Porque a mesma cobertura verde retém tudo num dia e pouco noutro

A mesma cobertura verde pode reter toda a chuva de um aguaceiro de primavera e deixar passar metade da água de uma chuvada de outono. Não é uma falha do sistema. É o comportamento esperado de uma camada que guarda água enquanto tem espaço para ela.

Para a gestão de águas pluviais em Portugal, esta diferença pesa mais do que no centro da Europa, porque as chuvadas grandes caem quase sempre no outono e no inverno, quando o substrato está húmido e as plantas evaporam pouco.

A água que já lá está

Um substrato retém a chuva nos poros até atingir a sua capacidade máxima de água. A partir daí, a água que entra sai pela camada drenante. O que conta, numa chuvada, não é a capacidade total do substrato, mas o espaço que ainda tem livre quando a chuva começa.

Os estudos convergem neste ponto:

• nas coberturas-piloto do Instituto Superior Técnico, em Lisboa, a humidade inicial do substrato foi a variável que mais influenciou a retenção, que variou entre 37 e 100 % por chuvada;
• nos canteiros do Instituto Superior de Agronomia, também em Lisboa, a humidade inicial e a interceção pela vegetação foram fatores significativos;
• em ensaios com chuva artificial extrema em Trondheim, na Noruega, o escoamento foi mais sensível ao teor de água inicial do que à forma da chuvada.

O artigo sobre as coberturas-piloto de Lisboa descreve estas medições.

Chuvadas pequenas e chuvadas grandes

As chuvadas pequenas são muitas e quase não chegam à rede. As grandes são poucas e são as que causam cheias.

Numa cobertura extensiva à escala real na Universidade da Calábria, em Itália, foram registadas 62 chuvadas entre outubro de 2015 e setembro de 2016. O coeficiente médio de escoamento foi de 32 % no conjunto das chuvadas, mas de 50 % nas 35 maiores, sobretudo acima de 8 mm. A cobertura reteve, em média, dois terços da chuva, e só metade nas chuvadas que mais interessam à drenagem.

Um modelo de longo prazo desenvolvido no Reino Unido chegou a uma conclusão semelhante: a retenção mediana por chuvada é de 100 %, porque a maior parte das chuvadas é pequena, mas a retenção cai muito nas chuvadas com período de retorno elevado, que são as usadas para dimensionar a drenagem.

Mais substrato quase não ajuda

Na mesma cobertura da Calábria, uma simulação com substratos de 6, 9, 12 e 15 cm, ao longo de seis meses, deu reduções do volume escoado entre 22 e 24 %. Aumentar a espessura para mais do dobro mudou o resultado em dois pontos percentuais.

Em Trondheim, outra solução deu melhor resultado: uma camada de 100 mm de argila expandida por baixo do substrato. O tempo de concentração passou de 5 minutos ou menos, numa cobertura impermeável, para 30 a 90 minutos na cobertura verde, com intensidades de 0,8 a 2,5 mm/min. A camada adicional melhorou de forma significativa a detenção, isto é, a capacidade de guardar a água durante algum tempo e libertá-la depois.

O substrato envelhece

Em dois canteiros extensivos monitorizados durante sete anos no sul de Itália, a capacidade de retenção caiu cerca de 12 %. Nos primeiros anos, a retenção dependia sobretudo da humidade do substrato; com o envelhecimento, passou a depender mais das características da chuva. Os autores atribuem a perda à alteração das propriedades hidráulicas do substrato, e não à variabilidade do clima.

O que isto muda no clima de Portugal

A diretriz alemã FLL nota que as diferenças de retenção entre sistemas de cobertura verde são maiores no verão e quase desaparecem no inverno, que é quando a descarga para a rede é máxima. No clima mediterrânico, este efeito é mais forte: a chuva concentra-se nos meses em que a evaporação é mínima e o substrato está húmido.

Daqui resultam três regras de projeto:

• a retenção anual não serve para dimensionar a drenagem. Para os ralos, as caleiras e os tubos de queda, o Decreto Regulamentar n.º 23/95 manda considerar nas coberturas um coeficiente de escoamento igual a 1, como se não houvesse retenção. O artigo sobre drenagem em coberturas ajardinadas trata desse cálculo;
• o substrato não garante um volume numa chuvada de projeto, porque pode estar cheio quando ela começa;
• quando se pretende limitar o caudal para a rede, o volume tem de existir numa camada própria, que se enche durante a chuvada e se esvazia a seguir, com saída regulada. É o princípio da cobertura de retenção, explicado no artigo sobre retenção e detenção.

A calculadora de retenção da archiroof parte deste pressuposto: dimensiona o volume da camada de retenção para a chuvada de projeto e não conta com a água retida no substrato.

Próximo passo

A archiroof dá apoio ao projeto na escolha do sistema e no pré-dimensionamento da retenção de águas pluviais na cobertura.

Fontes

• Palermo, S., Turco, M., Principato, F., Piro, P. (2019). Hydrological effectiveness of an extensive green roof in Mediterranean climate. Water, 11(7), 1378. doi.org/10.3390/w11071378
• D’Ambrosio, R., Foresta, V., Longobardi, A., Ferlisi, S. (2024). Exploring the role of pedological and climatic aspects in the medium-term decline of green roofs hydrological performance: an experimental study in a Mediterranean environment. Blue-Green Systems, 6, 293–309. doi.org/10.2166/bgs.2024.021
• Hamouz, V., Pons, V., Sivertsen, E., Raspati, G., Bertrand-Krajewski, J., Muthanna, T. (2020). Detention-based green roofs for stormwater management under extreme precipitation due to climate change. Blue-Green Systems, 2, 250–266. doi.org/10.2166/bgs.2020.101
• Stovin, V., Poë, S., Berretta, C. (2013). A modelling study of long term green roof retention performance. Journal of Environmental Management, 131, 206–215. doi.org/10.1016/j.jenvman.2013.09.026
• Santos, M. L., Matos Silva, C., Ferreira, F., Saldanha Matos, J. (2023). Hydrological analysis of green roofs performance under a Mediterranean climate: a case study in Lisbon, Portugal. Sustainability, 15(2), 1064. doi.org/10.3390/su15021064
• Brandão, C., Cameira, M. R., Valente, F., Cruz de Carvalho, R., Paço, T. A. (2017). Wet season hydrological performance of green roofs using native species under Mediterranean climate. Ecological Engineering, 102, 596–611. doi.org/10.1016/j.ecoleng.2017.02.025
• FLL (2018). Green Roof Guidelines: Guidelines for the planning, construction and maintenance of green roofs. Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau, Bona, secção 9.3.6.
• Decreto Regulamentar n.º 23/95, de 23 de agosto, artigo 211.º. diariodarepublica.pt