مدل بهینه سازی چندهدفه برای بام های سبز با در نظر گرفتن ظرفیت باربری خاک و نیازهای آبی

بام های سبز به عنوان یکی از راهکارهای کلیدی در اجرای شهرهای اسفنجی، دارای کارکردهای چندگانه ای از جمله کاهش رواناب سطحی، تعدیل جزیره حرارتی و صرفه جویی در مصرف انرژی ساختمان هستند. با این حال، بیشتر پژوهش های انجام شده یا بر عملکرد هیدرولوژیکی متمرکز بوده اند و یا بر ویژگی های سازه ای، و کمتر به بهینه سازی همزمان این دو جنبه توجه شده است. در این پژوهش، یک چارچوب بهینه سازی چندهدفه برای بام های سبز ارائه می شود که در آن ضخامت و نوع بستر کشت به عنوان متغیرهای تصمیم گیری اصلی در نظر گرفته شده اند. ظرفیت باربری سقف و نیاز آبیاری گیاهان به عنوان قیود اصلی و بیشینه سازی کاهش رواناب و کمینه سازی هزینه های ساخت و بهره برداری به عنوان اهداف مساله تعریف شده اند. شبیه سازی ها با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HYDRUS-۱D و الگوریتم بهینه سازی NSGA-II برای شرایط اقلیمی تهران انجام شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش ضخامت بستر از ۵۰ به ۱۵۰ میلی متر، در خاک لومی باعث افزایش ۲۴ درصدی و در خاک ماسه ای باعث افزایش ۱۲ درصدی در کاهش رواناب می شود. همچنین، استفاده از خاک لایه بندی شده (لایه بالایی با نفوذپذیری بالا و لایه پایینی با نفوذپذیری کم) می تواند ظرفیت نگهداشت آب را نسبت به خاک یکنواخت تا ۱۵ درصد بهبود بخشد. مدل ارائه شده، ابزاری کارآمد برای طراحی بهینه بام های سبز در شرایط همزمان محدودیت های باربری و کمبود منابع آبی فراهم می آورد.

کلیدواژه ها:

بام سبز ، ظرفیت باربری سازه ، نیاز آبیاری ، بهینه سازی چندهدفه ، خاک لایه بندی شده ، HYDRUS-۱D ، NSGA-II