Das Acros Fukuoka-Ökogebäude in Fukuoka, Japan, verfügt über eines der berühmtesten Gründächer der Welt. Das GRIT Lab an der Universität von Toronto arbeitet daran, grüne Dächer in die Stadt und darüber hinaus zu bringen, um den Klimawandel zu bekämpfen. (Shutterstock)

Frühling und Sommer 2017 gehörten zu den feuchtesten in Ostnordamerika. Und die Welt beobachtete Houston, wo der Hurrikan Harvey verheerende Überschwemmungen verursachte.

Niederschläge fallen im Frühjahr Rekorde gebrochen in Orten wie Toronto, wo 44.6 Millimeter Regen in 24 Stunden fielen. Die Regenfälle vor dem Frühjahr führten dazu, dass die Regenwasserinfrastruktur in Kanadas größter Stadt überlief und die belebten Straßen der Innenstadt überfluteten.

Die Verstädterung in vielen nordamerikanischen Städten hat zu einem raschen Verlust durchlässiger Oberflächen geführt, auf denen Wasser ungehindert abfließen kann. In Verbindung mit der wachsenden Kernbevölkerung in der Innenstadt von Städten wie Toronto bedeutet dies, dass die vorhandenen Regen- und Abwassersysteme mehr Wasser verwalten müssen als in den vergangenen Jahrzehnten.

Außerdem, Der globale Temperaturanstieg ist mit dem Anstieg extremer Wetterereignisse weltweit verbundenEin Trend, der sich verschlechtern könnte, wenn die globale Erwärmung nicht unter Kontrolle gebracht wird.

Viele Städte sind schlecht ausgestattet diese beispiellosen Niederschlagsmengen aufgrund ihrer unzureichenden und veralteten Regenwasserinfrastruktur zu bewältigen.

Ein Abschleppwagenfahrer spaziert durch Hochwasser, nachdem er nach einem heftigen Gewitter im Juli 2013 ein Auto auf dem Don Valley Parkway in Toronto angeschlossen hat. DIE KANADISCHE PRESSE / Frank Gunn

23 Prozent der Abwasserkanäle in der Innenstadt von Toronto sind kombiniertDies bedeutet, dass sowohl das Regenwasser als auch das Abwasser der Stadt in einem Rohr zu einer Wasseraufbereitungsanlage fließen. In Zeiten starker Regenfälle kann die Menge des Regenwassers in der Kanalisation die Kapazität erreichen und auf die Straßen Torontos sowie in den See und die Flüsse fließen.

Das heißt, um Überschwemmungen in Innenstädten zu vermeiden, wird das Abwasser unbehandelt in Gewässer eingeleitet, die das Schwimmen und andere Freizeitsportarten ermöglichen.

Mit der Niederschlagsmengen steigen weltweitEs ist eine entscheidende Zeit zu untersuchen, wie Städte ihre vorhandene Gebäudeinfrastruktur nachrüsten können, um Hochwasserschäden zu mindern und Regenwasser nachhaltiger zu behandeln.

Grüne Infrastrukturtechnologien wie durchlässige Gehwege, bioswales, Zisternen und Gründächer werden heutzutage häufig empfohlen, um extremen Wetterereignissen zu begegnen.

Gründächer für die Regenwasserbewirtschaftung

Gründächer sind eine grüne Infrastruktur (GI) Option, die auf praktisch jedes Dach mit gegebener Tragfähigkeit angewendet werden kann. Die Vorteile von Gründächern gehen weit über ihre offensichtliche Ästhetik hinaus.

Eine Studie der Bauingenieurin der Universität von Toronto, Jenny Hill, und von Mitforschern im Green Roof Innovation Testing Lab der Schule (GRIT Lab) zeigten, dass Gründächer in der Lage sind, über einen bestimmten Zeitraum durchschnittlich 70 Prozent des Niederschlags zu erfassen, um unterirdische Regenwassersysteme zu entlasten und das Regenwasser wieder in die Atmosphäre abzugeben.

Die Studie untersuchte vier Auslegungsvariablen für Gründächer, die die gängigsten Industriepraktiken darstellen: Pflanztyp (Sukkulenten oder Gräser und krautige Blütenpflanzen), Bodenersatz (Mineral, Holzkompost), Pflanztiefe (10 Zentimeter oder 15 Zentimeter) und Bewässerungsplan ( keine, täglich oder sensoraktiviert) und wie diese vier Faktoren die Wasseraufnahme beeinflussten.

Es wurde gezeigt, dass das Bewässerungsschema den größten Effekt hat. Die Speicherkapazität stieg von 50 Prozent bei täglicher Bewässerung auf 70 Prozent bei sensoraktivierter oder nichtbewässerter Bewässerung. Mit anderen Worten, Dächer, die nicht oder nur bei Erreichen eines vorgegebenen Feuchtigkeitsniveaus bewässert wurden, können Regenwasser besser aufnehmen.

Darüber hinaus berechnete die Studie einen neuen Spitzenabflusskoeffizienten - einen konstanten Wert, der zur Berechnung der Kapazität eines Gründachs zum Halten von Wasser verwendet wird - für Gründächer, die um 0.1-0.15 liegen, eine Reduzierung von 85 zu 90 prozent im Vergleich zu einer undurchlässigen Oberfläche.

Konstrukteure und Ingenieure verwenden routinemäßig eine Zahl von 0.5 (50 prozentuale Reduzierung), um die Leistung von Gründächern zu bewerten. Diese Diskrepanz zwischen Branchenpraxis und regionalen evidenzbasierten Ergebnissen zeigt, dass weitere Forschung notwendig ist.

Sukkulenten und Blütenpflanzen auf dem Dach auf dem Gründach des GRIT Labors. GRIT Lab der Universität Toronto

Die zweitwichtigste Variable für die Regenwasserretention war der Bodenersatz. Das am weitesten verbreitete Gründach-Pflanzmaterial basiert auf Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Landschaftsforschung, -entwicklung und -bau (FLL).

Die FLL empfahl ein Mineralaggregat, da es länger hält und härter ist als biologische Bodenersatzstoffe. Aber diese Empfehlung wurde von in Frage gestellt Forschung heute.

Hill und ihr Team verglichen das mineralische Anbaumaterial mit Holzkompost. Der Kompost übertraf das Mineral um 10 Prozent (70 Prozent im Vergleich zu 60 Prozent zurückgehaltenem Niederschlag) in Betten ohne Bewässerung und hatte Minimale Komprimierung oder zeitlicher Ausfall.

Eine weitere wichtige Erkenntnis in Hill's Studie zeigte, dass das Pflanzmaterial, wenn es bereits durch Bewässerung oder Regen feucht war, den größten Einfluss auf die Wasserretention hatte. Der Kompost übertraf den mineralischen Bodenersatz bei vollständiger Sättigung sogar um das Dreifache (83-Prozent der zurückgehaltenen Niederschläge gegenüber 29-Prozent).

Kompostieren Sie einen besseren Bodenersatz

Das bedeutet, dass der Kompost nicht nur in jeder Jahreszeit eine bessere Leistung erbringt, sondern auch in der Regenzeit und bei aufeinanderfolgenden Stürmen.

Pflanztiefe (10 Zentimeter versus 15 Zentimeter) und die Pflanzenfamilie (Sukkulenten gegen Gras und krautige Blütenpflanzen) zeigten beide geringe Auswirkungen auf die Regenwasserretention im Vergleich zu Pflanzgut und Bewässerungsplan.

Ohne die Regenwasserbewirtschaftung zu beeinträchtigen, kann die Pflanzenauswahl ästhetische Ziele und Umweltstandards wie Artenvielfalt und Artenlebensraum erfüllen.

Im Dachgarten des GRIT Lab von U of T schwebt eine Biene um eine blühende Pflanze. U von T GRIT Lab

Eine der Einschränkungen für die Gründachkonstruktion ist die Gewichtsbelastung, insbesondere in Gebäuden, die ursprünglich nicht für das Gewicht eines gesättigten Gründachs gebaut wurden. Eine Pflanztiefe von 10 Zentimetern im Gegensatz zu 15 würde also bedeuten, dass mehr Dächer nachgerüstet werden könnten.

Obwohl eine Pflanzenpalette mit Biodiversität, einschließlich Gräser und Kräuterpflanzen, eine ästhetisch und ökologisch reichhaltigere Option für Gründächer darstellt, müssen diese Pflanzen gegossen werden, um in Städten wie Toronto überleben zu können. Da sich die Bewässerung negativ auf die Regenwasserretention auswirkt, können Gründachentwickler dürreresistente Sukkulenten wie Sedum in Betracht ziehen.

Wenn jedoch Kräuterpflanzen in Kompost anstatt in mineralischen Pflanzenmaterialien gepflanzt werden, könnte die Abnahme des Regenwasserrückhaltevermögens verhindert werden.

Die bedarfsgesteuerte Bewässerung durch einen Bodenfeuchtesensor kann das Wassermanagement mit der Wasserverfügbarkeit für das Pflanzenwachstum in Einklang bringen. Darüber hinaus wiegt Kompost deutlich weniger als mineralisches Pflanzgut, wodurch sich ein größeres Potenzial für Nachrüstungen ergibt.

Die Forschung von Hill und ihrem Team in Bezug auf vier verschiedene Gründachvariablen ermöglicht es uns, die Vor- und Nachteile jedes einzelnen zu verstehen und zu verstehen, wie sie kombiniert werden können.

Gründächer: Optimale grüne Infrastruktur

Gründächer sind unserer Meinung nach als Forscher des GRIT Lab aufgrund ihrer Multifunktionalität die optimale städtische Grüninfrastruktur: Sie können an bestehenden Gebäuden nachgerüstet werden, sie bieten Raum für Biodiversität städtische Tierwelt und sie können bereichernd sein öffentlicher Raum für Stadtbewohner zum Genießen. Darüber hinaus können Gründächer früher unwirtliche Orte angenehm machen und Büroangestellten neuen Platz im Freien bieten.

Auf dem GRIT Lab-Gründach flattert ein Schmetterling um Blumen. U von T GRIT Lab

Diese jüngsten Erkenntnisse zeigen deutlich das Potenzial von Gründächern. Gründliche wissenschaftliche Studien zu Gründächern, wie sie im GRIT Lab durchgeführt wurden, sind jedoch erforderlich, um die beste Gründachzusammensetzung für eine optimale Leistung zu ermitteln.

Beispielsweise hat sich gezeigt, dass die krautige Mischung einheimischer Pflanzen mehr ist, obwohl der Pflanzentyp nur geringe Auswirkungen auf die Regenwasserretention hatte attraktiv für einheimische bienen und ist wohl attraktiver. Diese Information ist kritisch; Obwohl Sukkulenten derzeit der Industriestandard sind, könnte die Pflanzung nur von Sukkulenten auf Dächern die Stadtökologie in verschiedenen Regionen negativ beeinflussen.

Eine zusätzliche Variable, die bei der Planung eines Gründachs berücksichtigt werden muss, ist seine Position. GRIT Lab-Forscher Scott MacIvor und Co-Forscher fanden heraus, dass Gebäudehöhe wichtig ist: Es gibt viel weniger Bienenstöcke, wenn die Gründächer zu hoch sind, und daher wäre es sinnlos, ein Dach zu entwerfen, das Bienen über acht Stockwerke hinweg hilft.

Während die Sturmereignisse für die Kommunen immer häufiger und schwerwiegender werden, haben Städte mit einer alternden Regenwasserinfrastruktur Schwierigkeiten, Möglichkeiten zu finden, um die Auswirkungen zu mildern. Gründächer können Teil dieser Lösung sein, aber nicht alle Gründächer sind gleich. Die richtige Forschung und das Wissen ist von wesentlicher Bedeutung.

Über den Autor

Catherine Howell, wissenschaftliche Mitarbeiterin, GRIT Lab, University of Toronto; Jennifer Drake, Assistant Professor für Bauingenieurwesen, University of Torontound Liat Margolis, außerordentlicher Professor für Landschaftsarchitektur, University of Toronto

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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