Grön infrastruktur är ett attraktivt koncept, men det finns oro kring dess effektivitet. Forskare vid University of Illinois i Urbana-Champaign använder en matematisk teknik som traditionellt används inom jordbävningsteknik för att avgöra hur väl grön infrastruktur fungerar och för att kommunicera med stadsplanerare, beslutsfattare och utvecklare.

Gröna tak är platta, vegeterade ytor på toppen av byggnader som är utformade för att fånga upp och hålla kvar regnvatten och filtrera allt som släpps tillbaka till miljön.

"Retentionen hjälper till att lindra belastningen som stora mängder regn utsätter för kommunala avloppssystem, och filtrering hjälper till att ta bort eventuella föroreningar som finns i dagvattnet, "sa Reshmina William, en civil- och miljöingenjörsstudent som genomförde studien tillsammans med professor i civil- och miljöteknik Ashlynn Stillwell.

En bra för miljön lösning för att mildra dagvattenavrinning kan tyckas vara en okomplicerad lösning, men ett vanligt problem när det gäller gröna tak är variationen i deras prestanda. En utmaning är att ta reda på hur väl byggnaderna som håller dem uppe kommer att svara på den ökade och mycket varierande vikten mellan våta och torra förhållanden. En annan utmaning är att avgöra hur väl de håller kvar och bearbetar vatten givet stormar av olika intensitet, varaktighet och frekvens, sa William.

När hon studerade tillförlitlighetsanalys i en av hennes kurser, William kom på idén att använda ett till synes orelaterade matematiskt koncept som kallas skörhetskurvor för att konfrontera detta problem.

"Jordbävningsteknik har ett liknande problem eftersom det är svårt att förutsäga vad en jordbävning kommer att göra med en byggnad, ", sa William. "Grön infrastruktur har mycket mer variation, men det är det som gör skörhetskurvor perfekta för att fånga och definiera vilken typ av dynamik det handlar om. "

William och Stillwell valde att studera gröna tak framför andra former av grön infrastruktur av en mycket enkel anledning:Det fanns en på campus utrustad med den instrumentering som behövs för att mäta markfuktigheten, regnmängd, temperatur, luftfuktighet och många andra variabler som är inkopplade i deras skörhetskurvamodell.

"Detta är en unik situation eftersom de flesta gröna tak inte har övervakningsutrustning, så det är svårt för forskare att studera vad som händer, "Sa Stillwell. "Vi är mycket lyckliga i det avseendet."

William sa att det primära målet med denna forskning är att underlätta kommunikation mellan forskare, beslutsfattare, utvecklare och allmänheten om den ekonomiska risken och miljönyttan med att ta på sig en sådan kostnad.

"Ett av de största hindren för acceptans av grön infrastruktur är uppfattningen om finansiell risk, " sa William. "Folk vill veta om fördelen med ett grönt tak kommer att motivera kostnaden, men den risken minskas genom att veta när en installation kommer att vara mest effektiv, och det är där vår modell kommer in."

Resultaten av deras modell och riskanalys, som visas i Journal of Sustainable Water in the Built Environment , ge en ögonblicksbild av grön infrastrukturs prestanda för just detta gröna tak. Resultaten från en enda modell ger inte en helhetssyn för utvärdering av grön infrastruktur, och William och Stillwell sa att det är en av styrkorna med deras teknik. Anpassningsförmåga mellan olika teknologier och miljöer är avgörande för alla gröna infrastrukturanalyser.