Een slim en blauw groendak beschermt steden tegen overstromingen én droogte

Het slechte nieuws: klimaatverandering brengt intensere neerslag en meer hittegolven in België. De steden van de toekomst staan dus voor grote uitdagingen. Het goede nieuws: een deel van de oplossing ligt nu al op een dak in Antwerpen. De masterscriptie onderzoekt namelijk hoe een nieuwe generatie groendaken kunnen helpen bij watertekort én –overlast.

De KU Leuven doet onderzoek naar de meerwaarde van begroeide daken om de Vlaamse steden van de toekomst leefbaar te houden. Dit gebeurt op basis van data uit een experimentele daktuin in hartje Antwerpen. De masterscriptie sloot aan bij dit onderzoek en heeft een dubbel doel. Ten eerste wordt gezocht naar het beste daktype op vlak van overstromingsreductie en hittebestendigheid. Het tweede doel is het ontwikkelen van een slim besturingssysteem voor groendaken. Dit systeem moet het opgevangen regenwater beter beheren op stedelijk niveau. 

Daken in alle kleuren en maten

Maar wat zijn groendaken nu eigenlijk? Dat zijn kort gezegd daken met een laag aarde en planten op. Het vervangt de saaie lap asfalt door een aantrekkelijke tuin, en het blijkt ook een van dé klimaatadaptatiemiddelen bij uitstek. Zo kunnen groendaken bij hevige buien een groot deel van de neerslag opvangen en vasthouden, en tijdens hittegolven zorgen ze voor verkoeling. Een niet onbelangrijk voordeel, aangezien België de laatste jaren steeds vaker met hittegolven te maken krijgt. 

Om deze vegetatie ook in extreme droogte gezond te houden, kijken ingenieurs in de richting van blauwgroene daken. Onder de grondlaag van het groendak komt dan een waterbuffer van enkele centimeters. Dit water bevoorraadt de planten tijdens langdurige periodes zonder regen.

Groendaken in Antwerpen

Drie verschillende groene en blauwgroene daken met een dikte tot 30 cm leveren data. Het onderzoeksteam focust bewust op dergelijke dunne lagen. Veel platte daken kunnen dit stukje natuur immers ondersteunen zonder gevaar voor stabiliteit.

Meetinstrumenten houden voor elk proefdak zowel de totale als de doorgesijpelde neerslag bij. Hieruit blijkt dan welk type het beste regenwater absorbeert en vasthoudt. De metingen lopen wel maar over een aantal maanden. Een volgende stap is daarom nagaan hoe het dak zou reageren over een langere periode, en vooral tijdens extreme buien.

Het onderzoek van de masterscriptie start vanuit een zelf ontwikkeld groendakmodel. De computer berekent tijdens simulaties met dit model hoe elk type dak zou presteren tijdens fictieve, extreme buien. Een vergelijking met de maandenlange dataset in Antwerpen bevestigt dat het model de realiteit goed benadert.

Om een betrouwbaar beeld te krijgen, lopen de simulaties voor elk dak over 100 jaar. Wat blijkt? Een blauwgroen dak scoort het beste, en houdt de helft van het inkomende regenwater vast. De toegevoegde waterbuffer van slechts 50 liter per vierkante meter zorgt er ook voor dat planten tot 10 keer minder vaak zonder water vallen in vergelijking met een klassiek groendak. 

Kleinere overstromingen

Allemaal goed en wel, maar één groendak gaat het verschil niet maken denkt u misschien. Wat zou er gebeuren als alle platte daken in een stad begroeid zijn? 

Regen leidt pas tot ondergelopen straten en kelders als de riolen het inkomende water niet meer kunnen slikken. Een computermodel van het Antwerpse rioolnetwerk berekent wanneer stortbuien leiden tot overstromingen. Het toevoegen van groendaken in het rioolmodel toont dan in hoeverre deze daken de wateroverlast (letterlijk) van de baan kunnen ruimen.

In het centrum van Antwerpen beslaan de platte daken 9% van de totale stadsoppervlakte. Het volledig beplanten van die daken verkleint een overstroming die gemiddeld eens in de twintig jaar voorkomt, met 10.7%. Met blauwgroene daken wordt dit zelfs 28.5%. Een zeer goed resultaat, en eenvoudig bekomen met het plaatsen van plantjes op kale daken. Maar hier stopt de scriptie niet, want alles kan beter. De werkelijke innovatie van het onderzoek schuilt in de tweede doelstelling, het intelligent sturen van het water in deze begroeide daken.

Intelligente sturing

Stel dat uw waterbuffer meeluistert naar Frank Deboosere, en zich voorbereidt op zware stormen? Zo zou intelligente sturing ongeveer werken. Sensoren houden continu in de gaten hoeveel water een buffer bevat. Wanneer er hevige regen wordt verwacht, kunnen vollere dakbuffers deels leeglopen om meer aankomende neerslag op te vangen. Zodoende belandt het regenwater meer gespreid in de tijd in het riool, met minder wateroverlast tot gevolg. Anderzijds zullen de blauwgroene daken tijdens droge periodes het water vasthouden.

Die strategische sturing is uitgewerkt via computersimulaties van Antwerpen. Dergelijk systeem klinkt veelbelovend, maar er schuilt nog een addertje onder het blauwgroen dak. Frank en Sabine kunnen immers nooit met 100% zekerheid de toekomstige neerslag voorspellen. De intelligente sturing is hier echter op voorbereid. Via kansberekening beschouwt het programma een aantal verschillende weerberichten. Hieruit volgt dan een strategie die voor alle voorspellingen samen de kleinste overlast voorspelt.

Maar biedt de sturing van dakbuffers nu voldoende soelaas bij overstromingen, of is het simpelweg dweilen met de kraan open? De sturing zorgt ervoor dat blauwgroene daken bij hevige regen 45 à 50% meer water ophouden in vergelijking met klassieke blauwgroene daken. Nieuwe simulaties beschouwen opnieuw alle platte daken in Antwerpen blauwgroen, maar ditmaal ook intelligent gestuurd. Die daken kunnen de laatste grote overstroming in Antwerpen met 37% verkleinen qua oppervlakte. De overstroming kan niet volledig verhinderd worden door het beperkte aantal platte daken, maar de schade vermindert dus wel significant. 

Deze masterscriptie toont beleidsmakers en particulieren dat niet elk type begroeid dak even interessant is. De levensduur van de vegetatie is veel beter op een blauwgroen dak. Het innovatief systeem van intelligente sturing blijkt nog effectiever dan klassieke groene of blauwgroene daken tegen wateroverlast. Bovendien is het besturingssysteem uit te breiden naar alle waterbuffers in een stad, van grote spaarbekkens tot kleine regenputten. 

Kortom, intelligente en blauwgroene daken blijken een ideale en natuurlijke oplossing voor steden tegen de gevolgen van klimaatverandering. Twee problemen worden tegelijk aangepakt: te veel én te weinig water. Schrik dus maar niet als ‘t Stad binnenkort een slim netwerk van waterbuffers bezit. Het eerste slim blauwgroen dak is alleszins al geplaatst.