Lente en zomer 2017 behoorden tot de natste ooit in het oosten van Noord-Amerika, inclusief Zuid-Ontario.

Neerslaghoeveelheden in de lente braken records in plaatsen als Toronto, waar 44,6 millimeter regen viel in 24 uur.

De meedogenloze stortbuien zorgden ervoor dat de regenwaterinfrastructuur in de grootste stad van Canada overstroomde, waardoor de drukke straten in het centrum onder water komen te staan.

Verstedelijking in steden als Toronto heeft geleid tot een snel verlies van doorlatende oppervlakken waar water vrij kan weglopen. In combinatie met de groeiende kernbevolking van de binnenstad in Toronto, dit betekent dat de bestaande regenwater- en rioleringsstelsels meer water moeten verwerken dan in voorgaande decennia.

Verder, mondiale temperatuurstijgingen zijn in verband gebracht met de toename van extreme weersomstandigheden wereldwijd, een trend die zou kunnen verergeren als de opwarming van de aarde niet onder controle wordt gebracht.

Steden als Toronto zijn slecht uitgerust om met deze ongekende hoeveelheden neerslag om te gaan vanwege hun ontoereikende en verouderde infrastructuur voor regenwater.

Drieëntwintig procent van de riolen in het centrum van Toronto zijn gecombineerd, wat betekent dat zowel het regenwater als het afvalwater van de stad samen in één leiding naar een waterzuiveringsinstallatie stromen. In perioden van hevige regenval, de hoeveelheid regenwater in het riool kan zijn capaciteit bereiken en overlopen in de straten van Toronto en in het meer en de rivieren.

Dat betekent overstromingen in de binnenstad voorkomen, rioolwater wordt - onbehandeld - geloosd in wateren die zwemmen en andere recreatieve sporten mogelijk maken.

Nu de regenval wereldwijd toeneemt, het is een cruciaal moment om te onderzoeken hoe steden als Toronto hun bestaande bouwinfrastructuur kunnen aanpassen om de schade door overstromingen te verminderen en op een duurzamere manier om te gaan met regenwater.

Groene infrastructuurtechnologieën, zoals doorlatende bestratingen, biowaden, stortbakken en groene daken, worden nu vaak aanbevolen om extreme weersomstandigheden het hoofd te bieden.

Groene daken voor regenwaterbeheer

Groene daken zijn een optie voor groene infrastructuur (GI) die kan worden toegepast op vrijwel elk dak met een gegeven draagvermogen. De voordelen van groene daken reiken veel verder dan hun voor de hand liggende esthetische aantrekkingskracht.

Een studie uitgevoerd door de civiel ingenieur Jenny Hill van de Universiteit van Toronto en mede-onderzoekers van het Green Roof Innovation Testing Lab (GRIT Lab) van de school toonde aan dat groene daken het vermogen hebben om gemiddeld 70 procent van de regenval op te vangen gedurende een bepaalde tijd, het ontlasten van ondergrondse regenwatersystemen en het terugbrengen van het regenwater naar de atmosfeer.

De studie onderzocht vier ontwerpvariabelen voor groene daken die de meest voorkomende industriële praktijken vertegenwoordigen:type beplanting (vetplanten of grassen en kruidachtige bloeiende planten), bodemvervanger (mineraal, houtcompost), plantdiepte (10 centimeter of 15 centimeter) en irrigatieschema (geen, dagelijks of sensor-geactiveerd), en hoe deze vier factoren de wateropvang beïnvloedden.

Het bewateringsschema bleek het meeste effect te hebben, met een retentiecapaciteit die stijgt van 50 procent bij dagelijkse irrigatie tot 70 procent bij sensor-geactiveerde of geen irrigatie. Met andere woorden, daken die niet zijn bewaterd, of worden alleen bewaterd wanneer hun grond een vooraf bepaald vochtniveau bereikt, hebben een groter vermogen om regenwater op te nemen.

Verder, de studie berekende een nieuwe piekafvoercoëfficiënt - een constante waarde die wordt gebruikt om de capaciteit van een groendak om water vast te houden - voor groene daken rond de 0,1-0,15 te zijn, een vermindering van 85 tot 90 procent in vergelijking met een ondoordringbare ondergrond.

Ontwerpers en ingenieurs gebruiken routinematig een cijfer van 0,5 (50 procent reductie) om de prestaties van groene daken te beoordelen. Deze discrepantie tussen de praktijk in de industrie en regionale, op bewijzen gebaseerde bevindingen onderstreept de noodzaak van verder onderzoek.

De tweede belangrijkste variabele voor het vasthouden van regenwater was de bodemvervanger. Het meest gebruikte beplantingsmateriaal voor groendaken is gebaseerd op richtlijnen van het Duitse Landschapsonderzoek, Ontwikkelings- en constructiemaatschappij (FLL).

De FLL adviseerde een mineraal aggregaat omdat men denkt dat het langer meegaat en sterker is dan biologische bodemvervangers. Maar deze aanbeveling is vandaag uitgedaagd door onderzoek.

Hill en haar team vergeleken het minerale groeimateriaal met houtcompost. De compost presteerde 10 procent beter dan het mineraal (70 procent versus 60 procent regenval vastgehouden) in bedden zonder irrigatie, en had na verloop van tijd minimale compressie of afbraak.

Een andere belangrijke bevinding in Hill's onderzoek toonde aan dat wanneer het al vochtig is, hetzij door water of regen, het plantmateriaal had de grootste invloed op het vasthouden van water. De compost presteerde tot drie keer beter dan de minerale bodemvervanger wanneer deze volledig verzadigd was (83 procent regenval tegen 29 procent).

Compost een betere bodemvervanger

Dat betekent dat de compost niet alleen in elk seizoen beter presteerde, maar het presteerde veel beter in regenachtige seizoenen en tijdens back-to-back stormen.

De plantdiepte (10 centimeter versus 15 centimeter) en de plantenfamilie (vetplanten versus gras en kruidachtige bloeiende planten) bleken beide weinig invloed te hebben op het vasthouden van regenwater in vergelijking met het plantmateriaal en het bewateringsschema.

En dus zonder afbreuk te doen aan het beheer van het regenwater, plantenselectie kan voldoen aan esthetische doelen en milieunormen, zoals biodiversiteit en de habitat van soorten.

Een van de beperkingen voor de aanleg van groendaken is de gewichtsbelasting, vooral in gebouwen die oorspronkelijk niet zijn gebouwd om het gewicht van een verzadigd groendak op te vangen. Dus, een plantdiepte van 10 centimeter in plaats van 15 zou betekenen dat meer daken in aanmerking zouden kunnen komen voor renovatie.

Niettemin, hoewel een biodivers plantenpalet inclusief grassen en kruidachtige planten een meer esthetisch en ecologisch rijkere groendakoptie zou zijn, die planten hebben wel water nodig om te overleven in steden als Toronto. Omdat irrigatie een negatief effect heeft op het vasthouden van regenwater, groendakontwerpers kunnen droogteresistente vetplanten zoals sedum overwegen.

Echter, wanneer kruidachtige planten worden geplant in compost in plaats van minerale plantmaterialen, de afname van het hemelwaterretentievermogen kan worden voorkomen.

On-demand irrigatie geactiveerd door een bodemvochtsensor kan het waterbeheer in evenwicht brengen met de beschikbaarheid van water voor plantengroei. Verder, compost weegt aanzienlijk minder dan mineraal plantmateriaal, waardoor er meer mogelijkheden zijn voor retrofits.

En dus stelt het onderzoek van Hill en haar team naar vier verschillende groendakvariabelen ons in staat om de voordelen en beperkingen van elk te begrijpen, en hoe deze te combineren zijn.

Groene daken:Optimale groene infrastructuur

Naar onze mening als onderzoekers van het GRIT Lab, groene daken zijn de optimale stedelijke groene infrastructuur vanwege hun multifunctionaliteit:ze kunnen achteraf worden aangebracht op bestaande gebouwen, ze bieden biodiverse ruimte voor stedelijke fauna en ze kunnen openbare ruimtes verrijken waar stedelingen van kunnen genieten. Aanvullend, groene daken kunnen voorheen onherbergzame plekken aangenaam maken, en zorgen voor nieuwe buitenruimte voor kantoormedewerkers.

Deze recente bevindingen laten duidelijk het potentieel van groene daken zien. Maar gedegen wetenschappelijke studies over groene daken, zoals die in het GRIT Lab, zijn nodig om de beste groendaksamenstelling voor optimale prestaties te bepalen.

Bijvoorbeeld, hoewel het planttype weinig effect had op het vasthouden van regenwater, de kruidachtige mix van inheemse planten is aantrekkelijker gebleken voor inheemse bijen en is aantoonbaar aantrekkelijker. Deze informatie is van cruciaal belang; hoewel vetplanten momenteel de industriestandaard zijn, het planten van alleen vetplanten op daken kan mogelijk een negatief effect hebben op de stedelijke ecologie in verschillende regio's.

Een extra variabele waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van een groendak is de locatie. GRIT Lab-onderzoeker Scott MacIvor en co-onderzoekers ontdekten dat bouwhoogte ertoe doet:er zijn veel minder bijenkorven als groene daken te hoog zijn, en dus zou het zinloos zijn om een ​​dak te ontwerpen dat bedoeld is om bijen van meer dan acht verdiepingen te helpen.

Naarmate stormgebeurtenissen frequenter en heviger worden voor gemeenten, steden met een verouderde infrastructuur voor regenwater, zoals Toronto, worstelen met het vinden van manieren om de impact te verminderen. Groene daken kunnen deel uitmaken van deze oplossing, maar niet alle groene daken zijn gelijk gemaakt. Het juiste onderzoek en de juiste kennis is essentieel.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.