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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,
Cidade Universitária, Camobi | Santa Maria - RS Brasil | CEP 97105-900 | Te.: (55) 3220 8423 | E-mail: rutineia@gmail.com
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Acadêmico do curso de Engenharia Civil, Centro de Tecnologia | Universidade Federal de Santa Maria | Email: lucascst@hotmail.com
Daniel Gustavo Allasia Piccilli
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Centro de Tecnologia | Universidade Federal de Santa Maria |
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Revista Ambiente Construído
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... No Brasil, existem diversos estudos em relação à retenção de águas pluviais em telhados verdes (Bär, 2019;Lopes, 2018;SAVI, 2015;Tassi;Tassinari;Piccilli;Persch, 2014;Santos;Santos;Montenegro;Coutinho et al. 2013;BALDESSAR, 2012), porém, após a realização de uma revisão sistemática da literatura, foi possível constatar a inexistência de estudos no Brasil que tenham como objeto de pesquisa o uso de telhados verdes intensivos Guaen Neto;Miller;Fonseca et al., 2019). Os telhados verdes intensivos diferem dos extensivos por apresentarem maior profundidade da camada de substrato; são considerados intensivos quando possuem camada de substrato superior ou igual a trinta centímetros. ...
... No Brasil, existem diversos estudos em relação à retenção de águas pluviais em telhados verdes (Bär, 2019;Lopes, 2018;SAVI, 2015;Tassi;Tassinari;Piccilli;Persch, 2014;Santos;Santos;Montenegro;Coutinho et al. 2013;BALDESSAR, 2012), porém, após a realização de uma revisão sistemática da literatura, foi possível constatar a inexistência de estudos no Brasil que tenham como objeto de pesquisa o uso de telhados verdes intensivos Guaen Neto;Miller;Fonseca et al., 2019). Os telhados verdes intensivos diferem dos extensivos por apresentarem maior profundidade da camada de substrato; são considerados intensivos quando possuem camada de substrato superior ou igual a trinta centímetros. ...
... No Brasil, existem diversos estudos em relação à retenção de águas pluviais em telhados verdes (Bär, 2019;Lopes, 2018;SAVI, 2015;Tassi;Tassinari;Piccilli;Persch, 2014;Santos;Santos;Montenegro;Coutinho et al. 2013;BALDESSAR, 2012), porém, após a realização de uma revisão sistemática da literatura, foi possível constatar a inexistência de estudos no Brasil que tenham como objeto de pesquisa o uso de telhados verdes intensivos Guaen Neto;Miller;Fonseca et al., 2019). Os telhados verdes intensivos diferem dos extensivos por apresentarem maior profundidade da camada de substrato; são considerados intensivos quando possuem camada de substrato superior ou igual a trinta centímetros. ...
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Pesquisas indicam que telhados verdes podem melhorar o isolamento térmico de edificações e mitigar enchentes urbanas. Entretanto, de acordo com estudos internacionais, estes efeitos podem ser potencializados com o uso de coberturas intensivas, com maior espessura de substrato. Considerando a ocorrência de enchentes em cidades como Curitiba-PR, mas que também ocorrem em outros contextos climáticos brasileiros, entende-se necessária a geração de dados locais relacionados ao tema, visto que não foram encontrados estudos nacionais sobre o tópico. Esta pesquisa objetiva avaliar o efeito que o aumento da camada de substrato pode surtir no desempenho de telhados verdes em relação ao comportamento térmico, hidrológico e grau de cobertura vegetal na cidade de Curitiba – PR. Foi realizado um experimento com seis modelos de telhados verdes, sendo três intensivos e três extensivos. O monitoramento ocorreu durante oito meses, registrando 21 eventos de precipitação, três eventos de aferição da temperatura e avaliação do grau de cobertura vegetal por meio de fotografias analisadas com o software ImageJ®. Os dados permitiram afirmar que para as condições climáticas do local é possível aumentar a retenção do escoamento em até 13%, reduzir a temperatura superficial inferior em até 4ºC, além de aumentar o grau de cobertura vegetal em 17% em telhados verdes intensivos.
... Esse tipo de telhado é utilizado normalmente em edifícios que não conseguem suportar tanto peso, além de que é muito mais econômico que os outros tipos, devido a baixa necessidade de manutenção. É a escolha de telhado mais eficiente para projetos sustentáveis (Tassi et al., 2014). Cyperus rotundus, Tiririca (c). ...
... Para tanto, o uso de telhados verdes tornou-se bastante conhecido nos últimos anos.Telhados verdes modernos representam uma forma emergente de infraestrutura verde. Assim como outras soluções baseadas na natureza, esta classificação oferece diversos benefícios ambientais, sociais e econômicos.Embora não sejam uma solução completa, podem contribuir para a adaptação e mitigação das mudanças climáticas nas cidades.De acordo comSniezek et al. (2024), um dos benefícios, que podemos destacar e o resfriamento por evapotranspiração e sombreamento, economia de energia e custos para os edifícios, controle do volume e qualidade das águas pluviais, melhoria da biodiversidade local, melhor qualidade do ar, aumento dos valores imobiliários e da ocupação de inquilinos, além de uma maior conexão com a natureza, proporcionando benefícios restaurativos às pessoas.De acordo comTassi et al. (2014) os telhados verdes podem ser concebidos com diferentes conceitos, com relação ao tipo de uso previsto e de Revista PPC -Políticas Públicas e Cidades, Curitiba, v.13, n.2, p. 01-13,2024. vegetação que vai comportar, separando-os em duas grandes categorias: extensivos e intensivos. ...
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A construção civil desempenha um papel crucial na transformação de ambientes naturais em urbanos, o que resulta em significativos impactos ambientais, como a impermeabilização do solo, aumento de inundações, elevação das temperaturas locais por meio de ilhas de calor, poluição do ar e visual. Diante dessa realidade, o setor busca continuamente alternativas sustentáveis, incorporando tecnologias de baixo impacto ambiental e materiais inovadores. Entre essas soluções, os telhados verdes têm ganhado destaque, sendo amplamente adotados nos últimos anos. Uma alternativa emergente e promissora é o telhado marrom ou brown roof. Similar ao telhado verde, o marrom é projetado para recriar habitats naturais, promovendo a biodiversidade em áreas urbanas. Ele é inspirado nos "brownfields", terrenos degradados ou inutilizados, com pouco valor ecológico. A Universidade de Birmingham foi pioneira no desenvolvimento desses telhados, monitorando desde 2007 seu impacto positivo sobre a biodiversidade local. Ao contrário dos telhados verdes convencionais, os telhados marrons são projetados para enfrentar condições adversas, como a presença de finas camadas de substrato, imitando habitats desafiadores. Isso faz deles uma opção viável para aumentar a biodiversidade em locais onde outros tipos de cobertura verde podem não ser eficazes. Este artigo propõe a criação de um modelo de telhado marrom adaptado para cidades litorâneas, oferecendo uma solução de baixo custo e eficiente para problemas ambientais típicos da urbanização, como a perda de biodiversidade e o aumento das temperaturas urbanas.
... O telhado verde que consiste em uma cobertura vegetal implantada sobre as superfícies dos telhados convencionais, é composto principalmente por vegetação, substrato, camada filtrante, camada drenante, camada protetora, manta de impermeabilização e estrutura do telhado convencional (figura 7) com cada parte do sistema possuindo uma função (Tassi et al., 2014). ...
... A impermeabilização, geralmente realizada com o uso de hidrorepelentes, visa evitar o contato da água com a estrutura do telhado (referência às camadas de drenagem, camada protetora e impermeabilização em telhados verdes). (Tassi et al., 2014) Os telhados verdes demonstram a capacidade de reduzir os picos de temperatura e aumentar a umidade nas edificações durante os períodos mais quentes do ano. Essa característica contribui para manter o ambiente mais confortável para os usuários, podendo, inclusive, resultar na diminuição do uso de equipamentos de refrigeração, o que gera economia de energia (Frizon et al., 2018). ...
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La bioconstrucción es una metodología de arquitectura y construcción que se basa en principios ecológicos, utilizando materiales naturales y técnicas sostenibles con el objetivo de desarrollar entornos construidos en sintonía con el entorno. Su principal enfoque es reducir al máximo el impacto ambiental, promover la eficiencia energética y proporcionar entornos saludables para quienes los ocupan. El objetivo de este artículo es realizar un análisis crítico de la literatura sobre las tecnologías y métodos utilizados en bioconstrucción; investigar la esencia de la construcción sustentable; sintetizar y exponer de manera sucinta sistemas que emplean principios de construcción sustentable, para ello se realizó una revisión bibliográfica con análisis de literatura y síntesis de la información obtenida.
... Tal técnica caracteriza-se por ser uma de DBItécnica alternativa para o controle do escoamento pluvial junto à fonte onde é gerado, buscando a minimização dos volumes e vazões que escoam superficialmente a valores próximos àqueles que ocorriam no estágio anterior à impermeabilização do solo (Tassi et al., 2014). ...
... De acordo com Tassi et al. (2014), a aplicação da DBI ajuda a manter as funções ecológicas e hidrológicas na bacia, sendo caracterizada pela Water Environment Research Foundation como uma prática sustentável voltada para a drenagem pluvial. Ademais, coberturas vegetais contribuem no conforto térmico e acústico, ao amenizarem a transmissão de calor e de ruído para o interior da edificação, o que auxilia na redução dos custos de refrigeração (Tassi et al., op. ...
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A partir da intensificação das mudanças climáticas em escala mundial, a arquitetura pode contribuir na mitigação dos impactos ambientais a partir de construções mais sustentáveis. Nesse sentido, o artigo objetiva estudar a aplicação dos critérios da certificação ambiental Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) - que consiste numa certificação destinada às construções sustentáveis, concebida e concedida por uma organização norte-americana - a um projeto de Habitação de Mercado Popular, elaborado pela própria autora, na cidade de Belém do Pará. Em termos metodológicos, a pesquisa foi bibliográfica, em que foram considerados livros, capítulos de livro, sites de órgãos governamentais e artigos científicos qualificados. Ao longo do desenvolvimento do presente projeto, foram consideradas diversas técnicas que têm em seu escopo a sustentabilidade nas construções, sendo a principal delas a de Desenvolvimento de Baixo Impacto. Na perspectiva de avaliação do projeto, foi empregado a tabela oferecida pelo selo LEED, além de empregados dois softwares, o Flow Design e o Velux Daylight. O primeiro avalia a ventilação ao simular um túnel de vento virtual para visualizar o fluxo de ar dentro e em torno de edificações. Já o segundo, foi utilizado para averiguar o desempenho no que concerne ao acesso à iluminação natural. Ademais, por meio do checklist dos critérios, estima-se que a proposta projetual é capaz de atender aos parâmetros exigidos para o nível Gold da certificação LEED ao atender 21 dos 45 requisitos não obrigatórios e atingir 63 pontos, inclusive o requisito de produzir uma energia renovável e assim otimizar o consumo energético da residência. Sendo assim, tais estratégias, ainda pouco exploradas no Brasil, podem trazer benefícios tanto ambientalmente, visando a diminuição do uso de recursos naturais e de geração de poluentes, assim como possíveis economias financeiras e melhoria na qualidade de vida da população usuária da arquitetura sustentável.
... 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 e principalmente a hidrografia presente nos grandes centros urbanos. Além dos impactos diretos aos ecossistemas terrestres e aquáticos, o clima urbano é modificado(Tassi, 2014).No entanto, o risco não é somente das populações no entorno, porque o efeito dessa forma de ocupação do território urbano tem se mostrado insustentável, com consequências para toda a cidade. Os efeitos são sentidos todos os anos, agravando-se com o passar do tempo. ...
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As áreas de elevada fragilidade ambiental são protegidas por lei. Quando submetidas a pressão das atividades humanas pode resultar em desequilíbrios, cujos reflexos aparecem nos diversos compartimentos do espaço urbano. A análise de áreas ambientalmente instáveis tem papel importante no planejamento urbano, com a finalidade da avaliação de locais que podem apresentar riscos significativos ao meio ambiente ou à segurança das pessoas devido a diversas razões, como problemas geológicos, hidrológicos, climáticos ou devido a atividades humanas. Nessa perspectiva, este artigo tem como objetivo realizar um mapeamento das massas d´água, consideras como áreas de elevada instabilidade ambiental na cidade de Vitória da Conquista/Ba utilizando o software QGIS pra vetorização e geração de mapas temáticos. Para a elaboração da pesquisa, a metodologia utilizada pautou-se na abordagem quali-qualitativa, utilizando como referencial para sustentar as discussões, autores que dialogam sobre o processo de urbanização, sobre os estudos ambientais e o uso do QGIS na análise ambiental. Como procedimentos metodológicos foi realizado a inserção de dados secundários sobre a hidrografia da Fundação Brasileira de Desenvolvimento Sustentável- FBDS, com o objetivo de mapear as massas d´água e compará-las com a vetorização realizada pelas imagens de satélite. Os levantamentos de campo foram realizados de posse de uma Matriz de Análise. Por fim, baseado nos dados levantados e nas análises feitas, foram propostas medidas de mitigação para os ambientes analisados, afim de contribuir com a melhoria da qualidade ambiental das áreas estudadas.
... Essa técnica também ajuda a filtrar partículas e poluentes da água, melhorando sua qualidade. Além disso, o telhado verde pode ajudar a minimizar a temperatura das áreas urbanas, reduzindo os impactos do aquecimento global (CUNHA, 2021) Um experimento para investigar a vazão de água da chuva em um telhado verde, conseguiu armazenar todo o volume precipitado, em média apenas 38% do total de precipitação que caiu na telhado verde resultou em evaporação, em comparação com 87% do telhado convencional, demonstrando que , pelo menos em parte , o escoamento pluvial pode ser controlada, promovendo a redução do volumes escoados em 56%.A água extraída pode apresentar diferenças de pH e concentração de vários nutrientes, levando em consideração os cuidados utilizados, os tipos de plantas utilizadas e a poluição do ar (TASSI et al., 2016). ...
... The substrate comprised a sandy clay loam soil with the following composition: 33% of coarse sand, 18% of fine sand, 22% of silt, and 27% of clay, as outlined in Table 1. Sedum rupestre (200 un·m −2 ) was selected as the plant species for the GR coverage due to its adaptability to local climatic conditions, including freezing, water shortage, and high temperatures, as reported by previous research (Tassi et al. 2014). ...
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Green roofs are promising tools in sustainable urban planning, offering benefits such as stormwater management, energy savings, aesthetic appeal, and recreational spaces. They play a crucial role in creating sustainable and resilient cities, providing both environmental and economic advantages. Despite these benefits, concerns persist about their impact on water quality, especially for non-potable use, as conflicting results are found in the literature. This study presents a comparative analysis of the quantity and quality of water drained from an extensive green roof against an adjacent conventional rooftop made of fiber–cement tiles in subtropical Brazil. Over a 14-month period, the water drained from both roofs was evaluated based on physical (turbidity, apparent color, true color, electrical conductivity, total solids, total dissolved solids, suspended solids), chemical (pH, phosphate, total nitrogen, nitrate, nitrite, chlorides, sulfates, and BOD), microbiological (total coliforms and E. coli), and metal (copper, iron, zinc, lead, and chrome) concentration parameters. The discharge from the green roof was 40% lower than its counterpart measured at the control roof, while the water quality from both roofs was quite similar. However, the green roof acted as source of chlorides, electrical conductivity, color, BOD, total hardness, E. coli, phosphate, sulfate, and turbidity. On the other side, the green roof neutralized the slightly acidic character of rainwater, showcasing its potential to mitigate the effects of acid rain. The study’s results underscored that the water discharged from the green roof generally aligned with non-potable standards mandated by both Brazilian and international regulations. However, the findings emphasized the imperative need for pre-treatment of the green roof discharge before its utilization, specifically adjusting parameters like turbidity, BOD, total coliforms, and E. coli, which were identified as crucial to ensure water safety and compliance with non-potable use standards.
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A utilização de coberturas verdes, ou telhados ecológicos, tornou-se uma solução sustentável inovadora no campo da construção civil, promovendo benefícios ambientais, térmicos e estéticos. Esses sistemas de coberturas utilizam a vegetação como elemento principal, transformando áreas subutilizadas em espaços que auxiliam na mitigação de ilhas de calor urbanas, no gerenciamento de águas pluviais e no isolamento térmico e acústico das edificações. A integração desses telhados é especialmente relevante em ambientes urbanos densos, contribuindo para a biodiversidade e a eficiência ecológica. Sendo assim, este artigo evidencia a viabilidade e os impactos a longo prazo dos telhados verdes, com destaque para a comparação entre sistemas extensivos e intensivos, além de seus benefícios hidrológicos e térmicos. Outrossim, são analisados os custos e prazos de execução em relação aos sistemas convencionais de cobertura. Portanto, apesar dos custos iniciais mais elevados, os telhados verdes oferecem vantagens econômicas e ambientais a longo prazo, promovendo a sustentabilidade no setor da construção civil e contribuindo para a reintrodução de áreas verdes nas cidades.
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O uso de telhados verdes nos centros urbanos tem sido amplamente estudado devido à sua capacidade de mitigar os efeitos adversos do ambiente construído. Esta revisão de literatura aborda a eficiência dos telhados verdes na redução das temperaturas urbanas e no consumo de energia elétrica, bem como suas vantagens em geral. Estudos recentes têm demonstrado que os telhados verdes são eficazes na redução das temperaturas urbanas, agindo como reguladores térmicos naturais que ajudam a mitigar o fenômeno das ilhas de calor. Ao absorver a radiação solar e evapotranspirar água, os telhados verdes reduzem a temperatura do ar e aumentam a umidade relativa, proporcionando um microclima mais confortável e saudável para os habitantes urbanos. Além disso, os telhados verdes demonstraram ser eficientes na redução do consumo de energia elétrica em edifícios urbanos. Ao fornecer isolamento térmico adicional, os telhados verdes reduzem a necessidade de resfriamento artificial durante os meses quentes, resultando em economia de energia e redução das emissões de gases de efeito estufa. As vantagens dos telhados verdes não se limitam apenas à mitigação climática e à economia de energia; eles também oferecem benefícios adicionais, como aumento da biodiversidade, melhoria da qualidade do ar, absorção de poluentes atmosféricos e aumento da vida útil do telhado. Portanto, a adoção de telhados verdes nos centros urbanos emerge como uma estratégia sustentável e multifacetada para enfrentar os desafios ambientais e climáticos das áreas urbanas contemporâneas.
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Os impactos negativos ao meio ambiente decorrentes da urbanização acelerada são cada vez mais severos, inclusive as inundações urbanas. A busca por alternativas de desenvolvimento sustentável reforçam a importância da redução das áreas impermeáveis e os sistemas de biorretenção surgem como dispositivos eficazes na redução dos volumes de escoamento e minimização das inundações. Dentre os dispositivos, os jardins de chuva funcionam com retenção das águas pluviais e infiltração. Eles constituem-se como elementos da paisagem urbana e beneficiam a saúde humana por tornar locais mais agradáveis e melhorar o conforto térmico local. Este estudo objetivou apresentar um projeto piloto e a execução de um jardim de chuva na cidade de Recife-PE, com avaliação da sua eficiência hidráulica. Optou-se também por utilizar um material reciclado de resíduos da construção civil, tornando o dispositivo de drenagem ainda mais sustentável. A metodologia consistiu em caracterização do local de instalação, determinação da chuva de projeto, escolha da geometria do jardim e da cobertura vegetal, determinação do volume útil necessário, execução e simulação dos eventos de chuva. Foi verificado que a camada permeável de solo encontrava-se na profundidade de 1,25 m, a partir dos ensaios de infiltração com anel simples e foi dimensionada a camada núcleo do jardim com 90 cm de espessura. Nas simulações, o dispositivo apresentou-se eficiente para a chuva mais crítica de 156,63 mm/h, sem atingir a máxima capacidade de utilização do jardim. O dispositivo se mostrou eficiente enquanto potencial mitigador de pico de vazão de chuva e redução das inundações urbanas.
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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.