophobning var jorderstatningen. Det mest udbredte plantemateriale til grønne tag er baseret på retningslinjer fra den tyske landskabsforskning, Udviklings- og Byggesamfundet (FLL).

FLL anbefalede et mineraltilslag, fordi det menes at være længerevarende og hårdere end biologiske jorderstatninger. Men denne anbefaling er blevet udfordret af forskning i dag.

Hill og hendes team sammenlignede det mineralske dyrkningsmateriale med trækompost. Komposten overgik mineralet med 10 procent (70 procent mod 60 procent tilbageholdt nedbør) i bede uden kunstvanding, og havde minimal kompression eller nedbrydning over tid.

Et andet nøglefund i Hills undersøgelse viste, at når det allerede er fugtigt, enten fra vanding eller regn, plantematerialet havde den største indflydelse på vandretentionen. Komposten klarede sig så meget som tre gange mere end mineraljordserstatningen, når den var fuldt mættet (83 procent tilbageholdt nedbør mod 29 procent).

Komposter en bedre jorderstatning

Det betyder, at komposten ikke kun klarede sig bedre i hver sæson, men den klarede sig meget bedre i regntiden og under ryg-mod-ryg storme.

Plantedybde (10 centimeter versus 15 centimeter) og plantefamilien (sukkulenter versus græs- og urteagtige blomstrende planter) viste sig begge at have ringe indflydelse på regnvandsophobningen sammenlignet med plantematerialet og vandingsplanen.

Og så uden at gå på kompromis med regnvandshåndteringen, plantevalg kan opfylde æstetiske mål og miljømæssige benchmarks såsom biodiversitet og artshabitat.

En af begrænsningerne for grønne tagkonstruktioner er vægtbelastning, især i bygninger, der ikke oprindeligt blev bygget til at rumme vægten af ​​et mættet grønt tag. Dermed, en plantedybde på 10 centimeter i modsætning til 15 ville betyde, at flere tage kunne eftermonteres.

Ikke desto mindre, selvom en biodiversitet plantepalet med græsser og urteagtige planter ville være en mere æstetisk og økologisk rig mulighed for grønt tag, disse planter kræver vanding for at overleve i byer som Toronto. Da kunstvanding har en negativ effekt på tilbageholdelse af regnvand, grønne tagdesignere kan overveje tørke-resistente sukkulente planter som sedum.

Imidlertid, når urteagtige planter plantes i kompost i stedet for mineralske plantematerialer, faldet i regnvandsretentionskapaciteten kunne forhindres.

On-demand kunstvanding aktiveret af en jordfugtighedssensor kan balancere vandhåndtering med vandtilgængelighed til plantevækst. Desuden, kompost vejer væsentligt mindre end mineralsk plantemateriale, åbner op for flere muligheder for eftermontering.

Og så Hill og hendes teams forskning i fire forskellige grønne tagvariabler giver os mulighed for at forstå fordelene og begrænsningerne ved hver, og hvordan de kan kombineres.

Grønne tage:Optimal grøn infrastruktur

Efter vores mening som forskere ved GRIT Lab, grønne tage er den optimale grønne byinfrastruktur på grund af deres multifunktionalitet:De kan eftermonteres på eksisterende bygninger, de giver biodiversitet plads til byernes dyreliv, og de kan berige offentlige rum for byboere at nyde. Derudover grønne tage kan gøre tidligere ugæstfrie steder behagelige, og give nyt udendørs rum til kontormedarbejdere.

Disse nylige fund viser tydeligt potentialet i grønne tage. Men grundige videnskabelige undersøgelser af grønne tage, som dem, der blev udført på GRIT Lab, er nødvendige for at bestemme den bedste grønne tagsammensætning for optimal ydeevne.

For eksempel, selvom plantetypen havde ringe effekt på tilbageholdelse af regnvand, den urteagtige blanding af hjemmehørende planter har vist sig at være mere attraktiv for hjemmehørende bier og er uden tvivl mere attraktiv. Denne information er kritisk; selvom sukkulenter i øjeblikket er industristandarden, at plante kun sukkulenter på tagene kan potentielt have en negativ indvirkning på byøkologien i forskellige regioner.

En yderligere variabel at overveje, når du designer et grønt tag, er dets placering. GRIT Lab-forsker Scott MacIvor og medforskere fandt ud af, at bygningshøjden betyder noget:Der er langt færre bistader, når grønne tage er for høje, og derfor ville det være nyttesløst at designe et tag med det formål at hjælpe bier højere end otte etager.

Efterhånden som stormhændelser bliver hyppigere og mere alvorlige for kommuner, byer med aldrende regnvandsinfrastruktur som Toronto kæmper for at finde måder at afhjælpe påvirkningen på. Grønne tage kan være en del af denne løsning, men alle grønne tage er ikke skabt lige. Den rette forskning og viden er afgørende.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.