La primavera e l'estate 2017 sono state tra le più piovose mai registrate nel Nord America orientale, compreso l'Ontario meridionale.

Le precipitazioni primaverili hanno battuto record in posti come Toronto, dove sono caduti 44,6 millimetri di pioggia in 24 ore.

Gli acquazzoni incessanti hanno fatto traboccare l'infrastruttura delle acque piovane nella più grande città del Canada, portando all'allagamento delle strade trafficate del centro.

L'urbanizzazione in città come Toronto ha portato a una rapida perdita di superfici permeabili dove l'acqua può defluire liberamente. Insieme alla crescente popolazione del centro di Toronto, ciò significa che i sistemi di acque piovane e fognarie esistenti devono gestire più acqua rispetto ai decenni precedenti.

Per di più, l'aumento della temperatura globale è stato collegato all'aumento degli eventi meteorologici estremi in tutto il mondo, una tendenza che potrebbe peggiorare se il riscaldamento globale non sarà tenuto sotto controllo.

Città come Toronto sono mal equipaggiate per far fronte a queste quantità senza precedenti di precipitazioni a causa delle loro infrastrutture insufficienti e obsolete per le acque piovane.

Il 23% delle fognature del centro di Toronto sono combinate, il che significa che sia l'acqua piovana che le acque reflue della città scorrono insieme all'interno di un tubo verso un impianto di trattamento delle acque. Nei periodi di forti piogge, la quantità di acqua piovana nella fogna può raggiungere la capacità e traboccare nelle strade di Toronto e nel suo lago e nei suoi fiumi.

Ciò significa prevenire le inondazioni nelle aree del centro, le acque reflue vengono rilasciate, non trattate, in corpi idrici che consentono il nuoto e altri sport ricreativi.

Con l'aumento delle precipitazioni a livello globale, è un momento cruciale per esaminare come città come Toronto possono riadattare le loro infrastrutture edilizie esistenti per alleviare i danni delle inondazioni e affrontare le acque piovane in modo più sostenibile.

Tecnologie per le infrastrutture verdi, come pavimentazioni permeabili, bioswales, cisterne e tetti verdi, sono ora comunemente raccomandati per affrontare eventi meteorologici estremi.

Tetti verdi per la gestione delle acque piovane

I tetti verdi sono un'opzione di infrastruttura verde (GI) che può essere applicata praticamente a qualsiasi tetto, data la capacità di carico. I vantaggi dei tetti verdi vanno ben oltre il loro ovvio fascino estetico.

Uno studio condotto dall'ingegnere civile dell'Università di Toronto Jenny Hill e dai co-ricercatori del Green Roof Innovation Testing Lab (GRIT Lab) della scuola ha dimostrato che i tetti verdi hanno la capacità di catturare una media del 70% delle precipitazioni in un determinato periodo di tempo, alleviare i sistemi di acque piovane sotterranee e rilasciare l'acqua piovana nell'atmosfera.

Lo studio ha esaminato quattro variabili di progettazione del tetto verde che rappresentano le pratiche industriali più comuni:tipo di impianto (piante grasse o graminacee e piante da fiore erbacee), sostituto del suolo (minerale, composto di legno), profondità di impianto (10 centimetri o 15 centimetri) e programma di irrigazione (nessuno, giornaliero o attivato da sensore), e come questi quattro fattori hanno influenzato la cattura dell'acqua.

Il programma di irrigazione ha dimostrato di avere l'effetto maggiore, con capacità di ritenzione che aumenta dal 50 percento con l'irrigazione giornaliera al 70 percento con l'attivazione del sensore o senza irrigazione. In altre parole, tetti che non sono stati annaffiati, o vengono annaffiati solo quando il loro terreno raggiunge un livello di umidità predeterminato, hanno una maggiore capacità di assorbire l'acqua piovana.

Per di più, lo studio ha calcolato un nuovo coefficiente di deflusso di picco, un valore costante utilizzato per calcolare la capacità di un tetto verde di trattenere l'acqua, affinché i tetti verdi siano circa 0,1-0,15, una riduzione dell'85-90% rispetto a una superficie impermeabile.

I progettisti e gli ingegneri utilizzano abitualmente una cifra di 0,5 (riduzione del 50%) per valutare le prestazioni del tetto verde. Questa discrepanza tra la pratica del settore ei risultati regionali basati sull'evidenza evidenzia la necessità di ulteriori ricerche.

La seconda variabile più significativa per la ritenzione delle acque piovane era il sostituto del suolo. Il materiale più utilizzato per la piantumazione di tetti verdi si basa sulle linee guida della German Landscape Research, Società di sviluppo e costruzione (FLL).

Il FLL ha raccomandato un aggregato minerale perché si ritiene che sia più duraturo e più resistente dei sostituti biologici del suolo. Ma questa raccomandazione è stata messa in discussione oggi dalla ricerca.

Hill e il suo team hanno confrontato il materiale per la coltivazione dei minerali con il compost di legno. Il compost ha superato il minerale del 10% (70% contro il 60% di pioggia trattenuta) in letti senza irrigazione, e ha avuto una compressione o una rottura minima nel tempo.

Un'altra scoperta chiave nello studio di Hill ha dimostrato che quando è già umido, o dall'irrigazione o dalla pioggia, il materiale di piantagione ha avuto la maggiore influenza sulla ritenzione idrica. Il compost ha superato di ben tre volte il sostituto minerale del suolo quando è completamente saturo (l'83 percento delle precipitazioni ha trattenuto contro il 29 percento).

Compost un sostituto migliore del suolo

Ciò significa che il compost non solo si è comportato meglio in ogni stagione, ma si è comportato molto meglio nelle stagioni delle piogge e durante le tempeste consecutive.

La profondità di impianto (10 centimetri contro 15 centimetri) e la famiglia di piante (piante grasse contro erba e piante da fiore erbacee) hanno dimostrato di avere un impatto scarso sulla ritenzione delle acque piovane rispetto al materiale di piantagione e al programma di irrigazione.

E così, senza compromettere la gestione delle acque piovane, la selezione delle piante può soddisfare obiettivi estetici e parametri ambientali come la biodiversità e l'habitat delle specie.

Uno dei vincoli per la costruzione del tetto verde è il carico di peso, in particolare negli edifici che non sono stati originariamente costruiti per sopportare il peso di un tetto verde saturo. Così, una profondità di impianto di 10 centimetri rispetto a 15 significherebbe che più tetti potrebbero essere idonei per il retrofit.

Ciò nonostante, anche se una tavolozza di piante con biodiversità che includa erbe e piante erbacee sarebbe un'opzione di tetto verde più esteticamente ed ecologicamente ricca, quelle piante richiedono l'irrigazione per sopravvivere in città come Toronto. Poiché l'irrigazione ha un effetto negativo sulla ritenzione delle acque piovane, i progettisti di tetti verdi possono prendere in considerazione piante succulente resistenti alla siccità come il sedum.

Però, quando le piante erbacee sono piantate nel compost piuttosto che nei materiali di piantagione minerali, si potrebbe prevenire la diminuzione della capacità di ritenzione delle acque piovane.

L'irrigazione su richiesta attivata da un sensore di umidità del suolo può bilanciare la gestione dell'acqua con la disponibilità di acqua per la crescita delle piante. Per di più, il compost pesa molto meno del materiale di piantagione minerale, aprendo maggiori possibilità di retrofit.

E così la ricerca di Hill e del suo team su quattro variabili distinte del tetto verde ci consente di comprendere i vantaggi e i limiti di ciascuna, e come possono essere combinati.

Tetti verdi:infrastruttura verde ottimale

A nostro avviso come ricercatori del GRIT Lab, i tetti verdi sono l'infrastruttura verde urbana ottimale grazie alla loro multifunzionalità:possono essere adattati su edifici esistenti, forniscono spazio per la biodiversità alla fauna selvatica urbana e possono arricchire gli spazi pubblici per il divertimento degli abitanti delle città. Inoltre, i tetti verdi possono rendere piacevoli luoghi prima inospitali, e fornire nuovi spazi esterni per gli impiegati.

Questi recenti risultati mostrano chiaramente il potenziale dei tetti verdi. Ma approfonditi studi scientifici sui tetti verdi, come quelli intrapresi al GRIT Lab, sono necessari per determinare la migliore composizione del tetto verde per prestazioni ottimali.

Per esempio, sebbene il tipo di impianto abbia avuto scarso effetto sulla ritenzione delle acque piovane, il mix erbaceo di piante autoctone ha dimostrato di essere più attraente per le api autoctone ed è probabilmente più attraente. Questa informazione è fondamentale; sebbene le piante grasse siano attualmente lo standard del settore, piantare solo piante grasse sui tetti potrebbe potenzialmente avere un impatto negativo sull'ecologia urbana in varie regioni.

Un'ulteriore variabile da considerare quando si progetta un tetto verde è la sua posizione. Il ricercatore del GRIT Lab Scott MacIvor e i co-ricercatori hanno scoperto che l'altezza degli edifici è importante:ci sono molti meno alveari quando i tetti verdi sono troppo alti, e quindi progettare un tetto destinato ad aiutare le api più alto di otto piani sarebbe inutile.

Poiché gli eventi di tempesta diventano più frequenti e gravi per i comuni, le città con infrastrutture per le acque piovane obsolete come Toronto stanno lottando per trovare modi per alleviare l'impatto. I tetti verdi possono essere una parte di questa soluzione, ma non tutti i tetti verdi sono uguali. La ricerca e la conoscenza adeguate sono essenziali.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.