Os telhados verdes estão sendo construídos em grandes cidades para proporcionar o gerenciamento de águas pluviais, reduzir o efeito de ilha de calor urbana e melhorar a qualidade do ar - mas será que eles são eficazes?
John Buck, um cientista de solo inovador baseado em Pittsburgh, Pensilvânia, tem tentado responder quantitativamente a essa pergunta em muitas cidades diferentes usando equipamentos de monitoramento de solo para determinar a eficácia e os melhores tipos de infraestrutura verde para o gerenciamento de águas pluviais.
POR QUE TELHADOS VERDES?
Em cidades mais antigas, o escoamento de águas pluviais é normalmente combinado com fluxos de esgoto, e essas águas combinadas são tratadas em uma estação de tratamento de esgoto durante o tempo seco e eventos de chuva leve. Infelizmente, durante tempestades mais significativas (às vezes, apenas alguns mm de chuva), os fluxos combinados excedem a capacidade da estação de tratamento de esgoto e são descarregados sem tratamento nas águas superficiais como "transbordamentos de esgoto combinados" (CSOs). Uma das maneiras de mitigar os CSOs é capturar e armazenar as águas pluviais para mantê-las fora do esgoto combinado. Um telhado verde é essencialmente um jardim em um telhado, mas em vez de cultivar plantas no solo, os instaladores usam um substrato sintético feito de xisto expandido, argila expandida, tijolo triturado ou outro material altamente poroso e leve com altas taxas de infiltração. Durante um evento de tempestade, a água será absorvida pelo espaço poroso cheio de ar no substrato, que age como uma esponja para absorver a chuva. O excesso de água fluirá para uma camada de drenagem subterrânea e sairá do jardim do telhado por meio dos drenos existentes no telhado. Como uma fração substancial das águas pluviais é armazenada no substrato, ela pode se dissipar posteriormente por meio da evapotranspiração, em vez de contribuir para o volume de águas pluviais e para os esgotos sanitários.
ENCONTRAR RESPOSTAS
Os projetistas e os órgãos reguladores querem saber se os telhados verdes funcionam bem e se estão sendo projetados em excesso. Eles querem respostas para perguntas como: "Que tipo de substrato devo usar? Que tipos de plantas podem sobreviver às condições do telhado verde? Precisarei irrigar o telhado verde quando não houver tempestades para regar as plantas?" e "O telhado verde funcionará tão bem durante uma tempestade de uma polegada que ocorre em meia hora quanto uma tempestade de cinco polegadas que ocorre em cinco dias?" Registrador de dados ZL6 Buck está usando lisímetros de solo e pluviômetros de balde basculante modificados para medir a quantidade, a intensidade e a qualidade da água que entra e sai dos telhados verdes. Ele também monitora os parâmetros meteorológicos e calcula a evapotranspiração diária das paisagens. Usando os sensores de solo da METER, ele mede a condutividade elétrica (sais dissolvidos), o conteúdo volumétrico de água e a temperatura. Ele instalou registradores de dados METER que enviam dados para a Web por meio de conexão celular GSM, permitindo que as partes interessadas acessem os dados em tempo real. Essa telemetria de dados oferece segurança adicional aos dados, resultados atualizados imediatamente, feedback instantâneo de problemas no sistema e uma maneira fácil de compartilhar dados com outras pessoas.
O QUE FOI APRENDIDO?
Buck descobriu que os telhados verdes têm muito mais capacidade do que as pessoas imaginavam. Paul, Minnesota, o telhado verde reteve água suficiente para reduzir o escoamento para cerca de metade de um telhado convencional, e a intensidade máxima do escoamento foi cerca de um quarto do que teria sido sem o telhado verde. No Phipps Conservatory, em Pittsburgh, houve uma redução de 87% no escoamento anual e quase nenhum escoamento em eventos típicos de chuva de verão. Buck comenta: "É interessante notar que, no projeto Penfield, esperávamos um melhor desempenho hidrológico onde os solos eram mais espessos, mas não houve diferença, ou os resultados foram ligeiramente inversos às expectativas. Essa inversão provavelmente se deveu à influência de confusão da irrigação, que provavelmente não foi uniforme e não foi medida pelo pluviômetro."
NOVOS DESAFIOS PARA OS TELHADOS VERDES
Os resultados dos telhados verdes são promissores, mas apresentam um novo desafio: garantir que as plantas tenham água suficiente. O ponto crucial do desafio é que o material de substrato leve de xisto/argila expandida, o padrão no projeto de telhados verdes, faz um bom trabalho de absorção de água, mas tem algumas propriedades peculiares que são diferentes dos solos típicos. Especificamente, os meios de xisto expandido e argila expandida tendem a ser dominados por areia e partículas finas do tamanho de cascalho que fornecem uma alta proporção de macroporos, mas a porosidade interna das partículas grandes é dominada por microporos. Essa distribuição do tamanho dos poros leva os pesquisadores a duas perguntas importantes: quanta água estará prontamente disponível para o crescimento das plantas? E a condutividade hidráulica não saturada será adequada para evitar que as raízes passem fome sob alta demanda de evaporação, permitindo que a água flua para as raízes a partir do solo em geral? Essas são questões críticas à medida que as tecnologias de telhado verde continuam a evoluir.
MEDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA A VALIDAÇÃO DO TELHADO VERDE
Ainda assim, Buck aprendeu muito com seu trabalho. Considerando a distribuição espacial selvagem das tempestades de verão, os estudos quantitativos de desempenho de telhados verdes exigem que a precipitação seja medida localmente. O monitoramento das medições do teor de umidade do solo, em conjunto com as medições de drenagem do lysimeter de chuva e do solo, revela o grau de saturação total e capilar, a taxa de drenagem e a porosidade disponível para armazenamento. Os sensores de potencial hídrico do solo METER, colocados dentro da franja capilar da água acumulada sobre as camadas de drenagem subsuperficial, podem fornecer informações úteis sobre a secura da camada de drenagem e do solo sobreposto, bem como sobre o armazenamento disponível de águas pluviais na camada de drenagem. A medição direta da drenagem do solo por meio de lisímetros é uma medida suplementar fundamental em projetos de quantificação do desempenho de telhados verdes, pois há um componente não medido de armazenamento de água quando suculentas alpinas resistentes à seca (geralmente espécies de Sedum) são usadas em telhados verdes. As plantas Sedum podem absorver até 10 mm de equivalente de chuva em seus tecidos vegetais.
OUTROS PROJETOS E PLANOS FUTUROS
No nível do solo, a Buck está quantificando o desempenho de áreas de infiltração intensiva de águas pluviais conhecidas como jardins de chuva, áreas de biorretenção ou, mais genericamente, melhores práticas de gestão de águas pluviais baseadas em infiltração (BMPs baseadas em infiltração). Ao monitorar as BMPs de águas pluviais baseadas em infiltração, Buck usou ferramentas semelhantes àquelas usadas em telhados verdes, mas acrescentou sensores de nível de água e piezômetros. Buck descobriu que as medições auxiliares de condutividade elétrica, geralmente disponíveis nos sensores de conteúdo de água, juntamente com a amostragem da água da superfície e dos poros, podem ser usadas para documentar as transformações que ocorrem nos sistemas de infiltração. Essas medições agora se combinam para mostrar que os telhados verdes e as BMPs baseadas em infiltração estão de fato fazendo a diferença nos ambientes urbanos e nas contribuições para as CSOs. O desafio agora é como implementar essa tecnologia de forma mais ampla. Mas, com a validação em mãos, esse trabalho deve ser um pouco mais fácil.
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