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Abstract and Figures

Negative impacts on the environment, such as floods severity, have been significantly intensified due to urban population growth, soil imperviousness, the lack of a Stormwater Management Plan, and the overuse of channelization. Therefore, the need of a paradigm shift in the traditional conception of stormwater drainage originated the concept of Low Impact Development (LID), which has as a principle to manage stormwater as close to its source as possible by applying techniques that allow restoring natural functions lost due to urbanization process. In this context, the use of green roofs is a widely accepted technique because of its contribution to the quali-quantitative stormwater control, besides other benefits. This paper presents the results of a long-term study about the efficiency of a green roof on the quantitative stormwater control. It was possible to reduce, on average, 62% of runoff, promoting a runoff delay and a reduction on peak flow, allowing, therefore, the desired control. However, its efficiency is highly dependent on climatic and precedent soil moisture conditions.
Content may be subject to copyright.
TASSI, R.; TASSINARI, L. C. da S.; PICCILLI, D. G. A.; PERSCH, C. G. Telhado verde: uma alternativa sustentável para a
gestão das águas pluviais. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
ISSN 1678-8621 Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído.
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Telhado verde: uma alternativa sustentável
para a gestão das águas pluviais
Green roof: a sustainable alternative for stormwater
management
Rutinéia Tassi
Lucas Camargo da Silva Tassinari
Daniel Gustavo Allasia Piccilli
Cristiano Gabriel Persch
Resumo crescimento da população urbana tem gerado impactos negativos
muito mais significativos sobre o meio ambiente, tais como as
enchentes, que se mostram cada vez mais severas em decorrência da
impermeabilização do solo com a falta de um plano de manejo das
águas pluviais, e o emprego excessivo de canalizações. Diante da necessidade de
uma mudança de paradigma na concepção das obras de drenagem pluvial, surgiu o
conceito de Desenvolvimento de Baixo Impacto (DBI), cujo princípio é a gestão
das águas pluviais próximo a sua origem, buscando a utilização de técnicas que
permitam mimetizar funções naturais que são perdidas com a urbanização. Nesse
contexto, os telhados verdes vêm sendo empregados, pois, além de outros
benefícios, contribuem para o controle quali-quantitativo das águas pluviais. Neste
trabalho são apresentados os resultados de um estudo de longo prazo sobre a
eficiência de um telhado verde no controle quantitativo das águas pluviais. Foi
possível reduzir, em média, 62% do escoamento superficial, promovendo um
retardo no escoamento e reduzindo as vazões de pico, o que gerou o controle
desejado. No entanto, sua eficiência é altamente influenciada pelas condições
climáticas e de umidade do solo que antecedem cada evento chuvoso.
Palavras-chave: Telhado verde. Controle. Escoamento pluvial. Desenvolvimento
Urbano de Baixo Impacto.
Abstract
Negative impacts on the environment, such as floods severity, have been
significantly intensified due to urban population growth, soil imperviousness, the
lack of a Stormwater Management Plan, and the overuse of channelization.
Therefore, the need of a paradigm shift in the traditional conception of stormwater
drainage originated the concept of Low Impact Development (LID), which has as
a principle to manage stormwater as close to its source as possible by applying
techniques that allow restoring natural functions lost due to urbanization process.
In this context, the use of green roofs is a widely accepted technique because of its
contribution to the quali-quantitative stormwater control, besides other benefits.
This paper presents the results of a long-term study about the efficiency of a green
roof on the quantitative stormwater control. It was possible to reduce, on average,
62% of runoff, promoting a runoff delay and a reduction on peak flow, allowing,
therefore, the desired control. However, its efficiency is highly dependent on
climatic and precedent soil moisture conditions.
Keywords: Bamboo. Green roof. Control. Stormwater. Low Impact Development.
O
Rutinéia Tassi
Universidade Federal de Santa Maria
Santa Maria - RS - Brasil
Lucas Camargo da Silva
Tassinari
Universidade Federal de Santa Maria
Santa Maria - RS - Brasil
Daniel Gustavo Allasia Piccilli
Universidade Federal de Santa Maria
Santa Maria - RS - Brasil
Cristiano Gabriel Persch
Engenheiro Civil
Santa Maria RS - Brasil
Recebido em 15/04/13
Aceito em 30/09/13
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Tassi, R.; Tassinari, L. C. da S.; Piccilli, D. G. A.; Persch, C. G.
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Introdução
Segundo dados do Fundo de População das Nações
Unidas (UNITED..., 2013), a população mundial já
ultrapassa 7 bilhões de pessoas. No Brasil, a
população é superior a 190 milhões de
indivíduos (IBGE, 2010), tendo aumentado o grau
de urbanização de aproximadamente 81%, em
2000, para mais de 84%, em 2010.
Com o crescimento urbano, as edificações e obras
de infraestrutura urbana (ruas, passeios públicos,
estacionamentos, telhados, etc.) alteram
significativamente a cobertura do solo e a
topografia. Além dos impactos diretos aos
ecossistemas terrestres e aquáticos, o clima urbano
é modificado.
Ocorre a formação do efeito conhecido como ilha
de calor urbano como resultado da substituição de
áreas verdes por superfícies compostas de concreto
e asfalto. Essas superfícies absorvem e retêm calor
por mais tempo que as áreas verdes (ROCHA;
SOUZA; CASTILHO, 2011), resultando em um
acréscimo da temperatura na cidade e,
consequentemente, no aumento dos custos de
refrigeração dos ambientes (GIBBS et al., 2006).
A introdução de superfícies impermeáveis no
espaço urbano também reduz a possibilidade de
infiltração das águas pluviais e as taxas de
evapotranspiração, os caminhos naturais de
escoamento são eliminados, e há um aumento nas
vazões e no volume das águas pluviais que são
escoadas superficialmente. Nota-se, ainda, o
aumento da pluviosidade urbana no verão, o que
contribui para o aumento do problema das
enchentes e a desumidificação causada, sobretudo,
pela diminuição da evapotranspiração devido à
ausência de vegetação (PINTO, 2007). A alteração
dos processos hidrológicos no meio urbano
provoca o aumento do escoamento superficial da
situação de pré-ocupação em várias ordens de
grandeza (UNITED..., 2003; URBONAS;
STAHRE, 1993; TUCCI, 2005; CLARKE; KING,
2005), traduzindo-se em enchentes.
Nos últimos anos, as enchentes têm-se tornado
mais graves e frequentes, demonstrando a
fragilidade do sistema hidrológico urbano no qual
pequenas mudanças podem acarretar grandes
alterações em seu funcionamento, com
significativos impactos financeiros e psicológicos
sobre a população (BRAGA; CARVALHO, 2003).
Tradicionalmente, o tratamento dado ao
escoamento superficial no meio urbano tem sido o
de introdução de sistemas de drenagem eficientes
em sua captação e afastamento, minimizando os
danos provocados pelas inundações. Essa
abordagem, no entanto, acaba apenas transferindo
os impactos do aumento do escoamento superficial
para regiões que se encontram a jusante, e é
insustentável, pois, à medida que a
impermeabilidade aumenta, novas obras, ou
mesmo ampliações, são necessárias. Além disso,
frequentemente, o escoamento superficial é
conduzido diretamente a um corpo hídrico
receptor, ignorando a passagem por áreas com
potencial de infiltração e conexão com planícies de
inundação, que são altamente eficientes na
remoção de poluentes (KAUSHAL et al., 2008).
Algumas estratégias podem ser aplicadas para
mitigar os impactos negativos da
impermeabilização das superfícies nas áreas
urbanas. O mais comum é tratar os sintomas da
impermeabilidade superficial mediante o emprego
de práticas da engenharia, com o uso de estruturas
conhecidas internacionalmente como BMP - Best
Management Practices (Melhores Práticas de
Gestão). Essas estruturas são projetadas e
construídas para reter o volume escoado
superficialmente e promover a melhoria da
qualidade da água, normalmente com o emprego
de processos biológicos.
Entre as estruturas utilizadas para esses fins podem
ser citadas as bacias de retenção, banhados
construídos, áreas de biorretenção, filtros de areia,
entre outros (UNITED..., 2003). Uma segunda
estratégia consiste na identificação de áreas com
elevado valor ecológico na paisagem e sua
proteção, de maneira a evitar sua conversão em
área impermeável. Isso normalmente é realizado
mediante a criação de parques ou corredores
ecológicos, com a utilização de instrumentos legais
(ARENDT, 2004). Frequentemente as zonas
ripárias são identificadas e incorporadas ao espaço
verde a ser preservado na área urbana, de maneira
a garantir que se manterá inalterado, mediante
fiscalização.
Outra medida igualmente possível em áreas em
que o desenvolvimento urbano ainda não está
consolidado é a utilização de técnicas conhecidas
como LID - Low Impact Development
(Desenvolvimento de Baixo Impacto - DBI). Entre
os princípios do DBI, pode ser citada a introdução
de técnicas alternativas para o controle do
escoamento pluvial junto à fonte onde é gerado,
buscando a minimização (ou mesmo a eliminação)
dos volumes e vazões que escoam superficialmente
a valores próximos àqueles que ocorriam no
estágio anterior à impermeabilização do solo
(impacto zero devido à urbanização). Além disso,
essas técnicas devem estar inseridas na paisagem
natural, promovendo o menor impacto visual, e
utilizar as próprias funções da natureza para
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Telhado verde: uma alternativa sustentável para a gestão das águas pluviais
141
promover o manejo das águas pluviais
(UNITED..., 2003). Sua aplicação em ampla escala
ajuda a manter as funções ecológicas e
hidrológicas na bacia hidrográfica, sendo
caracterizada pela Water Environment Research
Foundation como uma prática sustentável voltada
para a drenagem pluvial (CLARK et al., 2006).
Entre as técnicas normalmente empregadas neste
sentido, podem ser citadas as pequenas
biorretenções, paisagismo com água da chuva,
aproveitamento de água da chuva, trincheiras de
infiltração, pavimentos permeáveis e telhados
verdes, entre outros.
Especificamente com relação aos telhados verdes,
alguns estudos demonstram que essa prática
confere, simultaneamente, múltiplos benefícios,
como uma significativa melhora da qualidade
ambiental, atuando como inibidor das zonas de
calor (ROSENZWEIG; GAFFIN; PARSHALL,
2006), sequestrador de poluentes (YANG; YU;
GONG, 2008) e aumentando a biodiversidade e
habitats perdidos em áreas urbanizadas (KIM,
2004); tanto a vegetação como o substrato de solo
atuam sobre o controle do escoamento pluvial
superficial, através dos processos de interceptação,
armazenamento de água no solo e
evapotranspiração (YANG; YU; GONG, 2008),
mitigando os impactos da impermeabilização dele.
O telhado verde também confere melhorias quanto
ao conforto térmico (VECCHIA, 2005; BEYER,
2007) e acústico (RENTERGHEM;
BOTTELDOOREN, 2009), já que a vegetação e o
solo atenuam tanto a transmissão de calor como de
ruído para o interior da edificação, o que gera,
também, economia de energia (GIBBS et al.,
2006). A possibilidade de acessibilidade, o apelo
estético para os ocupantes da edificação e o
potencial para a agricultura urbana são igualmente
benefícios proporcionados pelo uso de coberturas
verdes (PECK et al., 1999).
Telhados verdes apresentam ainda potencial de
proteger a cobertura contra a ação dos raios
ultravioletas, extremos de temperatura, efeitos do
vento no telhado e contração e retração estrutural,
o que aumenta a vida útil das estruturas do telhado.
Sua implementação também permite a obtenção de
créditos no programa LEED (Leadership in
Energy and Environmental Design), administrado
pelo U.S. Green Building Council, uma agência
que promove a elaboração de projetos e a
construção de edificações que possuem
responsabilidade ambiental, lucratividade e
ambientes saudáveis para se viver e trabalhar
(UNITED..., 2005). Este programa traz incentivos
econômicos e financeiros para o mercado das
construções verdes nos Estados Unidos, onde a
certificação é concedida pelo USGBC (United
States Green Building Council) desde 1999. No
Brasil, a avaliação e certificação LEED para
construções sustentáveis é concedida pelo Green
Building Council Brasil, criado em 2007. Embora
ainda não existam incentivos econômicos no
Brasil, muitos empreendimentos estão sendo
construídos dentro dos critérios necessários para a
obtenção de tal certificação, que incluem uso
racional da água, energia eficiente, entre outros,
em razão de um menor consumo energético
durante a vida útil da obra, e a obtenção de
benefícios financeiros indiretos, a exemplo do
marketing.
Destaca-se, no entanto, que a maioria dos relatos
afirmando a eficiência dos telhados verdes no
controle do escoamento pluvial é proveniente de
outros países, com condições climáticas
diferenciadas da brasileira. Aqui, os estudos
realizados com telhados verdes nesse sentido são
relativamente recentes. Alguns autores, a exemplo
de Costa, Costa e Poleto. (2012) e Santos et al.
(2013), realizaram simulações experimentais com
chuvas sintéticas para avaliar a eficiência de
telhados verdes no controle quantitativo do
escoamento pluvial. Outros autores, como
Mendiondo e Cunha (2004), Castro e Goldenfum
(2010) e Baldessar (2012), apresentam resultados a
respeito da eficiência de telhados verdes sob
condições de chuvas reais, no entanto durante um
curto período de monitoramento, da ordem um a
três meses.
Assim, este artigo pretende avançar nesse sentido,
apresentando os resultados de uma pesquisa que
incluiu monitoramento e modelagem de um
telhado verde, e objetivou avaliar a sua eficiência
no controle quantitativo do escoamento pluvial, no
longo prazo. Além de focar aspectos relacionados
com a redução nas vazões e volumes escoados, o
artigo também mostra como os resultados obtidos
foram influenciados pelas condições climáticas e
condições de chuvas antecedentes.
Telhados verdes
Os telhados verdes são conhecidos por converter a
superfície de um telhado convencional em um
espaço multifuncional, utilizando, para isso, a
vegetação. Essa prática tem sido utilizada
extensamente na Alemanha por mais de 30 anos.
Em 2002, mais de 12% dos telhados planos
daquele país possuíam algum tipo de vegetação
(HARZMANN, 2002
1
apud CARTER; BUTLER,
2008).
1
HARZMANN, U. German Green Roofs. In: ANNUAL GREEN ROOF
CONSTRUCTION CONFERENCE, Chicago, 2002. Proceedings…
Chicago, 2002.
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Tassi, R.; Tassinari, L. C. da S.; Piccilli, D. G. A.; Persch, C. G.
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De acordo com Hydrotec Membrane Corporation
(2007), os telhados verdes podem ser concebidos
com diferentes conceitos, com relação ao tipo de
uso previsto e de vegetação que vai comportar.
Costuma-se separar os diferentes tipos de telhados
verdes em duas grandes categorias: os sistemas
extensivos e sistemas intensivos.
Os sistemas extensivos são coberturas leves,
projetadas para comportar plantas resistentes a
situações climáticas severas. Apresentam bom
comportamento diante da redução de escoamento
superficial de água (YANG; YU; GONG, 2008), à
redução dos efeitos das ilhas de calor urbanas
(ROSENZWEIG; GAFFIN; PARSHALL, 2006) e
ao aumento da umidade no ambiente (PINTO,
2007). Em termos físicos, possui pouca
profundidade de solo (5 cm a 15 cm), adicionando
pouco peso à estrutura que o suporta. Contudo, as
plantas devem ser resistentes a diferentes eventos
climatológicos, como seca, geada e ventos fortes.
Normalmente, a água é armazenada no substrato, e
a drenagem, ou camada de retenção, é suficiente
para sustentar a necessidade hídrica das plantas; no
entanto, um sistema de irrigação pode ser
empregado para garantir a sobrevivência da
vegetação durante períodos prolongados de
estiagem. Com a aplicação de vegetação adequada,
os sistemas de irrigação normalmente não se fazem
necessários, exceto em climas extremos.
Nos telhados verdes intensivos, a profundidade do
solo é mais significativa (15 cm a 90 cm), o que
permite a utilização de plantas de maior porte que
aquelas utilizadas no sistema extensivo, podendo
ser empregados arbustos e até mesmo árvores.
Dependendo da concepção utilizada, podem
destinar-se a fins desportivos, recreativos e de
lazer, e, muitas vezes, são indistinguíveis de
jardins naturais em sua aparência. Seguem
o mesmo conceito de projeto de um telhado
extensivo, contudo a camada de drenagem ou
retenção é, geralmente, mais profunda. Os telhados
intensivos geralmente necessitam de um sistema de
irrigação, e a água retida na drenagem pode ser
usada para irrigar as plantas cultivadas.
De maneira geral, um telhado verde apresenta a
seguinte estrutura (Figura 1):
(a) camada de vegetação: a cobertura vegetal
deve ser adequada às condições climáticas do
local. A vegetação atua interceptando uma parcela
da chuva, evitando que ela atinja o solo. É por
meio do processo de evapotranspiração que a água
é perdida para a atmosfera e o potencial de
retenção de água no substrato é aumentado.
Adicionalmente, a vegetação retarda o escoamento
superficial, que passa a ocorrer quando o substrato
atinge a saturação;
(b) substrato: é constituído pela camada de solo,
servindo de suporte para a fixação da vegetação,
fornece água e nutrientes necessários para a
manutenção desta. Essa camada é igualmente
importante para o armazenamento temporário da
água durante os eventos chuvosos;
(c) geotêxtil: constitui uma camada filtrante que
separa as camadas de vegetais e substrato da
camada drenante. Ela evita a migração de
partículas do substrato para o interior da camada
drenante, reduzindo a funcionalidade do telhado
verde;
(d) camada de drenagem: em telhados
praticamente horizontais, como é o caso dos
telhados verdes, é fundamental a existência da
camada de drenagem, para evitar alagamentos
indesejáveis e estresse da cultura. Além disso, a
camada de drenagem atua retendo parte da água da
chuva, necessária para a vegetação durante
períodos de estiagem;
(e) camada protetora: destina-se à retenção da
umidade e nutrientes acima da estrutura do
telhado, fornecendo proteção física para a
membrana de impermeabilização contra o
crescimento das raízes da vegetação;
(f) impermeabilização: normalmente realizada
com o emprego de hidrorrepelentes, de maneira a
evitar o contato da água com a estrutura do
telhado; e
(g) estrutura do telhado: deve suportar toda a
carga do telhado verde. Para o sistema extensivo
com substrato de 5 cm a 15 cm de espessura,
estima-se que a carga sobre o telhado possa
aumentar de 70 a 170 kg/m² aproximadamente.
Para o sistema intensivo, com espessura de solo
acima de 15 cm, o valor de carga adicional pode
variar entre 290 e 970 kg/m² (HENEINE, 2008).
Evidentemente, a espessura da camada do
substrato e altas taxas de evapotranspiração podem
beneficiar a retenção de água pluvial no telhado
verde, pois o substrato armazena água, mas os
processos de evapotranspiração promovem o
esvaziamento dele, aumentando a eficiência do
telhado no armazenamento do escoamento pluvial.
Portanto, os telhados intensivos seriam indicados
como melhor alternativa para o controle
quantitativo do escoamento pluvial. No entanto,
isso não é praticável na maioria dos casos, devido
à sobrecarga exercida; além disso, não podem ser
empregados em telhados inclinados e requerem
uma manutenção comparável àquela empregada
em jardins.
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Telhado verde: uma alternativa sustentável para a gestão das águas pluviais
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Figura 1 - Camadas que compõem o telhado verde
A eficiência quanto ao controle quantitativo do
escoamento pluvial pode ser verificada a partir do
cálculo do coeficiente de escoamento (C), que
traduz o percentual do volume de chuva que é
convertido em escoamento superficial. Assim,
baixos valores de C indicam elevada eficiência do
telhado verde na armazenagem de água da chuva, e
valores mais elevados normalmente estão
associados a maiores volumes de chuva
(OLIVEIRA, 2009). Alguns estudos também
mostram que o valor do coeficiente de escoamento
pode variar em função da inclinação do telhado
verde, da espessura da camada de substrato e do
tipo de vegetação, além da quantidade de água
acumulada em sua estrutura no período que
antecede o evento chuvoso, conhecida como
umidade antecedente do solo (UAS) (Tabela 1,
onde os coeficientes foram estimados em eventos
de 300 L/s.ha e telhados previamente secos por 24
h).
No Brasil, Santos et al. (2013) simularam a
dinâmica da água em dois telhados verdes com
vegetações distintas para diferentes intensidades de
precipitação na região de Pernambuco e
verificaram uma redução no escoamento
superficial entre 15% e 30% do total precipitado.
Baldessar (2012), em um monitoramento de
telhado verde na cidade de Curitiba, PR, verificou
uma redução no escoamento pluvial da ordem de
31%. Mediondo e Cunha (2004) não apresentam
valores para a redução no escoamento pluvial de
um telhado verde experimental na cidade de São
Carlos, SP, mas destacam que foi possível
armazenar cerca de 14 mm/m2 de água quando o
solo está seco.
Materiais e métodos
O presente trabalho avaliou como um telhado
verde contribui para o controle quantitativo do
escoamento pluvial. Para isso, durante 17 meses
foi realizado o monitoramento de um modelo
experimental, com o objetivo de avaliar seu efeito
sobre o escoamento pluvial, por meio da
determinação do coeficiente de escoamento
superficial, determinação do volume máximo de
armazenamento do telhado e retardo na geração de
escoamento ante os diferentes eventos de
precipitação.
Além do monitoramento de eventos isolados, os
resultados obtidos durante o período de
monitoramento foram utilizados para a calibração
de um modelo de balanço de volumes, que foi
utilizado para a realização de um prognóstico de
longo período sobre o comportamento esperado do
telhado verde. Um detalhamento sobre o protótipo
construído e monitorado bem como os
procedimentos empregados para as análises são
descritos a seguir.
Materiais
Junto às dependências da Universidade Federal de
Santa Maria, RS, foi construída uma estrutura de
telhado com aproximadamente 12 m², dividida em
duas regiões, metade da área com cobertura verde
(telhado verde) e a outra metade com telhado
convencional com cobertura de telha de
fibrocimento (Figura 2), sendo a declividade de
ambos os telhados de 1%. A porção com telhado
convencional foi utilizada para a obtenção de
dados de referência, utilizados para avaliar,
comparativamente, o comportamento do telhado
verde. O telhado foi construído em outubro de
2010, e seu monitoramento realizado até o mês de
julho de 2012.
O sistema do telhado verde empregado é
extensivo, composto de módulos pré-fabricados.
Os módulos possuem uma estrutura na forma de
caixa, com um composto de EVA reciclado moído
e aglomerado com cimento Portland CP-V com
adição de cinzas. O módulo tem dimensões de
70x35x9 cm (comprimento x largura x altura), com
oito células, dentro das quais é colocado o
substrato de terra e é inserida a vegetação. Essa
estrutura é assentada sobre um recipiente plástico
(galocha), que tem aproximadamente 3 cm de
altura e a função de reter uma parcela da água da
chuva, que é utilizada pela vegetação durante os
períodos de estiagem. O modelo de telhas utilizado
na estrutura do telhado verde é apresentado na
Figura 3 e foi obtido por meio de doação de uma
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Tassi, R.; Tassinari, L. C. da S.; Piccilli, D. G. A.; Persch, C. G.
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empresa da cidade de Porto Alegre, RS, cujo foco
é o desenvolvimento de produtos voltados para a
infraestrutura verde urbana no Brasil. Na área
reservada ao telhado verde foram instalados 24
módulos, cada qual com oito células, preenchidas
por terra (aproximadamente 8 cm) e vegetação. O
telhado convencional foi revestido com telhas de
fibrocimento, totalizando uma área igual àquela do
telhado verde. A Figura 4 mostra uma fotografia
da vista superior do telhado verde implantado no
experimento, onde é possível visualizar os
módulos e a vegetação utilizada no experimento.
Tabela 1 - Variação do coeficiente de escoamento em relação à espessura do substrato e inclinação do
telhado
Espessura (cm)
Inclinação maior que 15º
e 50 cm
-
25 e < 50
-
15 e < 25
-
10 e < 15
0,5
6 e < 10
0,6
4 e <6
0,7
2 e <4
0,8
Fonte: adaptado de FLL (2002
2
apud OHNUMA, 2008).
Figura 2 - Modelo esquemático da estrutura do telhado verde
Figura 3 - Sistema modular com (a) galocha do telhado verde, (b) esquema vertical e (c) vista superior
(a)
(b)
(c)
2
FORSCHUNGSGESELLSCHAFT LANDSCHAFTSENTWICKLUNG LANDSCHAFTSBAU. Richtlinie fur die Planung, Ausfuhrung und Pflege von
Dachbegrunungen. Bonn, 2002.
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Telhado verde: uma alternativa sustentável para a gestão das águas pluviais
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Figura 4 Vista do experimento implantado
Para a coleta e monitoramento dos volumes
escoados, foram instalados em ambos os telhados
drenos na extremidade inferior da estrutura de
suporte (ver Figura 2 e Figura 5), de forma que
todo o escoamento excedente da precipitação seja
drenado para seu interior. A partir dos drenos, a
água é derivada para uma tubulação vertical e
conduzida até reservatórios de polietileno de 500 L
cada, instalados sob o telhado. O volume de 500 L
foi determinado a partir da análise de chuvas
intensas da cidade, dada pela equação IDF local
(BELINAZO, 1991), para um período de
recorrência de 10 anos. O volume drenado a partir
de cada um dos telhados foi reservado, e o
aumento do nível no interior dos reservatórios
registrado a cada 2 min, por meio da utilização de
sensores de nível, ligados a um datalogger que
registra os dados medidos.
Para o monitoramento da precipitação, foram
instalados um pluviômetro e um pluviógrafo
exatamente no centro da estrutura do telhado, o
que permitiu a determinação do volume total de
chuva incidente em cada evento.
Para a cobertura vegetal, inicialmente foram
aplicadas duas espécies, conhecidas popularmente
por gazânia (Gazania rigens) e kalanchoe
(Kalanchoe blossfeldiana). no primeiro mês de
monitoramento, em razão da mortalidade de 100%
das gazânias, foram introduzidas quatro novas
espécies (SILVA, 2010), conhecidas como falso-
boldo (Plectranthus barbatus), gravatinha
(Chlorophytum comosum), aspargo palito
(Asparagus-densiflorus ‘sprengeri’) e echeveria
(Echeveria). As espécies foram distribuídas de
maneira uniforme dentro do mesmo módulo, mas
foi feita uma homogeneização entre eles, conforme
se pode identificar na Figura 4. Durante o período
de monitoramento, o telhado verde não recebeu
qualquer tipo de irrigação, para não afetar as
estimativas de evapotranspiração e armazenamento
das plantas e do módulo respectivamente.
Métodos
Monitoramento
Para fins de consistência, os volumes de chuva
registrados no pluviômetro e no pluviógrafo foram
comparados com os registrados em um pluviógrafo
do Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet),
localizado a aproximadamente 1,5 km do módulo
experimental. Do posto do Inmet também foram
obtidos outros dados climatológicos, como médias
de temperatura, umidade, radiação e velocidade do
vento, dados esses utilizados para avaliar as
condições climáticas e estimativas da
evapotranspiração. A evapotranspiração foi
estimada pela equação de Penman (TUCCI;
BELTRAME, 1993) e utilizada no modelo
matemático, conforme será posteriormente
descrito.
Com relação ao monitoramento do nível no
interior dos reservatórios, além do registro dos
sensores, ao final de cada evento chuvoso era
realizada uma leitura manual para corroborar os
dados fornecidos pelo sensor, permitindo, assim, a
detecção de eventuais falhas de leitura dele.
Após cada evento chuvoso, cada um dos
reservatórios era aberto, toda a água armazenada
era eliminada, e o reservatório lavado e preparado
para o próximo evento. A variação temporal do
nível permitiu determinar os hidrogramas
correspondentes para o evento. No final do período
do monitoramento, foi possível contar com 43
eventos.
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
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Figura 5 - Esquema do sistema de monitoramento empregado
Tratamento dos dados
Os dados de precipitação e volume foram
utilizados para a determinação do coeficiente de
escoamento em cada um dos telhados (telhado
verde e telhado convencional) e realização de um
balanço hídrico simplificado, de forma a
identificar os volumes máximos armazenados na
cobertura verde em cada um dos eventos e
verificar sua eficiência no controle quantitativo do
escoamento pluvial. Posteriormente, o resultado do
monitoramento foi utilizado para calibrar o modelo
de balanços utilizado.
Considerando a precipitação monitorada e os
volumes escoados para cada reservatório, foi
determinado o coeficiente de escoamento
superficial (C) de ambos os telhados (Equação 1).
Como esse parâmetro reflete a capacidade do
telhado verde no controle quantitativo do
escoamento, baixos valores de C indicam que uma
maior parcela de chuva fica retida no telhado (alta
eficiência), enquanto valores elevados demonstram
que praticamente toda a precipitação é escoada
(baixa eficiência).
   
 Eq. 1
Sendo C adimensional, e os volumes escoado
superficialmente e precipitado informados na
mesma unidade.
Os registros de variação de nível foram utilizados
para a identificação do início do escoamento no
telhado verde e no telhado convencional. O tempo
de retardo do escoamento foi determinado
avaliando-se a diferença entre o início do
escoamento do telhado verde e do telhado
convencional.
Modelagem
De maneira a avaliar o comportamento do telhado
verde ante precipitações com magnitudes não
monitoradas, além de ampliar o conhecimento de
seu comportamento para uma série de eventos de
longo prazo, foi desenvolvido um modelo
matemático simplificado. A aplicação do modelo
se deu em duas etapas: calibração aos dados e
aplicação para prognóstico.
A equação básica desse modelo baseia-se em um
balanço simplificado de volumes, onde se
considera que o volume escoado superficialmente
(Q) é dado pelo resultado da subtração da
precipitação total (P) pelo armazenamento de água
no telhado verde (S) e pela perda de água por
evapotranspiração (EVT), resultando na Equação
2.
Q = P S EVT Eq. 2
Sendo todas as unidades em milímetros.
A parcela de armazenamento (S) inclui a
capacidade do telhado verde em armazenar água
no substrato (solo), no elemento drenante
(galocha) e plantas (interceptação). O montante
que engloba o armazenamento no solo e galocha
refere-se à água que permanece retida no módulo
do telhado verde. A parcela de interceptação
representa a água retida pela vegetação e é
intrinsecamente dependente do tipo e da sanidade
da cobertura vegetal aplicada. Esses fatores foram
unidos em uma variável apenas, em função de
dificuldade de medir a influência de cada um
separadamente. Contudo, conforme observações
durante o monitoramento e resultados obtidos por
outros pesquisadores (CARTER; BUTLER, 2008),
o fenótipo das plantas empregadas em telhados
verdes extensivos não exerce função significativa
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Telhado verde: uma alternativa sustentável para a gestão das águas pluviais
147
na interceptação, sendo praticamente desprezível,
diante de outros processos.
Uma vez definido o modelo matemático, este foi
calibrado considerando o produto do
monitoramento de 17 meses, que contou com 43
eventos chuvosos com precipitações de diferentes
características, retratando-se distintas épocas do
ano. Durante a calibração, as variáveis P, S e EVT
foram introduzidas no modelo, de maneira a
reproduzir o valor de Q monitorado.
Com base nos resultados do monitoramento, foi
determinado um valor médio para o
armazenamento de água no telhado verde (S). Esse
valor foi utilizado como tentativa inicial de
calibração do modelo. No entanto, durante a
modelagem, o armazenamento foi ajustado de
forma a minimizar o erro entre o volume escoado
calculado e o observado. A medida estatística
empregada para verificar a consistência dos
volumes foi uma função de R². A EVT foi
calculada pela equação de Penman, considerando
os dados da estação climatológica do Inmet,
localizada próxima ao experimento. O
monitoramento do pluviógrafo forneceu o valor de
P.
Uma vez feita a calibração do modelo aos eventos
observados, estendeu-se a análise do
comportamento do telhado verde para uma série
contínua de chuva diária, obtida junto ao Inmet,
desde o mês de janeiro de 2005 até Aabril de 2010.
Portanto, a modelagem realizada para o cálculo do
volume armazenado pelo telhado verde, para os
distintos eventos de precipitação em um dia
qualquer (t), pode ser representada pelo esquema
da Figura 6, onde P é o volume total precipitado, S
o volume armazenado no telhado verde, Smáx é a
capacidade máxima de armazenamento de água no
telhado verde, EVT, a evapotranspiração, e Vesc é
o volume resultante do escoamento superficial no
telhado.
Conforme se observa no fluxograma, o
armazenamento S em um intervalo de tempo t+1 é
dado pelo volume de precipitação Pt+1, somado à
parcela S armazenada no instante t subtraída das
parcelas de evapotranspiração EVTt+1 e de
escoamento superficial Vesc t+1. Se Pt+1 + St +
EVTt+1  Smáx (Smáx representa a capacidade
máxima de armazenamento de água no telhado
verde), Vesc t+1 será nulo, pois todo volume acaba
sendo armazenado no telhado. Para Pt+1 + St +
EVTt+1 > Smáx, haverá volume escoado.
Resultados
Eficiência do telhado verde a partir do
monitoramento
Os resultados obtidos a partir do monitoramento
mostram que, com relação aos aspectos
quantitativos, o telhado verde conseguiu reduzir
significativamente o escoamento pluvial,
comparativamente ao telhado convencional (Figura
7).
É possível verificar na Figura 7 o volume total de
chuva em cada um dos 43 eventos analisados e o
coeficiente de escoamento (C) do telhado verde,
que esteve sempre abaixo daquele obtido para o
telhado convencional para um mesmo evento
chuvoso. Para alguns eventos (2, 8, 13, 14, 18, 23,
35 e 36), o telhado verde conseguiu armazenar
todo o volume precipitado (C=0). Em média,
apenas 38% do volume total de chuva que incidiu
no telhado verde resultou em escoamento, contra
os 87% do telhado convencional, mostrando que,
mesmo parcialmente, foi possível controlar o
escoamento pluvial, promovendo uma redução dos
volumes escoados da ordem de 56%. A capacidade
média de armazenamento de água no telhado verde
foi de 12,1 mm/m², o que resultaria em um volume
de água retido de aproximadamente 73 litros. Na
Tabela 2 são apresentadas as características dos
eventos, incluindo os valores de intensidade média
da chuva durante o evento chuvoso, e a maior
intensidade (crítica) dentro da duração do evento,
onde é possível verificar que maiores intensidades
de chuva não produzem, necessariamente,
condições para o aumento do escoamento
superficial, estando estes mais relacionados ao
volume total de chuva ou condições de umidade do
solo, como discutido na sequência.
Comparativamente com o telhado convencional, o
telhado verde reduziu, em média, 62% dos
volumes escoados superficialmente, além de
promover o retardo no início do escoamento
superficial. O valor corrobora o encontrado em um
estudo realizado na Carolina do Norte, Estados
Unidos, com sistema modular similar, que resultou
na redução média de 60% dos volumes escoados
(MORAN, 2004). O valor obtido também é
bastante similar ao encontrado em um estudo com
telhado verde extensivo na cidade de Porto Alegre,
RS (com condições climáticas semelhantes àquelas
do experimento), embora com sistema construtivo
diferenciado (CASTRO; GOLDENFUM, 2010).
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Tassi, R.; Tassinari, L. C. da S.; Piccilli, D. G. A.; Persch, C. G.
148
Figura 6 - Fluxograma esquemático do modelo de balanço hídrico do telhado verde
Figura 7 - Avaliação do controle quantitativo do escoamento superficial no telhado verde e do telhado
convencional
Uma das hipóteses acerca da eficiência obtida no
telhado verde está relacionada com a
disponibilidade de água no substrato e sua
capacidade de interferir no maior ou menor
armazenamento de água durante o evento chuvoso.
Portanto, foi realizada uma análise para investigar
possíveis efeitos da condição de Umidade
Antecedente do Solo (UAS) na eficiência do
telhado verde, já que eventos de magnitudes muito
semelhantes, a exemplo dos eventos 8-22 e 29-39,
resultaram em valores de C bastante diferentes.
Essa análise foi realizada por meio da identificação
do volume de chuva ocorrido nos cinco dias (P5)
que antecedem o evento chuvoso monitorado,
seguindo os valores de referência para culturas
estabelecidas, conforme recomendados pelo SCS
(1971): UAS=I para P5≤13 mm; UAS=II para 13
mm<P5≤28 mm; e UAS=III para P5>28 mm. Os
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Telhado verde: uma alternativa sustentável para a gestão das águas pluviais
149
resultados dessa análise são apresentados na
Tabela 2.
Identificou-se que a grande maioria dos eventos
monitorados encontra-se na UAS=III (44%),
enquanto os eventos nas classes UAS=I e UAS=II
resultaram em 28% cada um. O resultado da
análise do valor de C para os eventos em cada
UAS é apresentado na Tabela 3, onde também são
apresentados os limites superior e inferior
esperados para o valor de C em cada UAS,
considerando uma distribuição normal, com
significância de 5% (confiança de 95%).
Tabela 2 - UAS e sua relação com as características do evento chuvoso monitorado
Evento
Data
Intensidade
(mm/h)
Intensidade
crítica (mm/h)
Precipitação
total (mm)
P5 dias
(mm)
UAS
C (TV)
1
24/11/10
5,0
15,2
45,4
8,2
I
0,62
2
2/12/10
0,7
1,2
1,4
0,2
I
0,00
3
2/12/10
10,5
20,4
21,0
1,6
I
0,53
4
11/12/10
7,0
7,0
6,0
7,0
I
0,28
5
13/12/10
1,4
3,8
24,0
31,4
III
0,35
6
20/12/10
2,5
15,8
35,0
34,4
III
0,42
7
8/1/11
3,7
10,0
24,2
13,0
II
0,18
8
12/1/11
5,1
5,6
8,0
12,8
I
0,00
9
28/1/11
4,0
7,6
10,0
47,6
III
0,68
10
1/2/11
8,4
16,6
15,0
24,8
II
0,15
11
4/2/11
11,0
18,8
25,0
40,4
III
0,75
12
10/2/11
**
**
40,0
40,2
III
0,38
13
18/3/11
1,1
4,6
8,0
12,0
I
0,00
14
25/3/11
0,4
0,6
2,0
0,6
I
0,00
15
28/3/11
1,0
5,0
56,0
46,2
III
0,51
16
1/4/11
0,2
0,2
0,2
21,6
II
0,00
17
16/4/11
4,0
4,0
4,6
117,0
III
0,10
18
18/4/11
**
**
4,8
114,4
III
0,00
19
25/4/11
**
**
59,0
56,4
III
0,66
20
2/5/11
**
**
26,0
20,0
II
0,35
21
11/5/11
2,6
7,8
30,0
34,4
III
0,53
22
12/5/11
2,8
6,2
7,0
43,0
III
0,89
23
23/05/11
0,6
1,0
4,0
4,8
I
0,00
24
3/6/11
0,2
0,2
0,2
0,8
I
0,00
25
8/6/11
1,3
3,2
21,0
24,4
II
0,24
26
21/6/11
3,6
11,2
31,0
67,4
III
0,66
27
27/6/11
**
**
14,0
16,8
II
0,90
28
14/7/11
**
**
22,0
0
I
0,26
29
21/7/11
**
**
41,0
*
I
0,72
30
28/7/11
**
**
64,0
35,0
III
0,68
31
2/8/11
**
**
55,0
3,8
III
0,82
32
3/8/11
**
**
2,0
55,0
III
1,00
33
9/8/11
**
**
68,0
24,4
II
0,72
34
15/8/11
1,9
6,2
24,0
19,2
II
0,26
35
19/8/11
1,2
4,4
10,0
21,4
II
0,00
36
23/8/11
0,9
1,6
6,0
17,2
II
0,00
37
31/8/11
1,7
9,8
33,0
27,2
II
0,42
38
6/9/11
1,7
7,4
21,0
21,6
II
0,33
39
21/9/11
2,0
10,2
44,0
42,6
III
0,21
40
3/10/11
3,6
16,4
65,0
57,0
III
0,26
41
6/10/11
5,4
10,6
22,0
11,2
I
0,16
42
25/10/11
5,0
18,4
50,0
50,0
III
0,16
43
26/10/11
3,1
18,0
46,0
99,0
III
0,37
Nota: * Não foi possível determinar, devido a falhas no monitoramento; ** pluviógrafo fora de operação.
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Tassi, R.; Tassinari, L. C. da S.; Piccilli, D. G. A.; Persch, C. G.
150
Tabela 3 - Estatísticas dos valores de C para cada UAS dos eventos monitorados
Estatísticas de C
UAS-I
UAS-II
UAS-III
Menor valor
0,00
0,00
0,00
Média
0,21
0,30
0,50
Maior valor
0,72
0,90
1,00
Desvio padrão
0,26
0,27
0,27
Faixa de valores para 95% de confiança
0,07-0,36
0,14-0,45
0,37-0,62
Figura 8 - Coeficiente de escoamento médio dos eventos simulados para as estações do ano
A eficiência do telhado verde mostrou-se sensível
à UAS, à medida que houve um aumento de C
(média e maior valor) para as condições de maior
disponibilidade de água no solo (UAS-II e UAS-
III). Por exemplo, embora o volume de chuva de 2
mm ocorrido no evento 32, no dia 03/08/2011, seja
pouco significativo, a P5 de 55 mm acumulada foi
suficiente para reduzir totalmente a capacidade de
armazenamento de água no telhado verde, fazendo
com que todo volume precipitado escoasse.
Alguns resultados também indicaram que, embora
pertencente a uma mesma classe de UAS e com
volume de chuva similar, o coeficiente de
escoamento resultou significativamente diferente,
como é o caso dos eventos 18 e 32. Para melhor
investigar essas diferenças e avaliar possíveis
impactos das condições climatológicas, os eventos
foram separados e analisados, considerando as
quatro estações do ano. A Figura 8 mostra os
resultados dessa análise, onde é possível verificar
que houve uma boa distribuição amostral ao longo
das estações, com coeficiente de escoamento
resultando em maior valor durante o inverno
(0,50). Durante as demais estações a eficiência do
telhado verde foi muito semelhante. Durante o
período de monitoramento, foram registradas
temperaturas que variaram entre 0,2 oC (mínima) e
38 oC (máxima), com ocorrência de estiagem
bastante prolongada durante o verão, e frio intenso
durante o inverno. As precipitações médias
acumuladas durante esses períodos foram de 255,4,
336, 406 e 153,8 mm para a sequência primavera,
verão, outono e inverno.
No verão, por exemplo, embora o volume de chuva
observado seja superior ao do inverno, a geração
de escoamento superficial é significativamente
inferior. Portanto, os resultados desta segunda
análise reforçam a suspeita de que a eficiência do
telhado verde no controle quantitativo do
escoamento pluvial é influenciada pela umidade
disponível no solo e pelas condições climáticas,
responsáveis pelas taxas de evapotranspiração.
Com relação à análise dos hidrogramas resultantes
do escoamento no telhado verde, em comparação
ao telhado convencional, verificou-se que o
telhado verde promoveu um retardo no início do
escoamento, quando comparado com o telhado
convencional.
Modelagem do telhado verde
O modelo desenvolvido, embora simplificado,
permitiu a realização de uma boa calibração aos
eventos observados (Figura 9), com um coeficiente
de determinação de 84%. Portanto, considerou-se
que atende aos propósitos da simulação de uma
série de precipitação de longo período, podendo
ser utilizado para um prognóstico do
comportamento do telhado verde em longo prazo.
Aplicando-se o modelo para a série de longo
período (2005-2010), que resultou em 269 eventos,
o coeficiente de escoamento médio foi de 0,25
(25%), mostrando uma eficiência no controle do
escoamento superficial superior àquela encontrada
para os eventos monitorados (40%), com uma
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Telhado verde: uma alternativa sustentável para a gestão das águas pluviais
151
redução de aproximadamente 38%. Nessa situação
mais representativa, portanto, os resultados
indicaram que apenas um quarto do total de chuva
precipitada durante o período geraria escoamento
superficial, mostrando a eficiência do telhado
verde no controle do escoamento pluvial. O
armazenamento médio simulado no telhado verde
foi de 12,6 mm/m2, de acordo com o valor
observado durante o monitoramento. De maneira a
permitir aferir o resultado do prognóstico
realizado, o experimento continua sendo
monitorado, para verificar se possíveis mudanças
(composição vegetal, perda de solo, etc.) podem
conduzir a diferenças significativas nos resultados
obtidos.
Do total de eventos simulados, 68% encontram-se
na UAS-I, 22% na UAS-III e 10% na UAS-II. A
análise do valor de C para os eventos em cada
UAS é apresentada na Tabela 4. Na mesma tabela
também são apresentados os limites superior e
inferior esperados para o valor de C em cada UAS,
considerando uma distribuição normal, com
significância de 5% (confiança de 95%).
Embora a classe de UAS-I seja a mais
representativa, os resultados mostraram o mesmo
padrão de comportamento daqueles obtidos para os
eventos monitorados, com perda de eficiência do
telhado verde à medida que aumenta a umidade do
solo.
Com relação à influência de condições climáticas
(Tabela 5), o agrupamento dos resultados por
estação revelou que, de fato, além da UAS, o
inverno apresenta-se como a condição crítica para
a eficiência do telhado verde, tendo sido verificado
o aumento de C.
Figura 9 - Relação entre volume escoado observado e calculado durante a calibração do modelo
Tabela 4 - Estatísticas de C para cada uma das UAS dos eventos simulados
Estatísticas de C
UAS-I
UAS-II
UAS-III
Menor valor
0,00
0,00
0,00
Média
0,24
0,19
0,31
Maior valor
0,88
0,88
0,87
Desvio padrão
0,29
0,30
0,33
Faixa de valores para 95% de confiança
0,20-0,28
0,07-0,3
0,23-0,40
Tabela 5 - Estatísticas de C para os eventos simulados de acordo com as estações do ano
Primavera
Verão
Outono
Inverno
No de eventos
67
55
77
70
Menor valor
0,00
0,00
0,00
0,00
Média
0,23
0,23
0,23
0,31
Maior valor
0,87
0,82
0,88
0,84
Desvio padrão
0,30
0,29
0,31
0,31
Faixa de valores para 95% de confiança
0,16-030
0,15-0,30
0,16-0,30
0,23-0,39
Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 1, p. 139-154, jan./mar. 2014.
Tassi, R.; Tassinari, L. C. da S.; Piccilli, D. G. A.; Persch, C. G.
152
Considerações finais
O presente trabalho apresentou os resultados de
um estudo conduzido para avaliar a eficiência de
um telhado verde no controle quantitativo do
escoamento pluvial, baseando-se em técnicas de
monitoramento e de modelagem. Para isso, foi
construído um protótipo de telhado verde
extensivo com área de 6 m2, monitorado com
auxílio de pluviógrafo, pluviômetro e sensor de
nível. Um telhado com telhas de fibrocimento de
igual área e demais características também foi
construído, de maneira a permitir comparação dos
resultados.
O período de monitoramento compreendeu 17
meses, e foi possível captar a variabilidade
climática das estações. Durante esse período,
verificou-se que, comparativamente ao telhado
convencional, foi possível reduzir, em média, 62%
dos volumes escoados superficialmente com a
utilização do telhado verde, além de promover o
retardo no início do escoamento superficial.
Complementarmente ao monitoramento, uma
simulação foi realizada a partir de um modelo de
balanço de volumes, calibrado para os dados
monitorados, e aplicado para uma série diária de
dados de 6 anos (2005-2010), com um total de 269
eventos simulados. Para esses eventos, foi possível
uma redução média dos volumes escoados de
aproximadamente 75%.
O monitoramento também revelou que a
capacidade de armazenamento média de água no
telhado verde implantado corresponde a cerca de
12,1 mm/m2, sendo diretamente afetada pelas
condições climáticas e de umidade antecedente do
solo. A estação climática em que o telhado verde
apresentou menor eficiência foi o inverno, e sob
condições de elevada presença de água no
substrato. De qualquer forma, a capacidade de
armazenamento encontrada é bastante
significativa, considerando que o substrato possui
apenas 8 cm de espessura. Outros autores, a
exemplo de Mendiondo e Cunha (2004),
conseguiram uma capacidade de armazenamento
média de 14 mm/m2 em um telhado com substrato
de 15 cm, instalado e monitorado durante um mês
na cidade de São Carlos, SP, no qual o maior
volume de chuva observado foi de
aproximadamente 35 mm.
Esses resultados traduzem a eficiência do telhado
verde no controle quantitativo do escoamento
superficial e reforçam a necessidade de incentivos
para sua utilização em centros urbanos,
considerando a ótica do desenvolvimento de baixo
impacto. Além de contribuir para a redução do
volume das águas pluviais direcionadas para as
redes de drenagem, o que reduz o custo de
implantação delas, a utilização do telhado verde
fornece outros benefícios não avaliados neste
estudo, mas citados por outros pesquisadores, a
exemplo do conforto térmico e acústico.
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Rutinéia Tassi
Departamento de Egenharia Sanitária e Ambiental, Centro de Tecnologia | Universidade Federal de Santa Maria | Av. Roraima, 1000,
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... Outro parâmetro importante é a condição de umidade antecedente do solo (AMC), pois o armazenamento de água no telhado verde pode apresentar variações em um determinado evento de chuva e é sabido que a eficiência do telhado verde está diretamente relacionada à umidade presente no substrato resultante dos eventos de chuvas anteriores (TASSI et al., 2014). Assim, para se verificar a eficiência do telhado verde, deve-se considerar a influência da AMC. ...
... Assim, a variabilidade da retenção hídrica encontrada nos TV I e TV II para eventos em período mais seco e úmido mostraram-se semelhantes aos estudos de Bacovis e Nagalli (2013), os quais constataram que a capacidade do telhado verde de reter água está diretamente relacionada com a condição inicial de saturação do telhado verde. Tassi et al. (2014) Avaliando os percentuais médios da retenção hídrica constata-se que: das precipitações ocorridas, 77,27% ficaram retidas no TV I; e 69,61% no TV II. Portanto, o TV I mostra-se mais eficiente que o TV II em até 7,66% (Figura 6). ...
... Em relação à redução da vazão de pico de cheia dos telhados verdes extensivos em relação ao telhado convencional, foi observado que a redução de vazão de pico média do TV I foi igual a 85,94% e a redução de vazão de pico média do TV II foi igual a 80,18%. Estudos realizados no Brasil por Tassi et al. (2014) e Araújo et al. (2014), além de estudos no âmbito internacional (BENGTSSON et al., 2005;CARTER e RASMUSSEN, 2006;VOYDE et al., 2010;FIORETTI et al., 2010;METSELAAR, 2012;STOVIN et al., 2012), indicam que os telhados verdes podem reduzir o escoamento na ordem de 40% a 89%. Portanto, a redução da vazão de pico apresentada pelos TV I e II mostra--se compatível com a literatura disponível sobre o tema. ...
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A impermeabilização do solo proveniente da urbanização interfere diretamente no ciclo hidrológico, pois o cenário antes coberto pela vegetação dá espaço ao cenário impermeabilizado do asfalto e do concreto. Isso provoca redução na infiltração da água precipitada, acarretando o aumento do escoamento superficial e inundações. O objetivo do trabalho foi comparar experimentalmente o desempenho hidrológico e os custos de um telhado verde de politereftalato de etileno - PET (TV I) com um telhado verde comercial (TV II), usando um telhado de fibrocimento como padrão. O desempenho do TV I foi ligeiramente superior ao desempenho do TV II quanto ao retardo do escoamento superficial. Somado a isso, o custo do telhado construído com PET é menor que o custo do telhado verde comercial, desconsiderando-se os custos com fabricação e montagem dos telhados verdes. Nesse contexto, é possível afirmar que o uso telhados verdes pode contribuir para a redução da vazão de pico de cheias; e que o uso de materiais recicláveis na construção de telhados verdes mostra-se como uma alternativa viável tanto ambientalmente como economicamente.
... A construção civil tem consumido de forma significativa os recursos naturais nos processos construtivos. Em vista disso, a necessidade da utilização de métodos construtivos menos agressivos ao meio ambiente tornou-se uma realidade cada vez mais presente em obras de engenharia (Berardi et al., 2014;Roque et al., 2019;Tassi et al., 2014;Ulchak et at., 2020). ...
... Os telhados verdes podem ser concebidos com diferentes conceitos, com relação ao tipo de uso previsto e de vegetação que vai comportar. Costuma-se separar os diferentes tipos de telhados verdes em duas grandes categorias: os sistemas extensivos, intensivos e semi-intensivos (Vijayaraghavan & Raja, 2015;Rangel et al., 2015;Tassi et al., 2014). ...
... Evidentemente, a espessura da camada do substrato e altas taxas de evapotranspiração podem beneficiar a retenção de água pluvial no telhado verde, pois o substrato armazena água, mas os processos de evapotranspiração promovem o esvaziamento dele, aumentando a eficiência do telhado no armazenamento do escoamento pluvial (Tassi, 2014). ...
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O desenvolvimento crescente da construção civil traz a necessidade de adoção de métodos construtivos e sustentáveis. A implantação de telhados verdes tem demonstrado potencial dentro dos métodos construtivos. Porém, um dos obstáculos para a implantação desta técnica são os fatores climáticos regionais, por isso esta técnica não tem sido muito empregado em regiões com essas características. Portanto, esse trabalho de pesquisa abordou um sistema de reaproveitamento de águas cinzas como material de irrigação para telhados verdes. As águas reutilizadas são provenientes da cozinha e máquina de lavar roupas. A metodologia utilizada tratou-se de uma pesquisa bibliográfica embasada em artigos de publicação, livros e periódicos. Além do mais, foi apresentada uma análise de custos de implementação para um telhado verde. Nesse estudo foi analisado uma residência de 250 m², com 156 m² de cobertura verde com sistema laminar. Para a área de telhado vivo em questão, o produto final em relação aos custos foi estimado em média R$564/m². O valor inclui a instalação, impermeabilização do substrato, o sistema laminar e os materiais usados para o sistema de reaproveitamento de águas cinzas.
... Uma das principais técnicas compensatórias é o telhado verde, que é uma cobertura vegetal implantada sobre as superfícies dos telhados convencionais, constituído basicamente por vegetação, substrato, camada filtrante, camada drenante, camada protetora, manta de impermeabilização e estrutura do telhado convencional (Tassi et al., 2014) (Figura 1). Os componentes do telhado verde o tornam uma técnica eficiente na diminuição das inundações urbanas, devido à capacidade em filtrar, reter e armazenar as águas pluviais, diminuindo o volume e a velocidade da água escoada e, consequentemente, atrasando o pico de escoamento (Vijayaraghavan, 2016). ...
... ID) representam uma contribuição interessante para a gestão das águas urbanas. que verificou a retenção média para 153 eventos de precipitações em um prédio na Polônia contendo telhado verde, para os dados analisados a retenção média variou de 82,5% a 85,7%, sendo que para eventos de precipitação de até 1 mm por dia, a retenção chegou a quase 100%.Tassi et al. (2014) avaliaram por 17 meses o controle quantitativo do escoamento pluvial por meio de um telhado verde situado em Santa Maria, RS, Brasil. Para os 43 eventos de chuva analisados, os autores observaram que o telhado verde Os autores observaram que coberturas verdes extensivas consistem em uma ferramenta eficaz para reduzir o escoamento da chu ...
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O presente artigo tem como objetivo relatar um histórico de estudos e o estado da arte no que se refere ao conceito de telhados verdes nas políticas públicas ambientais e nas pesquisas relacionadas à mitigação das inundações urbanas. Para tanto, foi realizada uma revisão bibliográfica histórica das técnicas e estudos, utilizados nos últimos 15 anos, em processo de gestão e planejamento para a implantação de telhados verdes como medida mitigadora das inundações urbanas. Foram utilizados os repositórios de busca Scopus, Periódicos da Capes e Scielo. A busca foi realizada por meio de um conjunto de palavras-chave selecionadas e suas combinações nos idiomas português, espanhol e inglês. Após tratamento e análise das informações, obteve-se 33 obras, nas quais se relatam as aplicações e exemplos práticos, bem como a evolução em função da inovação tecnológica. Nos documentos selecionados foi possível observar que existem legislações vigentes acerca do tema e que os telhados verdes de fato são eficientes na gestão das águas pluviais urbanas, contribuindo não somente na mitigação das inundações das cidades, mas também com outros fatores ambientais como as ilhas de calor. Ademais, foi observado que o desempenho na detenção e redução do escoamento superficial é aumentado quando se faz uso de mais de uma técnica sustentável de gestão das águas pluviais, como a utilização de telhados verdes e pavimentos permeáveis.
... In South America countries, green roofs researches are incipient. In Brazil, for instance, even that the usage of green roofs is being encouraged in many cities, green roofs information started to be reported in literature less than 10 years ago, and mostly focused on stormwater control (Tassi et al., 2014;Castro, 2011;Baldessar, 2012), without a detailed investigation about physical processes that can improve this results, especially the role of evapotranspiration. This absence of scientific data available to evaluate green roofs applicability to local conditions is one of the major obstacles to foster the adoption of extensive green roofs in developing countries such as Brazil, once the experiences and technology adopted from different climate regions may compromise green roofs performance (Marasco et al., 2015). ...
... Six modules were vegetated with the Sedum rupestre and four were left unvegetated (bare substrate), enabling evapotranspiration and evaporation evaluation. Sedum rupestre was chosen due to its adaptability to the local climatic conditions, including freezing, water shortage, and high temperatures, as previously evaluated (Tassi et al., 2014;Lorenzini Neto, 2014;Pessoa, 2016). Besides these aspects, the genes Sedum is a popular choice among extensive green roofing projects due to its tolerance for drought and shallow substrate adaptability (Getter & Rowe, 2008;Monterusso et al., 2005;VanWoert et al., 2005;Rowe et al., 2006). ...
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In this study a long-term field experiment evaluating evapotranspiration rates from irrigated and non-irrigated green roof modules, as well their impacts on stormwater control was accomplished. Six green roof modules (3 irrigated and 3 non-irrigated) vegetated with S. rupestre were monitored throughout 8 months in southern Brazil. Four non-vegetated modules (2 irrigated and 2 non-irrigated) were simultaneously assessed to understand the role of the vegetation in the whole process. The average evapotranspiration under water-stress (ETr) was 2.6 mm.day-1, while mean evapotranspiration under water-abundance (ETp) was 2.8 mm.day-1. Higher evapotranspiration rates were observed during summer, increasing the substrate storage capacity, although ETr amount along the seasons was very similar, mainly affected by climatic conditions. The long-term analysis showed that 47% of the total rainfall was converted into runoff, 21% was retained in the green roof modules and 32% was released through evapotranspiration, reinforcing the importance of vegetation as a mechanism for improving stormwater control benefits. The results of this research also allowed the establishment of a crop coefficient (Kc) time series, with a monthly average of 0.9 which permits the S. rupestre evapotranspiration to be preliminarily estimated by using equations developed for reference culture without the need of monitoring.
... Sendo assim, devido a drenagem do escoamento superficial na rede coletora de águas pluviais estar cada vez mais comprometido, surgem estudos e implantações que visam o uso de técnicas compensatórias para o retardo e redução do escoamento superficial da água oriunda da chuva (Fritzen e Binda, 2011). Dentre as diversas ações que buscam mitigar os impactos ambientais e sociais, o telhado verde é um método citado por diversos autores como uma alternativa sustentável e eficiente (Castro e Goldenfum, 2010;Clark et al., 2006;Santos et al. 2013;Tassi et al. 2014). ...
... Essencialmente, o telhado verde extensivo é um sistema construtivo instalado sobre edificações e é composto por uma camada de vegetação, uma camada de substrato e outra de drenagem. No estado de Pernambuco, este sistema vem sendo estudado por autores como Santos et al. (2013) Sabe-se também que a camada de solo tem influência direta na capacidade de retenção de parte da chuva, para redução do escoamento superficial, possuindo funções essenciais para o funcionamento do sistema, tais como suporte para a fixação da vegetação e fornecimento de água e nutrientes necessários para a sua manutenção, além de ser importante para o armazenamento temporário da água durante os eventos chuvosos (Tassi et al., 2014). Logo, através de processos como interceptação, armazenamento de água e evapotranspiração, a camada de solo em telhados verdes tem papel fundamental sobre o controle do escoamento pluvial superficial (Yang et al., 2008). ...
Conference Paper
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It is known that the city of Recife is currently prone to flooding, due to the predominance of areas with impermeable soil together with the deficient conventional urban drainage systems. In this context, the study of compensatory techniques such as green roofs are essential to reduce the runoff of rainwater. Aiming to minimize the flooding that occurs in the city of Recife, the objective was to identify which granulometric composition of the soil is most suitable for the assembly of green roofs, seeking to maximize it’s efficiency in terms of compensatory technique. For simulations of different compositions of extensive green roofs, Hydrus-1D was used. On 06/14/2019, with the most intense precipitation of the month (147.2 mm day-1), a surface runoff of 139.81 mm day-1 was observed from the simulations in the soil with the highest percentage of fines (silt and clay, 70%), while in the soil with a higher percentage of sand (85%), the runoff was 28.62 mm dia-1. In this way, soils with thicker granulometric fractions proved to be quite effective in carrying out the proposal, making possible the reduction of flooding in the locality.
... Telhado VerdeFonte:Somma (2011) Quadro 6: Vantagens e desvantagens dos telhados verdes Reduz o volume total e a vazão de pico efluente do lote Necessidade de mão-de-obra especializada e treinada Filtragem de água de chuva Manutenção estrutural e paisagística Conforto térmico e acústico para ambientes internos Não aplicável em teclados com grandes inclinações Absorção de gás carbônico, produção de oxigênio e filtragem do ar Aumento da carga projetada na cobertura nos sistemas Fonte:Tassi et al. (2014) ...
Book
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Livro oriundo do projeto de pesquisa entitulado IMPACTOS DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS EM EXTREMOS HIDROLÓGICOS (SECAS E CHEIAS), financiado pelas CAPES e Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico por meio do Edital Mudanças do Clima e Recursos Hídricos n° 19/2015. Instituições participantes do projeto de pesquisa Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (Recursos Hídricos) da Universidade Federal do Ceará Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos da Universidade de Brasília Programas de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos, e em Sistemas Agroindustriais, da Universidade Federal de Campina Grande Organizadores Francisco de Assis de Souza Filho (UFC) Carlos de Oliveira Galvão (UFCG) Dirceu Silveira Reis Junior (UnB) Revisores Daniel Antônio Camelo Cid (UFC) Maycon Breno Macena da Silva (UFCG) Apresentação As mudanças climáticas têm nos recursos hídricos uma de suas dimensões mais relevantes. Os impactos das mudanças climáticas nos extremos hidrológicos (secas e cheias) podem impor aumento significativo da vulnerabilidade das populações humanas e do desenvolvimento social. Avaliar os riscos de aumento da frequência destes eventos e as severidades dos mesmos é passo inicial e necessário para a proposição de estratégias de adaptação que possibilitem maior resiliência da sociedade à variabilidade e mudança climática. Objetivando construir análise deste processo e propostas de mitigação, a Universidade Federal do Ceará (UFC), a Universidade de Brasília (UnB) e a Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) decidiram constituir uma rede de colaboração com outras instituições internacionais e submeter proposta para o Edital Mudanças do Clima e Recursos Hídricos n° 19/2015 CAPES-ANA. A proposta intitulada “Impactos das Mudanças Climáticas em Extremos Hidrológicos (Secas e Cheias)” recebeu financiamento deste edital e os resultados do trabalho de pesquisa financiados por este projeto constituem os capítulos do presente livro. Os grupos de pesquisa da UFCG, UFC e UnB possuem colaboração anterior a este projeto, notadamente na Rede Brasileira de Pesquisas sobre Mudanças Climáticas Globais – REDE CLIMA, e as atividades desenvolvidas neste projeto podem ser consideradas no contexto desta rede de colaboração. As pesquisas foram desenvolvidas nos Programas de Pós-Graduação em Engenharia Civil (Recursos Hídricos) da Universidade Federal do Ceará, em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos da Universidade de Brasília, em Engenharia Civil e Ambiental, em Gestão e Regulaçã o de Recursos Hídricos, e em Sistemas Agroindustriais, da Universidade Federal de Campina Grande. Alunos de graduação também foram envolvidos no projeto. Diversos pesquisadores deste projeto tiveram bolsas financiadas pelo CNPq, pela CAPES e pela Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FUNCAP), a quem agradecemos. O presente livro é dividido em três partes: (i) modelos climáticos e detecção de mudanças; (ii) impactos das mudanças climáticas e (iii) estratégias de adaptação à mudança climática.
... O telhado verde, além de controlar a temperatura interna, ajuda a absorver os ruídos externos e melhora a qualidade do ar. Além disso, reduz o escoamento superficial urbano, suprindo a vazão de águas pluviais, contribuindo para a redução de enchentes (TASSI et al., 2014). Dentre seus usos ainda podemos mencionar a aplicação de vegetação nativa, contribuindo para a biodiversidade local e ainda pode servir como horta urbana, possibilitando a produção de alimentos para consumo próprio, inclusive propiciar área para compostagem. ...
... O telhado verde, além de controlar a temperatura interna, ajuda a absorver os ruídos externos e melhora a qualidade do ar. Além disso, reduz o escoamento superficial urbano, suprindo a vazão de águas pluviais, contribuindo para a redução de enchentes (TASSI et al., 2014). Dentre seus usos ainda podemos mencionar a aplicação de vegetação nativa, contribuindo para a biodiversidade local e ainda pode servir como horta urbana, possibilitando a produção de alimentos para consumo próprio, inclusive propiciar área para compostagem. ...
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https://www.amigosdanatureza.org.br/biblioteca/livros/livro/cod/179
... Apesar das obras de drenagem terem sido concluídas em menos de 10 anos, os problemas de inundação da avenida continuam. O fato do seu confinamento e do aumento das impermeabilizações aumentaram ainda mais as inundações que já ocorriam conforme pode ser observado na mesma figura, tornando o problema cada vez mais insustentável, pois à proporção que a impermeabilidade é ampliada, novas obras, ou mesmo ampliações, serão necessárias(Tassi, 2014).A figura 7 ilustra as enchentes em diferentes pontos da cidade, no caso da Avenida Princesa D'Oeste (Córrego Proença Superior) este trecho está a montante do trecho confinado e observado na figura 6 e no caso da Avenida Orozimbo Maia (Córrego Orozimbo Maia ou Córrego do Saneamento), onde as inundações ocorrem constantemente. 5 -Bacias Hidrográficas do Município de Campinas e divisão em sub-bacias da bacia hidrográfica do Ribeirão das Anhumas.Tabela 2 -Área das microbacias de drenagem. ...
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O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia de cálculo rápido para pré-dimensionamento de reservatórios de armazenamento das águas do escoamento pluvial para planejamento da macrodrenagem urbana. O Modelo Analítico Probabilístico, metodologia utilizada, é fundamentado nas distribuições exponenciais de probabilidades do volume total, da duração, da intensidade e dos tempos de inter eventos das chuvas. Partindo-se destas premissas, o cálculo dos parâmetros necessários para sua aplicação é realizado de forma simples e rápida por meio de fórmulas obtidas pelas equações da teoria das probabilidades. Este modelo apresenta um ferramental matemático bem simples, reduzindo o tempo computacional, além de oferecer a possibilidade de simulações expeditas, utilizando os parâmetros hidrológicos da própria região em estudo, necessitando apenas de uma pequena série histórica de dados pluviográficos, sem a necessidade de levantamento das informações flúvio-morfológicas das bacias. Este método seria utilizado na etapa de planejamento urbano e/ou planejamento do sistema de macrodrenagem, pois é um método desenvolvido para um sistema misto de drenagem urbana. A metodologia foi aplicada ao Ribeirão das Anhumas em Campinas, uma bacia urbana bastante urbanizada, cujos resultados foram excelentes. Os volumes assim determinados permitiram determinar os potenciais locais a serem implementados, devido às necessidades mínimas de área e de volumes, sem a necessidade do levantamento de outras informações, que são necessárias para a elaboração de um projeto básico ou executivo.
... INTRODUÇÃO O crescimento urbano, as edificações e obras de infraestrutura urbana alteram significativamente a cobertura do solo e a topografia. A introdução de superfícies impermeáveis no espaço urbano também reduz a possibilidade de infiltração das águas pluviais e as taxas de evapotranspiração, aumentando as vazões e o volume das águas pluviais escoadas superficialmente (TASSI, 2014). Tem-se então um cenário no qual as cidades apresentam sérios problemas para realizar o manejo de suas águas pluviais. ...
Conference Paper
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28 a 30 de outubro de 2020 Trabalho Inscrito na Categoria de Artigo Completo 978-65-86753-09-7 211 EIXO TEMÁTICO: () Tópico Especial: A Cidade e o Isolamento Social () Cidades Inovadoras () Mobilidade Urbana Sustentável () Geotecnologias e Investigação Geotécnica das Cidades (X) Gestão e Tecnologias Aplicadas aos Sistemas de Saneamento Utilização de fluxograma de tomada de decisão para classificação qualitativa de bacias de detenção e retenção em relação ao seu local, forma, uso e abordagem LID Use of decision-making flowchart for qualitative classification of detention and retention basins in relation to their location, form, use and LID approach Uso de un diagrama de flujo de toma de decisiones para la clasificación cualitativa de las cuencas de detención y retención en relación con su ubicación, forma, uso y enfoque de LID
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Resumo a atualidade, metade da população mundial reside em centros urbanos, e os impactos negativos decorrentes de eventos hidrológicos têm sido recorrentes, visto que, com o aumento da impermeabilização, há redução nas taxas de infiltração, levando à diminuição da recarga dos aquíferos e à diminuição do escoamento de base. Consequentemente, o escoamento superficial é intensificado, aumentando a frequência e a magnitude dos picos de cheia, o que pode resultar na ocorrência de inundações, especialmente nos centros urbanos. Por outro lado, verifica-se já há algum tempo o emprego de telhados verdes em várias partes do mundo para contribuição arquitetônica estética e melhoria do conforto ambiental. Além desses enfoques, esta solução vem sendo tratada, também, como uma estrutura de controle do escoamento pluvial. Considerando características reais e os dados obtidos em campo, foi realizada a simulação da dinâmica da água em dois telhados verdes, com o emprego do código computacional Hydrus-1D, para diferentes intensidades de precipitação, visando verificar o desempenho desse sistema construtivo na redução do escoamento superficial. Os hidrogramas de saída mostraram-se qualitativamente adequados e quantitativamente coerentes e pode-se concluir que os telhados verdes constituem importantes dispositivos no amortecimento do escoamento superficial oriundo dos telhados, para as condições climáticas da área investigada. Palavras-chave: Construção sustentável. Água de chuva. Hydrus-1D. Drenagem urbana. Abstract Nowadays, half of the world's population lives in urban areas, and the negative impacts of hydrological events have been recurrent due to growing urbanization, impervious soil coverage, and the consequent reduction in infiltration rates leading to decreasing aquifer recharge and surface runoff. Thus, runoff increases, intensifying peak flows and flood events. By contrast, green roofs have been applied for some time in several parts of the world both for architectural-aesthetic reasons and to improve environmental comfort. Moreover, they are also being used in view of their performance as an urban runoff control device. Considering actual characteristics and field data, an experiment was performed in order to investigate the water dynamics in two green roof systems. The Hydrus-1D unsaturated flow numerical model was used to process the data, considering different rainfall rates. The analyses of the hydrograms produced consistent qualitative and quantitative results, and it was possible to conclude that, for the climate conditions of the area investigated, green roofs are important devices to be used in the reduction of runoff from traditional roofs.
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The level of air pollution removal by green roofs in Chicago was quantified using a dry deposition model. The result showed that a total of 1675 kg of air pollutants was removed by 19.8 ha of green roofs in one year with O3 accounting for 52% of the total, NO2 (27%), PM10 (14%), and SO2 (7%). The highest level of air pollution removal occurred in May and the lowest in February. The annual removal per hectare of green roof was 85 kg ha−1 yr−1. The amount of pollutants removed would increase to 2046.89 metric tons if all rooftops in Chicago were covered with intensive green roofs. Although costly, the installation of green roofs could be justified in the long run if the environmental benefits were considered. The green roof can be used to supplement the use of urban trees in air pollution control, especially in situations where land and public funds are not readily available.
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Urban land cover is dominated by impervious surface that degrades both terrestrial and aquatic ecosystems relative to predevelopment conditions. There are significant opportunities for designers of urban landscapes to use alternative land covers that have multiple functions, benefiting both human and nonhuman components of the urban ecosystem. Vegetated (green) roofs are one form of alternative land cover that has shown the potential to provide a variety of ecological benefits in urban areas. We evaluated how stormwater retention, building energy and temperature, and rooftop habitat are influenced by the use of green roofs using test plots in Georgia and Massachusetts. Green roofs were shown to recreate part of the predevelopment hydrology through increasing interception, stormwater storage, evaporation and transpiration on the rooftop and worked extremely well for small storm events. Temperature reductions were found on the green rooftop as compared to an asphalt surface, although other roof technologies that minimize temperatures, such as lighter colored membranes, provide similar benefits. Novel habitat was created on the rooftop, although the extent of this habitat was limited in part by plant survivability and the need for additional water inputs for diverse plant communities to survive. Despite the challenges, the green roof benefits reported here suggest that green roofs can be used effectively as a multifunctional land cover in urban areas.
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Increased delivery of nitrogen due to urbanization and stream ecosystem degradation is contributing to eutrophication in coastal regions of the eastern United States. We tested whether geomorphic restoration involving hydrologic "reconnection" of a stream to its floodplain could increase rates of denitrification at the riparian-zone-stream interface of an urban stream in Baltimore, Maryland. Rates of denitrification measured using in situ 15N tracer additions were spatially variable across sites and years and ranged from undetectable to >200 microg N x (kg sediment)(-1) x d(-1). Mean rates of denitrification were significantly greater in the restored reach of the stream at 77.4 +/- 12.6 microg N x kg(-1) x d(-1) (mean +/- SE) as compared to the unrestored reach at 34.8 +/- 8.0 microg N x kg(-1) x d(-1). Concentrations of nitrate-N in groundwater and stream water in the restored reach were also significantly lower than in the unrestored reach, but this may have also been associated with differences in sources and hydrologic flow paths. Riparian areas with low, hydrologically "connected" streambanks designed to promote flooding and dissipation of erosive force for storm water management had substantially higher rates of denitrification than restored high "nonconnected" banks and both unrestored low and high banks. Coupled measurements of hyporheic groundwater flow and in situ denitrification rates indicated that up to 1.16 mg NO3(-)-N could be removed per liter of groundwater flow through one cubic meter of sediment at the riparian-zone-stream interface over a mean residence time of 4.97 d in the unrestored reach, and estimates of mass removal of nitrate-N in the restored reach were also considerable. Mass removal of nitrate-N appeared to be strongly influenced by hydrologic residence time in unrestored and restored reaches. Our results suggest that stream restoration designed to "reconnect" stream channels with floodplains can increase denitrification rates, that there can be substantial variability in the efficacy of stream restoration designs, and that more work is necessary to elucidate which designs can be effective in conjunction with watershed strategies to reduce nitrate-N sources to streams.
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Recent federal and state regulations require storm water runoff to be treated by structural controls in ultra-urban development. Several practices have been used in North Carolina; however, a less common storm water management practice is the greenroof. Two extensive greenroofs have been constructed within the Neuse River Basin of North Carolina. Each greenroof retained approximately 60% of the total recorded rainfall during a nine-month observation period. The average peak flow reduction for both greenroofs was approximately 85%. Water quality data indicated higher concentrations of TN and TP were present in the greenroof runoff than in the control roof runoff and in the rainfall at each greenroof site. This may be a result of N and P leaching from the soil media; the soil media is composed of 15% compost. Preliminary results from a soil column test of three different greenroof soil media indicate that leaching can be reduced with less organic matter present in the soil media. Vegetation growth observed after the first year showed that growth was significantly higher (D < 0.05) in 100 mm (4 in.) deep soil media than in 50 mm (2 in.) deep soil media.
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Noise annoyance by road traffic is a major issue in urbanized regions. In this study, the influence of a green roof on the façade noise load was investigated numerically for road traffic at close distance. Consistent positive effects of the presence of a green roof are observed at non-directly exposed (parts of) façades. A sufficient green roof area is needed to obtain significant reductions in total A-weighted road traffic noise level. With increasing traffic speed, the green roof effect increases for light vehicles. In case of heavy vehicles, this dependence is less strong. In a street canyon situation, the façade load in the non-exposed canyon is largely influenced by both the roof slope and the presence of a green roof. A flat roof generally results in the best average shielding. A green roof is especially interesting in case of a saddle-backed roof. With a good choice of green roof parameters, the shielding of a flat green roof can be approached.
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Very broadly conceived, greenways can encompass extensive areas comprising natural and cultural landscapes such as prime farmland and upland habitat, in addition to linear elements such as stream valleys or environmentally sensitive lands which are unfit for development due to wetness, floodability, or steepness. Local land-use regulations can be written and implemented to pre-identify potential open space within each new residential subdivision in such a manner that every development contributes a segment to the community-wide conservation network envisioned in its comprehensive planning documents. These reservations can easily comprise 40–70% of the buildable land within each new neighborhood, a major distinction setting this approach apart from previous “clustering” techniques—which were rarely utilized in any coordinated way to preserve interconnected open space networks. This approach augments the contributions of the planning profession with critical insights from the field of landscape architecture by institutionalizing basic principles of site assessment, planning, and design in new model zoning and subdivision ordinance language. Those recommended regulatory provisions can then be adopted by local governments in developing areas at the edges of expanding metropolitan regions, a process that can be enhanced and accelerated through education programs for local officials. The advantages of this approach lie in its economy, administrative ease, fairness to landowners, and political acceptance, which combine to make it potentially one of the most promising physical planning techniques to emerge in recent decades.
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This article consists of two parts. The first shows how the principles of the ecosystem approach can be applied to green rooftops, and the second attempts to illustrate it through a case study. In particular, it suggests new approaches and techniques for creation of green rooftops in a perspective of urban habitat network and urban biosphere reserve. To endow urban rooftops with the roles and functions of urban habitat network and urban biosphere reserve, it is necessary to apply "an ecosystem approach to urban management." In this article, an ecosystem approach to urban management is illustrated with Seoul as an example. The Habitat Network in Seoul will be reviewed with a focus on the model suggested by MAB Urban Group. Then, the roles and functions of Myeongdong UNESCO Green Rooftop and its possible contribution to building the Seoul Urban Biosphere Network will be described. The UNESCO Green Rooftop is 628 m(2) and was created on the 12th floor rooftop of UNESCO Building in Myeongdong 2-ga, Jung-ku, Seoul. In the green rooftop, which was created with goals of securing green areas and biotopes in downtown, creating an urban econetwork, securing a base for urban ecosystem study and environment education, and disseminating an idea of coexistence between nature and humankind, wetland, meadow, scrub and woodland, wall revegetation, and a vegetable field are created. Also, rainwater recycling facilities and a solar energy water circulation system were set up. Rest facilities including observation and education facilities were built. Based on the Seoul example, as well as urban biosphere reserve models suggested by the MAB Urban Group, we suggest several principles to be applied for a green rooftops to qualify as a category of urban biosphere reserves.