Substrates for use in green roofs: an evaluation of water retention and runoff quality.

Telhados verdes são uma alternativa interessante para mitigar o risco de enchentes dada a enorme área de telhados não utilizada das superfícies impermeáveis nas áreas urbanas. Graças a sua capacidade de armazenagem de água, os telhados verdes podem reduzir significativamente o pico de escoamento dos eventos de maior pluviosidade. Investigações sobre a composição de substratos baseados em materiais locais e projetos adequados para regiões climáticas tropicais são menos frequentes. Vegetação e substrato são elementos de um telhado verde que precisam ser adaptados para cada microclima e não universalizados. O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de diferentes composições de substratos baseados em solo local, biomassa de coco, condicionador de solo e componentes comerciais, com a finalidade de maximizar a capacidade de retenção da água de chuva e diminuir necessidades de manutenção. Um pré-ensaio de colunas avaliou a capacidade de retenção hídrica e a relação peso seco x peso úmido de 15 composições de substrato. As composições com melhores resultados constituíram os substratos S1(15% solo + 55% coco + 30%componentes comerciais), S2 (30% solo + 40% coco + 30%componentes comerciais) e S3 (60% solo + 10% coco + 30%componentes comerciais). A caracterização físico-química dos substratos, solo e fibra de coco foi realizada. Em seguida um teste de colunas avaliou a capacidade de retenção hídrica dos substratos sob duas condições de precipitação: uma leve (8,77 mm/h); e outra mais forte (42,0 mm/h). Os resultados apontaram que os substratos S2 e S3 apresentaram melhores resultados de retenção para ambas as intensidades de precipitação. Observou-se que S1, que apresentou melhor capacidade de retenção no pré-ensaio, teve desempenho inferior aos demais o que pode ser atribuído à maior concentração de fibra de coco na sua composição e o consequente surgimento de caminhos preferenciais ao longo do perfil da coluna, por onde a água escoou mais rapidamente. Em eventos de precipitação mais leve, os substratos reteram de 60 a 100% do total aplicado. Quando se aplicou uma intensidade de precipitação mais forte, a faixa de retenção ficou entre 40% e 59%. No entanto, as variáveis analisadas para avaliar a qualidade da água de escoamento dos substratos (pH, CE, P, NO3, NH4, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn, Zn, Cr, Co, Ni) ficaram acima dos valores comumente encontrados na literatura, indicando que as composições aqui adotadas para os substratos podem implicar em uma fonte de poluição hídrica. Os substratos para uso em telhados verdes apresentados neste estudo atenderam seu objetivo quanto à retenção hídrica, mas a qualidade da água percolada torna seu uso inviável até o momento. Verificou-se a necessidade de estudar mais profundamente a qualidade da água lixiviada por cada componente dos substratos, individualmente, a fim de identificar as fontes dos elementos que presentes em concentrações elevadas tornam-se poluentes. Pode ser considerada a remoção de algum (s) dos componentes presentes na composição para se atingir um nível satisfatório de qualidade da água de escoamento.Green roofs are an interesting alternative to mitigate the risk of flooding given the huge area of unused roofs of impermeable surfaces in urban areas. Thanks to its ability to store water, green roofs can significantly reduce the peak flow events with higher rainfall. Investigations on the composition of substrates based on local materials and designs suitable for tropical climatic regions are less frequent. Vegetation and substrate are elements of a green roof that need to be adapted to each microclimate and not universalized. The objective of this study was to evaluate the performance of different substrate compositions based on local soil, coconut biomass, soil conditioner and commercial components in order to maximize retention capacity of rainwater and lower maintenance needs. A pre-test columns evaluated the water retention capacity and relative wet weight dry weight x 15 substrate compositions. The compositions were the best performing substrates S1 (15% soil + 55% + 30% coconut commercial components), S2 (30% soil + 40% + 30% coconut commercial components) and S3 (60% + 10% soil + coco 30% commercial components). The physicochemical characterization of substrates, soil and coconut fiber was performed. Then a test column evaluated the water retention capacity of the two substrates under precipitation conditions: a gentle (8.77 mm / h), and another strong (42.0 mm / h). The results showed that the substrates S2 and S3 showed better retention results for both intensities of rainfall. It was observed that S1, which showed better retention capacity in the pre-test, performance was inferior to the others which can be attributed to the higher concentration of coconut fiber composition and the consequent emergence of preferential paths along the profile of the column, through which water drained more quickly. In lighter precipitation events, the substrates while retaining 60-100% of the total applied. When applied a stronger intensity of precipitation, the band retention was between 40% and 59%. However, the variables analyzed to evaluate the quality of the water drainage of the substrates (pH, CE, P, NO3, NH4, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn, Zn, Cr, Co, Ni) were higher than the values generally found in the literature, indicating that the compositions here adopted for the substrates can bring in a source of water pollution. The substrates for use in green roofs presented in this study met its goal for retaining water, but the quality of percolated water makes its use impractical until now. There was the need to study further the quality of water leached for each component of the substrates individually in order to identify sources of the elements present in high concentrations become pollutants. It can be considered the removal of some (s) of the components present in the composition to achieve a satisfactory level of quality of the water flow