ŚRODOWISKA W ODWODNIENIU DRÓG

WYBRANE ZAGADNIENIA OCHRONY ŚRODOWISKA W ODWODNIENIU DRÓG Janusz Bohatkiewicz Politechnika Lubelska, Katedra Dróg i Mostów EKKOM Sp. z o.o. Forum ODWODNIENIE 2014 Kraków, 4-5.06.2014 r. www.konferencjespecjalistyczne.pl

PLAN PREZENTACJI 1. Wody opadowe - spływy opadowe - ścieki opadowe 2. Źródła i efekty zanieczyszczenia wód 3 P i i ń ód d h ( t ż i 3. Prognozowanie zanieczyszczeń wód opadowych (stężenia zawiesin i węglowodory ropopochodne) problem?

WODY OPADOWE SPŁYWY OPADOWE ŚCIEKI OPADOWE? W przepisach UPW przez ścieki opadowe rozumie się wody opadowe i roztopowe ujęte w systemy kanalizacyjne (otwarte bądź zamknięte) pochodzące z powierzchni zanieczyszczonej o trwałej nawierzchni, m. in. z dróg, parkingów (art. 9, ust. 1, pkt 14 UPW). Wody opadowe i roztopowe ujęte w szczelne, otwarte i zamknięte systemy kanalizacyjne pochodzące z zanieczyszczonej powierzchni i szczelnej terenów m.in. budowli kolejowych, dróg krajowych, wojewódzkich i powiatowych klasy G a także parkingów o powierzchni powyżej 1 ha w ilości, jaka powstaje z opadów o natężeniu co najmniej 15 l/s/ha wprowadzane do wód lub do ziemi nie powinny zawierać substancji zanieczyszczających y w ilościach przekraczających 100 mg/l zawiesin ogólnych oraz 15 mg/l węglowodorów ropopochodnych. (par. 19, ust. 1 rozp. MŚ z 24.07.2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełniać przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego). Ścieki opadowe są efektem transformacji opadu w spływ opadowy Ścieki opadowe są efektem transformacji opadu w spływ opadowy (powierzchniowy).

PRZYCZYNY I ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ WÓD 20-50 % zanieczyszczeń ze spalania paliw osiada na jezdni 1. Pojazd i jego eksploatacja natężenie i struktura ruchu (?): a. materiały pędne, smary, oleje, dodatki organiczne do produktów naftowych, woski, smoły, silikony, detergenty, b. gazy spalinowe (Pb, Zn, Fe, Cu, Cd, Ni, tlenki węgla i azotu oraz związki fosforu), c. produkty ścierne opon i tarcz hamulcowych (Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, Fe, Cd, S, kauczuk, sadza), d. resztki zużywających się elementów. 2. Produkty zużywających się nawierzchni drogowych i materiałów konstrukcyjnych (pył zawierający domieszki Si, Ca, Mg, Ni, Mn, Pb, Cr, Zn, As, popioły lotne, asfalt, organiczne składniki bitumiczne).

PRZYCZYNY I ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ WÓD Ilość zanieczyszczeń porównywalna z silnie zanieczyszczonymi ściekami przemysłowymi 3. Środki używane do zimowego utrzymania dróg.

PRZYCZYNY I ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ WÓD 4. Zanieczyszczenia z nieprawidłowego transportu materiałów sypkich i płynnych oraz zanieczyszczenia z wypadków drogowych. 5. Skażenia wynikające z niekontrolowanych rozlewów transportowanych substancji.

PRZYCZYNY I ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ WÓD 6. Rozchlapywanie i przenoszenie zanieczyszczeń wraz z wiatrem.

PRZYCZYNY I ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ WÓD 7. Niewłaściwa budowa, przebudowa, utrzymanie.

PROGNOZOWANIE WIELKOŚCI ZANIECZYSZCZEŃ historia Zasady ochrony środowiska w projektowaniu, budowie i utrzymaniu dróg. Dział 07 Ochrona wód w otoczeniu dróg. GDDP, 1993. Oceny oddziaływania dróg na środowisko. Politechnika Krakowska, Edroga na zlecenie GDDP i ABiEA,GDDKiA, 1995-2001. PN-S-02204. Drogi samochodowe: Odwodnienie dróg (1997). Zasady ochrony środowiska w drogownictwie. Załącznik do zarządzenia Nr 42 Generalnego Dyrektora Dróg Publicznych z dnia 24.05.1999 r. Zarządzenie Nr 29 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 30 października 2006 r. w sprawie prowadzenia metodyki prognozowania zanieczyszczeń w ściekach drogowych do stosowania przy opracowaniu dokumentacji na zlecenie GDDKiA Podręcznik dobrych praktyk wykonywania opracowań środowiskowych dla dróg krajowych. Załącznik Nr 5 Zagadnienia wykonywania opracowań środowiskowych dla dróg krajowych w odniesieniu do wód powierzchniowych i podziemnych. EKKOM na zlecenie GDDKiA, 2009 r. Ekologiczne zagadnienia odwodnienia pasa drogowego. IBDiM na zlecenie GDDKiA, 2009 r.

PROGNOZOWANIE WIELKOŚCI ZANIECZYSZCZEŃ historia Zasady ochrony środowiska w drogownictwie. Załącznik do zarządzenia Nr 42 Generalnego Dyr. Dróg Publicznych z dn. 24.05.1999 r. Metoda IOŚ powstała na bazie badań z roku (1987-1991)

PROGNOZOWANIE WIELKOŚCI ZANIECZYSZCZEŃ PN-S-02204 (IOŚ) Natężenie ruchu Stężenie zawiesin ogólnych S [mg/m³] dla 2x2 Drogi na terenach Drogi na terenach [P/d] niezurbanizowanych zurbanizowanych 1000 30 40 5000 100 125 10000 185 220 10001-15000 200 240 15001-20000 220 265......... 40001-60000 290 350 60001-80000 300 360 80001-100000 305 365 dla n = 4 Szo = S dla n > 4 Szo = 13 1,3 S 4/ n dla n < 4 Szo = 0,8 S 4 / n

PROGNOZOWANIE WIELKOŚCI ZANIECZYSZCZEŃ

DANE DO ANALIZ Podstawowym materiałem (danymi wejściowymi) do realizacji opracowania stały się wyniki badań stężeń zawiesiny ogólnej oraz substancji ropopochodnych wykonane w roku 2005 na sieci dróg krajowych w Polsce wykonane przez GDDKiA. W ramach badań w 14 Oddziałach GDDKiA wykonano 1403 pomiary (na każdy pomiar składały się 3 próbki) w 1280 punktach pomiarowych 459 wylotów nie było wyposażonych w urządzenia do podczyszczania ścieków Badania wykonano na wylotach otwartych i zamkniętych systemów kanalizacyjnych (przed i za urządzeniami podczyszczającymi oraz w miejscach bez tych urządzeń). Badania wykonano poza okresem zimowego utrzymania dróg. A li i bj t t k li j 68 d h k j h Analizami objęto systemy kanalizacyjne przy 68 drogach krajowych: 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 35, 36, 39, 40, 42, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 53, 55, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 65, 66, 72, 73, 74, 75, 78, 79, 82, 83, 87, 91, 92, 94, S-10, A-4, A-6.

WYKONANE ANALIZY przykład bez urządzeń podczyszczających Wyniki pomiarów stężenia zawiesiny w podziale na Oddziały GDDKiA (wybrane Oddziały) 700 600 500 e zawiesiny [mg g/l] Stężeni 400 300 GDDKiA Bydgoszcz GDDKiA Białystok GDDKiA Gdańsk GDDKiA Łódź GDDKiA Warszawa 200 100 0 0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 35 000 40 000 Natężenie ruchu [P/dobę]

WYKONANE ANALIZY przykład bez urządzeń podczyszczających 14 Wyniki pomiarów substancji ropopochodnych w podziale na Oddziały GDDKiA (wybrane Oddziały) 12 t. ropopochodny ych [mg/l] Stężenie subst 10 8 6 4 GDDKiA Bydgoszcz GDDKiA Białystok GDDKiA Gdańsk GDDKiA Łódź GDDKiA Warszawa 2 0 0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 35 000 40 000 Natężenie ruchu [P/dobę]

Zależność natężenia ruchu i stężenia zawiesiny ogólnej 250 225 PN-S-02204 - spływy nieoczyszczone z dróg 200 S [mg/m m 3 ] 175 150 125 100 75 50 25 5000 P/d Wytyczne GDDKiA - wyloty z systemów odwodnieniowych d i 11300 P/d 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Q [P/d] S zo 0.718 Q 0.529 Powyższa zależność może być stosowana jedynie w ograniczonym zakresie, o y s a a e ość o e być s oso a a jedy e og a c o y a es e, głównie w obszarach zamiejskich dla przekrojów dróg jednojezdniowych dwupasowych oraz jednojezdniowych dwupasowych z szerokimi poboczami bitumicznymi.

PYTANIA Jaki wpływ na dobór urządzeń podczyszczających spływy opadowe mają niedoskonałe metody prognozowania (emisji) zawiesiny ogólnej? Czy istniejące metody należy opracować ponownie (w pełnym zakresie)? Czy do metod i doboru urządzeń podczyszczających y nie należy podejść w nieco inny sposób niż do tej pory np. wykorzystanie analizy ryzka? Prawdopodobienstwo wystapienia Ryzyko czesto niemozliwe do zaakceptowania rzadko bardzo rzadko ekstremalnie rzadko mozliwe do zaakceptowania nieznaczna srednia duza bardzo duza Skala szkod

Ekologiczne kryteria wyboru systemu oczyszczania wód opadowych z dróg OBSZARY BARDZO WRAŻLIWE OBSZARY ŚREDNIO WRAŻLIWE OBSZARY MAŁO WRAŻLIWE strefy ochrony pośredniej ujęć wód i obszary źródliskowe, siedliska i akweny hodowlane ryb łososiowatych obszary ochronne głównych zbiorników wód podziemnych (czas migracji poniżej 5 lat), jeziora, stawy o powierzchni do i zbiorniki o charakterze eutroficznym, małe rzeki i potoki (ŚNQ - średni, niski przepływ - poniżej 1.5 m 3 /s;), obszary o dużej wodoprzepuszczalności gruntów (współczynnik filtracji k>10-3 m/s) i płytkiego zalegania zwierciadła wody gruntowej o znaczeniu gospodarczym, obszary objęte prawną formą ochrony przyrody, których istnienie uzależnione jest od właściwych stosunków gruntowo-wodnych (doliny rzeczne, zbiorniki wodne itp.) siedliska i akweny hodowlane ryb karpiowatych, obszary ochronne głównych zbiorników wód podziemnych (czas migracji 5-25 lat) jeziora, stawy o powierzchni 50 100 ha rzeki i potoki o ŚNQ = 1.5 5.0 m 3 /s, obszary o średniej wodoprzepuszczalności gruntów (współczynnik filtracji k 10-5 - 10-3 m/s) i płytkiego zalegania zwierciadła wody gruntowej o znaczeniu gospodarczym, wody wykorzystywane na cele rekreacyjne, tereny podmokłe z rozwiniętą siecią hydrograficzną, pozostałe wody powierzchniowe i grunty. Ekologiczne zagadnienia odwodnienia pasa drogowego. IBDiM na zlecenie GDDKiA, 2009 r.

PRZYKŁADOWA MACIERZ RYZYKA Prawdo opodob bieńst two wy ystąpie enia często rzadko bardzo rzadko ekstremalnie rzadko nieznaczna średnia duża bardzo duża Skala szkód

Skuteczność działania urządzeń ograniczających zanieczyszczenia w spływach opadowych Urządzenie oczyszczające rowy trawiaste, powierzchnie trawiaste zbiorniki retencyjnooczyszczające (szczelne) zbiorniki retencyjno filtracyjne, zbiorniki infiltracyjne piaskowniki, osadniki, studnie osadnikowe separatory substancji ropopochodnych (kl. II) separatory substancji ropopochodnych (kl. I) obecność mikroorganizmów rowy chłonne, studnie chłonne Efekt oczyszczania Zawiesiny Substancje ogólne ropopochodne p 40-90% 20-90% 80% 80% 80% 80% 60-80% 60-80% - 95% - 5 mg/l* 18-96%** śr. 58%** 50-70% 97% badania doświadczalne 80% 80% Uwagi, zalecenia intensyfikacja procesów przez stosowanie progów i przegród piętrzących; redukcja zanieczyszczeń zależna od pory roku, grunt dobrze przepuszczalny, trawa gęsta wysoko koszona zalecany osadnik przed zbiornikiem lub wydzielona część zbiornika redukcja zawiesin łatwoopadających, przegroda zanurzona (zasyfonowany odpływ), bardzo małe obciążenie hydrauliczne, zwykle <4 (m 3 /h)/m 2, maksymalne 7 (m 3 /h)/m 2, b. mały, wskaźnik powierzchni flotacji >0.2 m 2 /(l/s) osadnik na dopływie do zbiornika redukcja zawiesin łatwoopadających, zasyfonowany odpływ, dł bardzo małe obciążenie biż i hd hydrauliczne, zwykle <4 (m 3 /h)/m 2, maksymalne 7 (m 3 /h)/m 2, wskaźnik powierzchni flotacji >0.2 m 2 /(l/s), wskazane k f =5x10-6 m/s redukcja zawiesin stanowi funkcję obciążenia hydraulicznego, ewentualnie dodatkowe wyposażenie zasyfonowany y odpływ, py maksymalne obciążenie hydrauliczne 36 (m 3 /h)/m 2 w badaniach testowych w warunkach laboratoryjnych minimalna powierzchnia czynna A min =0.2 Q n [m 2 ] k f >10-6 m/s, zalecane osadniki przed urządzeniami, możliwość zatykania złoża, szczególnie w studniach chłonnych, niewielkie zastosowanie w systemach odwodnienia dróg krajowych i wojewódzkich Warunkiem uzyskania założonego efektu oczyszczania spływów opadowych jest systematyczna, właściwa eksploatacja urządzeń. * badania w warunkach laboratoryjnych (produkty naftowe) ** badania w warunkach rzeczywistych

Przykład systemów oczyszczania ścieków opadowych z dróg na terenach bardzo wrażliwych

Anglia staw ewapotranspiracyjny

Anglia

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ jb@ek-kom.pl; j.bohatkiewicz@pollub.pl