WPŁYW WYSOKOŚCI OPADÓW NA WIELKOŚĆ I SZYBKOŚĆ ODPŁYWU WÓD Z DACHÓW ZIELONYCH

Zmiany klimatu, zwłaszcza występowanie gwałtownych i ulewnych deszczy oraz wzrost powierzchni szczelnych na obszarach zurbanizowanych przyczyniają się do zaburzeń w obiegu wody w środowisku. Niekorzystnym zjawiskiem wynikającym z tych zmian jest intensyfikacja spływu wód opadowych, która może powodować okresowe zalewanie ulic, chodników, posesji i budynków oraz może być przyczyną występowania przeciążeń hydraulicznych systemów kanalizacyjnych. W celu ograniczenia tych negatywnych skutków konieczne jest projektowanie zrównoważonych systemów odwadniających, w których stosowane są obiekty i urządzenia zwiększające infiltrację i retencję wód opadowych. Do takich rozwiązań zaliczane są m.in. dachy zielone. W artykule dokonano analizy funkcjonowania zielonych dachów ekstensywnych w aspekcie ich właściwości hydrologicznych. Celem badań było określenie możliwości retencjonowania wód opadowych oraz opóźniania ich odpływu z trzech ekstensywnych dachów zielonych różniących się między sobą układem warstw. Przeprowadzone analizy wykazały, że dachy zielone najlepiej zagospodarowywały wody i opóźniały odpływ w czasie występowania deszczy nie przekraczających w ciągu doby 10 mm. Opady o tej wysokości występowały
z  największą częstotliwością w latach objętych analizą (2011-2015). Wraz ze wzrostem wysokości opadów możliwości retencjonowania i przetrzymywania wód opadowych, w układzie warstwowym dachów zielonych, były redukowane. Z tych względów ekstensywne dachy zielone mogą być rozpatrywane jako zrównoważone systemy dla poprawy bilansu wodnego miast, ale w aspekcie ochrony przed skutkami ulewnych opadów o dużej wysokości, ich działanie powinno być wspomagane innymi systemami pozwalającymi odciążyć tradycyjne systemy odwodnieniowe na terenach zurbanizowanych.

Pełny tekst (pdf)

[1]  Jiang Y., Fu P., Weng O.: Assessing the Impacts of Urbanization-Associated Land Use/Cover Change on Land Surface Temperature and Surface Moisture: A Case Study in the Midwestern United States, Remote Sens., 2015, 7, 4880-4898.

[2]  Kaźmierczak B, Kotowski A.: The influence of precipitation intensity growth on the urban drainage systems designing, Theor Appl Climatol, 2014, 118, 285-296.

[3]  SPA, Strategiczny plan adaptacji dla sektorów i obszarów wrażliwych na zmiany klimatu do roku 2020 z perspektywą do roku 2030. Ministerstwo Środowiska, Warszawa, 2013.

[4]  Vesuviano G., Stovin V.: A generic hydrological model for a green roof drainage layer, Water Sci. Technol., 2013, 68, 769-775.

[5]  Palla A., Gnecco I., Lanza L.G.: Compared performance of a conceptual and a mechanistic hydrologic models of a green roof. Hydrol. Process., 2012, 26, 73-84.

[6]  Getter K.L., Rowe B.D., Andresen J.A.: Quantifying the effect of slope on extensive Green roof stormwater retention, Ecol. Eng., 2007, 31, 225-231.

[7]  Gwendolyn K.L. Wong, C.Y. Jim: Quantitative hydrologic performance of extensive green roof under humid-tropical rainfall regime, Ecological Engineering, 2014, 70, 366-378.

[8]  Zawilski M.: Charakterystyka ekstremalnych zjawisk opadowych w aspekcie badania przyczyn zalewania terenów miast. Materiały VII Ogólnopolskiej Konferencji Szkoleniowej pt. Wody opadowe – aspekty prawne, ekonomiczne i techniczne. 23-24 kwietnia 2012 Łódź, 34-42.

[9]  Thorndahl S., Willems P.: Probabilistic modelling of overflow, surcharge and flooding in urban drainage using the first-order reliability method and parameterization of local rain series, Water Res., 2008, 42 (1–2), 455-466.

[10]  Dyrektywa 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 października 2000 roku ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej.

[11]  Lamera C., Becciu G, Rulli M.C., Rosso R.: Green roofs effects on the urban water cycle components, Procedia Engineering, 2014, 70, 988-997.

[12]  Stec A.: Model optymalizacyjny retencyjnego zbiornika rurowego. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, 2016, 63, 445-455.

[13]  Suligowski Z.: Alternatywa dla wód opadowych, Wodociągi i Kanalizacja, nr 4/2008.

[14]  Słyś D.: Zrównoważone systemy odwodnienia miast. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2013.

[15]  Dziopak J.: Modelowanie wielokomorowych zbiorników retencyjnych w kanalizacji. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2004.

[16]  Burszta-Adamiak E.: Zielone dachy jako element zrównoważonych systemów odwadniających na terenach zurbanizowanych. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Wrocław, 2014.

[17]  Burszta-Adamiak E., Mrowiec M.: Modelling of green roofs' hydrologic performance using EPA's SWMM, Water Science and Technology, 2013, 68, 36-42.

[18]  Speak A.F., Rothwell J.J., Lindley S.J., Smith, C.L.: Rainwater runoff retention on an aged intensive green roof, Sci. Total Environ., 2013, 461-462, 28-38.

[19]  Schroll E., Lambrinos J., Righetti T., Sandrock D.: The role of vegetation in regulating stormwater runoff from green roofs in a winter rainfall regime, Ecol. Eng., 2011, 37, 595-600.

[20]  DeNardo J.C., Jarrett A.R., Manbeck H.B., Beattie D.J., Berghage R.D.: Stormwater mitigation and surface temperature reduction by green roofs, Trans. ASAE, 2005, 48 (4) pp. 1491-1496.

[21]  Sims A.W., Robinson C.E., Smart C.C., Voogt J.A., Hay G.J., Lundholm J.T., Powers B., O’Carroll D.M.: Retention performance of green roofs in three different climate regions, Journal of Hydrology, 2016, In Press.

[22]  Spolek G.: Performance monitoring of three ecoroofs in Portland, Oregon. Urban Ecosyst. 2008, 11, 349-359.

[23]  Carter T.L., Rasmussen T.C.: Hydrologic behaviour of vegetated roofs, Journal of the American Water Resources Association, 2006, 42, 1261-1274.

[24]  Palla A., Gnecco I., Lanza L.G.: Hydrologic Restoration in the Urban Environment Using Green, Water 2010, 2, 140-154.

[25]  Voyde E., Fassman E., Simcock R.: Hydrology of an extensive living roof under sub-tropical climate conditions in Auckland, New Zealand. J. Hydrol., 2010, 394, 384-395.

[26]  Wong N.H., Chen Y., Ong C.L., Sia A.: Investigation of thermal benefits of rooftop garden in the tropical environment, Build Environ, 2003, 38, 261-70.

[27]  Ouldboukhitine S., Belarbi R., Jaffal I., Trabelsi A.: Assessment of green roof thermal behavior: a coupled heat and   mass transfer model, Build Environ 2011, 46, 2624-31.

[28]  Van Renterghem T., Booteldooren D.: Reducing the acoustical façade load from traffic with green roofs, Build. Environ., 2009, 44, 1081-1087.

[29]  Alexandri E., Jones P.: Temperature decreases In an Urban canyon due to Green walls and gren roofs In diverse climates, Building and Environment, 2008, 43, 480-493.

[30]  Bowler D.E., Buyung-Ali L., Knight T.M., Pullin A.S.: Urban greening to cool towns and cities: a systematic review of the empirical evidence, Landscape and Urban Planning, 2010, 97, 147-155.

[31]  Yang J., Yu Q., Gong P.: Quantifying air pollution removal by green roofs in Chicago, Atmos. Environ., 2008, 42, 7266-7273.

[32]  Jian-feng Li, Onyx W.H. Wai, Y.S. Li, Jie-min Zhan, Y. Alexander Ho, James Li, Eddie Lam. Effect of green roof on ambient CO2 concentration, Building and Environment, Volume 45, 2010, 2644-2651.

[33]  Fassman-Beck E., Voyde E., Simcock R., Hong Y.S.: 4 Living roofs in 3locations: does configuration affect runoff mitigation? J. Hydrol., 2013, 490, 11-20.

[34]  Gregoire B.G., Clausen J.C.: Effect of a modular extensive green roof on stormwater runoff and water quality, Ecol. Eng. 2011, 37, 963-969.

[35]  Liesecke H. J.: Extensive begrünung bei 5 dachneigung, Stadt und Grün,   1999, 48(5), 337-346.

[36]  Köhler M., Schmidt M.: Langzeituntersuchungen an begrünten Dächern in Berlin. Dach+Grün, 1999, 8,   12-18.

[37]  Nawaz R., McDonald A., Postoyko S.: Hydrological performance of a full-scale extensive green roof located in a temperate climate, Ecological Engineering, 2015, 82, 66-80.

[38]  Hakimdavar R., Culligan P.J., Finazzi M., Barontini S., Ranzi R.: Scale dynamics of extensive green roofs: Quantifying the effect of drainage area and rainfall characteristics on observed and modeled green roof hydrologic performance, Ecological Engineering, 2014, 73, 494-508.

[39]  Stovin V., Vesuviano G., De-Ville S.: Defining green roof detention performance, Urban Water Journal, 2015, 1-15. http://dx.doi.org/10.1080/1573062X.2015.1049279

[40]   Razzaghmanesh M.,  Beecham S.: The hydrological behaviour of extensive and intensive green roofs in a dry climate, Science of The Total Environment, 2014, 499, 284-296.

[41]  FLL: Wytyczne niemieckiego Towarzystwa Naukowo-Badawczego Krajobrazu i Rolnictwa tzw. wytyczna FLL (niem. Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V), 2008.

[42]  Niebezpieczne zjawiska meteorologiczne. Geneza, skutki, częstość występowania. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy. Warszawa, 2013.