Retencja ratunkiem na podtopienia i zalania w miastach, czyli od masterplanu do konkretnego wykorzystania wody opadowej
11/10/2022
Miasta to miejsca, gdzie w ostatnich latach poważnie zaburzony został naturalny obieg wody. Na skutek gęstej zabudowy oraz utwardzania coraz większych powierzchni, deszczówka, zamiast wsiąkać w ziemię i zasilać wody podziemne, trafia bezpośrednio do kanalizacji. W efekcie już kilkunastominutowa ulewa potrafi sparaliżować ruch w mieście, a także doprowadzić do lokalnych podtopień czy zalań piwnic, domów lub budynków użyteczności publicznej. Najwyższy czas na masterplan i konkretne rozwiązania w zakresie retencji i wykorzystania deszczówki!
- Jak wygląda sytuacja hydrologiczna w Polsce?
- Czym jest masterplan odwodnieniowy?
- Masterplan – najważniejsze kroki
- Od ogółu do szczegółu, czyli 3 etapy masterplanu
- Zbieranie danych i porządkowanie
- Przygotowanie inwestycji
- Strategia inwestycji dla całego miasta
- Zbiorniki HYDROZONE, czyli konkretne sposoby na retencję i zarządzanie wodą opadową
Sytuacja hydrologiczna w Polsce
Według danych Głównego Urzędu Statystycznego z końca września 2021 roku, Polska znajduje się na 24. miejscu w Unii Europejskiej (czwartym od końca) pod względem odnawialnych zasobów słodkiej wody przypadających na jednego mieszkańca. Trzeba przy tym zaznaczyć, że nasze zasoby wodne są nie tylko ubogie, ale także sezonowo zmienne i obszarowo zróżnicowane.
Tę już niezwykle trudną sytuację, dodatkowo potęgują coraz poważniejsze zmiany klimatu oraz ekstremalne zjawiska, jakimi są z jednej strony dokuczliwe fale upałów, z drugiej zaś gwałtowne ulewy i burze. Cierpią nie tylko rolnicy, ale także mieszkańcy polskich miast, w których od kilkunastu lat obserwujemy coraz poważniejsze problemy hydrologiczne, takie jak:
- susze,
- powodzie i lokalne podtopienia,
- zanieczyszczenie wody.
Wpływ na suszę meteorologiczną mają m.in. dwa czynniki: temperatura oraz opady. Średnia temperatura odnotowywana w Polsce w latach 1969–1990 wynosiła około 7,5°C, Ostatnie 20 lat to jednak systematyczny jej wzrost do obecnego poziomu 9,1°C, a w większych miastach nawet powyżej 10°C.
Roczna suma opadów w Polsce na przestrzeni lat zmienia się, są one zdecydowanie krótsze, rzadsze, za to coraz bardziej gwałtowne. Taki rodzaj opadów, ale także systematyczna likwidacja miejsc zielonych na rzecz utwardzonych powierzchni sprawiają, że nie jesteśmy w stanie zatrzymać wody opadowej w glebie.
Podczas, gdy w terenie zielonym deszczówka głównie wsiąka w ziemię i po powierzchni odpływa jej zaledwie około 10%, w miastach wartości spływu sięgają ponad 50%! Ostatnio dostępny na platformach streamingowych serial „Wielka woda” traktuje o powodzi tysiąclecia w roku 1997, która zalała południową i zachodnią Polskę, m.in. Wrocław i okolice. Do Wrocławia zbliżała się wtedy potężna fala powodziowa, natomiast hydrolodzy zlekceważyli ryzyko. Szybko okazało się, że naukowcy byli w błędzie. Miasto spotkało się z ogromną katastrofą, nie było gotowe na przyjęcie takiej ilości wody, z tak wielką falą nie były w stanie poradzić sobie ani zbiorniki retencyjne, ani wały przeciwpowodziowe (zbiornik retencyjny Dzierżoniów), nadeszła wielka powódź.
Odpowiedzią na te problemy jest koncepcja „miasta-gąbki”, czyli powrotu do natury, dzięki któremu możliwe będzie zatrzymywanie wody w miejscu jej opadu, a następnie powolne jej oddawanie. Najwyższy czas radykalnie zmienić podejście do deszczówki – jako potencjalnego źródła zasobów wodnych, a nie zagrożenia!
Czym jest masterplan odwodnieniowy?
Samo pojęcie masterplanu odwodnieniowego wywodzi się z urbanistyki i oznacza ogólną strategię rozwoju danego miasta czy obszaru. To taki rodzaj planu, który uwzględnia wszelkie rodzaje danych w zakresie zabudowy, urbanizacji, samego krajobrazu czy zagospodarowania terenu.
Masterplan odwodnieniowy powinien stanowić nadrzędny dokument planistyczny, który obejmuje różne problemy w zakresie zarządzania wodą w mieście. Daje bowiem ogląd całości, pozwala szerzej spojrzeć na problemy i odpowiedzieć na pytanie, jakie działania oraz inwestycje są niezbędne, a jednocześnie, które z nich będą optymalne dla gospodarki.
Masterplan – najważniejsze kroki
Punktem wyjścia w tworzeniu planu powinny być badania i analiza stanu obecnego, czyli realna ocena sytuacji oraz zdefiniowanie konkretnych problemów. Tylko wtedy możliwe jest opracowanie zestawu efektywnych działań i rozwiązań.
Wymaga to jednak kilku ważnych kroków:
- wiedzy o systemie odwodnieniowym, czyli inwentaryzacji systemu odwodnieniowego,
- mapy problemów, tzn. identyfikacji zdarzeń i stworzenia jednej spójnej bazy danych w postaci geograficznego systemu informacyjnego, pozwalającego na łatwiejszą ich analizę oraz dającego zupełnie nową jakość informacji,
- rozpoznania przyczyn, w czym pomoże odpowiednie modelowanie istniejącego stanu,
- rozwiązania pilnych problemów, porządkując jednocześnie działania i nadając im odpowiednią kolejność oraz priorytety,
- zrównoważonego zarządzania systemem oraz jego rozbudowy.
Etap I – zbieranie danych i porządkowanie
Przy tworzeniu masterplanu, zaczynamy od ogólnej analizy topograficznej. Należy zweryfikować, jakie jest nachylenie oraz spadki terenu. Warto też wyznaczyć linie spływu powierzchniowego uzupełnione o cieki i zlewnie cieków, a także sprawdzić, czy na drodze spływów nie znajdują się ważne obiekty, takie jak osiedla, szkoły, szpitale lub drogi. To w miarę prosta analiza, ale dostarcza wielu naprawdę cennych informacji. Kolejną ważną rzeczą są dane na temat zagospodarowania terenu. To bowiem przekłada się na stopień uszczelnienia powierzchni, a w konsekwencji ilość wód odpływających z danego rejonu.
Na tak zebrane informacje nakładamy istniejący system odwodnieniowy w postaci kanalizacji deszczowej, cieków czy zbiorników. Zdecydowanie warto, a nawet trzeba zlokalizować miejsca, gdzie wątpliwości jest najwięcej. Uzyskane dane pozwolą bowiem na ogólną ocenę funkcjonowania systemu. Tam, gdzie problemy występują w strefach skanalizowanych, możemy z dużym prawdopodobieństwem założyć, że wynikają z przeciążeń systemu. Z kolei zalania w systemach nieskanalizowanych mogą świadczyć o braku odwodnień lub wynikać z ukształtowania terenu.
Dzięki zebranym w ten sposób danym możemy stworzyć różnego typu statystyki i zestawienia, które będą pomocne w kolejnych działaniach.
Etap II, czyli przygotowanie inwestycji
W tym miejscu naszego planu przechodzimy do prac bardziej inżynieryjnych, polegających na uszczegóławianiu zebranych danych oraz budowie modelu hydrodynamicznego. Takie podejście pozwoli odpowiedzieć na bardziej indywidualne problemy oraz zweryfikować, które elementy czy odcinki są faktycznie przeciążone.
Powstały w ten sposób model stanu istniejącego, warto następnie skalibrować, czyli przeprowadzić testy z użyciem deszczomierzy i przepływomierzy. Zweryfikuje ona, w jakim stopniu nasz model pasuje do rzeczywistości, ale także czy przyjęte przez nas założenia są słuszne.
I wreszcie istota planu, czyli modelowanie proponowanych działań. Przystępujemy do opracowywania konkretnych kroków w celu poprawy istniejącego stanu.
Wydawałoby się, że to już koniec masterplanu, ale tak naprawdę to dopiero początek. Nie możemy bowiem ratować tylko tego, co tego ratunku wymaga. Musimy pamiętać, że robimy plan na przyszłość, która najprawdopodobniej będzie się dynamicznie zmieniać. Dlatego dokument musi być ciągle aktualizowany i weryfikowany, a także powinien uwzględniać coraz poważniejsze zmiany klimatu oraz potrzeby miast.
Ostatni etap – strategia inwestycji dla całego miasta
W zasadzie, jeżeli etap uszczegółowienia udałoby się przeprowadzić dla wszystkich jednostek odwodnieniowych i podsumować proponowane działania, mamy gotową strategię inwestycyjną miasta. Zwymiarowane działania ze sprawdzonym oddziaływaniem systemów odwodnieniowych dla całego miasta pozwolą ustalić najważniejsze priorytety oraz oszacować koszty inwestycji. Dzięki temu uzyskujemy odpowiednie narzędzie, pozwalające zdefiniować warunki techniczne oraz sformułować wytyczne w zakresie planowania przestrzennego, rozbudowy istniejącej infrastruktury odwodnieniowej, kształtowania błękitno-zielonej infrastruktury czy działań promocyjnych.
Mając ogląd całości, możemy już w szczegółach określić, gdzie i jakie działania są niezbędne. Dobrze wykonany masterplan to gwarancja najbardziej efektywnego wydatkowania pieniędzy na rozwiązania, które zdecydują o przyszłości i jakości życia w całym mieście!
Zbiorniki HYDROZONE, czyli konkretne sposoby na retencję i zarządzanie wodą opadową
HYDROZONE produkcji Eco-Unicon to innowacyjne i wielofunkcyjne podejście do problemu retencji oraz systemów deszczowych. Odpowiada różnym potrzebom w zakresie gromadzenia, podczyszczania oraz wykorzystania wód opadowych i roztopowych w mieście. Modułowa budowa naszych zbiorników oraz różne opcje konfiguracji poszczególnych elementów wyposażenia, doskonale sprawdzą się nawet w najbardziej ciasnej zabudowie.
Jednym z ciekawszych rozwiązań w zakresie retencji oraz oczyszczania wód opadowych jest inwestycja przy ul. Liściastej w Łodzi. Zaprojektowano i zbudowano tu betonowy zbiornik z częścią podczyszczającą, w której zastosowany został układ hydrofitowy. W pierwszej części systemu woda oczyszczana jest z zawiesiny mineralnej. Następnie sekcja lamelowa usuwa z niej ewentualne substancje ropopochodne, by wreszcie mogła trafić do komory rozdziału i z pomocą systemu pompowego zasiliła hydrofit. Zbiornik zlokalizowany został pod ziemią, a z poziomu terenu widać tylko bujną zieleń, która dodatkowo podczyszcza wodę z potencjalnych biogenów.
Układem podziemnym, także niewidocznym z poziomu terenu, jest HYDROZONE BENEFIT zastosowany w Gorzowie Wielkopolskim. To nowoczesne rozwiązanie, które dzięki systemowi rozsączania pozwala na wykorzystanie retencjonowanej wody do nawadniania i podlewania. Cały teren zmieniony został w park rekreacyjny, gdzie szalet miejski zasilany jest również deszczówką. Pracą urządzeń steruje tu innowacyjne oprogramowanie BUMERANG SMART, będące integralnym elementem zbiorników retencyjnych produkcji Eco-Unicon.
Co ważne, inteligentny system monitoringu BBUMERANG SMART może również współpracować z innymi, istniejącymi już obiektami sieci kanalizacji deszczowej oraz sanitarnej. Przykładem takiego wdrożenia jest Starogard Gdański, gdzie na wybudowanym wcześniej zbiorniku o pojemności ponad 8 500 m3 została zainstalowana cała infrastruktura umożliwiająca stałą kontrolę oraz zarządzanie wodami opadowymi.
Posłużyło do tego wcześniejsze modelowanie zlewni w zakresie jej odpowiedzi na określoną ilość opadów. Tak stworzone algorytmy pracy zbiornika, w zależności od napełnienia, pozwalają sterować retencją tak by woda deszczowa była zawsze dostępna.
Kolejna realizacja to zakończona niedawno budowa, tym razem naziemnego zbiornika retencyjnego „sobierajczyka” wraz z pełną infrastrukturą towarzyszącą oraz automatycznym sterowaniem systemem w Chojnicach. Stanowi ona dość nietypowe rozwiązanie w zakresie możliwości zarządzania dopływem. Komora rozdziału została podzielona tu na 3 sekcje i w każdej znajduje się monitoring badający jakość wody. W przypadku sygnału o ewentualnym zanieczyszczeniu sanitarnym, następuje przekierowanie ścieków ze zbiornika retencyjnego do zbiornika buforowego wyposażonego w automatyczny system odpompowania do kanalizacji sanitarnej.
W oparciu o badania topografii terenu oraz analizę istniejącej kanalizacji deszczowej i retencji zbiornikowej opracowane zostały założenia do stworzenia modelu hydrodynamicznego na osiedlu Budziwój w Rzeszowie. Dzięki zebranym danym możliwe było zaprojektowanie, a następnie wdrożenie Systemu Inteligentnego Sterowania Retencją Zbiornikową (SISRZ).
Cały układ został wyposażony w odpowiednie systemy zastawek z napędami elektrycznymi sterującymi pracą kolektorów deszczowych. Zbiorniki wyposażone zostały dodatkowo w automatyczne układy umożliwiające ciągły pomiar napełnienia kanałów i zbiornika na podstawie aktualnej prognozy pogody i danych z lokalnej stacji meteorologicznej.
Dzięki takiemu rozwiązaniu zmaksymalizowana została objętość zatrzymywanej wody opadowej w zbiornikach retencyjnych i kolektorach z retencją rurową, a jednocześnie zapewnione większe bezpieczeństwo powodziowe w czasie trwania opadów nawalnych. Tak zgromadzona woda wykorzystywana jest obecnie głównie do celów komunalnych.