Adaptive und sensorgestützte Bewässerung extensiver Gründächer zur Optimierung des urbanen Wassermanagements im Hinblick auf Niederschlagsrückhalt und Verdunstungskühlung

Begrünte Dachflächen spielen eine wichtige Rolle im städtischen Wassermanagement. Sie sind in zweierlei Hinsicht zentrale Bausteine von Mitigationsstrategien bezogen auf die Auswirkungen des Klimawandels im urbanen Raum. Zum einen sollen sie die Gefahr von urbanen Sturzfluten in Folge von Stark- bzw. Extremregenereignissen durch eine Verzögerung des Regenwasserabflusses mindern, zum anderen die zunehmende Hitzebelastung im städtischen Raum durch eine möglichst hohe Evapotranspirationsleistung reduzieren. In der praktischen Umsetzung stellen die gleichzeitige Maximierung von Verdunstungsleistung und Regenwasserrückhalt jedoch einen nur schwer zu lösenden Zielkonflikt dar. Um eine hohe Verdunstungskühlung zu erzielen, müssen die Flächen gut mit Wasser versorgt sein, was aber ihr Wasserrückhaltevermögen mindert.
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Abb. 1: Einbau volumetrischer Bodenfeuchtefühler in ein extensives Dachsubstrat

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Abb. 2: Wägbarer Teststand zur Kalibrierung volumetrischer Bodenfeuchtefühler mit Lupine als Testpflanze

Zur Lösung dieses Konflikts soll ein sensorgestütztes, adaptives Bewässerungssystem für Dachbegrünungen entwickelt werden, in dem der bisher nur temporäre Wasserspeicher von Retentionsdächern aktiv für das urbane Wassermanagement genutzt wird. Im ersten Projektabschnitt werden unterschiedliche volumetrische Bodenfeuchte-fühler auf ihre Eignung zur Messung des Wassergehaltes von extensiven Dachsubstraten geprüft (Abb. 1).

Unter anderem auf Basis solcher Sensordaten soll eine innovative Bewässerungssteuerung entwickelt werden. Zusätzlich zur Bodenfeuchte sollen der Wasservorrat im Unterbau der Dachbegrünung, aktuelle Wetterdaten sowie die Wettervorhersage einfließen. Für die Entwicklung der entsprechenden Steueralgorithmen werden derzeit sechs kleinmaßstäbliche Dachbegrünungsmodelle mit einer Fläche von jeweils 8 m² aufgebaut (Abb. 3).

Zusätzlich zu den Bodenfeuchtesensoren werden in und an den Modellen weitere Klimasensoren verbaut. Desweiteren sind die Modelle wägbar und mit einer Niederschlagssimulationsanlage ausgestattet. Über weitere Wägezellen kann zudem der Regenwasserablauf präzise erfasst werden. Abschließend sollen die auf Basis dieser Modelle entwickelten Bewässerungsstrategien unter Freilandbedingungen validiert werden.

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Abb. 3: Kleinmaßstäbliches Dachbegrünungsmodell mit eingebauter Unterflurbewässerung


Projektleitung

Prof. Dr. Elke Meinken (Koordination)
T +49 8161 71-3658
elke.meinken [at]hswt.de

Projektbearbeitung


Projektdauer

01.11.2018 - 01.03.2022

Projektförderung