Yeşil çatı uygulamasının kentsel alanlardaki yağmur suyu drenaj sistemi üzerindeki etkisinin incelemesi

Abstract

Bugünlerde, kırsal bölgelerden şehirlere yapılan göçler, şehirlerdeki nüfusu artırarak şehirlerin yapısını kötü etkilemiştir. Çok sayıda insanın yaşamasıyla birlikte daha çok binaya ihtiyaç var artık ve ziftli yolların inşası dolayısıyla su geçirmez katmanlar oluştu. Şu su geçirmez yerler, yağmur suyunun yer altına geçmesini engelleyerek yağmur suyunun akışını engellemiştir. Bu su geçirmez alanlarda, yağmur suları akıp gitmeyerek sel felaketlerine neden olmuştur. Sel felaketlerinin sonuçları can ve mal kayıplarına yol açmıştır. Bu çalışmada, İstanbul'un Bağcılar ilçesinde yağmur suyu modeli oluşturulmuştur. Bütün bilgilere bakarak toplamda 487 tane su toplama havzası (alt havza) oluşturulmuştur. Bu model, Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden alınan Florya istasyonu verileri ve İSKİ Genel Müdürlüğü'nden temin edilen altyapı verileri kullanılarak EPA-SWMM programında geliştirilmiştir. Sonrasında, modele yeşil çatı Düşük Etkili Kentleşme (DEK) verileri eklenerek, bu uygulamaların yoğun nüfuslu kentsel alanlardaki yüzey akışına etkisi araştırılmış ve yağmur suyunun daha verimli bir şekilde nasıl yönetilebileceği incelenmiştir. Bu çalışmada DEK uygulamalarından biri olan yeşil çatılar incelenmiştir. Bu inceleme için 36 farklı senaryo oluşturulmuştur. Bu senaryolar, 2, 5, 10, 25, 50 ve 100 yıllık dönüş aralıklı yağış verileri ve değişik yüzdeler ile yeşil çatı uygulamaları (%20-%40-%60-%80 ve %100) kombinasyonu ile hazırlanmıştır. Yani, farklı yıllardaki olası yağış miktarlarına göre yeşil çatının nasıl davranacağı araştırılımıştır. Bu modelde, yağmur verileri kullanılarak inceleme alanındaki su çıkış noktalarındaki en yüksek su akış miktarları yorumlanmıştır. En etkili olan 2 yıllık seriye sahip ve %80 oranında yeşil çatı DEK uygulaması içeren bir sistemde, çıkış noktasının toplam debisi incelendiğinde %85,57 oranında önemli bir azalma tespit edilmiştir. Ancak 50 yıllık seri ve %60 Yeşil Çatı DEK uygulaması uygulandığında; çıkış noktasının maksimum akış hızının en düşük olduğu değerde %94,24 oranında azalma meydana gelmiştir. Bu bulgu, yeşil çatı sistemlerinin yüzeysel akış kontrolündeki etkinliğini açıkça ortaya koymaktadır.

Contemporary cities face major water-related problems, made worse by people moving from rural areas to cities. As more people crowd into urban areas, more buildings and roads are needed. These hard surfaces, like concrete and asphalt, stop rainwater from soaking into the ground naturally. This disrupts the natural water cycle, increasing the risk of floods. Flooding can cause serious harm, including deaths and widespread damage to property. To address these critical issues, a comprehensive rainwater management model was developed for the Bağcılar district of Istanbul. Considering all the information, a total of 487 water collection basins (sub-basins) were created. This model was constructed using the EPA-SWMM (Environmental Protection Agency - Storm Water Management Model), an internationally recognized software for urban stormwater analysis. The model used carefully collected data, including precipitation records from the Florya station, provided by the General Directorate of Meteorology, and detailed infrastructure specifications from the General Directorate of İSKİ (Istanbul Water and Sewerage Administration). This study integrated green roof data into the EPA-SWMM model to evaluate their effectiveness as a Low Impact Development (LID) strategy. The main goal was to determine how well green roofs reduce surface runoff in urban areas and improve rainwater management. The study specifically focused on green roofs as a representative LID application. To thoroughly evaluate their impact, 36 distinct scenarios were formulated. These scenarios systematically varied two key parameters: precipitation return intervals (2, 5, 10, 25, 50, and 100 years) and the percentage of green roof coverage (20%, 40%, 60%, 80%, and 100%). This comprehensive approach allowed for a deep investigation into how green roofs would perform under diverse rainfall magnitudes and frequencies. The model enabled the interpretation of peak water flow at the study area's outlet points, directly correlating these values with various rainfall events. A particularly significant finding emerged from scenarios incorporating a two-year return interval rainfall event and an 80% green roof LID application. In these conditions, a remarkable 85.57% reduction in the total flow rate at the outlet point was observed. but when we apply 50-year series and 60% Green Roof DEK application; the most minimum speed of maximum flow of the outlet point was observed, a decrease of 94.24% occurred. The study conclusively establishes the substantial role of green infrastructure, specifically green roofs, in controlling, managing and reducing stormwater runoff in urban environments.