Dachy zielone a gospodarka wodami opadowymi na terenach zurbanizowanych
Influence of green roofs on rainwater management in urban areas
Fot. 1. Modelowany obiekt
zumi.pl
W ostatnich latach bardzo dynamicznie rozwijają się technologie gospodarki wodami opadowymi na terenach zurbanizowanych. Jedną z nich są dachy zielone. Przedstawione w artykule wyniki badań wykazały, że zastosowanie ekstensywnych dachów zielonych może istotnie zredukować objętość wód opadowych spływających do kanalizacji. Brak jest jednak w Polsce odpowiednich norm i wytycznych projektowania i wykonawstwa tych systemów.
Zobacz także
PHU DAMBAT Program „Moja Woda”
Program dofinansowań do instalacji zagospodarowania wód opadowych „Moja Woda” cieszył się bardzo dużą popularnością, niestety w 2022 roku nie jest przewidziany nabór do programu. Jednak zbieranie i wykorzystywanie...
Program dofinansowań do instalacji zagospodarowania wód opadowych „Moja Woda” cieszył się bardzo dużą popularnością, niestety w 2022 roku nie jest przewidziany nabór do programu. Jednak zbieranie i wykorzystywanie wody deszczowej nadal się opłaca – także bez dotacji.
PHU DAMBAT Pompy do wody deszczowej
Systemy służące do zagospodarowania wody deszczowej są coraz bardziej popularne. Pozwalają wykorzystać zgromadzoną w zbiornikach wodę opadową do nawadniania ogrodu, prania czy spłukiwania toalety. Dzięki...
Systemy służące do zagospodarowania wody deszczowej są coraz bardziej popularne. Pozwalają wykorzystać zgromadzoną w zbiornikach wodę opadową do nawadniania ogrodu, prania czy spłukiwania toalety. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie znacznych oszczędności w zużyciu wody wodociągowej.
Kessel Ochrona domu przed skutkami obfitych opadów deszczów
Ulewy ponownie dominują w doniesieniach medialnych. Ucierpiało wiele osób, podtapiane są liczne domy. Meteorolodzy są zgodni – silne opady będą występować coraz częściej. Ocieplenie klimatu prowadzi do...
Ulewy ponownie dominują w doniesieniach medialnych. Ucierpiało wiele osób, podtapiane są liczne domy. Meteorolodzy są zgodni – silne opady będą występować coraz częściej. Ocieplenie klimatu prowadzi do tworzenia się coraz większej liczby chmur w atmosferze ziemskiej, co skutkuje obfitymi opadami deszczu, które doprowadzają do lokalnych zalań. Dostępne są jednak urządzenia przeciwzalewowe, które pozwalają skutecznie ochronić budynki mieszkalne.
Stopniowe zwiększanie stopnia urbanizacji aglomeracji miejskich powoduje zwiększenie ilości wód opadowych trafiających do systemów kanalizacyjnych. Z tego względu konieczne jest wdrażanie rozwiązań technicznych ukierunkowanych na redukcję objętości ścieków odpływających z powierzchni nieprzepuszczalnych [1].
Tego typu podejście określane jest jako zrównoważony rozwój systemów odwodnienia miast (ang. sustainable urban drainage systems). Realizacja zrównoważonych systemów odwodnienia wiąże się zazwyczaj z zastosowaniem urządzeń służących do infiltracji wód opadowych do gruntu w postaci niecek, zbiorników, studni czy rowów chłonnych [3].
Koncepcja zielonych dachów (nazywanych też ekodachami bądź dachami roślinnymi) stanowi cenne uzupełnienie szerokiego wachlarza dostępnych rozwiązań technicznych dających możliwość realizacji zrównoważonych systemów odwadniania zlewni charakteryzujących się gęstą zabudową [5].
Korzyści z zastosowania dachów zielonych zostały wielokrotnie opisane w literaturze i można je podzielić na trzy główne kategorie [4]:
- gospodarka wodna,
- energetyka oraz ochrona atmosfery,
- bioróżnorodność oraz estetyka architektoniczna.
Efekty osiągane w każdej z grup są zróżnicowanie w zależności od wybranego typu, lokalizacji globalnej (strefa klimatyczna, temperatura, wilgotność, opady itp.) oraz lokalnej (orientacja względem kierunków, zacienienie przez inne budynki, odległość od centrum, bezpośrednie otoczenie itp.).
Odrębną kwestią pozostawało modelowanie zielonego dachu przy zastosowaniu modułu LID (Low Impact Development). Przyjęto substrat, w którego skład wchodzą keramzyt, porowate kruszywo mineralne, piasek ostry, kompost, torf niski oraz nawozy.
Wszystkie parametry zastosowane dla dachu ekstensywnego są zgodne z wytycznymi FLL [7] i zostały oparte na rzeczywiście stosowanych materiałach do budowy tego typu obiektów oraz danych podawanych przez producentów substratów.
Modelowanie powierzchni biologicznie czynnych przy użyciu modułu LID przewiduje wprowadzenie parametrów dla następujących warstw pokrywających dach zielony: powierzchnia, warstwa substratu, warstwa magazynująca oraz opcjonalnie drenaż (rys. 2). Dla poszczególnych warstw należy określić wiele parametrów, szczególnie dla substratu. Najważniejsze wartości przyjęte przy konstruowaniu modelu zawarto w tabeli 1.
Analiza wyników
Podstawą przeprowadzonych analiz były opady rzeczywiste zarejestrowane w Częstochowie (budynek IIŚ) w latach 2007–2008. Wyselekcjonowano zdarzenia opadowe charakteryzujące się podwyższonymi natężeniami krótkotrwałymi. W sumie wzięto pod uwagę 10 opadów o zróżnicowanej wysokości całkowitej (od kilku mm do blisko 30 mm) oraz chwilowych natężeń szczytowych (od kilkudziesięciu dm3/s/ha do ponad 150 dm3/s/ha).
Dodatkowo wykonano symulacje dla opadów obliczonych na podstawie wzorów Błaszczyka (dla 10, 15 i 30 min) oraz IMGW (dla 10 i 15 min) dla częstotliwości występowania opadu c = 2 lata. Opady o takich parametrach są przyjmowane standardowo przy sporządzaniu dokumentacji projektowej do odwadniania pojedynczych obiektów. Wyniki symulacji zestawiono w tabeli 2.
Analizując wyniki uzyskane dla opadów obliczeniowych, widać, że redukcja objętości wyniosła we wszystkich przypadkach 80%, podczas gdy dla chwilowych natężeń zakres ten wyniósł od 25 do 50%. W odniesieniu do opadów rzeczywistych redukcja ta była wyraźnie mniejsza i wyniosła przeciętnie ok. 50%.
Najmniejszy spadek zanotowano dla opadu o najwyższej całkowitej wysokości (z 2.08.2008). W przypadku chwilowych maksymalnych natężeń odpływu wód opadowych z analizowanej zlewni uzyskane wyniki mieściły się w zakresie od 4 do 44%. Oceniając skuteczność oddziaływania zielonych dachów na odciążenie systemów kanalizacyjnych, należy w większym stopniu kierować się wartościami uzyskanymi dla opadów rzeczywistych.
Na rys. 3 przedstawiono przykładowe porównanie hydrogramów odpływu z dachu tradycyjnego i zielonego dla opadu z 21 czerwca 2007 r. Redukcja objętości wyniosła 49%, a szczytowego natężenia przepływu 17%, przy czym pierwszy szczytowy przepływ został zredukowany aż o 43%.
Podsumowanie
W ostatnich latach zaobserwować można znaczącą ewolucję myśli technicznej dotyczącej urządzeń i obiektów gospodarki wodami opadowymi na terenach zurbanizowanych, która ma na celu zrównoważony rozwój tych systemów. Przykładem ekologicznego gospodarowania wodami opadowymi w miastach są dachy zielone. Ich budowa przynosi korzyści dla gospodarki wodnej, energetyki, ochrony środowiska oraz estetyki krajobrazu.
Przedstawione w artykule wyniki badań wykazały, że zastosowanie ekstensywnych dachów zielonych może zredukować o połowę objętość wód opadowych spływających do kanalizacji w czasie intensywnych opadów. W odniesieniu do szczytowych wartości przepływów redukcja wyniosła przeciętnie 20–25%.
Istotne jest także opracowanie odpowiednich norm i przepisów określających warunki projektowania i wykonawstwa dachów zielonych. Przykładowo substraty dachowe powinny spełniać określone wymagania w zakresie materii organicznej, pojemności wodnej i powietrznej, przepuszczalności, stabilności strukturalnej, składu chemicznego i wielu innych parametrów niezbędnych dla prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin. Brakuje obecnie uregulowań zachęcających do zagospodarowywania opadów w ekologiczny i zarazem ekonomiczny sposób.
Literatura
1. Błaszczyk P., Gospodarowanie wodami opadowymi w mieście. Główne problemy i kierunki, „Instal” nr 2/2010.
2. Graham P., Kim M., Evaluating the stormwater management benefits of green roofs through water balance modelling, Greening Rooftops for Sustainable Communities, Chicago, 29–30 May 2003.
3. Królikowska J., Królikowski A., Wody opadowe. Odprowadzanie, zagospodarowanie, podczyszczanie i wykorzystanie, Wyd. Seidel-Przywecki, 2012.
4. Mrowiec M., Zielone dachy jako element zrównoważonych systemów odprowadzania wód opadowych, Wyd. Seidel-Przywecki 2008.
5. Mrowiec M., Rozwój systemów kanalizacyjnych w aspekcie przeciwdziałania zjawiskom powodzi miejskich, Wyd. Seidel-Przywecki, 2011.
6. www.epa.gov/nrmrl/wswrd/wq/models/swmm.
7. Guidlelines for Planning, wytyczne FLL – Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e. V., Construction and Maintenance of Green Roofing, Bonn 2008.