Verktækni - 2018, Qupperneq 31

VERKTÆKNI 2018/24 31
RITRÝNDAR VÍSINDAGREINAR
Hönnun og virkni léttra gróðurþaka
við íslenskar aðstæður
Gróðurþök hafa verið sett upp í vaxandi mæli víða í borgum í Evrópu sem
hluti af blágrænum ofanvatnslausnum. Markmið þessarar rannsóknar var að
greina vatnafræðilega virkni mismunandi útfærslna af léttum gróðurþökum
við íslenskar aðstæður og koma með tillögur að farsælli hönnun gróður-
þaka á Íslandi. Rýnt var í erlendar heimildir og hönnunarleiðbeiningar.
Jafnframt voru byggð tilraunaþök og afrennsli mælt yfir 11 mánuði sam-
hliða mælingum á snjóþekju, rigningu, vindi, og lofthita. Meðalvatnsheldni
þakanna mældist mest 85% í júní og júli í samræmi við erlendar rannsókn-
ir í köldu loftslagi. Vatnsheldnin mældist þó heldur lægri á veturna á Íslandi
(<20%). Marktæk seinkun á massamiðju afrennslis og lækkun afrenns-
listoppa mældist af öllum gróðurþökunum nema helst í stærstu úrkomuat-
burðunum. Vatnsheldni innan hvers atburðar var mest háð lofthitastigi,
uppsafnaðri úrkomu, úrkomu 14 daga fyrir atburð og vindhraða 7 daga fyrir
atburð. Þök með mosavaxinn úthaga virkuðu vel vatnafræðilega, litu vel út,
og þurftu lítið viðhald. Grasþökin voru með hærri vatnsheldni en á móti
báru þau vott um þurrk, og litu illa út sér í lagi fyrri hluta sumars. Ályktað
er að villtur þurrkaþolinn gróður eins og úthagi reynist betur en fóðurgras
sem hefur meiri vatnsþörf og vex hraðar.
ÁGRIP ABSTRACT
Halla Einarsdóttir1,3, Ágúst Elí Ágústsson1,4, Hrund Ólöf Andradóttir1 , Magnús Bjarklind2 og Reynir Sævarsson2
1 Umhverfis- og byggingarverkfræðideild Háskóla Íslands 2 Efla Verkfræðistofa
3 Nú við Umhverfisstofnun 4 Nú við Verkís Verkfræðistofu
Green roofs are increasingly being installed cities in Europe as a part of
sustainable stormwater systems. The goal of this research was to assess the
hydrological efficiency of different configurations of extensive green roofs
in Iceland and present suggestions for successful design of such roofs based
on local materials and weather conditions. International literature and best
design practices were reviewed. Runoff from five test roofs was monitored
for 11 months, in conjunction with snowdepth, rainfall, wind and air
temperature. Green roof water retention measured highest 85% in June and
July in accordance with other studies in cold climates. Water retention
measured, however, somewhat lower during the winter (<20%). Significant
delay of runoff’s center of mass and lowering of peak runoff was measured
in all green roofs except during the largest runoff events. Average event
water retention was correlated to air temperature, cumulative rain, rain 14
days before event and wind speed 7 days before event. Roofs with moss
and sedum turf demonstrated good hydrological efficiency, good appear-
ance and needed little maintenance. Grass turf roofs retained slighlty more
water, but were less drought resistant and looked poorly during early sum-
mer. Wild, water resistent plants like moss and sedum performed better
overall.
1 Inngangur
Þétting byggðar rýfur hina náttúrulega hringrás vatns. Flest öll borgar-
mannvirki eru byggð úr vatnsþéttum efniviði sem leiðir til þess að
úrkoma á ekki lengur greiða leið í jarðveginn og safnast á yfirborði. Hin
hefðbundna lausn er að safna ofanvatni saman í neðanjarðar lagnakerfi
sem flytur það frá mannvirkjum í næsta viðtaka, sjó, stöðuvötn eða ár. Í
eldri borgum eru fráveitulagnir bæði komnar til ára sinna og ekki nægj-
anlega stórar til þess að taka við öllu ofanvatni. Með hnattrænni hlýnun
er spáð breyttu úrkomumynstri og meiri aftakarigningu, sem leiðir til
tíðari flóða í borgarumhverfinu með tilheyrandi tjóni og hættu á sjúk-
dómum, þegar ofanvatn er í sömu lögn og skólp. Endurbygging neðan-
jarðarfráveitukerfa er dýr og veldur einnig miklum óþægindum fyrir
borgarbúa. Því eru fráveituverkfræðingar farnir í ríkara mæli að horfa til
svokallaðra blágrænna ofanvatnslausna sem meðhöndla ofanvatn á yfir-
borðinu (Alta ehf. 2016; Eyrún Pétursdóttir 2016). Blágrænar lausnir
erum meðal annars gróðurdældir, svelgir, tjarnir, gegndræpt malbik og
gróðurþök sem öll hafa getu til þess að hægja á streymi og geyma ofan-
vatn tímabundið eða varanlega.
Gróðurþök eru skilgreind sem flöt eða hallandi þök með gróðri, sem
auka græna ásýnd í þéttbýli og miðla magni og efnasamsetningu ofan-
vatns (Magill o.fl. 2011). Þökin eru flokkuð sem létt (e. extensive) eða
þung (e. intensive) eftir þyngd eða þykkt jarðlaga. Gríðarleg aukning
varð á gróðurþökum upp úr tíunda áratug síðustu aldar í t.d. Austurríki,
Sviss og Þýskalandi (Locatelli o.fl. 2014) í kjölfar markvissra aðgerða í
stefnumörkun, skipulagsferlum, lagasetningum og styrkjum (Magill o.fl.
2011). Samhliða þessari framþróun hefur farið fram vöruþróun og rann-
sóknir. Gefin hafa verið út leiðbeiningarrit, eins og t.d.
„Forschungsgesellschaft Landschatfsentwicklung Landsshcaftsbau e. V.
(FLL, 2014)“ sem fjallar um skipulag, uppbyggingu, og viðhald gróður-
þaka.
Kostir gróðurþaka eru margir. Frá verkfræðilegu sjónarmiði, þá minnka
gróðurþök magn ofanvatns, og seinka tímasetningu flóðtoppa, sem
dregur úr flóðahættu í þéttbýli (Getter og Rowe 2006). Sérvalinn jarð-
vegur og gróður hreinsa ofanvatn með því að sía mengunarefni
(Berndtsson o.fl. 2006). Gróðurþök virka sem auka hitaeinangrun í
köldu loftslagi og bægja hita frá í heitu loftslagi (Magill o.fl. 2011). Með
minni hitasveiflum þá þenjast (og dragast) byggingarefni minna saman,
springa síður og skemmast. Þannig geta gróðurþök enst lengur en hefð-
bundin þök (RRPDC, 2012). Uppsetningarkostnaður gróðurþaka er
almennt hærri en hefðbundinna þaka. En sé litið á lengri líftíma gróð-
urþakanna, lækkun hitunarkostnaðar vegna meiri einangrunar, og
minnkun álags á frárennsliskerfin þá eru gróðurþök talin hagstæðari en
hefðbundin. Fermetraverð á gróðurþökum er mjög breytilegt eftir
aðgengi og verði hráefna. Helstu munar þar um kostnað við jarðvegslag-
ið (Magill o.fl. 2011). Frá vistfræðilegu sjónarmiði, þá laðar gróðurinn
að sér skordýr og fugla svo gróðurþök stuðla að líffræðilegum fjöl-
breytileika í borgarumhverfinu (Bengtsson o.fl. 2005). Frá velferðar-
sjónarmiði, gefa kannanir til kynna neikvæð viðhorf gagnvart köldu
viðmóti þéttbýlis. Borgarbúar sækja í græn svæði þar sem að náttúran
fær að njóta sín. Gróðurinn og hreint vatn minnir á heilbrigða náttúru
og hefur róandi og jákvæð áhrif á mannfólkið (Dunnett 2006).
Rannsókn þessi beinist að léttum gróðurþökum sem einkennast af
3- 15 cm þykku jarðvegslagi (Uhl og Schiedt 2008) og gróðri sem þarfn-
ast lítillar sem engrar umhirðu. Þessum léttu þökum svipar til torfþaka
sem er gömul byggingarhefð á Norðurlöndum. Þrátt fyrir áralanga notk-
un, þá hafa ekki verið gerðar rannsóknir á gróðurþökum miðað við
íslenskar aðstæður. Einnig liggja ekki fyrir innlendar leiðbeiningar um
hönnun og rekstur léttra gróðurþaka. Á norðurslóðum tíðkast að nota
torf á hvolfi í stað jarðvegs. Er slík útfærsla verri en t.d. að setja jarðveg,
eins og mælt er með í erlendum hönnunarleiðbeiningum (t.d. FLL
2014). Einnig er spurning um hversu vel innlendur gróður og jarðvegur
breyti vatnsbúskap við íslenskar aðstæður.
Markmið þessarar rannsóknar var að koma með nýtt innlegg í hönnun
léttra gróðurþaka á Íslandi. Rýnt var í heimildir og vatnafræðileg virkni
gróðurþaka metin. Þessi grein er byggð á tveimur meistara verkefnum í
umhverfisverkfræði við Háskóla Íslands. Lesendum er bent á að frekari
upplýsingar og fróðleik megi finna í ritgerðunum (sjá Ágúst Elí Ágústsson
2015; Halla Einarsdóttir 2018). Hafa skal í huga að framsetning niður-
staða á árstíðabundinni vatnsheldni er að nokkuð ólík en í ritgerðunum.
Fyrirspurnir:
Hrund Ólöf Andradóttir
hrund@hi.is
Greinin barst 28. maí 2018
Samþykkt til birtingar 3. desember 2018