preskočiť na hlavný obsah

Povrchová voda v mestách

/up/images/featured/images/povrchova_voda_v_mestach_0.png

Nakladanie s vodami z povrchového odtoku v mestách

Sledovaním vývoja v niektorých mestách SR môžme konštatovať, že trendom v rozvoji stokových sietí je oddelené odvádzanie a likvidácia odpadových vôd v nových rozvojových územiach. Otázkou ale zostáva ako vyriešiť nakladanie s vodami z povrchového odtoku, pretože problémom týchto území sú najmä tieto vody. Stavebné technológie a materiály v súčasnosti ponúkajú viaceré efektívne decentralizované a centralizované riešenia akumulácie vôd z povrchového odtoku, na niektoré sme sa zamerali v príspevku.

Stoková sieť, ktorá zabezpečuje transport odpadových vôd a vôd z povrchového odtoku (zrážková voda), tvorí s ďalšími inžinierskymi sieťami podzemnú kostru obcí a miest. Ich transport je zvyčajne, spolu so zariadením pre likvidáciu odpadových vôd – ČOV, súčasťou verejnej kanalizácie. Táto sieť prispieva aj k zlepšeniu životného prostredia a hygienicko-zdravotného stavu urbanizovaného územia. Okrem pozitívnych vplyvov zaznamenávame však aj určité negatívum, ktorým je vplyv urbanizácie na hydrologický cyklus presahujúci hranice sídiel, ktorými sa výrazne menia hydrologické charakteristiky tzv. urbanizovaného povodia v porovnaní s „klasickým“ prírodným povodím. Najdôležitejšie rozdiely medzi odtokom z prírodného a urbanizovaného povodia sú:

• V urbanizovaných povodiach dochádza k prudkému zvýšeniu nepriepustných povrchov. Čím je ich podiel vyšší, tým sa väčšia časť odtoku dažďových vôd dostane do stokovej siete, čo vedie k urýchleniu odtokového procesu (Vodná bilancia pre nespevnené a spevnené plochy - schéma 1).

• Väčšie rýchlosti odtoku prispievajú k rýchlejšej koncentrácii odtoku, k rýchlejšiemu dosiahnutiu max. prietokov a ku skráteniu celkového trvania odtoku. Stokovou sieťou odteká väčší objem vody za kratší čas, čo vedie aj k zvýšeniu max. prietokov (v povrchových tokoch urbanizovaných povodí je menší základný odtok v dôsledku rýchleho odtoku spadnutých zrážok z povodia, tento jav má najnepriaznivejší ekologický vplyv).

• Celkové odtečené objemy sú v porovnaní s prírodnými povodiami tiež vyššie. Ich nárast môže byť až 50 %.

• Nárast nepriepustných plôch vedie k zníženiu prirodzenej infiltrácie spadnutých zrážok do pôdy, a to má za následok znižovanie hladiny podzemnej
vody.

Z uvedeného vyplýva, že urbanizácia má vplyv na hydrologický cyklus presahujúci hranice urbanizovaných sídiel a v prinajmenšom regionálnom charaktere ovplyvňujúce faunu aj flóru v priľahlom povodí. Hydrologický cyklus v takomto území je komplexného charakteru, kde majú rôznorodý charakter nielen prvky akumulácie odtoku, ale aj ich vzájomné väzby sú zložitejšie ako v prírodnom hydrologickom cykle. Do ich komplexného cyklu vstupuje ešte ďalší faktor (z hľadiska ochrany ŽP a ekologickej rovnováhy možno najdôležitejší) - znečistenie dažďového odtoku a recipientov. Napriek uvedeným skutočnostiam vidíme, že sa často podceňuje váha verejnej kanalizácie a negujú princípy moderného rozvoja miest: odpadové vody je potrebné likvidovať oddelene, t. j. vzájomne ich nemiešať, splaškové vody transportovať do ČOV najkratšou cestou gravitačným systémom potrubí a stôk a zrážkové vody z povrchového odtoku transportovať tak, aby nastala určitá ochrana pred nimi, a aby sa na danom území aspoň časť týchto vôd zdržala a vsiakla do podzemných vôd.

Koncepcia nakladania s vodami z povrchového odtoku

Sledovaním vývoja v niektorých mestách SR je možné konštatovať, že trendom a celkovou koncepciou rozvoja stokových sietí je zachovanie jednotnej stokovej sústavy v širších centrách miest. Mimo centier miest je ale vo všetkých rozvojových oblastiach vyvíjaný tlak na oddelenie odpadových vôd (OV). Splaškové odpadové vody, z hľadiska kapacity stokovej siete, nepredstavujú spravidla väčší problém, nakoľko v minulých rokoch prišlo k poklesu produkcie OV, a aj kapacita ČOV je spravidla dostatočná. Problémom sú skôr technológie čistenia – odstraňovanie dusíka a fosforu. Otázkou zostáva ako vyriešiť nakladanie s vodami z povrchového odtoku. Z hľadiska prevádzkovateľa stokovej siete, ale aj celkových zásad, často vyplýva požiadavka na lokálne použitie delenej stokovej sústavy, t. j. oddelené odvádzanie splaškových odpadových vôd a dažďových vôd. Ako sme už spomínali, problémom nových rozvojových území sú však najmä vody z povrchového odtoku. Prevádzkovatelia stokovej siete sa vo väčšine prípadov bránia zaústeniu dažďových vôd do stokovej siete, nakoľko kapacita hlavných zberačov je vo väčšine prípadov vyčerpaná. Takéto zaústenie, v prípade veľkých rozvojových oblastí, by znamenalo pre ňu značnú a rozsiahlu rekonštrukciu a zvýšenie prietočnej kapacity, až po najbližšiu odľahčovaciu komoru.

Likvidácia dažďových vôd sa preto navrhuje vsakovaním do podložia a/alebo vypúšťaním do miestnych recipientov (obr. 1). Tu však investori v poslednej dobe často narážajú na požiadavku od správcu miestnych tokov, že vypúšťané množstvo dažďových vôd nesmie byť vyššie, ako je prirodzený odtok z povodia (vyplýva to z kapacity prietočného profilu, prípadne objektov na toku: priepusty, podchody, povodňové ČS).

Regulácia vôd

Reguláciu množstva vypúšťaných vôd z povrchového odtoku, na požiadavku stanovenú správcom vodného toku, možno dosiahnuť územnou retenciou (zachytenie a odstránenie vody na území) alebo detenciou (akumulácia a pomalé vypúšťanie vody do stoky alebo recipientu). Detencia odtoku môže pritom nastať na povodí (ešte pred odtokom do stokovej siete) alebo priamo v stokovej sieti. Spôsob regulácie odtoku v stokovej sieti je pomerne spoľahlivý a účinný a vedie k vytvoreniu veľkého akumulačného objemu v stokovej sieti a jej objektoch (dažďové detenčné nádrže), prípadne k prečerpávaniu dažďových vôd z týchto nádrží. V praxi sa už objavujú aj prvé pomerne prísne požiadavky na prietoky dažďových vôd, vypúšťaných do miestnych recipientov - návrh na periodicitu p = 0,05 (doba opakovania dažďa 20 rokov) a zachovanie „prirodzeného odtoku z povodia“, t. j. takého prietoku, ako keby bol súčiniteľ odtoku rovný ψ = 0,05. Pre Bratislavu je napr. výdatnosť 15-min. dažďa s dobou opakovania 2 roky (p = 0,5) asi 142 l. s. ha–1, z čoho iba 5 % prietoku, t. j. 7,1 l. s-1 môže odtiecť do vodného toku priamo, zvyšok je potrebné akumulovať v dažďových nádržiach. Pre dobu opakovania 20 rokov sú potrebné objemy nádrží približne o 40 % väčšie. Takéto podmienky v praxi znamenajú výstavbu dažďových nádrží s pomerne veľkým objemom a nárokom na plochu i investičné náklady. Preto je potrebné v takýchto prípadoch využiť vsakovanie dažďových vôd v maximálnej možnej miere. Zvlášť markantné je to v oblastiach, kde sú nepriaznivé podmienky pre vsakovanie. V takýchto prípadoch je preto potrebné využiť vsakovanie dažďových vôd v maximálnej možnej miere. Pritom je potrebné uviesť, že málo znečistené dažďové vody (napr. zo striech a komunikácií pre peších) môžu byť do podložia vsakované nepriamo (s primeranou filtráciou cez pôdnu vrstvu). Zo znečistených dažďových vôd (napr. z parkovísk, komunikácií) je pred vsakovaním nutné najprv odstrániť škodlivé látky (napr. odlučovačmi ropných látok). Ak nie sú vytvorené vhodné podmienky pre vsakovanie (málo priepustné podložie) alebo ak je vsakovanie obmedzené, či zakázané (napr. ochranné pásma vodárenských zdrojov), musíme uvažovať s vypúšťaním dažďových vôd do miestnych recipientov (z hľadiska znečistenia platia rovnaké zásady ako pri vsakovaní, ale nutnou požiadavkou zostáva odstránenie, resp. zachytávanie plávajúcich látok, §13, 364/2004 Z. z.).

Riešením problémov s odtokom dažďových vôd, pred ich vtokom do stokovej siete, môže byť aj ich decentrálna retencia (najmä povrchové vsakovanie, príp. vsakovacie rigoly). Dobrou alternatívou sú aj otvorené detenčné (ale aj retenčné) dažďové nádrže (obr. 2), ktoré môžu byť ako urbanistický prvok súčasťou areálov (vodné plochy, plochy na oddych). Odpor investorov a developerov k takýmto riešeniam v niektorých prípadoch vyplýva zo snahy o čo najväčšie komerčné využitie územia a potrebu zvýšenej údržby takýchto zariadení. Domnievame sa preto, že v budúcnosti bude pre územnú retenciu a detenciu vôd využívaná najmä decentralizovaná retencia (plošná detencia a retencia, prípadne decentralizovaná detencia v stokových sieťach). Z tohto pohľadu, sa javia ako veľmi perspektívne metódy nižšie opísaných spôsobov zachytávania povrchového odtoku.

Zelené strechy

Sú známe pomerne dlho, ale v súčasnosti, aj vďaka rozvoju stavebných materiálov a technológií, ktoré umožňujú ich výstavbu na novej kvalitatívnej úrovni, táto myšlienka opäť ožíva. Medzi ich výhody patrí napr. zlepšenie tepelnoizolačných vlastností striech, pohlcovanie hluku, regulácia teploty a vlhkosti v mestách (mikroklíma), väčšia požiarna odolnosť a ochrana konštrukčných vrstiev strechy pred UV žiarením (viac o nich napr. v ES 5/08, str. 16, ES 1-2/09, str. 23, ES 4/09, str. 16). Ich významnou vlastnosťou, ktorú chceme osobitne zvýrazniť, je umožnenie akumulácie zrážkových vôd retenciou a detenciou a regulácia odtoku do stokovej siete. Pri výstavbe sa v súčasnosti používajú na zvýšenie ich retenčných schopností, okrem drenážnej vrstvy aj akumulačné, ktoré z hydrologického hľadiska významne menia ich vlastnosti. Sú zhotovené z priestorovo tvarovaných fólií z plastov, ktoré svojim tvarom pripomínajú obaly na vajíčka. Na hornej strane výstupkov sú otvory, takže systém dokáže zadržať pomerne značné množstvo zrážkových vôd, ktoré presiakne cez pôdnu vrstvu (obr. 3). Zachytená voda tvorí pôdnu zásobu vody, tá slúži rastlinám na evapotranspiráciu a neodteká do stoky. Aby sa však voda na streche nehromadila v nadmernom množstve, pod akumulačnou vrstvou je drenážna vrstva, do ktorej sa dostane cez spomínané otvory zrážková voda a postupne pomaly odteká. Tým sa hydrologický režim tejto sústavy značne približuje prirodzenému povodiu, t. j. pomalému odtoku vody z povodia (literatúra udáva, že objem odtoku z takéhoto typu striech je len 30 % z objemu spadnutej zrážky, 70 % objemu tvorí výpar). V súčasnosti sú už známe aj aplikácie na šikmých strechách (obr. 4). Ich nevýhodou, a zrejme aj prekážkou výraznejšieho rozšírenia, sú zvýšené nároky na konštrukciu strechy (vrátane potreby vyššej statickej únosnosti nosnej konštrukcie) a nutnosť aspoň občasnej údržby (najmä zelene).

Odvodňovacie prvky s akumulačným objemom

V tomto prípade ide o prvky malých decentralizovaných detenčných riešení líniového alebo bodového odvodnenia, ktoré majú určitý akumulačný objem (obr. 5), ide teda o detenciu odtoku vôd z povrchového odtoku pred ich vypustením do verejnej stokovej siete. Za výhodu považujeme ich flexibilitu a minimálne priestorové nároky na odvodňovanom území, bez väčších kolízií s ostatnými inžinierskymi sieťami a objektami. Otázna je však ich investičná náročnosť v porovnaní s riešením s centralizovanou detenciou. Hydrologická funkcia takýchto prvkov spočíva v spomalení odtoku, čím sa urbanizované povodie svojou hydrologickou charakteristikou blíži k prirodzenému povodiu. Na rozdiel od zelených striech nedochádza v ich prípade k výparu, takže z nich odtečie prakticky 100 % spadnutých zrážok.

Záver

Návrh a rekonštrukcia verejnej stokovej siete vyžaduje stále viac podkladov a integrovaný prístup k riešeniu s presadzovaním váhy verejnej kanalizácie v urbanizovanom území so zodpovedajúcou environmentálnou štruktúrou. Koncepcia ich rozvoja v jednotlivých mestách je pomerne individuálnou záležitosťou, ale vo viacerých slovenských mestách pri rozvojových investičných aktivitách môžeme pozorovať spoločné znaky: na územiach v okrajových častiach miest je jednoznačnou požiadavkou oddelenie vôd a ich oddelená likvidácia v zmysle legislatívnych predpisov, s cieľom oddeleného odvádzania vôd z povrchového odtoku mimo verejnú stokovú sieť a ich následná likvidácia. Rozvoj stavebných technológií a materiálov v súčasnosti ponúka viaceré efektívne decentralizované a centralizované riešenia akumulácie vôd z povrchového odtoku a reguláciu ich prietoku pred ich vypustením do stokovej siete, resp. do vhodného recipientu. Návrhové parametre, podmienky pre takýto spôsob likvidácie vôd z povrchového odtoku však u nás často v technickej legislatíve chýbajú, alebo sú nejednoznačné, prípadne zastarané. Preto sa domnievame, že je potrebné vyvinúť úsilie pre zlepšenie tohto stavu a inovovať technickú legislatívu (najmä STN) tak, aby sme pri odvodnení miest zachytili tento trend.

Príspevok vznikol s podporou vedeckej grantovej agentúry VEGA, v rámci riešenej úlohy č. 1/0854/08 „Optimalizácia návrhu a obnovy inžinierskych sietí v urbanizovanom území, ich alternatívne využitie“.

Ing. Marek Sokáč, PhD., SvF STU v Bratislave
Recenzent: Doc. Ing. Dušan Rusnák, PhD., SvF STU v Bratislave
Foto: archív autora, www.wikipedia.com, B. Golejová


Literatúra:
[1]Územný generel odkanalizovania hl. mesta SR Bratislavy, AUREX Bratislava, s. r. o., 2008
[2]Nariadenie vlády Slovenskej republiky č. 296/2005 zo 21. 6. 2005
[3]Zákon č. 364/2004 Z. z. o vodách a o zmene zákona Slovenskej národnej rady č. 372/1990 Zb. o priestupkoch v znení neskorších predpisov (vodný zákon)
[4]http://sk.wikipedia.org/wiki/zelená_strecha
[5] http://www.4-construction.com/en/education-library/article/sikme-zelene-strechy-su-ekologicke-i-ekenomicke/sk
[6]http://www.hauraton.com/de/TIEFbau/ RECYFIX_HICAP_F/index.php
[7] Sztruhár, D. Sokáč, M. (2005): Hydrológia urbanizovaných území. Skriptá SvF STU Bratislava, ISBN 80-227-2220-0

zdroj: VYDAVATEĽSTVO EUROSTAV, spol. s r.o.­

Obsah textu nie je možné bez súhlasu autora / autorov ďalej šíriť a publikovať

Páčil sa vám článok?

áno: 172     nie: 195

Odporúč

pošli na vybrali.sme.sk

 

Odporúč známemu


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všetky práva vyhradené. Ochrana údajov –  Podmienky poskytnutia služby