Utveckling av hydrologisk kunskap kring gröna tak: En studie av samband mellan granulära materials avrinningsförmåga och dess fysikaliska egenskaper

Abstract

Växande städer och en stundande klimatomställning ställer större krav på dagvattenhantering i urbana och tätbyggda miljöer. Dagvatten har blivit en allt mer viktig fråga i större samhällen och medför av denna anledning ett tilltagande behov av alternativa lösningar för hantering av dagvatten. Därav behovet av att ett projekt inom forskningsområdet gröna tak, med mål att öka kunskapen inom dagvattenhantering. Detta ligger till grund för projektet Dare2Test gröna tak på Chalmers tekniska högskola. Projektet utgick från en given premiss av handledaren Angela Sasic, då detta kandidatarbete syftar på att öka förståelse och kunskap om teorin bakom gröna tak. Detta uppnådes genom att undersöka granulära material och dess fysikaliska egenskaper, samt testa dess förmågor att fördröja vattenavrinning. En ny experimentställning byggdes för att kunna utföra mätningar på avrinningsförmåga och ett brett sortiment av material med olika fysikaliska egenskaper valdes sedan ut till experimenten. Inledningsvis utfördes det en litteraturstudie inom områdena gröna tak och dagvattenhantering. Därmed kartlades egenskaper hos olika fysikaliska lagar inom strömmningslära, hydrologi och hydrogeologi, där bland annat Darcys lag och hydraulisk konduktivitet var centrala teoretiska delar som la grunden för nästa steg. Därefter utfördes experimentella tester av hydraulisk konduktivitet med hjälp av en metod vid namn falling head, där vattnetsavrinningshastighet mättes på olika material. Experimenten utfördes i upprepande omgångar, där varje valt material testades individuellt. Vidare utforskades möjligheten att kombinera olika material. Målet var att hitta optimala kombinationer av material som kunde fördröja avrinningen så mycket som möjligt. Detta arbete resulterade i diverse data på hydraulisk konduktivitet, bulkdensitet, bulkporositet och kornstorlek. Genom att analysera hur olika parametrar påverkar varandra blev det tydligt att kornstorlek hade störst inverkan, följt av porositet och sist densitet. Dessutom gav blandningar av material god effekt. Genom att blanda ett större organiskt material, som orkidéjord, med ett mindre oorganiskt material, så som kulor av expanderad polysteren (EPS), så erhölls en hydraulisk konduktivitet som var lägre än vad båda materialen presterade individuellt. Samtliga värden på hydraulisk konduktivitet (K) (m/s) omvandlades sedan till volymflöden (Q) (m3=s) genom multiplicering med experimentcylinderns tvärsnittsarea, och plottades slutligen i diagram för visuell presentation. Sammanfattningsvis så är det tydligt att vidare tester behövs genomföras. Erhållna data lägger en god grund för framtida tester av fler material, blandningar och fysikaliska egenskaper. Där fanns dessutom en stor mängd möjliga felkällor kring experimenten som sannolikt skulle kunna reduceras till god effekt.