Bachelor Assignment
The influence of green roofs on the rainwater management system in an urban, tropical and undeveloped environment Herman van der Bent
Heavy rain events can have a big influence on urban environments due to the fact that cities have large impermeable areas. These impermeable areas collect rain water rapidly with, in some cases, flooding as a result.
h.s.vanderbent@student.utwente.nl
Period April-August 2009 Place San Pedro Sula, Honduras Supervisors Arcitect A. Stassano Plaza Comercial Bioclimatica, Honduras Ir. J.E. Avendano Castillo University of Twente
Solutions, besides a well maintained sewer system, can be to lower the amount of impermeable areas in the urban environment or use the impermeable areas more efficient. A design concept which uses this idea to use impermeable area’s in a city more efficient is the green roof engineering concept. A substrate layer is placed on top of a roof and plants are able to grow in it. This green solution has already proved to be a good design concept to lower temperatures inside a building in a tropical climate. It is said that the concept also has a water retaining capability which can help cities to prevent them from flooding. In this research this effect has been investigated for the tropical city of San Pedro Sula, Honduras. An inexpensive green roof design is used to assure a possible large scale implementation in this undeveloped urban environment. The research has been approached from a water content balance point of view, instead of using an empirical model, because of a relative short research period of only three months. Tests have been performed on four small test green roofs to be able to determine the water handling capacities of the green roof concept. The capability of green roofs to retain rain water is maximized by the evaporation rate and the used irrigation strategy. The maximum retention is determined at 5 mm of rain water because of a evaporation rate of 5 mm per day and an aggressive irrigation strategy which waters the plants after one day without precipitation. A second capability of green roofs to delay an amount of water after a rain event (so the sewer system has more time to manage the water) is also examined. Results show a capacity to delay an amount of water between 3 to 7 mm for several minutes. These capabilities have been compared with the data of precipitation rates between 1997 to 2006 in San Pedro Sula. 95% of the rain events has less than 40 mm of precipitation. These already deliver problems with the discharge, but the 5% of rain events with more than 40 mm of precipitation (and as shown in the table this can be way over 100 mm) have a really big social and economical impact. Comparing the rainwater handling capabilities of green roofs (5 mm retention, 3 to 7 mm delaying) with the heavy rain events result in the conclusion that the influence of green roofs on the water management system is quite small. Therefore a well designed sewer system stays a governing design solution to prevent cities from flooding.
Water content balance approach
Used test setup
Precipitation in heavy rain events
Spanish Translation Eventos de lluvia en exceso puede tener una gran influencia en los entornos urbanos debido al hecho de que las ciudades tienen grandes áreas impermeables. Estas áreas impermeables recoger agua de lluvia con rapidez, en algunos casos, las inundaciones como resultado. Soluciones, además de un sistema de alcantarillado en buen estado, se puede reducir la cantidad de áreas impermeables en el entorno urbano o de usar las áreas impermeables más eficiente. Un concepto de diseño que utiliza esta idea de utilizar la zona impermeable, en una ciudad más eficiente es el concepto de ingeniería verde techo. Una capa de sustrato se coloca encima de un techo y las plantas son capaces de crecer en ella. Esta solución "verde" ya ha demostrado ser un concepto de buen diseño a temperaturas más bajas dentro de un edificio en un clima tropical. Se dice que el concepto también tiene una capacidad de retención de agua que puede ayudar a las ciudades para evitar que las inundaciones. En esta investigación, este efecto ha sido investigado por la ciudad tropical de San Pedro Sula, Honduras. Un diseño de bajo costo techo verde se utiliza para asegurar una posible aplicación a gran escala en este entorno urbano sin desarrollar. La investigación se ha enfocado desde un punto de equilibrio del agua de vista del contenido, en lugar de utilizar un modelo empírico, por un período de la investigación relativa corta, de sólo tres meses. Las pruebas se han realizado en cuatro pruebas pequeñas de techos verdes para poder determinar el agua capacidades de manipulación del concepto de techo verde. La capacidad de los techos verdes para retener el agua de lluvia se maximiza la velocidad de evaporación y la estrategia de riego utilizados. La retención máxima se determina en 5 mm de agua de lluvia debido a la velocidad de evaporación de 5 mm por día y una estrategia agresiva que las aguas de riego de las plantas después de un día sin precipitación. Una segunda capacidad de los techos verdes para retrasar una cantidad de agua después de un evento de lluvia (para que el sistema de alcantarillado tiene más tiempo para gestionar el agua) también se ha examinado. Los resultados muestran una capacidad para retrasar una cantidad de agua entre 3 a 7 mm por varios minutos. Estas capacidades han sido comparados con los datos de las tasas de precipitación entre 1997 y 2006 en San Pedro Sula. 95% de los eventos de lluvia tiene menos de 40 mm de precipitación. Estos problemas ya se ofrecen con la descarga, pero el 5% de los eventos de lluvia con más de 40 mm de precipitación (y como se muestra en la tabla de esta manera puede ser superior a 100 mm) tienen un impacto social y económico muy grande. Comparación de las capacidades de manejo de agua de lluvia de los techos verdes (5 mm de retención, de 3 a 7 mm de retraso) con el resultado de fuertes eventos de precipitación en la conclusión de que la influencia de los techos verdes en el sistema de gestión del agua es muy pequeña. Por lo tanto, un sistema de alcantarillado se mantiene bien diseñado una solución de diseño que rigen para impedir a las ciudades de las inundaciones.