Вплив «зелених» покрівель на управління дощовими водами: огляд наукових досліджень та перспективи використання
DOI:
https://doi.org/10.32347/2411-4049.2023.2.35-53Ключові слова:
«зелені» конструкції, «зелена» покрівля, дощові води, зливові стоки, середня ефективність утримання, управління, перспективи використанняАнотація
Проаналізовано багатогранні переваги «зелених» технологій, однією з яких є ефективне управління дощовими водами в урбанізованих регіонах, що дозволяє вирішити ряд важливих проблем, таких як: локальна утилізація стоків; зменшення обсягів стоку, за рахунок евапотранспірації з рослинності та відкритих поверхонь; затримка дощової води в ґрунті; зменшення пікових значень стоку за рахунок тимчасового зберігання води в субстраті і дренажному шарі; поліпшення якості дощових вод, які далі потрапляють в ґрунт або збираються в окремі резервувари з метою подальшого використання в технічних чи побутових цілях. На основі аналізу експериментальних досліджень науковців світового рівня показано, що для екстенсивних «зелених» дахів середня ефективність утримання дощової води оцінюється між 45% і 60%, а сукупні річні утримання становлять близько 50% і 60%, залежно від місцевого клімату. Наведено результати досліджень по визначенню ступеня зниження стоку дощової води з поверхонь «зелених» покрівель, які проводилися на двох модельних дахах (екстенсивному та інтенсивному) у Польщі. Обґрунтовано припущення, що дощова вода, поглинена шарами «зеленого» даху, повільно випаровується протягом тривалого періоду часу, що означає підтримку більш стабільної відносної вологості повітря в околицях будівлі. Представлено методику визначення кількості відтоку дощової води з поверхні «зелених» покрівель, а також визначення добового навантаження відведення дощової води на аналізованій ділянці. Було встановлено, що близько 44% дощової води від проливних дощів затримується в шарах «зеленої» покрівлі, а в разі інтенсивності, що не перевищує 5 мм/добу, дощова вода повністю затримується як інтенсивними, так і екстенсивними дахами. Розглянуто переваги «зелених» технологій в процесі фільтрації дощової води, яку можна збирати в резервуари і використовувати для технічних потреб. Проаналізовано перспективи управління дощовими стоками з використанням систем «зеленого» покриття на дахах у різних країнах світу і, зокрема, в Україні. Наведено рейтинг загальної площі та щільності «зелених» дахів, які використовуються для управління дощовими водами, у різних містах світу за 2022 рік. Авторами розроблено та представлено рекомендовану систему заходів для розвитку та впровадження «зелених» дахів в Україні.
Посилання
Hlushchenko, R. O., Tkachenko, T. M., & Mileikovskyi, V. O. (2021). Efective drainage of rainwater from roads by rain garden-strips in the concept of the city-sponge. Environmental Safety and Natural Resources, 40(4), 46–59. https://doi.org/10.32347/2411-4049.2021.4.46-59
Mohammad A. Alim, Ataur Rahman, Zhong Tao, Brad Garner, Robert Griffith, Mark Liebman. (2022). Green roof as an effective tool for sustainable urban development: An Australian perspective in relation to stormwater and building energy management. Journal of Cleaner Production. Volume 362. 132561. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132561
Tkachenko T.M. (2018). Problems of classification and use of "green constructions" in greening of modern cities. Ecological sciences: scientific and practical journal. No. 1(20). T.2. P. 21-24.
Tkachenko T.M. (2018). Problems of classification and use of "green constructions" in greening of modern cities. III International scientific-practical congress: "Urban environment - XXI century". P. 50-52.
Florence Rezende Leite, Maria Lúcia Pereira Antunes. (2023). Green roof recent designs to runoff control: A review of building materials and plant species used in studies. Ecological Engineering. Volume 189. 106924. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2023.106924
Mohammad A. Alim. (2023). Experimental investigation of a multilayer detention roof for stormwater management. Journal of Cleaner Production. Volume 395. 136413. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136413
Jing Yan, Shouhong Zhang, Jianjun Zhang. (2022). Stormwater retention performance of green roofs with various configurations in different climatic zones. Journal of Environmental Management. Volume 319. 115447. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115447
Dorin Maier. (2022). Perspective of using green walls to achieve better energy efficiency levels. A bibliometric review of the literature. Energy and Buildings. Volume 264. 112070. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112070
Elmira Jameia. (2021). Review on the cooling potential of green roofs in different climates. Science of The Total Environment. Volume 791. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721034781
Mohammad Reza Seyedabadi, Mohsen Karrabi, Jafar Nabati. (2022). Investigating green roofs’ CO2 sequestration with cold- and drought-tolerant plants (a short- and long-term carbon footprint view). Environmental Science and Pollution Research. Volume 29. P. 14121–14130. https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-021-16750-w
Victor G. Pessoa, Cristiane Guiselini, Abelardo A. de A. Montenegro, Heliton Pandorfi, José A. D. Barbosa Filho, Thais F. da S. Vicente. (2022). Carbon sequestration by plant species used in green roofs across different periods. Rev. bras. eng. agríc. ambient. Volume 26 (6). https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v26n6p407-411
Wooster E.I.F., Fleck R., Torpy F., Ramp D., Irga P.J. (2022). Urban green roofs promote metropolitan biodiversity: A comparative case study. Building and Environment. Volume 207, Part A. 108458. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2021.108458
Jiawei Fu, Karine Dupre, Silvia Tavares, David King, Zsuzsa Banhalmi-Zakar. (2022). Optimized greenery configuration to mitigate urban heat: A decade systematic review. Frontiers of Architectural Research. Volume 11, Issue 3. P. 466-491. https://doi.org/10.1016/j.foar.2021.12.005
Wen Liu, Qi Feng, Weiping Chen, Wei Wei, Ravinesh C. Deo. (2019). The influence of structural factors on stormwater runoff retention of extensive green roofs: new evidence from scale-based models and real experiments. Journal of Hydrology. Volume 569. P. 230-238. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.11.066
Agnieszka Szpak, Joanna Modrzyńska, Joanna Piechowiak. (2022). Resilience of Polish cities and their rainwater management policies. Urban Climate. Volume 44. 101228. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2022.101228
Gilbert Osayemwenre, Otolorin Adelaja Osibote. (2021). A Review of Health Hazards Associated with Rainwater Harvested from Green, Conventional and Photovoltaic Rooftops. International Journal of Environmental Science and Development. Vol. 12, No. 10. e7e6639410ac4d63ba8569f7e40cda02550c.pdf (semanticscholar.org)
Sylvana Melo dos Santos, Érika Pinto Marinho, Glenda Cordeiro de Oliveira Lima, Everton Santos de Barros, Yan Ranny Machado Gomes. (2022). Green roof drained rainwater quality assessment: a physicochemical analysis from a case study in Northeastern Brazil. Sustainable Water Resources Management. Volume 8. https://link.springer.com/article/10.1007/s40899-022-00698-x
Procaccini G., Monticelli C. (2021). A Green Roof Case Study in the Urban Context of Milan: Integrating the Residential and Cultivation Functions for Sustainable Development. Water. Vol. 13(2), 137. https://doi.org/10.3390/w13020137
Baryła A., Karczmarczyk A., Bus A. (2018). Role of substrates used for green roofs in limiting rainwater runoff. Journal of Ecological Engineering. 19(5):86-92. https://doi.org/10.12911/22998993/91268
Mentens J., Raes D., Hermy M. (2006). Green roofs as a tool for solving the rainwater runoff problem in the urbanized 21st century? Landscape and Urban Planning. Volume 77. Issue 3. P. 217-226. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2005.02.010
Haowen Xie, Jun Liu, Mark Randall. (2022). Impact of structural factors on green roof runoff – A field investigation and statistical analysis. Journal of Hydrology. Volume 613, Part A. 128345. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.128345
Stovin V., Poë S., Berretta C. (2013). A modelling study of long term green roof retention performance. Journal of Environmental Management. Volume 131. P. 206-215. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2013.09.026
Ju Young Lee, Min Jung Lee, Mooyoung Han. (2015). A pilot study to evaluate runoff quantity from green roofs. Journal of Environmental Management. Volume 152. P. 171-176. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.01.028
Yongwei Gong, Dingkun Yin, Junqi Li et al. (2019). Performance assessment of extensive green roof runoff flow and quality control capacity based on pilot experiments. Science of The Total Environment. Volume 687. P. 505-515. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.06.100
Wen Liu, Bernard A. Engel, Qi Feng, Ruolin Li. (2022). Simulating annual runoff retention performance of extensive green roofs: A comparison of four climatic regions in China. Journal of Hydrology. Volume 610. 127871. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.127871
Fitsum Tariku, Sara Hagos. (2022). Performance of green roof installed on highly insulated roof deck and the plants’ effect: An experimental study. Building and Environment. Volume 221. 109337. https://doi.org/10.1016/j.builde.nv.2022.109337
Agnieszka Bus, Anna Szelągowska. (2021). Green Water from Green Roofs - The Ecological and Economic Effects. Sustainability. Vol. 13(4). 2403. https://doi.org/10.3390/su13042403
Zhang Z., Szota C., Fletcher T., Williams N., Farrell C. (2019). Green roof storage capacity can be more important than evapotranspiration for retention performance. J. Environ Management. 232:404–412. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.11.070
Alicja Kolasa-Więcek, Dariusz Suszanowicz. (2021). The green roofs for reduction in the load on rainwater drainage in highly urbanised areas. Environmental Science and Pollution Research. 28:34269–34277. https://doi.org/10.1007/s11356-021-12616-3
Kaiser D., Köhler M., Schmidt M., Wolff F. (2019). Increasing evapotranspiration on extensive green roofs by changing substrate depths, construction, and additional irrigation. Buildings. 9:173. https://doi.org/10.3390/buildings9070173
Cipolla S.S., Altobelli M., Maglionico M. (2018). Decentralized Water Management: Rainwater Harvesting, Greywater Reuse and Green Roofs within the GST4Water Project. Proceedings. Vol. 2. P. 673-680. https://doi.org/10.3390/proceedings2110673
Tkachenko Tatiana. (2019). The reuse of rainwater drains by using «green roofs». USEFUL online journal. Discipline: Water Supply & Treatment. Volume 3, Issue 1. https://journals.indexcopernicus.com/api/file/viewByFileId/631224.pdf
Tkachenko T.M., Prokopenko I.O. (2020). Calculation of retained surface runoff by the roof of a German manufacturer. Ekolohichna bezpeka ta pryrodokorystuvannya. No. 3 (35), P. 44–56. https://doi.org/10.32347/2411-4049.2020.3.44-56 [in Ukrainian].
Velasco-Munoz J.F., Aznar-Sanchez J.A., Batiles-delaFuente A., Fidelibus M.D. (2019). Rainwater harvesting for agricultural irrigation: An analysis of global research. Water. Vol. 11. 1320. https://doi.org/10.3390/w11071320
Nandan Shetty, Mark Wang, Robert Elliott, Patricia Culligan. (2022). Examining How a Smart Rainwater Harvesting System Connected to a Green Roof Can Improve Urban Stormwater Management. Water. Vol. 14(14). 2216. https://doi.org/10.3390/w14142216
Thomas Schatzmayr Welp Sa, Mohammad K. Najjar, Ahmed W. A. Hammad, Elaine Vazquez, Assed Haddad. (2022). Assessing rainwater quality treated via a green roof system. Clean Technologies and Environmental Policy. Volume 24. P. 645–660. https://link.springer.com/article/10.1007/s10098-021-02144-6
Irga P.J., Braun J.T., Douglas A.N.J., Pettit T., Fujiwara S., Burchett M.D., Torpy F.R. (2017). The distribution of green walls and green roofs throughout Australia: Do policy instruments influence the frequency of projects? Urban Forestry & Urban Greening. Volume 24. P. 164-174. https://doi.org/10.1016./j.ufug.2017.03.0264
Jing Dong, Jin Zuo, Jiancheng Luo. (2020). Development of a Management Framework for Applying Green Roof Policy in Urban China: A Preliminary Study. Sustainability. Vol. 12(24). 10364. https://doi.org/10.3390/su122410364
Guidelines for the Planning, Construction and Maintenance of Green Roofs; Landscape Development and Landscaping Research Society e.v. (FLL): Bonn, Germany. 2018. Retrieved from: https://bit.ly/3QCoLzG
Xi Chen, Chenyang Shuai, Zhenhao Chen, Yu Zhang. (2019). What are the root causes hindering the implementation of green roofs in urban China? Science of The Total Environment. Volume 654. P. 742-750. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.11.051
Maya S., Steven W.P., Jeff. J. (2019). Green Roof and Wall Policy in North America-Regulations, Incentives, and Best Practices. Retrieved March, 8, 2023 from: https://greenroofs.org/policy-resources.
Tkachenko, T. M. (2018). Naukovo-metodolohichni osnovy pidvyshchennia rivnia ekolohichnoi bezpeky urbotsenoziv shliakhom stvorennia enerhoefektyvnykh tekhnolohii «zelenoho» budivnytstva. dys. ... d-ra tekhn. Nauk. Kyiv: Kyivskyi natsionalnyi universytet budivnytstva i arkhitektury [in Ukrainian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Tkachenko T.M., Mileikovskyi V.O., Kravchenko M.V.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Збірник «Екологічна безпека та природокористування» працює у рамках міжнародної ліцензії Creative Commons Attribution («із зазначенням авторства») 4.0 International (CC BY 4.0).
Ліцензійна політика журналу сумісна з переважною більшістю політик відкритого доступу та архівування матеріалів.
