Development and application of an algorithmic-parametric tool to assess the contribution of urban forestry to mitigate floods

Abstract

As an impact of climate change, water-related disasters, such as floods, are becoming more frequent. In this context, there is an increasing demand to improve the resiliency of urban settlements, using multiple approaches and techniques. This paper assesses one of those techniques, by developing an algorithmic-parametric tool to quantify how urban forestry reduces flood impacts from rainfall runoff. The assessment was comprised by three main methodological steps: (#1) observing the scientific literature on “the sponge effect” observed in green infrastructures; (#2) developing an algorithmic-parametric tool using the Grasshopper application to estimate rainfall runoff, considering the influence of urban forestry design factors; and (#3) performing digital simulations with this parametric tool using a Rhinoceros-Grasshopper interface. Results indicate this method is effective in assessing the efficacy of green interventions to mitigate urban flood damage and also in foreseeing how different design strategies impact urban hydrological dynamics.

Parametric Analysis of Flood Mitigation Policies in Brazilian Climate Action Plans

“…Nesse sentido, o método de cálculo selecionado consiste numa adaptação do Método Racional para estimativa do volume de escoamento superficial. O método visou incluir parâmetros vinculados à interceptação pluvial pela vegetação, permitindo uma análise integrada de medidas compensatórias para controle de alagamentos através da ferramenta paramétrica intitulada Parametree (Martins & Lyra, 2022). Isso justifica a sua incorporação como um dos processos delineados para esta pesquisa, já que combina tanto a questão dos materiais utilizados em meio urbano quanto da distribuição de vegetação.…”

“…A quarta etapa metodológica consiste no desenvolvimento das simulações digitais, as quais serão empreendidas por meio do software Rhinoceros e de seu plug-in Grasshopper, aplicando a ferramenta paramétrica Parametree (Martins & Lyra, 2022) em recortes urbanos que sintetizam as condições de cada uma das cidades mencionadas anteriormente. Os resultados obtidos para o volume de escoamento superficial gerado no recorte urbano atual e no contexto simulado com a aplicação das estratégias previstas nos planos de ação climática serão comparados e analisados, contemplando, então, a quinta e última etapa metodológica.…”

“…Isso ocorre, pois são as equações que estabelecem relações entre as variáveis necessárias para interpretação do contexto. Nesse caso, a equação adaptada do Método Racional, proposta por Martins & Lyra (2022) e aplicável em simulações paramétricas através da ferramenta Parametree considera como dado de entrada as áreas ocupadas por diferentes tipologias de material e feição do ambiente construído, como gramados, edificações e asfalto, e, também, por variadas tipologias de arborização, além dos dados de modulação climática específicos do local analisado (Figura 2). Figura 2.…”