Rain gardens

Ο υψηλός βαθμός αστικοποίησης και η ραγδαία ανάπτυξη των πόλεων, οδήγησαν σε έναν πυκνό αστικό ιστό που χαρακτηρίζεται μεταξύ άλλων, από την έλλειψη και την καταπάτηση του αστικού πρασίνου και την κυριαρχία μη πορώδων, υδατοστεγανών οριζόντιων επιφανειών (τσιμέντο, άσφαλτος κτλ.). Το γεγονός αυτό επιβαρύνει το φυσικό περιβάλλον, ενώ μεταβάλλει αναπόφευκτα το φυσικό υδρολογικό κύκλο του νερού, αφού το βρόχινο νερό στο αστικό περιβάλλον διανύει μεγάλες αποστάσεις προκειμένου να συναντήσει και να διεισδύσει σε φυσικό έδαφος. Αυτό φυσικά οδηγεί σε μεγιστοποίηση της επιφανειακής απορροής του νερού, υπερφόρτωση του αποχετευτικού συστήματος και συνεχή αύξηση της συχνότητας εμφάνισης έντονων καιρικών φαινομένων, όπως πλημμύρων στον αστικό χώρο. Φυσική απόρροια των παραπάνω, αποτελεί η ελαχιστοποίηση της απορρόφησης του νερού από το έδαφος, η μεταβολή των επιπέδων υγρασίας, αλλά και της τελικής στάθμης του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα. Αντίστοιχα παρατηρείται και μείωση της ποσότητας του βρόχινου νερού που διανέμεται σε εξατμισοδιαπνοή και απορρόφηση από το έδαφος, εφόσον απουσιάζει η βλάστηση. Γενικά στην ύπαιθρο απορρέει επιφανειακά το 10-15% του βρόχινου νερού, ενώ στην πόλη απορρέει μέχρι και το 90% αυτού, ανάλογα με την πυκνότητα δόμησης και τα υλικά κυρίως των οριζόντιων επιφανειών.

(Αριστερά) Διαπερατές επιφάνειες στην ύπαιθρο, (Δεξιά) Αδιαπερατές επιφάνειες στην πόλη.

Προκειμένου να αντιμετωπιστούν τα παραπάνω ζητήματα είναι απαραίτητη η αλλαγή του τρόπου θεώρησης όσον αφορά στον τρόπο διαχείρισης των υδάτινων πόρων και στη λειτουργία των υδατικών συστημάτων στις αστικές περιοχές. Τη δεκαετία του '90 προκειμένου να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της επιφανειακής απορροής, απομάκρυνσης, συλλογής και επαναχρησιμοποίησης του βρόχινου νερού στον αστικό χώρο και στις αγγλοσαξονικές χώρες κυρίως (Ην.Βασίλειο, ΗΠΑ και Αυστραλία), έγιναν μελέτες και έρευνες ολοκληρωμένων πρακτικών διαχείρισης των βροχοπτώσεων που μιμούνται τη φυσική αποστράγγιση, τα λεγόμενα Βιώσιμα Αστικά Αποχετευτικά Συστήματα γνωστά και ως SUDS (Sustainable Urban Drainage Systems). Είναι γεγονός πως ο τρόπος με τον οποίο έχουν σχεδιαστεί τα σημερινά συστήματα και οι υποδομές ύδρευσης και αποχέτευσης που εξυπηρετούν τις αστικές περιοχές, χαρακτηρίζονται για την παλαιότητά τους και για την ταχύτατη κατασκευή τους, που είχε στόχο να εξυπηρετήσει την ταχύτατη αύξηση του πληθυσμού και των αναγκών. Τα συστήματα αυτά χαρακτηρίζονται από συγκεντρωτικές δομές "ανοιχτού βρόχου", δηλαδή χρήση νερού και τελική απορροή σε υδάτινους αποδέκτες, χωρίς καμία έννοια επαναχρησιμοποίησης ή ανακύκλωσης. Η χρήση επομένως των SUDS αναθεωρεί τον τρόπο διαχείρισης τον νερού, με τη μετάβαση από τις κεντρικές δομές σε μικρά ευέλικτα και οικονομικά αποδεκτά σχήματα εξοικονόμησης νερού σε αποκεντρωμένη κλίμακα. Αυτές οι τεχνικές διαχείρισης των υδάτων αντιγράφουν ουσιαστικά μηχανισμούς της φύσης και με τον τρόπο αυτό αποκαθίσταται ο υδρολογικός κύκλος του νερού, ευνοείται η διείσδυση της επιφανειακής απορροής των ομβρίων, αποφεύγεται ο κίνδυνος πλημμύρων, ενώ παράλληλα επαναχρησιμοποιείται το νερό. Στην κατηγορία αυτή των τεχνικών διαχείρισης των υδάτων εντάσσονται και οι rain gardens ή κήποι βροχής, οι οποίοι με μια πρώτη ματιά μοιάζουν με απλά καλοσυντηρημένα παρτέρια που απαντώνται διάσπαρτα στις πόλεις των αγγλοσαξονικών κυρίως χωρών.

Πλημμυρικά φαινόμενα στις πόλεις.

Τι είναι όμως ένας rain garden;
Στην πραγματικότητα πρόκειται για μικρούς θα λέγαμε αστικούς κήπους που σχεδιάζονται για να συλλέγουν το πλημμυρικό νερό από δρόμους, πεζοδρόμια, περιοχές στάθμευσης, πλακόστρωτες μη υδατοπερατές οριζόντιες επιφάνειες, αλλά ακόμα και από στέγες ή δώματα κατά τη διάρκεια του πλημμυρικού φαινομένου όπου παρατηρούνται παροχές αιχμής. Οι κήποι βροχής φιλτράρουν και καθαρίζουν με φυσικό τρόπο το βρόχινο νερό, μειώνουν το φαινόμενο της απορροής (runoff) και της επιφανειακής διάβρωσης, ενώ η αρχή λειτουργίας τους στηρίζεται σε μια φυσική μέθοδο καθαρισμού του νερού. Η γενική σχεδιαστική αρχή των rain gardens προβλέπει αντί της συλλογής της επιφανειακής απορροής των υδάτων κατευθείαν στο αποχετευτικό δίκτυο, την υιοθέτηση αρχών αποκεντρωμένης διαχείρισης των πλημμυρικών νερών.

Ενδεικτική μορφή ενός rain garden συλλογής βρόχινου νερού από την στέγη κατοικίας.

Ένα τέτοιο σύστημα χαρακτηρίζεται από την κατακόρυφη ροή των προς επεξεργασία υδάτων μέσα από μια σειρά εδαφικών στρώσεων. Η λειτουργία τους προσομοιάζει αρκετά με το περιοδικό πότισμα μιας γλάστρας στην οποία το νερό ρέει κατακόρυφα και εν συνέχεια απορρέει από τον πυθμένα. Η αρχή της μεθόδου στηρίζεται στο συνδυασμό της δράσης του εδάφους, των ριζών των φυτικών ειδών και των μικροοργανισμών και παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον όσον αφορά στη μείωση του μικροβιακού φορτίου που το βρόχινο νερό μεταφέρει καθώς πέφτει στις οριζόντιες επιφάνειες (π.χ. πεζοδρόμια ή δρόμοι) της πόλης. Γενικά οι κύριοι μηχανισμοί απομάκρυνσης των ρυπαντών είναι ο βακτηριακός μεταβολισμός τόσο στη μάζα του υλικού πλήρωσης όσο και στο ριζικό σύστημα των ριζών, η προσρόφηση τόσο από μικροπόρους των ριζών όσο και των υλικών κατασκευής και οι φυσικές διεργασίες όπως καθίζηση και φίλτρανση.

Αρχικά δημιουργείται στο έδαφος σκάμμα βάθους 1,00 μ., ο πυθμένας του οποίου επικαλύπτεται από μια αδιαπέρατη μεμβράνη (γεωύφασμα) για την αποφυγή διαφυγής στραγγισμάτων προς τον υδροφόρο. Η πλήρωση του σκάμματος πραγματοποιείται με τη διάστρωση επάλληλων στρώσεων από ειδικά γαιώδη υλικά ορισμένης διαπερατότητας. Ο καθαρισμός του βρόχινου νερού συντελείται καθώς αυτό διηθείται αργά μέσω των διαφόρων στρώσεων που λειτουργούν ως φίλτρο. Στην ανώτερη στρώση τοποθετούνται ενδημικά φυτικά είδη, ένα στρώμα οργανικού εδαφοκαλύματος που απλώνεται γύρω και ανάμεσα από τα φυτά (όπως θρυμματισμένα κηπευτικά και κλαδευτικά απορρίμματα, ή σχεδόν οποιοδήποτε υλικό φυτικής προέλευσης) ή ακόμα και ένα στρώμα από βότσαλα (ανόργανο εδαφοκάλυμμα). Εν συνέχεια το επεξεργασμένο νερό συλλέγεται σε συλλεκτήριους σωλήνες και στη συνέχεια διοχετεύεται σε υδάτινους αποδέκτες (θάλασσα, ποτάμι, λίμνη, ρέμα) ή στο έδαφος χωρίς να επιβαρύνει το περιβάλλον. Εναλλακτικά μπορεί να συλλεγεί και να αποθηκευτεί σε δεξαμενή για μια σειρά αναγκών που δεν απαιτούν ποιότητα ισοδύναμη με αυτή του πόσιμου νερού, όπως οι βιομηχανικές χρήσεις, η τουαλέτα, η καθαριότητα των δρόμων, η άρδευση χώρων πράσινου κτλ. Η πρακτική αυτή δε συνεισφέρει μόνο στην εξοικονόμηση νερού, αλλά και στην ελάττωση της άντλησης νέων ποσοτήτων από τις πηγές, γεγονός που συνεπάγεται τη μείωση του κόστους επεξεργασίας του πόσιμου νερού.

Ενδεικτική τομή ενός rain garden συλλογής βρόχινου νερού από την στέγη κατοικίας.

Στους κήπους βροχής χρησιμοποιούνται ενδημικά φυτά που ευδοκιμούν και αναπτύσσονται στις εκάστοτε τοπικές κλιματολογικές συνθήκες (υδροχαρή και μη) που αναβλαστάνουν εύκολα και χρειάζονται ελάχιστη συντήρηση. Τα φυτά με τις βαθιές τους ρίζες αποδίδουν οξυγόνο στο έδαφος και με τον τρόπο αυτό στο επίπεδο των ριζών πραγματοποιείται μια σειρά αερόβιων και αναερόβιων διαδικασιών που οδηγεί στην ανάπτυξη μικροοργανισμών, οι οποίοι διασπούν και μεταβολίζουν την οργανική ύλη, της οποίας μέρος απορροφάται από το έδαφος. Τα κριτήρια καταλληλότητας των φυτών που θα χρησιμοποιηθούν είναι:

1. Η οικολογική αποδεκτότητα, όπως για παράδειγμα μη σημαντικοί κίνδυνοι εμφάνισης ασθενειών από τη παρουσία των φυτών ή παρασιτικής διασποράς και λειτουργίας τους και γενικότερα αποφυγή κινδύνου οικολογικής ή γενετικής αλλοίωσης των περιβαλλοντικών φυσικών συστημάτων.
2. Αντοχή στις τοπικές κλιματικές συνθήκες, στα ζιζάνια και στις ασθένειες.
3. Αντοχή στα ρυπογόνα φορτία, στις υπερτροφικές πλημμυρικές συνθήκες, σε καλά στραγγιζόμενα εδάφη, αλλά και σε περιόδους ξηρασίας.
4. Δυνατότητα απομάκρυνσης υψηλού ποσοστού ρύπων, είτε μέσω άμεσης αφομοιώσεως και αποθήκευσης, είτε έμμεσα μέσω εμπλουτισμού των μικροβιακών σχηματισμών και διαδικασιών όπως η νιτροποίηση (μέσω του εμπλουτισμού του ανοξικού περιβάλλοντος με οξυγόνο προερχόμενο από τις ρίζες των φυτών) και απονιτροποίηση (μέσω της παραγωγής υποκατάστατων του άνθρακα).

Προκειμένου να εξασφαλιστεί η υγιής εξέλιξη ενός κήπου βροχής, είναι απαραίτητη η συντήρηση των φυτών, όπως συμβαίνει και με κάθε ζωντανό οργανισμό. Έτσι τα φυτά χρειάζονται κλάδεμα, λίπασμα, πότισμα, σκάλισμα (ξεχορτάριασμα) και γενική καθαριότητα όλων των υπολειμμάτων που προκύπτουν από τις κηποτεχνικές εργασίες.

Οι κήποι βροχής έχουν μειωμένο κόστος κατασκευής, συντήρησης και λειτουργίας, αφού δεν αποτελούνται από μηχανικά μέρη, ούτε κατασκευάζονται μεγάλες και πολύπλοκες εγκαταστάσεις, ενώ για τη λειτουργία τους δεν απαιτείται εξειδικευμένο προσωπικό. Έχουν αποτελεσματική επεξεργασία με παθητικό τρόπο, ενώ η κατανάλωση ενέργειας είναι μηδαμινή, εφόσον οι ανάγκες των φυτών καλύπτονται από μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, την ηλιακή ακτινοβολία, την κινητική ενέργεια του ανέμου, την ενέργεια του νερού της βροχής, το επιφανειακό νερό, το έδαφος και την αποθήκευση ενδεχόμενης ενέργειας σε βιομάζα και στο έδαφος.

Τα βασικά χαρακτηριστικά της θέσης, που πρέπει να θεωρούνται κατά το σχεδιασμό κήπων βροχής, είναι η τοπογραφία, η εδαφολογία, η χρήση γης, η υδρολογία και τα κλιματικά δεδομένα της περιοχής.

Στη Μελβούρνη της Αυστραλίας οι τοπικές αρχές ενθαρρύνουν τους πολίτες στην αυτοκατασκευή κήπων βροχής, μέσω της ιστοσελίδας της εταιρείας ύδρευσης Melbourne Water (http://www.melbournewater.com.au/raingardens), αφού αποτελούν μια κατασκευή εύκολη και οικονομική (σήμερα στην Μελβούρνη έχουν κατασκευαστεί πάνω από 10.000 κήποι βροχής). Με τον τρόπο αυτό οι πολίτες ενημερώνονται για το τρόπο και τα στάδια κατασκευής του δικού τους βιώσιμου κήπου και με τον τόπο αυτό συμβάλλουν στην προστασία του περιβάλλοντος και πιο συγκεκριμένα στην προστασία των υδάτινων αποδεκτών.

'Ενας κήπος βροχής μπορεί να κατασκευαστεί σχεδόν οπουδήποτε, σε ένα παρτέρι, στο δρόμο ή σε έναν κυκλικό κόμβο, σε ένα πάρκο, αλλά ακόμα και σε μια κατοικία με τη μορφή πράσινης στέγης ή με την απλή μορφή ξύλινου μποστανιού, πιθαριού, ζαρντινιέρας ή μεγάλης γλάστρας. Όσον αφορά στη διαστασιολόγησή του, γενικά θα πρέπει να έχει πλάτος τουλάχιστον 60 εκ. έτσι ώστε στο κατώτατο στρώμα να υπάρχει επαρκής χώρος σύνδεσης, είτε με δεξαμενή είτε με το αποχετευτικό δίκτυο, όπως και χώρος φύτευσης και ανάπτυξης των ενδημικών φυτών. Η επιφάνεια διήθησης του νερού θα πρέπει να είναι το 5-10% της μη υδατοπερατής οριζόντιας επιφάνειας, όμως οι διαστάσεις εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά κάθε φορά του υπάρχοντος εδάφους. Μερικά παραδείγματα φαίνονται στις παρακάτω εικόνες.

Αυτοκατασκευές ιδιωτικών κήπων βροχής στη Μελβούρνη της Αυστραλίας.

Κήποι βροχής στο Edinburgh Gardens στη Μελβούρνη της Αυστραλίας, σχεδιασμός GHD Pty.

Κήποι βροχής στο Burgess Park στο Λονδίνο.

(Αριστερά) Κήποι βροχής στην Trent Street στην πολιτεία Βικτώρια της Αυστραλίας, (Δεξιά) Κήποι βροχής στην Avenue Green Street, φωτογραφία Kevin Robert Perry.

Κήποι βροχής στο Brsibane City Hall στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ, σχεδιασμός Nevue Ngan Associates.

Κήποι βροχής στο Mount Tabor Middle School, Portland_Oregon, σχεδιασμός Kevin Robert Perry, ASLA.

Με τους κήπους βροχής μειώνεται η πιθανότητα πλημμυρικών φαινομένων στις πόλεις, αφού με την εξασφάλιση μιας πιο σταθερής ροής νερού αποφεύγεται η απόφραξη του αποχετευτικό δικτύου, ενώ μειώνεται και η ταχύτητα με την οποία το νερό φτάνει στον υδροφόρο ορίζοντα και στις λεκάνες απορροής. Παράλληλά ο καθαρισμός των υδάτων από ρύπους οδηγεί και στην προστασία των τελικών υδάτινων αποδεκτών. Οι κήποι βροχής αν χρησιμοποιηθούν σε μεγάλη κλίμακα μπορεί να μειώσουν μέχρι και 30% τη συγκέντρωση ρύπων στον υδάτινο αποδέκτη και με χρόνους αποστράγγισης των υδάτων όχι πάνω από 12-24 ώρες έτσι ώστε να αποφεύγονται οι συνθήκες στασιμότητας του νερού και εξάπλωσης των κουνουπιών. Εκτός από βιώσιμη λύση καταπολέμησης της μόλυνσης των υδάτινων αποδεκτών και εργαλείο μείωσης των επιπτώσεων των φυσικών καταστροφών, οι rain gardens αποτελούν και σημαντικό μέσο αισθητικής αναβάθμισης των ανοιχτών χώρων της πόλης. Ως εργαλείο αρχιτεκτονικής τοπίου, συντελούν στην ανάπλαση και αναγέννηση τόσο του δημόσιου όσο και του ιδιωτικού χώρου, με τη δημιουργία ποικιλίας ενδιαιτημάτων στις πόλεις. Παράλληλα ένας κήπος βροχής σχεδιάζεται με σκοπό την ευαισθητοποίηση της κοινής γνώμης για την ενίσχυση του φυσικού πρασίνου, την επανοικειοποίηση του αστικού χώρου από τους πολίτες της και τη δημιουργία κοινωνικής συνοχής. Στην κατεύθυνση της κοινωνικής βιωσιμότητας οι κήποι βροχής παρουσιάζουν και πολλά κοινά στοιχεία με τους αστικούς λαχανόκηπους που τα τελευταία χρόνια έχουν γνωρίσει ιδιαίτερη επιτυχία, κυρίως λόγω της δραστηριοποίησης των πολιτών σε επίπεδο κοινότητας, της ανάπτυξης συλλογικοτήτων και αισθήματος εμπιστοσύνης και αλληλεγγύης στην πόλη.

της Χρύσας Βασιλοπούλου

Πηγές:
-Bannerman, R.and E. Considine. 2003, Rain Gardens, A How-To Manual for Homeowners
- Nigel Dunnett και Andy Clayden, Rain Gardens: Managing Water Sustainably in the Garden and Designed Landscape, Timber Press, 2007.
-Nancy-Jeanne Bachmann, Department of Civil & Environmental Engineering Michigan Technology University, Rain Garden Design and Construction Guidelines, Rooftop runoff capture for homeowners in suburban, urban and rural areas, 2006
-The Bioretention Manual, Prince George's County Department of Environment Resources Programs and Planing Division, Maryland, 2001
-Bioretension Basins Factsheet http://www.lakesuperiorstreams.org/stormwater/toolkit/bioretention.html
- University of Wisconsin Extension  http://clean-water.uwex.edu/pubs/raingarden/
- Rain Gardens of West Michigan  ww.raingardens.org
- Wisconsin Department of Natural Resources  http://www.dnr.state.wi.us/org/water/wm/nps/rg/
-City of Portland http://www.portlandonline.com/bes/
- King County Yard and Garden web site  http://dnr.metrokc.gov/topics/yard-and-garden/
- Minnesota Rain Gardens  http://www.mninter.net/~stack/rain/
-Rain Garden Network  http://www.raingardennetwork.com/ 
-Canada Mortgage and Housing Corporation http://www.cmhc-schl.gc.ca/en/co/grho/grho_007.cfm 
-Melbourne Water http://www.melbournewater.com.au/raingardens
-A design Guide for Connecticut & New England Homeoweners http://nemo.uconn.edu/raingardens/
-U.S. Environmental Protection Agency http://cfpub.epa.gov/npdes/stormwater/menuofbmps/index.cfm?action=browse&Rbutton=detail&bmp=72