Grønne tage og regnvandshåndtering - del 2

Der findes efterhånden en del international forskning, der forsøger at sætte tal på grønne tages egenskaber i forhold til regnvandshåndtering, men der er endnu meget lidt forskning fra en dansk kontekst. Da effekten er stærkt afhængig af specifikke forhold som det konkrete tags opbygning og lokale klimatiske forhold (se Videnblad 09.04.04), kan man ikke uden videre overføre resultater fra ét geografisk område til et andet, eller fra ét tag til et andet.

Forskning fra lande med klimaforhold, der minder om det danske, giver en idé om potentialet i vores klimatiske kontekst. Herhjemme har DTU i samarbejde med Københavns Universitet (KU) undersøgt de hydrauliske egenskaber for tre ekstensive grønne forsøgstage i hhv. Odense og København. Ved hjælp af en afstrømningsmodel har man simuleret tilbageholdelse og forsinkelse for en 22-årig periode (se figur 1). Hovedresultaterne herfra præsenteres i dette Videnblad.

Resultaterne giver en idé om, hvad disse tynde opbygninger kan præstere i forhold til regnvandshåndtering på årsbasis og ved større enkelthændelser under danske forhold (men flere undersøgelser skal til, før man kan sige noget med sikkerhed).

Figur 1. De tre forsøgstage er alle ekstensive tage med sedumbeplantning. GR1: 40 mm substrat og 40 mm drænlag (mineraluld). GR2: 15-20 mm substrat og 30 mm drænlag (skumgummimåtte) og GR3: 60 mm høje plastik bakker fyldt med substrat og med drænhuller i ca. 10 mm afstand fra bunden.

Tilbageholdelse på årsbasis

Den årlige tilbageholdelse udtrykker den procentuelle, akkumulerede volumenreduktion af årsnedbøren. Denne parameter er relevant for renseanlæg, der modtager vand fra
fælleskloakerede områder og for LAR-projekter (se Videnblad 09.04.04 ). I forhold til dimensionering af kloaksystemet har den årlige reduktion ikke nogen stor betydning, da kloaksystemer dimensioneres efter afstrømning målt over timer og dage.

Den årlige tilbageholdelse er efterhånden veldokumenteret i den internationale forskning og afhænger i høj grad af vækstlagets dybde. For ekstensive tage er tallet typisk på 40-60 % og højere for intensive tage. Tabel 1 viser erfaringstal fra Tyskland. Som tommelfingerregel kan man regne med, at et standard ekstensivt tag gennemsnitligt kan tilbageholde 50 % af den årlige nedbør under vores klimaforhold.

Simuleringerne fra DTU og KU estimerede den årlige tilbageholdelse for de tre forsøgstage til samlet set 32-59 % af den totale årlige nedbør.

Tabel 1. Den årlige tilbageholdelse for grønne tage i relation til vækstlagsdybde. Alle tallene kommer fra lokaliteter i Tyskland med en årlig nedbør på mellem 650-800 mm (fra The Green Roofing Guideline). I Danmark er den gennemsnitlige årlige nedbør ifølge DMI på 712 mm.

Tilbageholdelse og forsinkelse ved større enkelt hændelser

Regnhændelser varierer som bekendt fra helt små til voldsomt store. Heldigvis er det sådan, at jo voldsommere regnen er, desto sjældnere optræder den, eller jo sjældnere »gentager den sig«. Det man typisk vil betegne som større regnhændelser, er regn der kun forekommer i gennemsnit en gang om året eller sjældnere. Dem kalder man 1-års, 5-års, 10-års hændelser osv. Disse hændelser er relevante i forhold til dimensionering af afløbssystemet, hvor det handler om, hvor ofte man vil acceptere oversvømmelser og vand på terræn (det såkaldte servicekrav). Effekten af grønne tage skal derfor udtrykkes ved disse dimensionsgivende regnstørrelser. Afstrømningen fra et grønt tag illustreres ofte vha. en afstrømningshydrograf (se figur 2).

Figur 2. Konceptuel illustration af forskellen mellem afstrømning af regn fra et almindeligt tag og et vegetationsdækket tag. Øverst ses nedbøren i mm som funktion af tiden. Den fuldt optrukne kurve viser afstrømningen fra et almindeligt tag, mens de stiplede kurver viser afstrømningen fra et grønt tag. Den mørke stiplede kurve viser et tilfælde, hvor afstrømningen fra det grønne tag er forsinket (peak delay), den maksimale afstrømningshastighed er mindre (peak reduktion), og det samlede volumen, der afstrømmer (volumen reduktion) angivet ved arealet under kurven, er mindre. De lyse stiplede kurver illustrerer, at afstrømningskurverne for et grønt tag også kan være tættere på det almindelige tags, eller mere forskellig fra det. Responsen afhænger af nedbørens størrelse, tagets opbygning og udtørringsgrad ved regnhændelsen.

Volumenreduktion
Volumenreduktionen for enkelthændelser udtrykker den procen­tuelle tilbageholdelse af en given regnhændelse og kan variere fra 0-100 % afhængigt af nedbørens størrelse, tagets opbygning og udtørringsgrad, når regnen sætter ind. Reduktionen ved større enkelthændelser er væsentlig for dimensioneringen af forsinkelsesvoluminer i det nedstrøms kloak- eller LAR-­system.

I DTU og KU projektet viste simuleringerne en gennemsnitlig volumenreduktion på 2-4 % for 5- til 10-års regnhændelser. Taget med den største tilbageholdelses evne (GR1) viste 7-8 % tilbageholdelse ved en 5 års hændelse og 3-4 % for en 10-års hændelse.

Peak-reduktion
Peak-reduktion udtrykker det grønne tags evne til at reducere afstrømningshastigheden på det tidspunkt, hvor regnen er mest intens (og hvor afløbssystemet typisk er under pres) sammenlignet med et almindeligt tag. På en afstrømingshydrograf illustreres det ved, at toppunktet ligger lavere og er fladere (se fig. 2). Peak-reduktionen er relevant i forhold til dimensionering transport­systemer i det nedstrøms kloak- ­eller LAR system.

Simuleringerne fra DTU og KU viste en gennemsnitlig peak-reduktion for 5-10 års regnhændelser på mellem 10-36 %.

Peak-forsinkelse
Peak-forsinkelse udtrykker det grønne tags evne til at forsinke tidspunktet, hvor afstrømningen er mest intens. På afstrømningskurven ses, hvordan toppunktet for et grønt tag skydes fremad i tiden i forhold til et konventionelt tag (se fig. 2). Denne evne til at forsinke afstrømningen er relevant i situationer, hvor det modtagende afløbssystem er under pres, og hvor der er risiko for oversvømmelser. Det kan dog diskuteres, hvor vigtig forsinkelsen er i større afløbssystemer, hvor der mod­tages vand mange steder fra og på forskellige tidspunkter.

Simuleringerne fra DTU og KU viste en gennemsnitlig peak-forsinkelse for 5-10 års hændelser på under 10 min.

Et relevant redskab til reduktion af regnafstrømningen?

Den årlige tilbageholdelse er veldokumenteret for forskellige tagtyper. Halveringen af den årlige afstrømning er en gevinst for rensningsanlæg og gør håndtering af resterende mængder afstrømning lettere. Sammenhængen mellem tagkonstruk­tion, især substrattykkelse og tagenes respons ved dimensionsgivende nedbør, mangler yderligere dokumentation og modellering.

Når grønne tages relevans i forhold til regnvandshåndtering vurderes, vil det også ofte være væsenligt at medregne andre positive egenskaber, der kan være forbundet grønne tage. Se Videnblad Videnblad 04.09-02.

Kilder:
Grønne tages hydrauliske egenskaber.
Michael R. Rasmussen mfl.
A continuous rainfall-runoff model of green roofs for use in distributed and
dynamic urban hydrological models.
Luca Locatelli, 2014.
Green Roofing Guideline. Guidelines for the Planning, Construction and Maintenance of Green Roofing, 2008. FLL.

Videnblad nr.: 04.09-05
Forfattere: Lotte Fjendbo Møller og Marina Bergen Jensen