Naturlige avrenningsmønstre for regnvann endres som følge av byvekst, fortetting og klimaendringer. Dette påvirker blant annet grunnvannsnivå og vannføring i by-vassdrag.

En måte å redusere disse uheldige konsekvensene på, er å basere overvannshåndtering på naturens prinsipper for håndtering av vann.

– Blågrønne tak er et eksempel på slike overvannstiltak, som kan brukes på mange typer tak på både eksisterende og nye bygg. Tak dekker opp mot 40 prosent av arealet i byer, og løsninger som plasseres på tak har den store fordelen at de ikke tar opp andre arealer i tettbebygde områder, forklarer seniorforsker Edvard Sivertsen i SINTEF.

Løsninger for norsk klima

Blågrønne tak håndterer overvann på to måter. Det kan skje ved fordrøyning, også kalt detensjon, som er den naturlige forsinkelsen som skjer når vann renner igjennom ulike lag og materialer, og dreneres sakte ut fra taket i løpet av timer eller dager etter en regnhendelse.

Den andre måten er ved retensjon, altså tilbakeholdelse, og er vann som taket forbruker gjennom fordampning og transpirasjon fra vegetasjon som er en del av takløsningen.

– For å inkludere disse effektene av blågrønne tak i overvannsberegninger, har det vært behov for økt kunnskap om hvordan blågrønne tak virker i norsk klima, som er både våtere og kaldere enn andre steder der blågrønne tak tradisjonelt har vært brukt, sier professor Tone Muthanna ved NTNU.

Har samlet kunnskap

Forskningssenteret SFI Klima 2050 har viet stor oppmerksomhet til fordrøyende tak, og testfeltet Høvringen utenfor Trondheim har spilt en viktig rolle i forskningen.

Nå har senteret gitt ut rapporten Overvannshåndtering med fordrøyende tak, som gir en oversikt over vitenskapelige artikler som omhandler temaet, og hvordan resultatene kan brukes.

Forskningsresultatene kan oppsummeres slik:

• En sammenligning av avrenningskoeffisienter målt på lignende takoppbygninger både i laboratoriet og i felt viste store variasjoner. Den store variasjonen i målte avrenningskoeffisienter mellom lab og felt illustrerer utfordringene med å beregne effekten av fordrøyende tak med en enkel parameter.
• En større sammenligning av ulike fordrøyende tak viste noen generelle trekk: Takene med grønt toppdekke hadde større variasjon i det målte fuktighetsinnholdet enn takene med toppdekke av belegningsstein. Dette gav økt retensjon av vann (nedbør som ikke blir avrenning) fra takene med toppdekke av vegetasjon. Videre hadde løsninger som kombinerte grønt toppdekke med et fordrøyningslag under, både god fordrøyning og betydelig evapotranspirasjon. Dette viste seg å være den beste løsningen for både flomtoppreduksjon og retensjon av vann.
• Det er undersøkt om modelleringsverktøyet SWMM, et mye brukt modelleringsverktøy for avrenning fra urbane områder, kan brukes til å modellere fordrøyende tak. SWMM LID-modellen ble kalibrert ved å bruke avrenningsdata fra ulike byer, og det er gjengitt en rekke ulike parameter-sett som kan brukes. Basert på resultatene er det imidlertid vanskelig å overføre modeller mellom ulike geografiske steder.
• Fordrøyende tak har betydelig konsentrasjonstid selv under ekstreme forhold, der vanninnhold i det fordrøyende taket ved starten av hendelsen har større påvirkning enn nedbørsprofilen, intensitet og varighet på korttids-nedbørhendelsen.
• Det er undersøkt om ulike maskinlæringsmodeller egner seg til å modellere fordrøyende tak og sammenlignet disse med en forenklet konseptuell nedbøravrenningsmodell. Det anbefales foreløpig å bruke en konseptuell modell framfor maskinlæringsmodellene.

Har utviklet nyttige støtteverktøy og modeller 

Som et resultat av testingen på Høvringen har forskerne utviklet modeller for å anslå retensjonen fra fordrøyende tak med et toppdekke av sedum. Særlig effekten av geografisk beliggenhet og klima er studert, og det gis anbefalinger om hvordan ta hensyn til dette.

Det er også utviklet en konseptuell nedbør-avrenningsmodell som kan brukes til å beregne den hydrologiske ytelsen til fordrøyende tak. Modellen er kalibrert med data fra tak lokalisert i fire norske byer, og resultatene har vist at modellen kan simulere avrenning fra fordrøyende tak på tvers av flere klimatiske soner og ulike versjoner av fordrøyende tak. Det er også mulig å beregne ytelsen til lignende takkonstruksjoner i andre byer.

Ikke minst er det utviklet et støtteverktøy som kan brukes av prosjektorganisasjoner som jobber med fordrøyende tak. Sjekklister og referanser til andre verktøy finnes for alle fasene i et prosjekt, og det gis en enkel oversikt over kritiske punkter.

Gode fordrøyende egenskaper ved alle løsningene

En gjennomgang av alle løsningene som er testet på Høvringen, viser gode fordrøyende egenskaper ved alle løsningene. Løsninger med vegetasjon har som forventet høyere evne til å holde tilbake regnvann enn løsninger uten vegetasjon.

– Klima 2050 har dokumentert at ulike blågrønne tak bidrar til å håndtere overvann i urbane områder, spesielt er reduksjon i avrenningstoppen høy og det er en lang forsinkelse av mesteparten av vannet som renner ut. Ved hjelp av ekstremtester har vi også økt forståelsen av hvordan slike tak påvirkes av regnintensitet og takets tilstand ved starten av hendelsen, sier Sivertsen.

Industripartnerne i prosjektet har også hatt god nytte av forsøkene.

– For oss som industriaktør og leverandør av fordrøyende tak har Klima 2050 og disse årene med eksperimentelle forsøk vært svært nyttig i produktutviklingen, og vi har fått dokumentert ytelsen til løsningene våre, sier daglig leder Rune Egeland i Skjæveland.