Zielona alternatywa

Modna ostatnio Zielona Infrastruktura to oparte o naszą wiedzę na temat naturalnych procesów przyrodniczych proste rozwiązania przyrodniczo-inżynieryjne, czyli tzw. Nature Based Solutions (NBS).Dzięki nim zarówno łatwiej stawić czoła współczesnym wyzwaniom projektowym związanym z projektowaniem „w pustce” nowych dzielnic, bez przygotowanej infrastruktury, jak i zoptymalizować koszty infrastruktury realizowanej na terenach miejskich, tworząc w koszcie tradycyjnej infrastruktury „szarej” wielogatunkową, bujną oraz samowystarczalną zieleń. Jak to zrobić?

dr inż. arch. krajobrazu JOANNA RAYSS
ekspert w zakresie wdrażania elementów Zielonej Infrastruktury Miasta oraz Systemów Powierzchniowej Retencji Miejskiej, współwłaścicielka Rayss Group, Członkini Zarządu Stowarzyszenia Architektury Krajobrazu

Angielski termin Green Infrastructure (GI) jest stosunkowo młody. Po raz pierwszy użyto go w roku 1994 w raporcie Florida Greenways Commision [1] poświęconym strategii ochrony gruntów (Land Conservation Stategies). Zastosowano go, aby uwypuklić wartości i funkcje społeczne obszarów oraz systemów naturalnych na równi z infrastrukturą szarą. Natomiast pierwszą precyzyjną definicję GI można znaleźć u M.A. Benedicta i E.T. Mc Mahona w publikacji Smart Conservation for the 21st Century z 2002 roku oraz Green Infrastructure: linking landscapes and communities z roku 2006. Według niej zielona infrastruktura (ZI) to „połączona sieć obszarów przyrodniczych i innych przestrzeni (…), w których utrzymywane są i chronione naturalne procesy i funkcje ekosystemowe, zapewniające czystą wodę i powietrze oraz szeroki wachlarz korzyści dla ludzi i przyrody”. Ten wachlarz korzyści to „usługi ekosystemów” [2], których wartość jesteśmy w stanie oszacować i ująć w kalkulacji inwestycji i działaniach przestrzennych. Wtedy dopiero możemy mieć pełny obraz inwestycji na obszarach zurbanizowanych.

Zielona infrastruktura to „połączona sieć obszarów przyrodniczych i innych przestrzeni (…), w których utrzymywane są i chronione naturalne procesy oraz funkcje ekosystemowe, zapewniające czystą wodę i powietrze oraz szeroki wachlarz korzyści dla ludzi i przyrody”.

Co istotne, analizując coraz liczniejsze teksty poświęcone tematyce zieleni w kategoriach infrastrukturalnych, zarówno polskie, jak i zagraniczne, od razu uwidacznia się problem interpretacyjny oraz chaos definicyjny. Zieloną infrastrukturą określa się z jednej strony wielkoskalowe tereny zieleni, z drugiej pojedyncze ogrody deszczowe. Wynika to najczęściej z pobieżnej analizy tematu. Dodatkowo wraz z wprowadzeniem tej terminologii do języka polskiego w ślad nie poszły adekwatne lokalnie przykłady wdrożeniowe. Natomiast sama baza źródłowa oparta jest często o bezkrytyczne tłumaczenie zagranicznej literatury i tamtejszych studiów przypadku. Prawdopodobnie z tego też powodu zaczęto również stosować pojęcie infrastruktury błękitno-zielonej, próbując podkreślić znaczenie wody w tak definiowanych obiektach. A przecież nie ma zieleni bez wody, więc, w mojej opinii, wyodrębnianie jej z zieleni nie ma sensu. Lepiej skoncentrować się na tym, jak tę wodę zieleni na terenach zurbanizowanych dostarczyć, gdyż długie okresy suszy i nagłe zjawiska pogodowe z towarzyszącymi opadami nawalnymi to z punktu widzenia gospodarowania przestrzenią miast najbardziej uciążliwe oblicza zmian klimatycznych.

System Powierzchniowej Retencji Miejskiej a Zielona Infrastruktura

Dopiero mając na uwadze bezobsługowe, oparte na grawitacji, zasilanie miejskiej zieleni w wodę, zbliżamy się do obiektów, które mogą funkcjonować w oparciu o procesy ekosystemowe. Możemy wtedy połączyć rozrzucone elementy ‘miejskiego systemu zieleni’, tworząc zieloną infrastrukturę. Tak zdefiniowana infrastruktura wprost odnosi się do klasycznej definicji słownikowej, gdzie infrastruktura to „urządzenia i instytucje usługowe niezbędne do należytego funkcjonowania społeczeństwa i produkcyjnych działów gospodarki”. Kiedy zaprojektowane oraz zrealizowane tereny zieleni przejmują tradycyjne funkcje odziemnego systemu kanalizacji deszczowej, to faktycznie stają się otwartym systemem kanalizacji deszczowej lub Systemem Powierzchniowej Retencji Miejskiej. Samo pojęcie „System Powierzchniowej Retencji Miejskiej”, zwane dalej SPRiM, zostało opracowane w 2019 przez zespół: M. Gajewska, J. Rayss, W. Szpakowski, E. Wojciechowska, D. Wróblewska w publikacji Politechniki Gdańskiej System powierzchniowej retencji miejskiej w adaptacji miast do zmian klimatu – od wizji do wdrożeń. Wyodrębniono tu autorski, ujednolicony podział retencji miejskiej, uwzględniając interdyscyplinarność zagadnienia. Zaproponowane pojęcie zakłada retencję w wielu wymiarach: od ‘mikro’ w skali budynku do tzw. retencji ‘małej’, której skala i forma może być już mniej oczywista – zgodnie z układem miejskim. Wszystkie poziomy retencji są tu jednakowo ważne i uzupełniają się, tak aby stworzyć wielopoziomową strukturę oraz podnieść poziom ochrony terenów miejskich przed skutkami zmian klimatu. Co istotne, tworząc elementy SPRiM, koncentrujemy się na ich pojemności retencyjnej, gdyż celem nie jest tu pozbywanie się wody, tylko zasilenie zieleni!

Dlaczego rośliny są takie ważne?

Roślinność reguluje spływ wody, przede wszystkim dzięki wykorzystaniu jej w ramach swoich fizjologicznych procesów życiowych. Funkcjonowanie roślin związane jest z obecnością wody zarówno w organizmie, jak i ich otoczeniu. W uproszczeniu: gospodarka wodna roślin wyższych obejmuje zjawiska związane z pobieraniem wody przez korzenie, jej transportem w roślinie i utratą wody z liści w postaci pary wodnej do atmosfery, w procesie transpiracji. Woda opadowa zatrzymuje się także na nadziemnych częściach rośliny dzięki zjawisku intercepcji. Przepływ wody z gleby przez roślinę do atmosfery jest zgodny z prawami termodynamiki, wpływając na bilans wodny zarówno samej rośliny, jak i bilans wodny środowiska, którego roślina jest częścią. Głównym źródłem wody dla roślin jest woda glebowa w postaci wody kapilarnej (wypełniającej najdrobniejsze kanaliki i przestrzenie między ziarnistościami gleby, stanowiąc główny zapas wilgoci gleby) oraz wody grawitacyjnej (wypełniającej pory większe od kapilarnych, przemieszczając się pod wpływem sił ciężkości). Woda grawitacyjna wypełnia jedynie okresowo największe przestwory glebowe pod wpływem grawitacji, przesiąkając w głąb profilu glebowego. Zasila w ten sposób wody podskórne lub głębinowe. Jest więc tylko przejściowo dostępna dla korzeni, zaraz po opadzie. Jej miejsce zajmuje w późniejszym okresie powietrze glebowe. Woda kapilarna natomiast, wypełniając kapilary glebowe, jest zatrzymywana siłami kapilarnymi wbrew sile ciążenia. Dzięki temu jest dostępna dla roślin w różnym zakresie, zależnie od potencjału wody w korzeniu (potencjał ten musi być niższy niż w glebie, wtedy następuje osmotyczne przenikanie wody do korzenia). W ten sposób sama gleba ma także różną zdolność retencyjną, zależną od jej porowatości. Szacuje się, że zawartość wody dostępnej w 100 gramach gleby gliniastej wynosi około 30 gramów, a w glebie piaszczystej jest nawet trzykrotnie mniejsza. Głównym źródłem wody glebowej są opady atmosferyczne. Końcowym etapem procesu przepływu wody przez roślinę jest jej utrata z liści w postaci pary wodnej. Proces ten nazywa się transpiracją. W przypadku kiedy roślina ma dostęp do dużych ilości wody w glebie, jednak warunki środowiskowe nie sprzyjają transpiracji (na przykład na skutek wysokiej wilgotności powietrza), utrata wody może nastąpić także w procesie gutacji. Na skutek transpiracji i gutacji rośliny tracą aż 97% zaabsorbowanej wody. Podciśnienie powstałe na skutek transpiracji w organach rośliny biegnących od liści do korzenia umożliwia, zgodny z różnicą ciśnień, masowy przepływ wody w jej naczyniach. Przepływ ten może zachodzić ze znaczną szybkością. Szacuje się, że u roślin zielnych może osiągać wielkości 10–60 m na godzinę. W taki sposób rośliny, dzięki swojemu ulistnieniu, wpływają na otoczenie podobnie jak zbiorniki wodne. Łagodzą różnice temperatur w swoim otoczeniu dzięki powolnemu nagrzewaniu się liści, gromadzeniu w nich ciepła i powolnemu oddawaniu go do otoczenia. W wyniku transpiracji temperatura liści obniża się. Szacuje się, że temperatura transpirującego liścia jest niższa od temperatury powietrza nawet o około 5°C, a im suchsze jest powietrze nad liściem, tym szybsza jest dyfuzja pary wodnej z liścia w procesie transpiracji. W ten sposób dzięki procesom przyrodniczym, wykorzystując roślinność w obiektach przeznaczonych do zagospodarowania objętości spływu wody opadowej, generowana jest strata w bilansie hydrologicznym mikrozlewni interesującego nas obiektu. Stratę taką da się wyliczyć, jednak może to być skomplikowane. Dlatego dla uproszczenia można przyjąć, że w przypadku niewielkich zagłębień terenowych (+/- 30 cm) porośniętych roślinnością, w tym drzewami, w okresie letnim cała objętość wody zostanie zagospodarowana przez roślinność i glebę w ciągu ok. 3-4 dni, co wynika z moich obserwacji zrealizowanych już obiektów na osiedlach mieszkaniowych w okolicach Trójmiasta.

Retencja wody opadowej w wielogatunkowej pięknej rabacie o średniej głębokości 30 cm to koszt poniżej 200 zł/m2 – czyli ok. 600 zł/m3, w porównaniu do ok. 1000 zł/m3 w systemie podziemnym… a w cenie  mamy piękną wielofunkcyjną rabatę zamiast podziemnego problemu!

A co, kiedy gleba jest nieprzepuszczalna?

W systemie SPRiM najważniejsza jest pojemność wodna tworzonych typów obiektów retencyjnych. Woda z założenia zasila pojedynczy obiekt w sposób rozproszony (spływem powierzchniowym) albo skumulowany z niewielkiej powierzchni utwardzonej mikrozlewni (poprzez wpust) w sposób grawitacyjny. Nadmiar wody opadowej w obiekcie odpływa przelewem awaryjnym lub z góry zaplanowaną ścieżką odpływu powierzchniowego do obiektu kolejnego. Co najistotniejsze, w większości przypadków woda opadowa stanowi źródło procesów ewapotraspiracji, parowania oraz infiltracji, w ten sposób generując stratę w bilansie hydrologicznym. Dlatego możliwe staje się także zagospodarowywanie wody zarówno w elementach bezodpływowych, jak i z pominięciem infiltracji – na glebach nieprzepuszczalnych lub uszczelnionych. Tu bardziej istotny od ruchu pionowego wody (i zwiększanej sztucznie infiltracji) jest ruch poziomy, czyli przepływ wody glebowej w ramach wspomnianych wcześniej sił kapilarnych. Dlatego także SPRiM ma walory łagodzenia – skracania okresów suszy. Woda zgromadzona w ogrodzie deszczowym zasila faktycznie także zieleń w okolicy. Tak utworzone rozwiązania systemowe są budowane z pojedynczych obiektów mikroretencji, np. ogrodów deszczowych lub zielonych dachów. SPRiM z założenia ma układ hierarchiczny, łącząc ze sobą kolejne elementy – fragmenty zieleni w ciągłą strukturę, co pomaga stopniowo osłabiać objętość spływu wody i jego natężenie. Dzięki temu właśnie możliwe staje się tworzenie połączeń pomiędzy dotąd odizolowanymi fragmentami zieleni – SPRiM może być swoistym miejskim korytarzem ekologicznym. Zgodnie z wcześniej przytoczoną definicją właśnie w ten sposób tworzy się pełnowartościowa zielona infrastruktura, w skali zależnej od wielkości realizacji. Najpierw zielona infrastruktura osiedla, potem dzielnicy, a docelowo miasta i regionu – dzięki włączeniu się miast w regionalne oraz ponadregionalne systemy korytarzy ekologicznych. WIĘCEJ

UWAGA !

Cyfrowe wydania dostępne bezpłatnie!

Aktualny numer magazynu Builder, numery archiwalne oraz pozostałe publikacje z Biblioteki Buildera do pobrania bezpłatnie w wersji cyfrowej:

na urządzenia mobilne (tablet, smartfon) w bezpłatnej aplikacji Builder Polska dostępnej w App Store i Google Play

do przeglądania na komputerach w dowolnej przeglądarce na stronie e.buildercorp.pl