Problemy z odprowadzaniem wód deszczowych przekłada się na nasilające się zjawiska podtapiania zlewni miejskich, których skala powoduje często paraliż komunikacyjny, a także wymierne straty materialne na posesjach, jak i w infrastrukturze miejskiej. W najbliższych latach konieczne będzie podjęcie działań nakierowanych na:
• faworyzowanie tzw. zrównoważonego rozwoju systemów odprowadzania wód opadowych,
• określenie standardów oceny działania systemów odwodnienia w aspekcie ilościowym,
• określenie standardów jakościowych dla ścieków opadowych,
• wprowadzenie opłat za odprowadzenie ścieków opadowych,
• zwiększenie nacisku na edukację społeczną w zakresie wód i ścieków opadowych.

    Wymienione działania są ze sobą wzajemnie powiązane i powinny być prowadzone w sposób skoordynowany, aby osiągnąć wymierne efekty.

Zrównoważone systemy odprowadzania wód opadowych
    Odnosząc koncepcję rozwoju zrównoważonego do problemu zagospodarowania wód opadowych, należy przede wszystkim mieć na uwadze potencjalną zdolność odbiorników wodnych do przyjmowania zanieczyszczonych zrzutów ścieków, jak i ogólnie nienaruszalność zasobów wodnych, w tym szczególnie wód podziemnych. Działanie u źródła stanowi obecnie jedną z najprężniej rozwijanych koncepcji w odniesieniu do zagospodarowania wód opadowych. Istnieją już przykłady zastosowania systemów opartych na retencji powierzchniowej i infiltracji zamiast tradycyjnych podziemnych układów kanalizacyjnych.
    Przykładem udanego wdrożenia systemów odprowadzania wód opadowych opartych na urządzeniach powierzchniowych jest dzielnica Augustenborg w Malmoe, w której istniejący, niewydolny system kanalizacji ogólnospławnej zastąpiono systemem rozdzielczym (Mrowiec, 2007). Wody opadowe odprowadzane są obecnie do otwartego systemu kanałów, powiązanym z kilkoma niewielkimi zbiornikami retencyjnymi oraz urządzeniami do infiltracji wód. Całość systemu została wykonana z dużą dbałością o detale architektoniczne (staranny dobór roślinności, kamienne wykończenia, urozmaicone kształty kanałów, stylowe mostki itp.), które decydują o niepowtarzalnym charakterze zastosowanych rozwiązań. Sprawiają, że dany kanał, zbiornik czy rów jest nie tylko elementem systemu odprowadzania wód opadowych, ale także elementem tworzącym wartość dodaną w krajobrazie osiedla. Projekt został zrealizowany przy ścisłej współpracy departamentów odpowiedzialnych za odprowadzanie ścieków, utrzymanie zieleni, dróg, a także miejskich urbanistów oraz społeczności lokalnej. Największe przeszkody przy realizacji projektu nie były związane z problemami technicznymi, ale przede wszystkim z organizacją współpracy (uzgodnień) pomiędzy tak dużą liczbą uczestników projektu.
    Systemy infiltracyjne coraz częściej stosowane są w warunkach krajowych, o czym świadczy chociażby dynamiczny rozwój oferty handlowej w zakresie skrzynek i komór rozsączających. Brakuje jednak rozwiązań kompleksowych, w których urządzenia retencyjno-infiltracyjne byłyby podstawą odwodnienia dla większych zlewni, a nie tylko pojedynczych posesji.

Fot.1. Przykład wykonania systemu odwodnienia przy zastosowaniu powierzchniowych zbiorników infiltracyjno- retencyjnych w Malmoe (dzielnica Augustenborg).

Standardy dla wymiarowania systemów odwodnienia
    Jednym z szerzej dyskutowanych problemów w ostatnich latach jest kwestia przyjmowania opadów dla potrzeb projektowania i analizowania systemów odwodnienia. Zdecydowana większość systemów kanalizacyjnych została zaprojektowana w oparciu o wzór Błaszczyka i metodę granicznych natężeń. Opracowania naukowe dotyczące danych pluwiograficznych wykazują jednak, że krótkotrwałe natężenia opadów charakteryzują się wyraźnie większymi wartościami. Przykładem może być opracowany wzór Bogdanowicza i Stachego, który dla częstotliwości występowania deszczu powyżej 1 roku daje wyniki o 40-50% większe niż wzór Błaszczyka. Oznacza to, że projektowane przez dziesięciolecia systemy nie są w stanie zapewnić zakładanego poziomu niezawodności hydraulicznej.
    Dodatkowym problemem jest kwestia interpretacji kryteriów sugerowanych w normie PE-EN 752 odnośnie częstotliwości zalewania zlewni (tab. 1), które są podawane w dziesiątkach lat. Według wzoru Błaszczyka natężenie deszczu dla c=20 lat jest ponaddwukrotnie większe niż deszczu dla c=2 lata. W wielu przypadkach spełnienie takich wymogów wymagać będzie budowy sieciowych zbiorników retencyjnych. Istotne jest oczywiście zdefiniowanie „zalania terenu”, jako że jest to pojęcie dość ogólne. Równie ważna jest przecież skala, jak i wielkość strat powodowanych przez dane zdarzenia wypływów użytkowników sieci, którzy płacąc za odprowadzanie ścieków opadowych powinni wiedzieć, w jakich przypadkach mogą domagać się np. odszkodowań od eksploatatora za niewłaściwe jej funkcjonowanie.

Aspekty jakościowe odprowadzania ścieków opadowych do odbiorników
    Stężenia poszczególnych wskaźników zanieczyszczeń dla ścieków opadowych wahają się w bardzo szerokim zakresie, nawet jeśli weźmiemy pod uwagę zakres wartości średnich. Jest to efekt dużej liczby czynników wpływających na kumulację oraz wypłukiwanie zanieczyszczeń na powierzchni zlewni, można tu wyróżnić: charakter zagospodarowania zlewni, metody i częstotliwość oczyszczania jezdni, okres bezdeszczowy poprzedzający dany opad, natężenie i czas trwania deszczu, a nawet siła wiatru w okresach bezdeszczowych. Wszystko to powoduje, że nie tylko każda zlewnia, ale każdy pojedynczy opad ma swój unikalny przebieg zmienności poszczególnych wskaźników zanieczyszczeń. Obecne wymagania prawne odnośnie jakości ścieków opadowych określone są przez dwa parametry stężenie substancji ropopochodnych oraz zawiesiny.
    W praktyce tylko stężenie zawiesiny jest problemem, gdyż przekroczenie stężeń substancji ropopochodnych dotyczy przede wszystkim stacji benzynowych. Nawet przy tak ograniczonej liczbie parametrów monitoring jakości ścieków opadowych ma charakter symboliczny, na co ma wpływ stochastyczny charakter występowania opadów. Najbardziej zanieczyszczone spływy występują w pierwszej fazie opadów i właściwa ocena działania urządzeń oczyszczających wymagałaby zastosowania urządzeń do automatycznego poboru prób przez i za urządzeniem oczyszczającym. W rzeczywistości próby są pobierane w dość przypadkowy sposób i regularnie wykazują prawidłowość działania zainstalowanych urządzeń. Przy braku niezależnego monitoringu służb odpowiadających za ochronę środowiska oznacza to, że sam fakt zainstalowania urządzeń na wylocie do odbiornika przyjmowany jest jako wystarczający. W wielu krajach obserwowana jest zmiana w podejściu do oceny wpływu zrzutów ścieków opadowych na odbiornik. Polega ona na ocenie skumulowanego wpływu wszystkich wylotów z kanalizacji na odbiornik, biorąc pod uwagę stężenia wybranych wskaźników zanieczyszczeń w przekrojach na dopływie i odpływie z miasta. Takie podejście ułatwia prowadzenie monitoringu, gdyż redukuje do minimum liczbę punktów pomiarowych, a działanie rozproszonych układów oczyszczających podlega skumulowanej ocenie. Uwzględniane są także dopływy inne niż punktowe, co wymusza kompleksową kontrolę gospodarki wodno-ściekowej w obrębie zlewni miejskiej.

Finansowanie eksploatacji i modernizacji systemów odwodnienia
    Utrzymanie w odpowiednim stanie technicznym kanałów (okresowe inspekcje i czyszczenie zamulonych odcinków), wpustów ulicznych (usuwanie osadów) oraz separatorów i osadników na wylotach do rzek wymaga poniesienia znaczących kosztów eksploatacyjnych. Do tego dochodzi problem odtworzenia sieci czy też budowy zupełnie nowych odcinków rowów, kanałów, zbiorników itp. Dotychczas środki finansowe były przekazywane eksploatatorom przez samorządy, jednakże w obliczu pogarszającej się kondycji finansowej samorządów coraz częściej poszukiwane są inne źródła finansowania. Naturalnym kierunkiem jest przerzucenie kosztów bezpośrednio na użytkowników systemów odwodnienia. W przypadku kanalizacji deszczowej użytkownikiem jest właściciel terenu, z którego spływ wód opadowych zasila bezpośrednio system kanalizacyjny.
    Wprowadzenie samych taryf zwykle wywołuje protesty społeczne („czemu mam płacić za deszcz?”), i z tego względu powinno być poprzedzone kampanią informacyjną, aby uzasadnić i wyjaśnić konstrukcje samych opłat. Istotne jest podkreślenie, że opłata związana jest nie tyle z samą wysokością opadów występującą w danym roku, ile z koniecznością utrzymania infrastruktury w dobrym stanie technicznym. Być może lepszym określeniem, niż opłaty za wody deszczowe jest opłata za korzystanie z infrastruktury odwodnieniowej? Paradoksalnie, koszty utrzymania sieci deszczowej w niewielkim stopniu zależą od wysokości opadu i nie ma szczególnego znaczenia czy w danym roku wysokość opadu wyniesie 500, czy 700 mm. Zanieczyszczenia zawarte w ściekach opadowych w zdecydowanej większości są efektem kontaktu z powierzchnią zlewni, a nie z atmosferą. Nie ma natomiast wątpliwości, że musi być zachowana przepustowość hydrauliczna kanałów, aby zapewnić bezpieczeństwo ruchu drogowego i ochronę przed podtopieniem przyległych posesji. Najbardziej niekorzystne są krótkotrwałe opady nawalne, które generują spływ przede wszystkim z powierzchni nieprzepuszczalnych (drogi, chodniki, dachy, parkingi). Z tego względu słusznym jest założenie, że wysokość opłat powinna być proporcjonalna do powierzchni uszczelnionych podłączonych do systemu kanalizacyjnego. Przyjęcie m2 powierzchni uszczelnionej, jako jednostki służącej rozliczaniu opłat za wody (ścieki) opadowe, jest rozwiązaniem racjonalnym, przyjętym między innymi w Niemczech. Trudnym do systemowego rozwiązania jest określanie spływu z posesji odbywającego się po powierzchni. Tego typu spływy także obciążają systemy kanalizacyjne, choć formalnie brak jest bezpośredniego podłączenia w postaci przykanalika.
    Wprowadzenie opłat za odprowadzanie ścieków opadowych ma wpływ na zwiększenie popularności układów do gospodarczego wykorzystania wód opadowych – zjawisko to zostało zaobserwowane m.in. w Niemczech. W Polsce rosnące nieustannie ceny wody z sieci wodociągowej w połączeniu z opłatami za zrzut ścieków do kanalizacji deszczowej spowodują, że okres zwrotu kosztów poniesionych na wykonanie takiej instalacji skróci się z obecnych kilkunastu lat do najwyżej kilku.
    Integralną częścią wprowadzania taryf powinno być promowanie systemów do zagospodarowania powstających spływów opadowych w obrębie własnej posesji (systemy retencyjne i infiltracyjne). Należy mieć przy tym na uwadze warunki gruntowo-wodne panujące na danym terenie, gdyż w niektórych przypadkach realizacja do kanalizacji deszczowej spowodują, że okres zwrotu kosztów poniesionych na wykonanie takiej instalacji skróci się z obecnych kilkunastu lat do najwyżej kilku.
    Integralną częścią wprowadzania taryf powinno być promowanie systemów do zagospodarowania powstających spływów opadowych w obrębie własnej posesji (systemy retencyjne i infiltracyjne). Należy mieć przy tym na uwadze warunki gruntowo-wodne panujące na danym terenie, gdyż w niektórych przypadkach realizacja wymuszonej infiltracji nie będzie możliwa ze względu na np. wysoki poziom wód gruntowych.

W przypadku kanalizacji deszczowej użytkownikiem jest właściciel terenu, z którego spływ wód opadowych zasila bezpośrednio system kanalizacyjny.

Edukacja społeczna
    Praktycznie we wszystkich przypadkach właściwe funkcjonowanie urządzeń infiltracyjno-retencyjnych związane jest z ich prawidłową eksploatacją i utrzymaniem odpowiedniego stopnia czystości dopływających wód. Dlatego też w parze z rozwiązaniami czysto technicznymi muszą iść działania ukierunkowane na aspekt społeczny rozwoju systemów odprowadzania wód opadowych (Mrowiec, 2008). Konieczne są tu nie tylko zmiany legislacyjne, ale przede wszystkim zmiany w postrzeganiu problemu przez społeczność lokalną – doświadczenia zagraniczne wskazują, że ten element jest jednym z trudniejszych do realizacji. Konieczne są zmiany nawyków mieszkańców w zakresie codziennego gospodarowania wodą i różnymi substancjami, i odpadami, w tym przede wszystkim: płynami motoryzacyjnymi, chemicznymi środkami czystości, farbami, rozpuszczalnikami, nawozami itp. Nawet w przypadku budowy zaawansowanych technicznie systemów odprowadzania wód opadowych ostateczne efekty mogą być niezadowalające, jeśli do systemu będą odprowadzane nadmiernie zanieczyszczone ścieki, np. dla urządzeń infiltracyjnych będzie się to objawiać poprzez przyspieszenie procesu kolmatacji złoża filtracyjnego. Dlatego istotne jest, by kampania informacyjna była prowadzona odpowiednio wcześniej i w przemyślany sposób, dzięki czemu wprowadzenie opłat czy też budowa otwartych systemów odwodnienia będzie miała szansę większej akceptacji społecznej. Warto przy tym zwrócić uwagę, że zwiększenie świadomości społecznej w zakresie odwadniania zlewni będzie miało swój pozytywny wpływ także w przypadku tradycyjnych systemów kanalizacyjnych (ograniczenie ładunków zanieczyszczeń odprowadzanych do układu).

 

* * *

    Racjonalny rozwój systemów odprowadzania wód i ścieków opadowych powinien zostać ukierunkowany na wykorzystanie zdolności retencyjnych oraz infi ltracyjnych zlewni, tak by systemy podziemne odprowadzały głównie odpływy z dróg oraz zrzuty awaryjne z urządzeń infiltracyjno-retencyjnych. Takie podejście powinno dominować dla terenów nowo projektowanych, natomiast w przypadku istniejących zlewni winno być uwzględniane w długookresowych planach modernizacji sieci. Ułatwieniem dla realizacji tego rodzaju przedsięwzięć będzie prowadzenie akcji informacyjnych dla społeczności lokalnej oraz stopniowe wprowadzanie opłat za korzystanie z miejskich systemów odwadniania. Koniecznym jest także opracowanie nowych standardów dla obliczania i analizowania działania sieci kanalizacji deszczowej zarówno w aspekcie ilościowym, jak i jakościowym.

Autor: Maciej Mrowiec, Politechnika Częstochowska

Artykuł został opublikowany w magazynie "Ochrona Środowiska" nr 3-4/2012

Źródło fot.: www.sxc.hu

Literatura:
[1] Kotowski A., Dyskusja nad zaleceniami normy PN-EN 752 odnośnie zasad wymiarowania odwodnień terenów w Polsce, monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, 2007, vol. 46 s. 27-37.
[2] Licznar P., Łomotowski J., Rojek M., 2005, Pomiary i przetwarzanie danych opadowych dla potrzeb projektowania i eksploatacji systemów odwodnieniowych, Futura, Poznań.
[3] Mrowiec M., Wody opadowe – rola samorządów i społeczeństwa, Wodociągi - Kanalizacja nr 51 - 2008/5.
[4] Mrowiec M., 2009, Efektywne wymiarowanie i dynamiczna regulacja kanalizacyjnych zbiorników retencyjnych, monografia nr 171, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej.
[5] Norma PE-EN 752-4, 2001, Zewnętrzne systemy kanalizacyjne Cz. 4: Obliczenia hydrauliczne i oddziaływanie na środowisko. PKN, Warszawa.