John Buck, un innovativo scienziato del suolo con sede a Pittsburgh, in Pennsylvania, ha cercato di rispondere quantitativamente a questa domanda in molte città diverse, utilizzando apparecchiature di monitoraggio del suolo, al fine di determinare l'efficacia e i migliori tipi di infrastrutture verdi per la gestione delle acque meteoriche.

PERCHÉ I TETTI VERDI?

Nelle città più vecchie, le acque meteoriche di dilavamento sono tipicamente combinate con i flussi fognari, e queste acque combinate sono trattate in un impianto di trattamento delle acque reflue durante il tempo asciutto e gli eventi di pioggia leggera. Purtroppo, durante i temporali più consistenti (a volte solo pochi mm di pioggia) i flussi combinati superano la capacità dell'impianto di trattamento delle acque reflue e vengono scaricati senza trattamento nelle acque superficiali come "tracimazione di acque reflue combinate" (CSO). Uno dei modi per mitigare i CSO è quello di catturare e immagazzinare l'acqua piovana per tenerla fuori dalle fognature combinate. Un tetto verde è essenzialmente un giardino sul tetto, ma invece di coltivare le piante nel terreno, gli installatori utilizzano un substrato sintetico fatto di scisto espanso, argilla espansa, mattoni frantumati o altri materiali altamente porosi e leggeri con alti tassi di infiltrazione. Durante un evento temporalesco, l'acqua si infiltra nello spazio dei pori riempito d'aria del substrato, che agisce come una spugna per assorbire la pioggia. L'acqua in eccesso fluisce in uno strato di drenaggio sotterraneo e lascia il giardino pensile attraverso gli scarichi esistenti. Poiché una parte sostanziale dell'acqua piovana viene immagazzinata nel substrato, può essere successivamente dissipata attraverso l'evapotraspirazione, invece di contribuire al volume delle acque piovane e ai CSO.

TROVARE RISPOSTE

I progettisti e le autorità di regolamentazione vogliono sapere quanto funzionano i tetti verdi e se sono stati progettati in modo eccessivo. Vogliono risposte a domande come: "Che tipo di substrato dovrei usare? Quali tipi di piante possono sopravvivere alle condizioni del tetto verde? Avrò bisogno di irrigare il tetto verde quando non ci sono temporali per innaffiare le piante?" e "Il tetto verde funzionerà altrettanto bene durante una tempesta di un pollice che si verifica in mezz'ora rispetto a una tempesta di cinque pollici che si verifica in cinque giorni?". Il data logger ZL6 Buck utilizza lisimetri per il suolo e pluviometri a secchio ribaltabile modificati per misurare la quantità, l'intensità e la qualità dell'acqua che entra ed esce dai tetti verdi. Inoltre, tiene traccia dei parametri meteorologici e calcola l'evapotraspirazione giornaliera dei paesaggi. Utilizzando i sensori del suolo METER, misura la conducibilità elettrica (sali disciolti), il contenuto volumetrico di acqua e la temperatura. Ha installato registratori di dati METER che inviano i dati al web tramite connessione cellulare GSM, consentendo alle parti interessate di accedere ai dati in tempo reale. La telemetria dei dati offre una maggiore sicurezza dei dati, risultati immediatamente aggiornati, feedback immediato sui problemi del sistema e un modo semplice per condividere i dati con gli altri.

NUOVE SFIDE PER I TETTI VERDI

I risultati dei tetti verdi sono promettenti, ma presentano una nuova sfida: assicurarsi che le piante abbiano acqua a sufficienza. Il punto cruciale della sfida è che il materiale di substrato leggero, argilla espansa e scisto, lo standard nella progettazione dei tetti verdi, fa un buon lavoro di assorbimento dell'acqua, ma ha alcune proprietà peculiari che sono diverse dai terreni tipici. In particolare, l'argilla espansa e l'argilla espansa tendono a essere dominate da sabbia e particelle fini di ghiaia che forniscono un'alta percentuale di macropori, ma la porosità interna delle grandi particelle è dominata da micropori. Questa distribuzione delle dimensioni dei pori porta i ricercatori a porsi due importanti domande: quanta acqua sarà prontamente disponibile per la crescita delle piante? E la conducibilità idraulica insatura sarà adeguata per evitare di affamare le radici in condizioni di elevata richiesta di evaporazione, consentendo all'acqua di fluire verso le radici dalla massa del suolo? Si tratta di domande cruciali, dato che le tecnologie dei tetti verdi continuano ad evolversi.

MISURE RICHIESTE PER LA CONVALIDA DEL TETTO VERDE

Tuttavia, Buck ha imparato molto dal suo lavoro. Considerando la selvaggia distribuzione spaziale dei temporali estivi, gli studi quantitativi sulle prestazioni dei tetti verdi richiedono la misurazione delle precipitazioni a livello locale. Il monitoraggio delle misurazioni del contenuto di umidità del suolo, di concerto con le precipitazioni e le misurazioni del lysimeter del suolo sul drenaggio, rivelano il grado di saturazione totale e capillare, il tasso di drenaggio e la porosità disponibile per l'immagazzinamento. I sensori di potenziale idrico del suolo METER, posizionati all'interno della frangia capillare dell'acqua stagnante sugli strati di drenaggio del sottosuolo, possono fornire utili indicazioni sul grado di secchezza dello strato di drenaggio e del terreno sovrastante, nonché sulla disponibilità di stoccaggio dell'acqua piovana all'interno dello strato di drenaggio. La misurazione diretta del drenaggio del suolo mediante lisimetri è una misura supplementare fondamentale nei progetti di quantificazione delle prestazioni dei tetti verdi, in quanto esiste una componente non misurata di stoccaggio dell'acqua laddove si utilizzano succulente alpine resistenti alla siccità (tipicamente specie di Sedum). Le piante di Sedum possono assorbire fino a 10 mm di pioggia equivalente nei loro tessuti vegetali.

ALTRI PROGETTI E PIANI FUTURI

A livello del suolo, Buck sta quantificando le prestazioni delle aree di infiltrazione intensiva delle acque meteoriche, note come giardini pluviali, aree di bio-ritenzione o, più genericamente, migliori pratiche di gestione delle acque meteoriche basate sull'infiltrazione (Infiltration-based BMPs). Nel monitorare le BMP per le acque meteoriche basate sull'infiltrazione, Buck ha utilizzato strumenti simili a quelli usati per i tetti verdi, ma ha aggiunto sensori di livello dell'acqua e piezometri. Buck ha scoperto che le misure accessorie di conducibilità elettrica, spesso disponibili sui sensori di contenuto d'acqua, insieme al campionamento dell'acqua superficiale e dei pori, possono essere utilizzate per documentare le trasformazioni che avvengono nei sistemi di infiltrazione. Queste misurazioni si combinano per dimostrare che i tetti verdi e le BMP basate sull'infiltrazione fanno effettivamente la differenza negli ambienti urbani e nei contributi ai CSO. La sfida ora è come implementare questa tecnologia in modo più diffuso. Ma, con la convalida ora in mano, il lavoro dovrebbe essere più facile.

Scoprite i data logger METER, i sensori di umidità del suolo e di potenziale idrico

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