Wpływ zmian jednostkowego zużycia wody na funkcjonowanie systemu wodno-kanalizacyjnego w miastach Polski w latach

Transkrypt

1 1 Adam Piasecki Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu Wpływ zmian jednostkowego zużycia wody na funkcjonowanie systemu wodno-kanalizacyjnego w miastach Polski w latach Wstęp Woda jest jednym z najważniejszych zasobów naturalnych, stanowiącym często o sile i niezależności kraju. Jest jednocześnie elementem środowiska naturalnego poddanego silnej presji ze strony człowieka [1]. Fakt ten został uwzględniony przez Komisję Europejską przy konstrukcji strategii dotyczącej zrównoważonego wykorzystania zasobów naturalnych. Konkretne wytyczne zawarto w dyrektywie 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady ustanawiając ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej tzw. Ramowej Dyrektywie Wodnej (RDW) [2]. W Polsce problem zasobów wodnych istnieje i związany jest zarówno z ich niewielką ilością jak i czasowym oraz przestrzennym zróżnicowaniem [3]. Tematyka zużycia wody w miastach jest niezwykle aktualna zarówno w odniesieniu do poszczególnych krajów [4, 5, 6], regionów [7] jak i pojedynczych jednostek miejskich [8, 9, 10]. Wielkość i zmienność konsumpcji wody w miastach dotyczy, bowiem szerokiej problematyki, związanej z ekologią, logistyką oraz ekonomią. Celem pracy była analiza i ocena zmian jednostkowego zużycia wody w miastach Polski w latach , wraz ze wskazaniem konsekwencji zaobserwowanych przekształceń. Badaniem objęto 875 miejscowości w Polsce posiadających status miasta w 1998 roku [11]. Pewnym tłem dla przeprowadzonej analizy było uwzględnienie w pracy rozwoju infrastruktury wodociągowej, jaki nastąpił we wspomnianym przedziale czasu w miastach. Materiały i metody badań Źródłem danych wykorzystanych na potrzeby niniejszego opracowania był Bank Danych Lokalnych (GUS) [12] i Roczniki Statystyczne Ochrony Środowiska [13]. Ocenę zmian zużycia wody w miastach przeprowadzono na podstawie analizy następujących wskaźników (w odniesieniu do ogólnej liczby mieszkańców): jednostkowe zużycie wody z wodociągów miejskich (obejmujące zużycie wody w gospodarstwach domowych oraz przez innych użytkowników, z wyłączeniem zużycia wody na cele produkcyjne w zakładach przemysłowych), jednostkowe zużycie wody przez gospodarstwa domowe. Określono ponadto przyrost długości sieci wodociągowej, wyznaczając jednocześnie dynamikę jej zmian. Poszczególne miasta charakteryzują się specyfiką wynikającą z szeregu czynników związanych m. in. z ich wielkością, położeniem i pełnioną funkcją społeczno-gospodarczą. Dlatego też w celu łatwiejszego wyznaczenia zależności i przeprowadzenia analizy w tak zróżnicowanym zbiorze miast, dokonano ich zgrupowania na podstawie liczby mieszkańców (M): M > ; <M ; < M < ; < M ; < M 50000; < M 25000; M Magister, A. Piasecki, doktorant, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Nauk o Ziemi, Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej 4784

2 W pracy nie uwzględniono zużycia wody przez przemysł, ze względu na specyfikę tego źródła zużycia wody. Działalność niektórych zakładów przemysłowych sprawia, że ilość wody przez nie pobierana może znacząco przewyższać całkowite zużycie wody przez resztę miast z danej grupy (np. Konin). Wyniki i dyskusja Na ogólne zużycie wody w miastach składają się trzy główne źródła: przemysł, eksploatacja sieci wodociągowej oraz w najmniejszym stopniu rolnictwo i leśnictwo. Całkowite zużycie wody w miastach w Polsce spadło w ciągu ostatnich 22 lat niemal o połowę z 8,8 do 4,7 tys. hm 3. W tym samym czasie ilość wody zużywana z sieci wodociągowej zmniejszyła się z 2,3 do 1 tys. hm 3 (Wyk. 1). hm km ogółem eksploatacja sieci wodociągowej długość sieci wodociągowej Wykres 1. Zużycie wody ogółem i na eksploatacje sieci wodociągowej oraz długość sieci wodociągowej w miastach Źródło: opracowanie własne na podstawie Roczników Ochrony Środowiska Mimo znaczącego spadku ilości zużywanej wody, dynamicznej rozbudowie uległa sieć wodociągowa w miastach. Jej łączna długość zwiększyła się w latach o ponad 37,5 tys. km (wzrost o 147%). Średnie roczne tempo przyrostu analizowanej sieci w całym okresie wyniosło 4%, a największe było w latach , gdy wyniosło ponad 11%. Jednostkowe zużycie wody z wodociągów miejskich w wyróżnionych grupach miast charakteryzowało się stosunkowo dużym zróżnicowaniem. Wartości najwyższe wskaźnika występowały w miastach największych, a najmniejsze w miastach o najmniejszej liczbie ludności. Niemniej we wszystkich grupach miast zaobserwowano znaczący spadek zużycia wody. Najmniejszy kilku procentowy wystąpił w miastach najmniejszych, a największy ponad 35% w grupie miast w przedziale od 100 do 250 tys. mieszkańców (Tab. 1). Zróżnicowane tempo spadku konsumpcji wody w badanym okresie sprawiło, że różnica pomiędzy jednostkowym zużyciem wody w poszczególnych grupach miast istotnie się zmniejszyła. Obecnie największa jest ona pomiędzy miastami powyżej 500 tys. i poniżej 10 tys. mieszkańców i wynosi około 50 dm 3 /M d. W roku 1998 różnica ta wynosiła ponad 100 dm 3 /M d. 4785

3 Miasta wg liczby mieszkańców (tys.) Tabela 1. Jednostkowe zużycie wody z wodociągów miejskich w latach Jednostkowe całkowite zużycie wody, dm 3 /M d Zmiana jednostkowego zużycia wody w latach , % M> ,7 206,3 187,7 175,6 171,5 167,7 161,7 157,0-31,35 250<M ,4 176,1 156,0 147,4 144,3 139,8 132,6 128,8-32,68 100<M< ,1 175,1 154,9 146,5 141,0 135,8 127,8 125,2-35,84 50<M ,4 141,5 128,4 122,9 120,3 116,3 112,9 112,5-25,72 25<M ,4 142,9 132,0 128,0 125,5 122,7 117,5 117,3-22,56 10<M ,9 133,5 127,1 123,6 122,9 121,0 115,0 115,0-17,79 M ,7 111,6 105,6 107,5 110,7 110,8 108,3 108,7-6,91 Źródło: opracowanie własne na podstawie Banku Danych Lokalnych (GUS) Jednostkowe zużycie wody z wodociągów miejskich przez gospodarstwa domowe w latach wykazywało stosunkowo mniejsze zróżnicowanie niż omówione już całkowite jednostkowe jej zużycie. Podobieństwo wystąpiło w przypadku wartości najwyższych, charakterystycznych dla miast największych. Przy czym różnica pomiędzy maksymalną (54 dm 3 /M dw 2003 r.) i minimalną (32 dm 3 /M dw 2012 r.) wartością była mniejsza i wyniosła 22 dm 3 /M d. We wszystkich grupach miast, prócz miast najmniejszych odnotowano spadek zużycia wody przez gospodarstwa domowe. W miastach największych (powyżej 500, , tys. mieszkańców) konsumpcja wody zmniejszyła się o kilkanaście procent, a w miastach liczących poniżej 10 tys. mieszkańców wzrosła o około 1,5% (Tab. 2). Tabela 2. Jednostkowe zużycie wody z wodociągów miejskich przez gospodarstwa domowe w latach Miasta wg liczby mieszkańców (tys.) Jednostkowe całkowite zużycie wody, dm 3 /M d Zmiana jednostkowego zużycia wody w latach , % M> ,0 131,0 126,8 125,8 122,6 122,3 119,3 119,6 119,6 117,4-14,9 250<M ,1 108,8 107,2 105,1 102,8 102,3 101,0 99,6 97,8 97,9-12,7 100<M< ,8 102,8 97,7 95,5 93,9 93,5 92,4 91,1 90,3 89,4-15,5 50<M ,1 93,1 90,3 89,8 87,0 87,4 85,4 85,1 85,5 85,2-10,4 25<M 50 95,5 94,5 92,7 91,1 89,3 90,2 88,1 87,9 87,4 88,3-7,6 10<M 25 90,0 89,4 88,3 88,7 87,4 88,3 86,5 86,5 85,7 85,1-5,4 M 10 84,2 81,2 82,0 82,9 82,3 84,0 84,4 85,9 86,1 85,3 1,4 Źródło: Opracowanie własne na podstawie Banku Danych Lokalnych (GUS) 4786

4 Przyczyn, dla których istnieje większe jednostkowe zużycie wody z wodociągów miejskich w dużych miastach niż w małych jest kilka. Do najważniejszych należy zaliczyć silnie rozwinięty sektor usługowy (sklepy, szpitale, przedszkola, szkoły itp.) i administracji publicznej w dużych aglomeracjach. Dość istotne jest również zróżnicowanie zużycia wody na cele bytowe w poszczególnych grupach miast. Mimo wspomnianego zawężenia przedziału wartości ekstremalnych w tym zakresie, nadal jest on dość duży i wynosi ponad 30 dm 3 /M d. Zbliżone wyniki do zaprezentowanych uzyskali również inni autorzy analizujący jedynie wybrane miasta w Polsce. Do tej pory najczęściej analizowane były miasta charakteryzujące się największym zużyciem wody [14, 15], stąd też uzyskiwane wartości są w nich nieznacznie wyższe od zaprezentowanych. Należy jednak podkreślić zgodność zaobserwowanych zależności i tendencji zmian w zużyciu wody w miastach. Tak znaczący spadek jednostkowego zużycia wody z wodociągów miejskich spowodowany było szeregiem czynników. Jednym z najważniejszych było wprowadzenie powszechnego systemu opomiarowania zużycia wody (wodomierze), przy jednoczesnym podniesieniu jej cen. Efektem była oszczędność wody zarówno przez gospodarstwa domowe jak i zakłady usługowe, urzędy, placówki oświatowe itp. W dużym stopniu możliwe było to dzięki wykorzystaniu szeregu nowoczesnych, wodooszczędnych rozwiązań i urządzeń sanitarnych. Konsekwencją spadku zużycia wody oprócz niewątpliwych korzyści ekologicznych (zmniejszenie ilości ścieków), jest dalszy wzrost jej ceny. Wynika to ze wzrostu kosztów jednostkowych na skutek zmniejszonego popytu. Koszty funkcjonowania systemów wodociągowych nie są bowiem wprost proporcjonalne do wielkości i produkcji wody. Szczególnie koszty stałe są w dużym stopniu uzależnione od układu przestrzennego miast i charakterystycznych warunków lokalnych oraz rozwoju historycznego. Z tego też względu w ostatnich latach obserwowany jest wzrost udziału kosztów stałych w kosztach całkowitych przedsiębiorstw [16]. Należy również zauważyć, że z powodu praktycznie braku substytutu dla produktu, jakim jest woda, nie znajduje tu zastosowania prawo malejącego popytu. Jest to jeden z powodów, dla którego ceny wody podlegają zatwierdzeniu uchwałą rady gminy (miasta). Obserwowana tendencja spadkowa zużycia wody w miastach spowodowała trudności w prognozowaniu potrzeb zapotrzebowania na wodę, a co za tym idzie odprowadzania i unieszkodliwiania nieczystości. Konsekwencją tego parametry techniczne sieci wodno-kanalizacyjnych w miastach w wielu przypadkach okazują się za duże w stosunku do obecnego zapotrzebowania[17]. W sieci kanalizacyjnej następuje wzrost zagęszczenia ścieków, przez co spada prędkość przepływu w kanale co w rezultacie prowadzi do częstszych awarii kanalizacji (zatorów) i wzrostu kosztów eksploatacyjnych. Zmniejszenie jednostkowego zużycia wody skutkuje również trudnościami eksploatacyjnym sieci wodociągowych. Wydłużeniu ulega czas przebywania wody w sieci, czego konsekwencją jest wzrastająca rola wtórnego jej zanieczyszczenia. Powoduje to konieczność przeprowadzania częstszych i regularnychpłukań sieci wodociągowej, co wiąże się bezpośrednio z poniesieniem dodatkowych kosztów. Wnioski końcowe Od początku lat 90. XX wieku nastąpił wzrost długości sieci wodociągowej w miastach o 147% (z 25,5 tys. do 63,1 tys. km). W latach spadkowi uległo zużycie wody z sieci wodociągowej o ponad 50%. W ostatnich latach tempo spadku wyraźnie się zmniejszyło. Wskaźnik jednostkowego zużycia wody z wodociągów miejskich uległ zmniejszeniu w różnym stopniu we wszystkich grupach miast. Największy spadek, ponad 30% wystąpił w miastach powyżej 100 tys. mieszkańców. Obecnie mimo znaczącego spadku najwyższa wartość wskaźnika nadal występuje w grupie miast największych (powyżej 500 tys. mieszkańców). Powodem jest silnie rozwinięty sektor usługowy i administracji publicznej w tych miastach. Jednostkowe zużycie wody przez gospodarstwa domowe również wykazało tendencje spadkową i ścisłą zależność od liczby mieszkańców w mieście. Wraz ze wzrostem wielkości miasta wartość wskaź- 4787

5 nika rosła. Obecnie zawiera się w przedziale między 85 dm 3 /M d (poniżej 10 tys. mieszkańców), a 117 dm 3 /M d (powyżej 500 tys. mieszkańców). Podkreślono, że zmniejszona ilość wody, a co za tym idzie wytwarzanych ścieków stanowi istotny problem eksploatacyjny sieci wodociągowej i kanalizacyjnej. Wymieniono szereg konsekwencji zaobserwowanych zmian popytu na wodę, które w efekcie istotnie utrudniają i modyfikują funkcjonowanie systemu wodno-kanalizacyjnego w miastach Polski. Podkreślono również ich wpływ na wzrost kosztów stałych w świadczeniu usług wodociągowokanalizacyjnych, a w rezultacie podniesienie całkowitych kosztów jednostkowych i stawek opłat za te usługi. Mimo stwierdzonych niekorzystnych skutków ekonomicznych i eksploatacyjnych w zakresie infrastruktury wodno-ściekowej, zmniejszenie zużycia wody w miastach należy ocenić pozytywnie. Spadek ilości wytwarzanych ścieków przy racjonalnym gospodarowaniu wodą powoduje zmniejszenie presji na środowisko naturalne. Jest to szczególnie istotne zważywszy na fakt, że wobec obserwowanych zmian klimatycznych spodziewane jest w kolejnych latach pogłębienie deficytu wody na obszarze kraju [17]. Streszczenie W pracy przeprowadzono analizę i ocenę wpływu zmian jednostkowego zużycia wody w miastach Polski na funkcjonowanie systemu wodno-kanalizacyjnego w latach Badaniem objęto 875 miejscowości w Polsce posiadających status miasta w 1998 roku. W wyniku analizy stwierdzono spadek zarówno jednostkowego zużycia wody z wodociągów miejskich (ogółem, bez przemysłu) jak i jednostkowego zużycia wody przez gospodarstwa domowe. Wielkość zmian była różna, a najwyższa w miastach o największej liczbie ludności (ponad 100 tys.). Stwierdzono, że zaobserwowane zmiany negatywnie wpłynęły na funkcjonowanie systemu wodno-kanalizacyjnego w miastach. Spowodowały szereg utrudnień technicznych i eksploatacyjnych, podnosząc jednocześnie koszty działalności przedsiębiorstw wodno-ściekowych. Słowa kluczowe: jednostkowe zużycie wody, miasta, sieć wodociągowa EFFECT OF CHANGES IN UNIT CONSUMPTION OF WATER FOR THE OPERATION OF WATER SUPPLY AND SEWAGE DISPOSAL SYSTEM IN POLISH CITIES IN THE YEARS Abstract The paper analysis and assessment the impact of changes in unit consumption of water in the Polish cities on the functioning of the water system in the years The study sample included 875 Polish cities and towns designated as such by Research has shown a decrease in water usage per capita in municipal water networks (excluding industrial usage) and a decrease in water usage per household. The magnitude of changes has varied, with the largest changes occurring in cities with more than 100,000 residents. It was found that the observed changes had a negative impact on the functioning of the water system in the cities. Resulted in a number of technical and operational difficulties while increasing costs of water and sewage companies. Keywords: specific water consumption, city, water networks 4788

6 Literatura [1] Wang Hao, Wang Jianhua, Qin Dayong,: The study on water resources assessment and subject system of water resources re- search on modern times, Advance in Earth Sciences, 17(1), 12 17, [2] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady Europy 2000/60/EC z dnia 23 października 2000 roku, ustalająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej, zwana Ramową Dyrektywą Wodną (RDW) UE. [3] Piasecki A., Marszelewski W.: Changing size and structure of water consumption in Poland in the late twentieth and early twenty-first century, Geopolitics and Ecogeodynamics of regions, 10(1), , [4] Peng Zhu, Chunxia Lu, Lei Zhang, Xiaoling Cheng.: Urban fresh water resources consumption of China, 19(3), , [5] Hotloś H.: Badania zmian poboru wody w wybranych miastach Polski, Ochrona Środowiska, 32(3), 39 42, [6] Heidrich Z., Jędrzejkiewicz J.: Analiza zużycia wody w miastach polski w latach , Ochrona Środowiska, 29(4), 29 34, [7] Allan J.: Overall perspectives on countries and regions. [In:] Rogers P., Lydon P. (eds), Water in the Arab World: perspectives and prognoses, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts, , [8] Wentz E.A., Gober P.: Determinants of Small-Area Water Consumption for the City of Phoenix, Arizona, Water Resour Manage, 21, , [9] Dube E., van der Zaag P.: Analysing water use patterns for demand management: the case of the city of Masvingo, Zimbabwe. PhysChem Earth 28 (20 27), , [10] Ahmed A.A., Fogg G.E., Gameh W.A.: Water use at Luxor, Egypt: consumption analysis and future demand forecasting, Environ Earth Sci, 70(7), 1 10, [11] Miasta w liczbach, Główny Urząd Statystyczny, Warszwa, [12] Ochrona Środowiska, Informacje i opracowania statystyczne. Główny Urząd Statystyczny, Warszawa, [13] Bank Danych Lokalnych GUS ( [14] Roman M., Kłoss-Trębaczkiewicz H., Osuch Paździńska E., Kałużna M., Mikulska E.: Zmiany zużycia wody w miastach polskich w latach , Ochrona Środowiska, 23(3), 3 6, [15] Kłos-Trębaczkiewicz H., Osuch-Pajdzińska E.: Analiza tendencji zmian zużycia wody w miastach polskich, Ochrona Środowiska, 24(4), 63 67, [16] Osiński A., Suligowski Z.: Nowe warunki funkcjonowania i rozbudowy systemów wodociągowych, Ochrona Środowiska, 4(67), 11 16, [17] Mozolewska G., Siwocha M.: Ocena wpływu zmniejszonego zużycia wody w miejskich jednostkach osadniczych na hydraulikę sieci kanalizacyjnej na przykładzie Łodzi, Gaz, Woda i Technika Sanitarna 85 (7 8), , [18] Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, stanwpolsce/wykorzystywanie_materialow_energii_i_wody (dostęp: 3 marca 2014) 4789