W lipcu 2019 roku gwałtowne opady deszczu doprowadziły do miejskiej powodzi błyskawicznej w Katowicach i kilku innych miastach regionu. Z pomiarów IMGW wynikało, że w ciągu godziny spadło ponad 74 mm opadu. W wyniku ulewy nieprzejezdny był katowicki tunel, woda dostała się do piwnic i sklepów. Uszkodzone zostały ulice i samochody. Z tak intensywnymi opadami nie poradziłby sobie zapewne żaden system kanalizacji deszczowej. Są jednak rozwiązania, które mogłyby skutecznie wspomóc działanie takiego systemu. Nad jednym z nich pracuje mgr inż. Karol Mikołajewski z firmy Retencja.pl, doktorant wdrożeniowy w Szkole Doktorskiej UŚ. Razem z promotorem dr. hab. Markiem Rumanem, prof. UŚ z Wydziału Nauk Przyrodniczych przekonuje, dlaczego warto gromadzić i wykorzystywać wody deszczowe.

Bydgoszcz, zespół budynków przy ulicy Grodzkiej zwanych „szklanymi spichrzami”

– Niewiele osób zdaje sobie sprawę z tego, że roczna ilość wody deszczowej spadająca na miasta przekracza ich zapotrzebowanie na wodę wodociągową nawet dwu-, trzykrotnie. Ten przykład odnosi się m.in. do miast Górnośląsko- Zagłębiowskiej Metropolii. Przytoczone przeze mnie dane powinny nas skłonić do myślenia o gromadzeniu i ponownym wykorzystaniu zasobów w postaci wody deszczowej, zanim trafi do kanalizacji – mówi prof. Marek Ruman.

Jak dodaje, jeszcze jakiś czas temu tzw. deszczówka była klasyfikowana jako ściek. W miastach trafiała do mniej lub bardziej wydajnych systemów kanalizacyjnych, co wiązało się z kosztami jej odprowadzania i oczyszczania. Sytuacja zmieniła się w połowie 2017 roku. Weszła w życie nowa regulacja, na mocy której wody opadowe i roztopowe nie były już traktowane jako ścieki, lecz należały do odrębnej kategorii wód zanieczyszczonych. Zmieniła się więc taryfa opłat za ich odprowadzanie, pojawiły się nowe możliwości lepszego zagospodarowania tego zasobu.

Dobry przykład efektywnego zarządzania wodą deszczową i jej wykorzystania? Bydgoszcz. Wiele kwestii związanych z zarządzaniem wodami ujęto w strategii rozwoju miasta, które realizuje obecnie wiele inwestycji strukturalnych. Należą do nich na przykład tzw. ogrody deszczowe. Poprawiła się dzięki nim estetyka przestrzeni. Miejsca te, dostępne przecież dla mieszkańców, pełnią funkcje rekreacyjne, budynki są lepiej chronione przed podtopieniami, a w kasie miejskiej oszczędza się pieniądze, które w innym przypadku trzeba by wydać za odprowadzenie wody.

– Naszej metropolii jeszcze do Bydgoszczy daleko, choć widać już pewne zmiany. Nawet jeśli świadomość możliwości wykorzystania wody deszczowej rośnie, obserwujemy różne rozwiązania głównie w nowych inwestycjach miejskich. Przebudowa istniejących od lat systemów w całości raczej nie wchodzi w grę, chociaż i w nowszych przestrzeniach miasta można by pokusić się o różne ciekawe rozwiązania – mówi prof. Marek Ruman.

Jak dodaje, w przypadku metropolii wyzwaniem jest także bliskie sąsiedztwo miast, które przypominają jedną rozległą sieć. Dlatego tak ważna jest współpraca między nimi. Trudno sobie wyobrazić usprawnienia, w wyniku których jedno z miast chronione jest przed podtopieniami, a drugie zostaje zalane.

Nie bez znaczenia jest również walka z całkowitym zabetonowaniem miejskich przestrzeni, a to nie jest proste zadanie.

O różnych możliwościach zatrzymywania wody deszczowej mówi mgr inż. Karol Mikołajewski.

Bydgoszcz, Planty nad Kanałem Bydgoskim

– Dobrze sprawdzają się na przykład instalacje przydomowe. W praktyce łączy się wszystkie rynny i doprowadza je do specjalnego zbiornika na deszczówkę. Potem taka woda służyć może do podlewania ogródka lub nawet do prania czy spłukiwania toalet. Inny sposób to tzw. zielone dachy, które nie tylko pozwalają zatrzymać wodę, lecz również przeciwdziałają utracie ciepła w budynku czy przyczyniają się do bioróżnorodności. Do grupy zielono- niebieskich rozwiązań należą również muldy i rowy chłonne, pasaże roślinne, stawy hydrofitowe czy niecki filtracyjne. Mamy w końcu ogrody deszczowe, takie jak w Bydgoszczy. Takie miasto zaczyna przypominać gąbkę. Chłonie nadmiar wody i oddaje ją, gdy jest potrzebna – mówi doktorant.

– O gospodarce wodami deszczowymi należałoby myśleć jak o długofalowym procesie inwestycyjnym. Jest to jednak działanie, które w dłuższej perspektywie się opłaca. Może być odpowiedzią na długotrwałe okresy suszy, tzw. miejskie wyspy ciepła czy gwałtowne ulewy mogące doprowadzić na przykład do błyskawicznych powodzi. Jesteśmy jednak dopiero na początku tego procesu i mówię o tym nie tylko z perspektywy metropolii, lecz w ogóle całego naszego kraju. A jest o co walczyć, woda deszczowa to bowiem jedno z najtańszych źródeł wody – komentuje prof. Marek Ruman.

– Obecnie nowe obiekty przemysłowe czy mieszkaniowe, ale też infrastruktura drogowa, są tak budowane, aby nie popełniać błędów przeszłości. Oferowane są także dofinansowania budowy przydomowych rozwiązań pozwalających gromadzić wodę deszczową na własne potrzeby. Te, wydawałoby się, drobne działania są ważne, prowadzą bowiem do ograniczenia korzystania z wody z wodociągów – dodaje naukowiec.

Z kolei mgr inż. Karol Mikołajewski zwraca uwagę na prawne uregulowanie kwestii związanych z budownictwem: – Każda nowa inwestycja musi mieć rozwiązany problem odprowadzania wody deszczowej. Deweloperzy, którzy chcą włączyć odwodnienie nowo zabudowywanych przestrzeni do miejskich systemów kanalizacji deszczowej, często zmuszeni są do ograniczenia odpływu. Ten system nie jest aż tak wydajny, o czym się od czasu do czasu przekonujemy. Są więc zobligowani, aby zredukować i spowolnić cały proces odpływu wód deszczowych z posesji, a to wymaga okresowego przetrzymania wody, najczęściej w zbiornikach retencyjnych. Wielu inwestorów potrafi już przekuć to działanie na zysk, uwzględniając na przykład możliwość utrzymania zieleni dzięki zgromadzonej wodzie.

Każde z rozwiązań pozwalających na prawidłowe zarządzanie wodą deszczową, na jej gromadzenie i wykorzystywanie, musi być odpowiednio zaprojektowane, aby dobrze działało. Wykorzystuje się w tym celu coraz częściej najnowsze narzędzia, do których bez wątpienia należą programy do modelowania hydrodynamicznego.

– To przedmiot moich zainteresowań. W ramach doktoratu zajmuję się zagadnieniami związanymi z modelowaniem systemów odwodnieniowych – mówi mgr inż. Karol Mikołajewski.

Jak wyjaśnia doktorant, podczas budowy modelu trzeba uwzględnić przede wszystkim prawidłowe odwzorowanie zlewni wraz z całą jej infrastrukturą oraz poprawne dane wejściowe dotyczące głównie deszczów. Pierwsza część tej układanki jest dość łatwa do realizacji. Wiele miast ma już własne dane przestrzenne, które można w tym celu wykorzystać. Problem pojawia się w momencie, gdy chodzi o dane wejściowe. Mowa tutaj o informacjach na temat natężenia deszczu i jego rozkładu w czasie. Dzięki takim danym można nie tylko poprawnie zasymulować pracę systemu odwodnieniowego i ocenić wydajność oraz sprawność jego pracy, lecz również przetestować projektowane rozwiązania retencyjne. Co więcej, zebrane dane wejściowe pozwalają sprawdzić różne scenariusze oraz system dla wielu wariantów rozkładu opadu w czasie. Takich danych w chwili obecnej nie ma w Polsce w ramach jednorodnego i zunifikowanego zbioru.

– Chcemy znaleźć rozwiązanie tego problemu, dlatego opracowujemy wzorce rozkładów natężenia opadów dla stu obszarów w Polsce. W praktyce oznacza to analizę zbioru danych pomiarowych projektu PANDa, zarejestrowanych na stu stacjach Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej przez ostatnie trzydzieści lat. Na tej podstawie stworzyliśmy od trzech do pięciu tzw. hietogramów wzorcowych, które reprezentują wszystkie zdarzenia opadowe na danym obszarze – wyjaśnia doktorant.

Wdrożenie wyników badań będzie polegało na zastosowaniu stworzonych hietogramów wzorcowych do nowo projektowanej platformy internetowej powstającej w ramach projektu Waterfolder Connect. Platforma będzie wspomagać projektowanie i modelowanie miejskich systemów odwodnienia. Narzędzie już teraz pozwala określić różne parametry rozwiązań służących retencji wody deszczowej. Dzięki wdrożeniu projektanci będą mogli sprawdzić, czy i jak zachowa się cały system odwodnienia w przypadku różnych scenariuszy opadowych dla danego obszaru. Modelowanie pozwoli wprowadzić konieczne poprawki, aby systemy pracowały z możliwie najlepszą wydajnością.