Woda deszczowa dobrze zagospodarowana. Sposób na retencję

Od kilkunastu lat prawie każdego roku jesteśmy zaskakiwani przez powtarzające się zjawiska powodziowe powstające na skutek opadów. AS
W istotnym stopniu są to konsekwencje powszechnych braków aktualnych miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego (ocenia się, że plany takie posiada co najwyżej ok. 20% obszarów zurbanizowanych) pozwalających na jednoznaczną odmowę pozwolenia na budowę.
Przy braku takiego dokumentu odmowa wydania warunków zabudowy jest łatwo podważalna na drodze sądowej. Wiadomo – potencjalnie zagrożone obszary są stosunkowo tanie. Nieprzypadkowe było wycofanie się inwestorów z powstałego we Wrocławiu osiedla mieszkaniowego na terenach zalewowych.

Co z wpustami? Najczęstszą przyczyną podtopień na obszarach zurbanizowanych jest niewystarczająca sprawność elementów istniejących systemów zagospodarowania wód opadowych. Jednak zwykle najsłabszym ogniwem są wpusty deszczowe, które nie są w stanie przejąć spływającej wody1. Może to być efekt różnych czynników: złego stanu samych wpustów (w tym skutecznego zatkania ich zwieńczeń), braku odpowiednio ukształtowanych spadków terenu, wyniesienia zwieńczeń w stosunku do odwadnianych powierzchni, zbyt dużych zlewni jednostkowych wpustów. Przyczynia się też do tego niska sprawność wpustu (realnie raczej tylko 10-20%). W efekcie skuteczny rozstaw wpustów to od kilku do nieco ponad 20 metrów. Oddzielny problem stanowią odwodnienia liniowe. Tu spotyka się tendencje do przyjmowania zbyt wąskich koryt oraz lekceważenie znaczenia obu składników (spadku podłużnego i poprzecznego) spadku wypadkowego nawierzchni. W skrajnym przypadku (lipiec 2011 r.) okazało się, że istniejące wpusty zostały przy okazji robót drogowych po prostu zalane asfaltem.

Oczywiście nigdy nie było i nie będzie możliwe zapewnienie całkowitej ochrony terenów zurbanizowanych przed wszystkimi zagrożeniami związanymi z opadami. Chodzi jednak o to, aby zjawiska krytyczne (powiązane z przepełnieniem kanałów i wylaniem się ich zawartości na powierzchnię) nie powtarzały się zbyt często. Taką filozofię reprezentuje aktualna norma kanalizacyjna2. Równocześnie jednak, niezależnie od przywołań normy, w różnych pracach zwraca uwagę formalnie bezkrytyczna akceptacja jej zapisów przy braku ich praktycznego zastosowania. W przeciwnym razie widoczne byłyby jakieś krytyczne zastrzeżenia, choćby odwołania się do zapisów wytycznej ATVA1183.

Podstawowe funkcje Najistotniejszym problemem istniejących systemów zagospodarowania wód opadowych jest ich zachowanie zdolności do spełniania podstawowych funkcji na określonym poziomie (pochodzących od opadu o określonym prawdopodobieństwie). Wszelkie decyzje dotyczące rozbudowy systemów muszą być podejmowane przy uwzględnieniu tego czynnika. Podobnie podłączanie kolejnych jednostek osadniczych do dowolnej, istniejącej już kanalizacji (rozdzielczej wód opadowych, względnie ogólnospławnej), prowadzącej wody opadowe, wymaga również przeanalizowania konsekwencji zmian obciążenia istniejących elementów (teoretycznie z zachowaniem formalnych wymagań normy PN-EN 752).

Trzeba od razu zastrzec, że zagadnienia zagospodarowania wód opadowych nie można sprowadzać do ich kanalizowania. Zasadnicze znaczenie posiada formalnie nieistniejący, niezwykle ważny kompleks melioracji miejskich, na który składa się wiele elementów, oddający specyfikę danego obszaru. Kanalizacja prowadząca wody opadowe jest tylko jednym z jego elementów. Obok niej w skład melioracji miejskich wchodzą naturalne i sztuczne cieki (w tym cieki skanalizowane w przeszłości), naturalne i sztuczne otwarte lub kryte zbiorniki wodne, elementy melioracji budowlanych czy też rolnych. Na obszarach zalewowych (niekoniecznie depresyjnych) występują z kolei poldery, wydzielone (w sposób sztuczny obwałowaniami lub naturalny) obszary z przepompownią przetłaczającą wody opadowe na obszary, z których następuje naturalny spływ lub bezpośrednio do odbiornika.

Podstawowa zależność określająca wielkość spływu wód opadowych to:

Q = q * F * ψ,

gdzie: q – jednostkowy opad o określonym prawdopodobieństwie, F – powierzchnia zlewni, ψ – współczynnik określający szczelność przykrycia powierzchni zlewni.

Można przyjąć, że sumaryczna wielkość rocznego opadu w wieloleciu jest mniej więcej stała, jednak mamy do czynienia z intensyfikacją zjawisk ekstremalnych. Stąd np. w Niemczech sugeruje się wzrost wartości q w przewidywalnej perspektywie. Z kolei wartość współczynnika ψ jednoznacznie narasta w miarę upływu czasu. Oczywiście wszelkie oceny mają charakter przybliżony, ale w okresie ok. 20 ostatnich lat wartość ta wzrosła nawet o ok. 40% i w efekcie wartość średnia dla terenu całego miasta to obecnie raczej 0,7-0,8, a dla wybranych obszarów nawet 0,9 (często zapomina się, że podawane w literaturze wartości mają charakter „przeciętny”, w przypadku występowania wykształconych spadków są one odpowiednio wyższe4). Oddzielny problem5 to powszechnie stosowana w Polsce mało wiarygodna zależność od oceny wartości „q” oraz niska wiarygodność obserwacji meteorologicznych. Stąd niezależnie od rozwoju przestrzennego występuje obiektywne zjawisko wzrostu wielkości spływu z powierzchni zurbanizowanych. W efekcie pojawia się problem dostosowania istniejących elementów zagospodarowania wód opadowych do zmieniających się warunków ich eksploatacji. Oczywiście brak jest dokładnych ocen, ale w oparciu o rezultaty cząstkowe z różnych miast można spodziewać się, że w zasadzie natychmiastowej przebudowy wymaga od kilkunastu do kilkudziesięciu procent istniejących sieci kanalizacji wód opadowych, nie mówiąc o pozostałych elementach systemów. Przekładając to na język techniczny, w większych miastach dotyczy to ponad 100 kilometrów istniejącej sieci kanalizacyjnej. Czy jest to w ogóle technicznie możliwe na obszarach już zurbanizowanych? W polskich realiach jest to z góry bardzo ograniczone ze względu na brak jednoznacznych zasad finansowania zagospodarowania wód opadowych – w praktyce sprowadza się ono do budżetów lokalnych. Dodatkowe problemy stwarza rozmyty system prawny, który unika jednoznacznego określenia praw i obowiązków w przedmiotowym zakresie6.

Problemy Problemem staje się nie tylko niewystarczająca zdolność przepustowa elementów systemów zagospodarowania wód opadowych, ale również zdolność odbiornika do odbioru zwiększających się obciążeń. Wzrost stanów odbiornika skutkuje dodatkowymi problemami z odwodnieniami niżej położonych terenów, w tym chronionych obwałowaniami. Charakterystycznym przykładem może być ubiegłoroczna sytuacja, która wystąpiła na Wale Miedzeszyńskim w Warszawie, gdy odwodnienie pracowało w odwrotnym kierunku, zalewając nisko położoną ważną arterię komunikacyjną.

Problemem strategicznym dla racjonalnej gospodarki wodami opadowymi jest powiększenie zdolności retencyjnej terenu i rezygnacja z traktowania kanalizacji jako jedynego rozwiązania problemu7. Problem retencji można rozpatrywać w kilku aspektach, zależnie od warunków lokalnych. Występowanie terenów dominujących (przy czym np. na terenach miast pomorskich różnice mieszczą się w granicach 100-200 m, ale znaczenie posiadają o wiele mniejsze różnice, w skrajnych przypadkach nawet kilkumetrowe) powoduje, że pierwszeństwo powinny mieć działania na ich obszarze. Przykładowo w Elblągu w okresie międzywojennym wszystkie zbiorniki wodne na wysoczyźnie były wyposażone w sposób umożliwiający ich wykorzystanie jako zbiorniki retencyjne. Z kolei na ciekach (np. w Oliwie) znajdowało się szereg zbiorników pełniących również tę funkcję.

Wprawdzie można w różny sposób przeciwdziałać intensywności spływów, to jednak na terenach miejskich rozbudowa zbiorników retencyjnych pozostaje jedynym racjonalnym sposobem doprowadzenia istniejących systemów do stanu zapewniającego użytkownikom minimum komfortu. Oczywiście trudno mówić o spełnieniu standardów normy PN-EN 752, ale zalecenia ATVA118 (1999) są praktycznie osiągalne. Zwraca uwagę, że problem tworzenia zbiorników retencyjnych dotyczy zarówno obszarów zewnętrznych, jak też intensywnie użytkowanych centrów miast. Nie chodzi więc o pytanie, czy stosować zbiorniki retencyjne, ale jak to robić, aby rozwiązania były dostosowane do lokalnych możliwości i potrzeb. Przykładowo w Warszawie zagadnieniem strategicznym są działania w obszarze zlewni Potoku Służewieckiego. W ramach wspólnego programu Gdańska i Sopotu wykonano zbiorniki na ciekach stanowiące zarówno element retencyjny, jak też podczyszczania oraz dekoracyjny.

Rozwiązania W praktyce występują różne rozwiązania zbiorników retencyjnych – trudno stosować tradycyjne zbiorniki otwarte na obszarach śródmiejskich, zastępują je tam kryte zbiorniki żelbetowe o różnych konstrukcjach8. Ich alternatywą mogą być wprowadzane bezwykopowo (przez tunelowanie, mikrotunelowanie) przewody o dużych średnicach. Są to jednak duże obiekty, dla których inwestorem pozostaje gmina. Biorąc pod uwagę poziom finansowania inwestycji dotyczących wód opadowych z lokalnych budżetów, trudno spodziewać się, aby poza szczególnymi sytuacjami znalazły one szerokie zastosowanie.

Na obszarach z mniej licznymi inwestycjami możliwe jest wykorzystanie zbiorników o konstrukcjach wykorzystujących mniejsze elementy. Ich zaletą jest przede wszystkim to, że konstrukcje są w miarę proste, a koszt realizacji jest ograniczony, ponieważ realizacja alternatywnych rozwiązań może być prowadzona przez poszczególnych inwestorów odciążając lokalne budżety.

Jedną z alternatyw są zbiorniki rurowe, które (skonstruowane w oparciu o rury GRP) się obecnie powszechnie stosowane w warszawskich inwestycjach drogowych. Analogiczne rozwiązania znalazły zastosowanie w różnych innych obiektach. Wprawdzie najbardziej popularny jest tu układ palety, ale układ linii pozwala budować zbiorniki przy ograniczonym pasie realizacji.

Zbiorniki tworzone w oparciu o mniejsze elementy (komory, skrzynki) mogą realizować równocześnie dwie funkcje: rozsączającą i retencjonującą, przy czym zależnie od warunków lokalnych możliwe jest podkreślenie jednej z nich. Przy wyborze konkretnego rozwiązania potrzebne jest kierowanie się zarówno względami ekonomicznymi, jak też realnie ocenianymi obciążeniami mogącymi działać na konstrukcję. Ze względów statycznych szczególnie interesujące są komory oraz skrzynki o wzmocnionych konstrukcjach. O funkcji obiektu decyduje rodzaj geotkaniny stanowiącej jego otulinę – użycie geomembrany praktycznie eliminuje funkcję rozsączania, geowłóknina dobrana do lokalnych warunków gruntowych pozwala ją realizować. Bezwzględnie konieczne jest ścisłe przestrzeganie wymagań producenta odnośnie rodzaju i jakości używanych materiałów. Szczególnym problemem pozostaje jakość geotkaniny, jakość i granulacja obsypek i podsypek. Po prostu z byle czego, byle czym i byle jak nie da się stworzyć konstrukcji spełniającej określone wymagania jakościowe.

prof. dr hab. inż. Ziemowit Suligowski

1. R. Edel, Odwodnienia drogowe, WKiŁ Warszawa 2008; R. Edel, Z. Suligowski, Zalecenia w zakresie rozmieszczania wpustów deszczowych. Cz. 1 i cz. 2. Wiadomości Izby Projektowania Budowlanego 10/2004 i 11/2004.

2 PN-EN 752: Zewnętrzne systemy kanalizacyjne.

3. ATV A118: Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystem. ATV Regelwerk Abwasser – Abfall. ATV GFA, Hennef 1999; Komentarz do ATV A118 – Hydrauliczne wymiarowanie systemów odwadniających 2000, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Warszawa.

4. K. Imhoff, K.-R. Imhoff, Kanalizacja miast i oczyszczanie ścieków. Poradnik, Arkady, Warszawa 1982.

5. P. Licznar, Problemy projektowania i modelowania systemów odwodnień w Polsce. Wodociągi Kanalizacja 4/2009; Kotowski A., Kaźmierczak B., Damcewicz A.: Modelowanie opadów do wymiarowania kanalizacji Polska Akademia Nauk. Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej. Instytut Podstawowych Problemów Techniki. Studia z zakresu inżynierii. Nr 68. Warszawa 2010.

6. Ustawa z dnia 8 marca 1990 r. o samorządzie lokalnym, Dziennik Ustaw 16/1990 z późniejszymi zmianami; Ustawa z dnia 20 grudnia 1996 r. o gospodarce komunalnej, Dziennik Ustaw 9/1997 z późniejszymi zmianami; Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. „Prawo ochrony środowiska”, Dziennik Ustaw 62/2001 z późniejszymi zmianami; Ustawa z dnia 7 czerwca 2001 r. o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków, Dziennik Ustaw 72/2001 z późniejszymi zmianami; Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. „Prawo wodne”, Dziennik Ustaw 115/2001 z późniejszymi zmianami.

7. Wytyczna ATV A105: Wahl des Entwässerungssystems. ATV Regelwerk Abwasser – Abfall, ATV Hennef 1997 wprowadza tu pojęcie kanalizacji ulepszonej, zalecając dla kanalizacji nowo budowanej, względnie przebudowywanej, użycie rozwiązań ograniczających tradycyjne kanalizowanie wód opadowych.

8. J. Dziopak, Wielokomorowe zbiorniki retencyjne. Odciążenie hydrauliczne kanalizacji deszczowej i ogólnospławnej – metody wymiarowania.
Zobacz artykuł w wersji pdf pdfpdfpdf

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij