Yeşil Çatı Drenaj Levhasının Geçirimliliğe Etkisi

Abstract

Nüfusun kentlerde artması konutların, yolların ve sanayi gibi yapıların artmasına ve bu da geçirimli alanların geçirimsiz yüzeylerle kaplanmasına sebep olabilmektedir. Ancak, yağmur suyu yönetimi için geçirimli alanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Sürdürülebilir yağmur suyu yöntemlerinden biri olan yeşil çatı sistemi bu soruna bir çözüm olabilecek potansiyelde olup dünyada da pek çok örneği bulunmaktadır. Günümüzün en önemli sorunlarından biri olan, kentlerde görülen ani sel felaketleri ve kanalizasyon taşkınları yeşil çatı sisteminin kullanılması ile azaltılabilir. Yağmur suyunun yeşil çatı sistemleri ile depolanıp verimli kullanımı potansiyeli olması sebebiyle, bu çalışmada yağmurdan kaynaklı oluşan yüzey akışlarına yeşil çatı sisteminin etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, ekstansif bir yeşil çatının alt tabakasını drenajlı bir sistem oluşturularak çıkış debisine olan etkisi incelenmiştir. Model olarak oluşturulmuş bir yeşil çatı düzeneğinde yağış-akış olayları, %3, 6, 9 ve 12 yüzey eğimleri dikkate alınarak ve su akış sensörü kullanılarak ölçülmüştür. Elde edilen veriler sonucunda yüzeye drenaj levhası serilmesi durumunda boş yüzeye göre tüm eğimlerde suyun akışını eğime bağlı olarak %68-81 oranlarında çıkış süresini gecikmiştir. Ayrıca, alt tabakada yeşil çatı drenaj levhası kullanımıyla yüzey geçirimlilik katsayısının yaklaşık 0.5-0.7 arasında değiştiği görülmüştür, boş yüzeye göre daha düşük değerler almıştır. Sonuç olarak, yeşil çatı sistemlerinde drenaj levhasının serilmesi kentlerde yağış şiddetinin azaltılmasında etkili olabileceği görülmüştür. Yeşil çatı sistemlerinde kabarcıklı levha kullanılması durumunda farklı eğimler için yağış-akış hesaplamalarında kullanılacak C katsayısı için bir aralık ortaya konmuştur. Bu çalışmanın çıktıları iklim değişikliği sebebiyle artan yağmur şiddetinin kentlerde oluşabilecek sel felaketlerini yönetmek ve oluşabilecek maddi ve manevi hasarı azaltmak için kullanılabilir.

Keywords

• Yeşil Çatı Alt Katmanları
• Su Tutma Süresi
• Akış Katsayısı
• Kent Hidrolojisi

Permeability Effect of Green Roof Drainage Board

Abstract

Populations in cities result in the building of housing, transportation, and industry, which might cause to alter the permeable surfaces to impermeable surfaces. However, permeable terrain is essential for stormwater management. One of the environmentally friendly ways to collect rainwater is to install green roofs, and there are examples of this all over the world. Using the green roof system helps lessen flash floods and sewage floods in cities, which are today's most significant issues. Due to the fact that the rain water can be collected and used efficiently via green roof systems the effects of the form of the bottom layer of the extensive green roof on the output flow were investigated using both with and without drainage layer systems in this study. Rainfall-runoff events were observed by a water flow sensor and a green roof setup with surface slopes of 3, 6, and 12% were constructed as a model. According to the results, surface flow from the drainage board at all slopes is delayed by 68-81% compared to the empty surface. In addition, it has been noted that the surface permeability coefficient ranges between 0.5-0.7 and has taken values lower than the empty surface when there is a drainage board at the base of the green roof. As a result, it has been seen that laying the drainage board in green roof systems can be effective in reducing the intensity of precipitation in cities. In the case of using bubble sheets in green roof systems, a range for the C coefficient to be used in precipitation-flow calculations for different slopes has been revealed. The outputs of this study can be used to manage the flood disasters that may occur in cities due to the increased rainfall intensity due to climate change and to reduce the material and moral damage that may occur.

Keywords

• Green Roof Layer Materials
• Water Retention Time
• Runoff Coefficients
• Urban Hydrology

References

1. Aslanboğa İ., (1988), Ege Bölgesi iklim koşullarında çatı bahçesi yapımında kullanılabilecek yapısal ve bitkisel materyalin seçimi üzerine araştırmalar, Bilgehan Basımevi, Bornova, İzmir, Türkiye, 35ss.
2. Ahmed T., Zounemat-Kermani M., Scholz M., (2020), Climate change, water quality and water-related challenges: A review with focus on Pakistan, International Journal of Environmental Research And Public Health, 17(22), 8518, doi:10.3390/ijerph17228518.
3. Aksungur N., Firidin Ş., (2008), Su kaynaklarının kullanımı ve sürdürülebilirlik, Aquaculture Studies, 2008(2), 9-11.
4. Aras B.B., (2019), Kentsel sürdürülebilirlik kapsamında yeşil çatı uygulamaları, Manas Sosyal Araştırmalar Dergisi, 8(1), 469-504.
5. Bektaş İ., Dinçer A.E., (2017), Değişen iklim koşullarında çatı kaplama malzemelerinin verimliliğinin incelenmesi–Safranbolu örneği, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 33(3), 35-53.
6. Busker T., de Moel H., Haer T., Schmeits M., van den Hurk B., Myers K., Cirket D.G., Aerts J., (2022), Blue-green roofs with forecast-based operation to reduce the impact of weather extremes, Journal of Environmental Management, 301, 113750, doi: 10.1016/j.jenvman.2021.113750.
7. Cantor S.L., (2008), Green roofs in sustainable landscape design, W.W. Norton & Company, New York, 320ss.
8. Carter T.L., Rasmussen T.C., (2006), Hydrologic behavior of vegetated roofs, JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 42(5), 1261-1274.

9. Carter T., Jackson C.R., (2007), Vegetated roofs for stormwater management at multiple spatial scales, Landscape Urban Plan, 80, 84-94.
10. Chen C.F., (2013), Performance evaluation and development strategies for green roofs in Taiwan: A review, Ecological engineering, 52, 51-58.
11. Cömertler S., Cömertler N., (2021), Akıllı kentlerde çevresel, sosyal ve ekonomik sürdürülebilirlik, Kopenhag örneği, Journal of Architectural Sciences and Applications, 6(1), 317-333.
12. Cunningham N.R., (2001), Rethinking the urban epidermis: a study of the viability of extense green roof systems in the manitoba capital with an emphasis on regional case studies and stormwater management, Yüksek Lisans Tezi, University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba, 288ss.
13. Doğangönül Ö., Doğangönül C., (2009), Küçük ve orta ölçekli yağmursuyu kullanımı, Teknik Yayınevi, Ankara, 432ss.
14. Dunnett N., Kingsbury N., (2008), Planting green roofs and living walls, Timber Press, Portland, Oregon, 256ss.
15. Early, P, Gedge, D, Newton, J, Wilson, S., (2007), Building Greener: Guidance on the use of green roofs, green walls and complementary features on buildings (C644D), https://www.ciria.org/ItemDetail?iProductCode=C644D&Category= DOWNLOAD, [Erişim 03 Ocak 2023].
16. Ekşi M., (2016), Çatı ve teras bahçeleri dersi 2016-2017 bahar dönemi ders notu (1.Bölüm), İ.Ü. Orman Fakültesi Peyzaj Mimarlığı Bölümü, Peyzaj Teknikleri Anabilim Dalı, İstanbul, https://docplayer.biz.tr/47617366-Cati-ve-teras-bahceleri-dersi-bahar-donemi-ders-notu-1-bolum.html, [Erişim 03 Ocak 2023].
17. Erkul E., (2012), Yeşil çatı sistemlerinin yapım açısından irdelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir.
18. Fisher D., (2007), Productive rooftop, Yüksek Lisans Tezi, University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba, 166ss.
19. Getter K.L., (2006), Extensive green roofs: plant evaluations and the effect of slope on stormwater retention, Yüksek Lisans Tezi, Michigan State University, Michigan, USA.
20. Gregoire B.G., Clausen J.C., (2011), Effect of a modular extensive green roof on stormwater runoff and water quality, Ecological Engineering, 37(6), 963-969.
21. Hill J., Drake J., Sleep B., Margolis L., (2017), Influences of four extensive green roof design variables on stormwater hydrology, Journal of Hydrologic Engineering, 22(8), 04017019, doi: 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.000153.
22. IPCC, (2021), Summary for policymakers, Climate Change 2021: The Physical Science Basis’in İçinde, (Masson-Delmotte V., Zhai P., Pirani A., Connors S.L., Péan C., Berger S., Caud N., Chen Y., Goldfarb L., Gomis M.I., Huang M., Leitzell K., Lonnoy E., Matthews J.B.R., Maycock T.K., Waterfield T., Yelekçi O., Yu R., Zhou B., Ed.), Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom.
23. Karaman S., Gökalp Z., (2010), Küresel ısınma ve iklim değişikliğinin su kaynakları üzerine etkileri, Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi, 3(1), 59-66.
24. Karaosman S.K., (2006), Yeşil çatılar ve sürdürülebilir bina değerlendirme sistemleri, Ulusal Çatı Cephe kaplamalarında Malzeme ve Teknolojiler Sempozyumu, 17 -18 Ekim, İTÜ Mimarlık Fakültesi Taşkışla, İstanbul, Türkiye.
25. Kaufmann P., (1999), Extensiv begrünte Flachdächer-ein Gewin für die Siedlungsentwässerung, Hochschule für Technik und Architektur, Burgdorf.
26. Kılıç S., (2008), Küresel iklim değişikliği sürecinde su yönetimi, İstanbul Üniversitesi Siyasal Bilgiler Fakültesi Dergisi, (39), 161-186.
27. Koç N., Güneş G., (2011), Çatı bahçeleri düzenlemesine ilişkin teknik özellikler ve donanımlar, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 4(1-2), 501-512.
28. Koçhan K., Akın C.T., (2022), İklim değişikliği karşısında sürdürülebilir binaların ve bütünleşik tasarımın önemi (BIM tabanlı sürdürülebilirlik analizleri), Kent Akademisi, 15(D.Ü. 2. Uluslararası Mimarlık Sempozyumu Özel Sayısı), 53-71.
29. Kolb W., Schwartz T., (1988), Roof planting from a constructional viewpoint, Garten und Landschaft, 10(88), 49-51.
30. Kuichling E., (1889), The relation between the rainfall and the discharge of sewers in populous districts, Transactions of the American Society of Civil Engineers, 20(1), doi: 10.1061/TACEAT.0000694.
31. Külekçi E.A., (2017), Geçmişten günümüze yeşil çatı sistemleri ve yeşil çatılarda kalite standartlarının belirlenmesine yönelik bir araştırma, ATA Planlama ve Tasarım Dergisi, 1(1), 35-53.
32. Landschaftsbau F.L., (2002), Guidelines for the planning, execution and upkeep of green-roof sites, Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau, Bonn, Germany.
33. Lanham J.K., (2007), Thermal performance of green roofs in cold climates, Yüksek Lisans Tezi, Queen’s University Kingston, Canada.
34. Liesecke H.J., (1984), Grundsatze Für Dachbegrünungen (Hrsg) Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e. v., Bonn, Germany.
35. Liesecke H.J., (1987), Vegetationstechnische Anforderungen Bei Extensivbegrünungen In: Dachbegrünnung Seminarbericht (Hrsg) R. Galzer, Technische Universitat Wien, Vienna, Avusturya.
36. Liu K., (2004), Sustainable Building Envelope-Garden Roof System Performance, NRC-CNRC, RCI Building Symposium, November 4-5, New Orleans, ss.1-14.
37. Luckett, K., (2009), Green Roof Construction and Maintenance – A Green Source Book, The McGraw-Hill Companies, USA, 208ss.
38. McIntyre L., Snodgrass E.C., (2010), The green roof manual: a professional guide to design, installation, and maintenance, Timber Press, Portland, Oregon, 296ss.
39. Mentens J., Raes D., Hermy M., (2006), Green roofs as a tool for solving the rainwater runoff problem in the urbanized 21st century, Landscape Urban Plan, 77(3), 217-226.
40. Meriç T.B., (2004), Su kaynakları yönetimi ve Türkiye, Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 28(1), 27-38.
41. Mobilia M., Longobardi A., Sartor J.F., (2014), Impact of green roofs on stormwater runoff coefficients in a Mediterranean urban environment, 5th International Conference on Urban Sustainability, Cultural Sustainability, Green Development, Green Structures and Clean Cars (USCUDAR ‘14), November 22-24, Florence, Italy, ss.100-106.
42. Olgun Y., (2014), Yeşil çatı: Tasarım ve uygulama örnekleri, Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara, Türkiye. Osmundson T., (1999), Roof gardens: history, design and construction, W. W. Norton & Company, New York, NY, 320ss.
43. Schärer L.A., Busklein J.O., Sivertsen E., Muthanna T.M., (2020), Limitations in using runoff coefficients for green and gray roof design, Hydrology Research, 51(2), 339-350.
44. Snodgrass E.C., Snodgrass L.L., (2006), Green roof plants-a resource and planting guide, Timber Press Inc, Portland, Oregon, 204ss.
45. Spolek G., (2008), Performance monitoring of three ecoroofs in Portland, Oregon, Urban Ecosystems, 11, 349-359.
46. Stagl J., Mayr E., Koch H., Hattermann F.F., Huang S., (2014), Effects of climate change on the hydrological cycle in central and Eastern Europe, Managing Protected Areas in Central and Eastern Europe Under Climate Change’in İçinde, (Rannow S., Neubert M., Ed.), Springer, Dordrecht, ss.31-43.
47. Stone Jr. B., (2004), Paving over paradise: how land use regulations promote residential imperviousness, Landscape and Urban Planning, 69(1), 101-113.
48. Stovin V., Vesuviano G., Kasmin H., (2012), The hydrological performance of a green roof test bed under UK climate conditions, Journal of Hydrology, 414, 148-161.
49. Tavşan F., Bahar Z., Tavşan C., (2022), Sürdürülebilirlik kapsamında yağmur suyu toplama sistemli pavilyonlar, Kent Akademisi, 15(2), 877-896.
50. Teemusk A., Mander U., (2007), Rainwater runoff quantity and quality performance from a green roof: the effects of short-term events, Ecological engineering, 30(3), 271-277.
51. Torres S.L.S., (2010), Investigating crumb rubber amendments for extensive green roof substrates, Yüksek Lisans Tezi, University of Maryland, Maryland, USA.
52. Tunçay H., (2022), Sünger şehirler, Çevre İklim ve Sürdürülebilirlik, 23(2), 101-108.
53. URL-1, (2007), Green Roof Systems, FM Global Property Loss Prevention Data Sheets, https://www.greengridroofs.com/wp-content/uploads/2018/01/Factory-Mutual-Green-Roof-System-1-35-2007.pdf, [Erişim 03 Ocak 2023].
54. USEPA, (2000), Low Impact Development (LID): A literature review, Office of Water EPA-841-B-00- 005, https://cfpub.epa.gov/ watertrain/pdf/literaturereview.pdf, [Erişim 03 Ocak 2023].
55. Vancouver M., (2009), Design Considerations for the Implementation of Green Roofs, Metro Vancouver, BC, 140ss.
56. Velazquez S.L., (2005), Organic greenroof architecture: Sustainable design for the new millennium; making the most of your building’s ‘fifth façade’, Environmental quality management,Wiley Periodicals, 14(4), 73-85.
57. Villarrea, E.L., Bengtsson L., (2005), Response of a Sedum green-roof to individual rain events, Ecological Engineering, 25(1), 1-7.
58. Young C.B., McEnroe B.M., Rome A.C., (2009), Empirical determination of rational method runoff coefficients, Journal of Hydrologic Engineering, 14(12), 1283-1289.
59. Waldbaum H., (2008), Green roofs for urban agriculture: What is required to support their implementation in the UK?, Yüksek Lisans Tezi, University of East London, Dagenham, United Kingdom.
60. White R., (2002), Building the ecological city, Woodhead Publication, Cambridge, 256ss.
61. Woods-Ballard B., Kellagher R., Martin P., Jefferies C., Bray R., Shaffer P., (2007), The SUDS manual, http://www.scotsnet.org.uk/ documents/NRDG/CIRIA-report-C753-the-SuDS-manual-v6.pdf, [Erişim 03 Ocak 2023].