Экологическое здание Acros Fukuoka в Фукуоке, Япония, может похвастаться одной из самых известных в мире зеленых крыш. Лаборатория GRIT в Университете Торонто работает над созданием зеленых крыш в городе и за его пределами для борьбы с изменением климата. (Шаттерстки)

Весна и лето 2017 были одними из самых влажных за всю историю в восточной части Северной Америки. И мир наблюдал за Хьюстоном, где ураган Харви вызвал разрушительное наводнение.

Количество осадков весной сломал записи в таких местах, как Торонто, где за 44.6 выпало миллиметров дождя 24. Из-за ливневых дождей весной этого года инфраструктура ливневой канализации в крупнейшем городе Канады была переполнена, что привело к затоплению оживленных улиц в центре города.

Урбанизация во многих городах Северной Америки привела к быстрой потере проницаемых поверхностей, где вода может свободно стекать. В сочетании с растущим населением в центре города в таких городах, как Торонто, это означает, что существующие ливневые и канализационные системы должны управлять большим количеством воды, чем в предыдущие десятилетия.

Кроме того, повышение глобальной температуры было связано с ростом экстремальных погодных явлений во всем миретенденция, которая может ухудшиться, если глобальное потепление не будет взято под контроль.

Многие города плохо оборудованы справиться с этими беспрецедентными количествами осадков из-за их недостаточной и устаревшей инфраструктуры ливневых стоков.

Водитель эвакуатора ходит по паводковым водам после того, как подцепил автомобиль на бульваре Дон Вэлли в Торонто после сильного ливня в июле 2013. Канадская пресса / Фрэнк Ганн

Двадцать три процента канализационных коллекторов в Торонто объединеныЭто означает, что городские ливневые и сточные воды стекаются в одну трубу на водоочистную станцию. В периоды сильных дождей количество ливневых вод в канализации может достигать максимальной пропускной способности и перетекать на улицы Торонто, в его озеро и реки.

Это означает, что для предотвращения наводнения в центре города сточные воды сбрасываются - неочищенные - в водоемы, которые позволяют плавать и заниматься другими видами спорта и отдыха.

Доступно количество осадков увеличивается во всем миреНастало время рассмотреть вопрос о том, как города могут модернизировать свою существующую инфраструктуру зданий, чтобы уменьшить ущерб от наводнений и более устойчиво справляться с ливневыми стоками.

Зеленые инфраструктурные технологии, такие как проницаемые тротуары, bioswales, Цистерны и зеленые крыши в настоящее время обычно рекомендуются для противодействия экстремальным погодным явлениям.

Зеленые крыши для управления ливневыми стоками

Зеленые крыши - это зеленая инфраструктура (GI) Опция, которая может быть применена практически к любой крыше с учетом грузоподъемности. Преимущества зеленых крыш выходят далеко за рамки их очевидной эстетической привлекательности.

Исследование, проведенное инженером-строителем Университета Торонто Дженни Хилл и соавторами в школьной лаборатории тестирования инноваций Green Roof (GRIT Lab) показали, что зеленые крыши способны улавливать в среднем 70 процентов осадков в течение определенного времени, освобождая подземные системы ливневых стоков и выпуская дождевую воду обратно в атмосферу.

В ходе исследования были рассмотрены четыре проектные переменные зеленой крыши, которые представляют наиболее распространенные отраслевые практики: тип посадки (суккуленты или травы и травянистые цветущие растения), заменитель почвы (минерал, древесный компост), глубина посадки (сантиметры 10 или сантиметры 15) и график полива ( нет, ежедневно или с помощью датчика), и как эти четыре фактора влияли на захват воды.

Было показано, что график полива имеет наибольший эффект: удерживающая способность увеличивается с 50% при ежедневном орошении до 70% при активированном датчиком или без полива. Другими словами, крыши, которые не были обводнены или поливаются только тогда, когда их почва достигает заданного уровня влажности, обладают большей способностью поглощать ливневую воду.

Кроме того, в ходе исследования был рассчитан новый пиковый коэффициент стока - постоянное значение, используемое для расчета способности зеленой крыши удерживать воду, - чтобы зеленые крыши находились вокруг 0.1-0.15, что на 85-90 уменьшилось на процент по сравнению с непроницаемой поверхностью.

Дизайнеры и инженеры регулярно используют показатель 0.5 (процентное снижение 50) для оценки характеристик зеленой крыши. Это несоответствие между отраслевой практикой и региональными фактическими данными подчеркивает необходимость дальнейших исследований.

Крыша суккулентов и цветковых растений на зеленой крыше лаборатории GRIT. Лаборатория GRIT Университета Торонто

Второй по значимости переменной для удержания ливневых вод был заменитель почвы. Наиболее широко используемый материал для озеленения зеленых крыш основан на рекомендациях Немецкого общества ландшафтных исследований, разработок и строительства (FLL).

FLL рекомендовал минеральный заполнитель, потому что он считается более прочным и долговечным, чем биологические заменители почвы. Но эта рекомендация была оспорена исследование сегодня.

Хилл и ее команда сравнили минеральный материал с древесным компостом. Компост превзошел минерал на 10% (70% против 60% оставшегося количества осадков) в грядках без орошения и имел минимальное сжатие или разрушение со временем.

Другой ключевой вывод в исследовании Хилла показал, что, когда он уже был влажным от полива или дождя, посадочный материал оказывал наибольшее влияние на удержание воды. Компост превзошел минеральный заменитель почвы в три раза при полном насыщении (процент сохраненных осадков 83 по сравнению с процентами 29).

Компост лучший заменитель почвы

Это означает, что компост не только работал лучше в каждом сезоне, но он работал намного лучше в дождливые сезоны и во время встречных штормов.

Глубина посадки (сантиметры 10 против сантиметров 15) и семейство растений (суккуленты против трава и травянистые цветковые растения) было показано, что они оказывают незначительное влияние на удержание ливневых вод по сравнению с посадочным материалом и графиком полива.

И поэтому, не ставя под угрозу управление ливневыми водами, выбор растений может соответствовать эстетическим целям и экологическим критериям, таким как биоразнообразие и местообитания видов.

Пчела парит вокруг цветущего растения в саду на крыше U of T GRIT Lab. У Т ГРИТ Лаб

Одним из препятствий для строительства зеленой крыши является нагрузка на вес, особенно в зданиях, которые изначально не были построены с учетом веса насыщенной зеленой крыши. Таким образом, глубина посадки сантиметра 10, в отличие от 15, будет означать, что большее количество крыш может быть пригодно для модернизации.

Тем не менее, даже несмотря на то, что палитра биоразнообразных растений, включая травы и травянистые растения, была бы более эстетически и экологически насыщенной зеленой крышей, эти растения нуждаются в поливе, чтобы выжить в таких городах, как Торонто. Поскольку ирригация оказывает негативное влияние на удержание ливневых вод, проектировщики зеленых крыш могут рассмотреть засухоустойчивые суккулентные растения, такие как седум.

Однако, когда травянистые растения сажают в компост, а не в минеральные посадочные материалы, снижение способности удерживать ливневую воду можно предотвратить.

Ирригация по требованию, активируемая датчиком влажности почвы, может сбалансировать управление водой с доступностью воды для роста растений. Кроме того, компост весит значительно меньше, чем минеральный посадочный материал, открывая больше возможностей для модернизации.

Таким образом, исследование Хилл и ее команды четырех различных переменных зеленой крыши позволяет нам понять преимущества и ограничения каждого из них и то, как их можно объединить.

Зеленые крыши: оптимальная зеленая инфраструктура

По нашему мнению, как исследователи из GRIT Lab, зеленые крыши являются оптимальной городской зеленой инфраструктурой благодаря их многофункциональности: их можно переоборудовать в существующие здания, они обеспечивают пространство для биоразнообразия для городская дикая природа и они могут обогащать общественные места для горожан, чтобы наслаждаться. Кроме того, зеленые крыши могут сделать ранее негостеприимные места приятными и предоставить новые открытые пространства для офисных работников.

Бабочка порхает вокруг цветов на зеленой крыше GRIT Lab. У Т ГРИТ Лаб

Эти недавние находки ясно показывают потенциал зеленых крыш. Но необходимы тщательные научные исследования зеленых крыш, подобные тем, которые проводятся в лаборатории GRIT, чтобы определить наилучшую композицию зеленой крыши для оптимальной производительности.

Например, хотя тип посадки мало влиял на удержание ливневых вод, было показано, что травяная смесь местных растений более привлекательный для местных пчел и, возможно, более привлекательным. Эта информация имеет решающее значение; Хотя суккуленты в настоящее время являются промышленным стандартом, посадка только суккулентов на крышах может потенциально оказать негативное влияние на экологию городов в различных регионах.

Дополнительной переменной, которую следует учитывать при проектировании зеленой крыши, является ее местоположение. Исследователь GRIT Lab Скотт Макивор и его коллеги обнаружил, что высота здания имеет значение: пчелиные ульи намного меньше, когда зеленые крыши слишком высоки, и поэтому проектирование крыши, предназначенной для помощи пчелам выше восьми этажей, было бы бесполезным.

По мере того как штормовые явления становятся все более частыми и серьезными для муниципалитетов, города со стареющей инфраструктурой ливневых вод изо всех сил пытаются найти способы смягчить воздействие. Зеленые крыши могут быть частью этого решения, но все зеленые крыши не созданы равными. Надлежащие исследования и знания необходимы.

Об авторах

Кэтрин Хауэлл, научный сотрудник GRIT Lab, Университет Торонто; Дженнифер Дрейк, доцент кафедры гражданского строительства, Университет Торонтои Лиат Марголис, доцент кафедры ландшафтной архитектуры, Университет Торонто

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

Климатическая адаптация Финансы и инвестиции в Калифорнии

Джесси М. Кинэн
Эта книга служит руководством для местных органов власти и частных предприятий, поскольку они ориентируются в неисследованных водах инвестиций в адаптацию к изменению климата и устойчивость к ним. Эта книга служит не только справочным пособием для определения потенциальных источников финансирования, но и дорожной картой для процессов управления активами и государственными финансами. В нем подчеркивается практическое взаимодействие между механизмами финансирования, а также конфликты, которые могут возникнуть между различными интересами и стратегиями. В то время как основное внимание в этой работе уделяется штату Калифорния, эта книга предлагает более широкое понимание того, как штаты, местные органы власти и частные предприятия могут сделать эти важные первые шаги в инвестировании в коллективную адаптацию общества к изменению климата. Доступно на Amazon

Природные решения для адаптации к изменению климата в городских районах: связь между наукой, политикой и практикой

Надя Кабиш, Хорст Корн, Ютта Штадлер, Алетта Бонн
Эта книга в открытом доступе объединяет результаты исследований и опыт науки, политики и практики, чтобы подчеркнуть и обсудить важность основанных на природе решений для адаптации к изменению климата в городских районах. Особое внимание уделяется потенциалу природоохранных подходов в создании множественных выгод для общества.

В материалах экспертов представлены рекомендации по созданию синергии между текущими политическими процессами, научными программами и практическим осуществлением мер по изменению климата и охране природы в глобальных городских районах. Доступно на Amazon

Критический подход к адаптации к изменению климата: дискурсы, политика и практика

Силья Клепп, Либертад Чавес-Родригес
Этот отредактированный том объединяет критические исследования дискурсов, политики и практики адаптации к изменению климата с междисциплинарной точки зрения. Опираясь на примеры из таких стран, как Колумбия, Мексика, Канада, Германия, Россия, Танзания, Индонезия и острова Тихого океана, в главах описывается, как меры адаптации интерпретируются, трансформируются и применяются на низовом уровне и как эти меры меняются или мешают властные отношения, правовой плюрализм и местные (экологические) знания. В целом, книга бросает вызов установленным перспективам адаптации к изменению климата, принимая во внимание вопросы культурного разнообразия, экологической справедливости и прав человека, а также феминистский или межсекционный подход. Этот инновационный подход позволяет анализировать новые конфигурации знаний и власти, которые развиваются во имя адаптации к изменению климата. Доступно на Amazon

От издателя:
Покупки на Amazon идут, чтобы покрыть стоимость привлечения вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, и ClimateImpactNews.com бесплатно и без рекламодателей, которые отслеживают ваши привычки просмотра. Даже если вы нажмете на ссылку, но не купите эти выбранные продукты, все остальное, что вы купите в этом же посещении Amazon, платит нам небольшую комиссию. Никаких дополнительных затрат для вас нет, поэтому, пожалуйста, внесите свой вклад. Вы также можете воспользоваться этой ссылкой использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.