Substratos para uso em telhados verdes: Avaliação da retenção hídrica e qualidade da água de escoamento.

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.

Telhados verdes para habitações de interesse social: retenção das águas pluviais e conforto térmico.

O crescimento populacional aliado à migração tem aumentado a pressão sobre o uso do solo urbano perpetuando sucessivos problemas de assentamentos informais e saneamento ambiental nos grandes centros. Esta situação se agrava ainda mais em épocas de chuvas intensas devido à ocorrência de enchentes. Este projeto faz parte de um conjunto de ações integradas de cidadania e inclusão social na região hidrográfica da baixada de Jacarepaguá, especificamente envolvendo a Comunidade da Vila Cascatinha, em Vargem Grande, a fim de gerar subsídios para políticas públicas em áreas de assentamentos informais, integrado ao projeto HIDROCIDADES (CNPq/CTHIDRO/CTAGRO), que visa a conservação da água em meios urbanos e periurbanos associado à cidadania, inclusão social e melhoria da qualidade de vida nas grandes cidades. Este projeto utilizou uma tecnologia adaptada dos telhados verdes para edificação popular (telhado de fibrocimento), com o objetivo de verificar aspectos construtivos, possíveis espécies com potencial de geração de renda, custos, efeitos no retardo do escoamento superficial das águas pluviais e outros benefícios associados a questões climáticas locais e de conforto do ambiente interno. Os resultados gerados demonstraram, entre outros, o estabelecimento de metodologia para implantação dos telhados verdes em habitações populares, o valor dos custos e resultados preliminares de espécies com potencial para geração de renda. Ainda, a implantação dos telhados verdes demonstrou ser promissora no controle do escoamento superficial, na aplicação do sistema de irrigação. Na simulação das chuvas, observou-se uma retenção de até 56% do volume precipitado. Observou-se o retardo da ocorrência do pico de até 8 minutos no telhado vegetado em relação ao telhado testemunho (convencional telhas fibrocimento). Foi observada a eficiência tanto no comportamento térmico interno como também no externo, uma redução da amplitude térmica interna em dia característico de verão (35,9 C), sendo capaz de r eduzir a temperatura interna em cerca de 2,0 C nos períodos mais quentes do dia e cerca de 4,0 C no ambiente externo em comparação com o telhado-testemunha (sem plantio), com potencial de modificação do microclima local.

Avaliação de condicionadores em solo para uso em telhados verdes com vistas à retenção hídrica.

As inundações são fenômenos naturais que ocorrem devido às chuvas de grande magnitude, agravadas nas áreas urbanas pela impermeabilização do solo e ineficiência dos sistemas de drenagem. Os telhados verdes surgem como uma medida compensatória estrutural que pode reter parte da água precipitada, adiando o pico de escoamento. O objetivo deste trabalho foi de desenvolver uma combinação de solo e condicionadores para telhado verde, promovam um aumento relevante na capacidade de retenção hídrica e um maior adiamento do pico de escoamento das águas pluviais. Este estudo foi dividido em duas etapas. Na Etapa 1, foram analisadas, em colunas de percolação, três condicionadores nas seguintes concentrações: Gel retentor Stockosorb (2; 4; 6 g/dm3), Fertilizante de liberação lenta Osmocote (4,7; 7,1; 9,0 g/dm3) e Zeólita (30; 50; 70 g/dm3), em três eventos (regas) consecutivos de chuva simulada na intensidade de 57 mm/h. A avaliação das concentrações mais adequadas dentre as testadas para cada condicionante foi baseada nas análises referentes à retenção hídrica (altura do meio após a rega; tempo de adiamento do escoamento; mm retidos; intensidade da água percolada em mm/min) e à qualidade da água percolada (pH, oxigênio dissolvido, turbidez e sólidos). Na Etapa 2, foi avaliada, em vasos, a influência da presença de três espécies de plantas (Arachis pintoi; Raphanus sativus; Lavandula angustifolia) em dois tipos de meio: solo sem condicionadores; solo com condicionadores nas melhores concentrações indicadas na Etapa 1, sendo simulada apenas um evento de chuva de 57 mm/h. Foram analisados parâmetros biológicos (germinação; plantas sobreviventes; comprimento do caule e da raiz; pesos da biomassa do caule e da raiz); retenção hídrica (altura do meio após a rega; tempo de adiamento do escoamento; mm retidos; intensidade da água percolada em mm/min); qualidade da água percolada (pH; oxigênio dissolvido; turbidez; sólidos; nitrato; amônia; fósforo total). Os resultados da Etapa 1 indicaram que o gel promoveu de forma significativa um aumento na retenção hídrica, e adiou o início da percolação de água, além de promover ligeira elevação do pH na água percolada. A adição de zeólita resultou em um aumento significativo da retenção hídrica, porém tal aumento não é vantajoso visto que este representa um custo adicional que poderia ser reduzido com o aumento da proporção do gel na coluna. A adição de fertilizantes não promoveu mudanças na qualidade da água percolada. Na Etapa 2, somente o efeito da presença de A. pintoi (maior produção de biomassa de raiz e caule) e R. sativus foram avaliadas. A presença dos condicionantes no solo proporcionou um desempenho significativamente superior em relação a retenção hídrica (altura do substrato e adiamento do pico de chuva) e qualidade da água percolada (pH e turbidez) quando comparados aos testes realizados na presença somente de solo. O fertilizante influenciou nas altas concentrações dos nutrientes (nitrogênio e fósforo) na água percolado nos resultados. A presença do gel no substrato, resultou numa capacidade superior de retenção de hídrica, e consequentemente no adiamento do pico de intensidade de chuva. Sendo assim, recomenda-se a aplicação do gel em telhados verdes para futuros estudos em ambientes externos.

Relação chuva-vazão nos telhados verdes modulares sob chuva simulada induzida.

A perda de vegetação natural e o aumento das superfícies impermeáveis decorrentes da expansão urbana têm mostrado que os tradicionais sistemas de drenagem urbana são insuficientes e pouco adaptáveis às alterações de uso do solo. Uma das consequências disso é o aumento da velocidade do escoamento superficial (runoff) que favorece as inundações, com enormes prejuízos materiais e ambientais. As inundações ocorrem geralmente quando ha ocorrência de chuvas de alta intensidade. O objetivo deste trabalho foi estudar a contribuição dos telhados verdes modulares submetidos a chuvas de alta intensidade, 155mm/h com duração de 7,0 minutos para retenção e retardo do escoamento superficial. Além disso, foram determinados valores para parâmetros de modelos clássicos chuva-vazão: Método Racional (C) e CN (SCS), que poderá, futuramente, servir de modelagem hidrológica dos impactos da adoção de telhados verdes no controle das enchentes urbanas. A metodologia adotada foi de natureza experimental e envolveu a construção de bancadas com inclinação regulável para suporte dos módulos experimentais e um sistema para indução de chuvas com intensidade controlada. Foram estudados três modelos de sistema modular para telhado verde que permitem o armazenamento de água no fundo da bandeja que compõe os módulos, sendo 2 de 17,0 L (M-17 e F-17) e 1 de 4,0 L (M-4), nas condições de solo seco e solo úmido. Em cada módulo vegetado foram utilizadas 3 espécies de vegetação: Portulaca oleracea (Onze horas), Callisia repens (Dinheiro em penca) e Apnia cordfolia (Rosinha do sol). Os resultados demonstraram que os volumes retidos, calculados a partir da observação do runoff, nas diferentes situações, foram coerentes entre si e com dados relatados na literatura. Os módulos vegetados produziram os melhores resultados com solo seco e os piores resultados com solo úmido. O percentual médio de retenção, considerando todos os tipos de módulos, foi de 58% do volume total de água induzida, com retardo médio de 12 minutos no runoff. Os valores médios de C (Método Racional) foram 0,4, 0,48, 0,36, para os módulos M-17, M-4 e F-17, respectivamente e os de CN (SCS) foram 93, 95, 93, para os mesmos módulos. Conforme esperado, os maiores valores de CN foram para solos úmidos, mantendo a relação que quanto menor o volume retido, maior o runoff e o CN. O módulo F-17 foi o que apresentou melhor desempenho em todos os aspectos (redução do escoamento, retenção hídrica e retardo do runoff). Este estudo demonstra a boa contribuição que esse tipo de sistema pode proporcionar na retenção e retardo do escoamento superficial, mesmo para chuvas intensas de curta duração, principalmente após período de curta estiagem, situação comum em locais de clima tropical. Futuros estudos deverão avaliar o desempenho dos sistemas modulares de telhados verdes com outras características e intensidades de chuvas. A adoção de telhados verdes deve ser cautelosa, sobretudo pela carga extra que esse tipo de sistema representa.

The quest for temperature records in California free of urban heat island effects [abstract, figures, and tables]

EXTRACT (SEE PDF FOR FULL ABSTRACT): The data of this paper differ from the Jones and Bradley papers [of 1982-1986] in that it represents an attempt to select thermal pollution free records rather than to include all available records. The specific long-term trends that this paper is trying to avoid are those illustrated by the heat islands of fast growing urban locations. One other major difference in this paper is that all of the records reported of this study are complete for the entire study period.

Change in Pacific Northwest coastal ecosystems. Proceedings of the Pacific Northwest Coastal Ecosystems Regional Study Workshop, August 73-14, 1996, Troutdale, Oregon

Over the past one hundred and fifty years, the landscape and ecosystems of the Pacific Northwest coastal region, already subject to many variable natural forces, have been profoundly affected by human activities. In virtually every coastal watershed from the Strait of Juan de Fuca to Cape Mendocino, settlement, exploitation and development of resou?-ces have altered natural ecosystems. Vast, complex forests that once covered the region have been largely replaced by tree plantations or converted to non-forest conditions. Narrow coastal valleys, once filled with wetlands and braided streams that tempered storm runoff and provided salmon habitat, were drained, filled, or have otherwise been altered to create land for agriculture and other uses. Tideflats and saltmarshes in both large and small estuaries were filled for industrial, commercial, and other urban uses. Many estuaries, including that of the Columbia River, have been channeled, deepened, and jettied to provide for safe, reliable navigation. The prodigious rainfall in the region, once buffered by dense vegetation and complex river and stream habitat, now surges down sirfiplified stream channels laden with increased burdens of sediment and debris. Although these and many other changes have occurred incrementally over time and in widely separated areas, their sum can now be seen to have significantly affected the natural productivity of the region and, as a consequence, changed the economic structure of its human communities. This activity has taken place in a region already shaped by many interacting and dynamic natural forces. Large-scale ocean circulation patterns, which vary over long time periods, determine the strength and location of currents along the coast, and thus affect conditions in the nearshore ocean and estuaries throughout the region. Periodic seasonal differences in the weather and ocean act on shorter time scales; winters are typically wet with storms from the southwest while summers tend to be dry with winds from the northwest. Some phenomena are episodic, such as El Nifio events, which alter weather, marine habitats, and the distribution and survival of marine organisms. Other oceanic and atmospheric changes operate more slowly; over time scales of decades, centuries, and longer. Episodic geologic events also punctuate the region, such as volcanic eruptions that discharge widespread blankets of ash, frequent minor earthquakes, and major subduction zone earthquakes each 300 to 500 years that release accumulated tectonic strain, dropping stretches of ocean shoreline, inundating estuaries and coastal valleys, and triggering landslides that reshape stream profiles. While these many natural processes have altered, sometimes dramatically, the Pacific Northwest coastal region, these same processes have formed productive marine and coastal ecosystems, and many of the species in these systems have adapted to the variable environmental conditions of the region to ensure their long-term survival.

An ecological characterization of the marine resources of Vieques, Puerto Rico. Part I: Historical data synthesis

From the 1940s until 2003, portions of the island of Vieques, a municipality within the Commonwealth of Puerto Rico, were used by the US Navy as a base and training facility, resulting in development and zoning history that differ in comparison to other Caribbean islands. The majority of former Navy lands are now under the jurisdiction of the Department of the Interior’s Fish and Wildlife Service as a National Wildlife Refuge, while a smaller percentage of land was transferred to the Vieques municipality and the Puerto Rico Conservation Trust. An analysis of the distribution and status of the marine resources is timely in light of the recent land transfer, increases in development and tourism, and potential changes in marine zoning around the island. To meet this need, NOAA’s Biogeography Branch, in cooperation with the Office of Response and Restoration and other local and regional partners, conducted Part I of an ecological characterization to integrate historical data and research into a synthesis report. The overall objective of this report is to provide resource managers and residents a comprehensive characterization of the marine resources of Vieques to support research, monitoring, and management. For example, knowledge of the spatial distribution of physical features, habitats, and biological communities is necessary to make an informed decision of the establishment and placement of a marine protected area (MPA). The report is divided into chapters based on the physical environment (e.g., climate, geology, bathymetry), habitat types (e.g., reefs and hardbottom, seagrasses, mangroves) and major faunal groups (e.g. fish, turtles, birds). Each section includes five subsections: an overview, description of the relevant literature, methods of analysis, information on the distribution, status and trends of the particular resource, and a discussion of ecological linkages with other components of the Vieques marine ecosystem and surrounding environment. The physical environment of Vieques is similar to other islands within the Greater Antilles chain, with some distinctions. The warm, tropical climate of Vieques, mediated by the northeasterly trade winds, is characterized by a dry season (December-April) and a rainy season (May-November), the latter of which is characterized by the occasional passage of tropical cyclones. Compared to mainland Puerto Rico, Vieques is characterized by lower elevation, less annual precipitation, and higher average temperatures. The amount of annual precipitation also varies spatially within Vieques, with the western portion of the island receiving higher amounts of rainfall than further east. While the North Equatorial Current dominates the circulation pattern in the Greater Antilles region, small scale current patterns specific to Vieques are not as well characterized. These physical processes are important factors mitigating the distribution and composition of marine benthic habitats around Vieques. In general, the topography of Vieques is characterized by rolling hills. Mt. Pirata, the tallest point at 301 m, is located near the southwest coast. In the absence of island wide sedimentation measurements, information on land cover, slope, precipitation, and soil type were used to estimate relative erosion potential and sediment delivery for each watershed. While slope and precipitation amount are the primary driving factors controlling runoff, land use practices such as urban development, military activity, road construction, and agriculture can increase the delivery of pollution and sediments to coastal waters. Due to the recent land transfer, increased development and tourism is expected, which may result in changes in the input of sediments to the coastal environment.

Inferences from tree rings on low frequency variations in runoff in the interior western United States

EXTRACT (SEE PDF FOR FULL ABSTRACT): Low frequency variations in runoff, AD 1700-1964, in the interior western United States are inferred from smoothed tree-ring series averaged over north, central, and south regions. ... Relative locations of peaks and troughs in streamflow, precipitation, temperature, and tree-ring series suggest that annual precipitation and warm season evapotranspiration variations may both be important to low frequency fluctuations in tree growth and in streamflow.

The influence of seasonal precipitation and temperature variations on runoff in California and southwestern Oregon

EXTRACT (SEE PDF FOR FULL ABSTRACT): There is considerable seasonal-to-interannual variability in the runoff of major watersheds in the Sierra Nevada, Coastal, and Cascade ranges of California and southwestern Oregon. This variability is reflected in both the amount and timing of runoff. This study examines that variability using long historical streamflow records and seasonal mean temperature and precipitation. ... Precipitation is the only significant predictor for both amount and timing of runoff in the low elevation basins. As elevation increases, the models rely more and more on temperature to explain amount and timing of runoff.

Semiempirical down-scaling of GCM output to the local scale for temperature, precipitation, and runoff

EXTRACT (SEE PDF FOR FULL ABSTRACT): An empirically derived multiple linear regression model is used to relate a local-scale dependent variable (either temperature, precipitation, or surface runoff) measured at individual gauging stations to six large-scale independent variables (temperature, precipitation, surface runoff, height to the 500-mbar pressure surface, and the zonal and meridional gradient across this surface). ...The area investigated is the western United States. ... The calibration data set is from 1948 through 1988 and includes data from 268 joint temperature and precipitation stations, 152 streamflow stations (which are converted to runoff data), and 24 gridded 500-mbar pressure height nodes.

Modeling the effect of snow on seasonal runoff within the Truckee River drainage basin

EXTRACT (SEE PDF FOR FULL ABSTRACT): We estimate monthly runoff for a 2-dimensional solution domain containing those areas tributary to Pyramid Lake, Nevada (the Truckee River drainage basin) at a 1-kilometer grid cell spacing. ... To calculate the effect of snow on the hydrologic system, we perform two experiments. In the first we assume that all precipitation falls as rain; in the second we assume that some precipitation falls as snow, thus available water is a combination of rain and snowmelt. We find that considering the effect of snow results in a more accurate representation of mean monthly flow rates, in particular the peak flow during the melt season in the Sierra Nevada. These preliminary results indicate that a relatively simple snow model can improve the representation of Truckee River basin hydrology, significantly reducing errors in modeled seasonal runoff.