Agnieszka Karczmarczyk, Józef Mosiej Agnieszka Karczmarczyk Doktor inżynier, pracownik naukowy i dydaktyczny Katedry Kształtowania Środowiska, Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska, SGGW w Warszawie. Łącząc wiedzę inżyniera i pasję przyrodnika swoje zainteresowania zawodowe realizuje w nurcie inżynierii ekologicznej, głównie w obszarze gospodarki ściekowej i ochrony zasobów wodnych. Jest autorem i współautorem 37 publikacji naukowych i popularno-naukowych w tym zakresie. Doświadczenie zawodowe zdobywa poprzez staże zagraniczne, udział w krajowych i międzynarodowych projektach badawczych (m.in. WACOSYS, EcoSuD) oraz jako ekspert w projektach edukacyjnych (m.in. WALTER e-learning, projekty w ramach programu TEMPUS). Wypromowała ponad 40 prac inżynierskich i magisterskich. Prowadziła szkolenia z zakresu ochrony środowiska i racjonalnego gospodarowania jego zasobami dla PZITS, SITWM, deweloperów inwestujących na terenach poprzemysłowych oraz dla administracji wojskowej. Józef Mosiej Doktor habilitowany, profesor w Szkole Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Kierownik Zakładu Inżynierii Ekologicznej. Członek Rady i Zastępca Kierownika Międzywydziałowego Studium Ochrony Środowiska SGGW, Redaktor naczelny czasopisma Annals of WULS-SGGW Land reclamation, profesor w dyscyplinie naukowej Ochrona i kształtowanie środowiska. Pracuje naukowo w dziedzinie gospodarowania wodą w rolnictwie, ochrony środowiska na obszarach wiejskich i wykorzystania metod inżynierii ekologicznej w ochronie środowiska. Opublikował 130 prac naukowych (w tym 35 wydanych za granicą). Brał udział w międzynarodowych zespołach powołanych w celu opracowania 2 podręczników akademickich wydanych w Szwecji w ramach współpracy z Baltic University Programme, Uppsala University i Royal Institute of Technology (KTH). Jest Koordynatorem Wydziałowym współpracy naukowej z KTH, obecnie koordynując projekt finansowany przez Instytut Szwedzki Ecotechnology for Sustainable Development (EcoSud). Ponadto bierze udział w międzynarodowych programach naukowych i dydaktycznych,.erasmus MUNDUS (Federacja Rosyjska), TEMPUS (Federacja Rosyjska, Białoruś, Ukraina, Państwa Azji Środkowej) i ERASMUS (Słowacja, Węgry, Litwa), prowadząc wykłady jako visiting professor (Rosja, Ukraina, Białoruś) lub koordynując grupy tematyczne dotyczące modernizacji programów studiów w zakresie ochrony i kształtowania środowiska (Kazachstan, Tadżykistan, Gruzja). Celem jest transfer doświadczeń w zakresie modernizacji programów kształcenia na istniejących kierunkach i specjalnościach dla przygotowania specjalistów w zakresie ochrony i kształtowania środowiska przyrodniczego. Racjonalne zagospodarowanie wód opadowych na terenach o zwartej i rozproszonej zabudowie W opracowaniu tym, ze względu na ograniczoną objętośd, skoncentrowano się na rozwiązaniach zagospodarowania wód opadowych, praktycznie pomijając problem odprowadzania i oczyszczania ścieków deszczowych (z parkingów, lotnisk, dróg itp.). Przedstawione rozwiązania zagospodarowania wód opadowych mogą znaleźd zastosowanie w skali budynku jednorodzinnego, osiedla jak i w większej skali jako rozwiązanie systemowe. Czasem susza, czasem powódź Obserwacje ostatnich lat wskazują, że w najbliższej przyszłości obszar Polski będzie narażony na ekstremalne zjawiska pogodowe w postaci deficytu i nadmiaru wody. Kilka lat temu wskutek suszy obserwowaliśmy systematyczne obniżanie się poziomu wód gruntowych, tymczasem w latach 2010-2011 nękały nas lokalne podtopienia i powodzie (fot.1,2). W warunkach zmieniającego się klimatu oraz nieprzewidywalnych w czasie i intensywności zjawisk pogodowych, będziemy zmuszeni do zapewnienia bezpieczeństwa naszych gospodarstw domowych zarówno w okresie nadmiaru jak i niedoboru wody.
Fot. 1 i 2. Wypełnione po brzegi rowy i zalane posesje w podwarszawskiej miejscowości po opadzie w czerwcu 2010 r. (fot. A. Karczmarczyk) W centralnej Polsce wysokość opadu rocznie kształtuje się na poziomie 500 600 mm (1 mm to 1 litr na 1 m2 powierzchni ). Centralne miasto województwa mazowieckiego Warszawę charakteryzuje jeden z najniższych w skali kraju wskaźnik opadu (tab.1). Opady cechują się również dużą zmiennością, od małych (poniżej 5 dm3/s ha) do nawalnych, które wywołują zjawiska powodziowe. Opady o dużym natężeniu występują zwykle w okresie od maja do października i trwają krótko (od 10-40 min), przynosząc jednak często znaczne straty (Nowakowska-Błaszczyk 2004). Tab.1. Roczna wielkość wskaźnika opadu atmosferycznego w Warszawie (www.stat.gov.pl) Średnie w latach opady w Warszawie lata 1971-2000 1991-2000 1996-2000 2001-2005 Opad [mm] 519 532 533 529 Opady w Warszawie w roku: rok 2000 2001 2007 2008 2009 2010 Opad [mm] 524 545 601 537 654 798 * Zasoby wodne Polski są trzy razy mniejsze niż średnia dla Europy. W przeliczeniu na jednego mieszkańca dysponujemy taką ilością wody co Egipt. Uboższe zasoby w Europie ma jedynie Belgia. Tracimy dużo wody, gdyż nie mamy dużo miejsc (tj. lasy, obszary bagienne, torfowiska, śródpolne oczka wodne), w których moglibyśmy ją retencjonować naturalnie. W sztucznych zbiornikach magazynujemy jedynie 5 6 % odpływu. W latach 2006-2007 z polskich rzek do Bałtyku odpłynęło najwięcej wody w ostatnim pięćdziesięcioleciu. Tymczasem wciąż jeszcze niedocenianym i niewykorzystanym źródłem wody jest woda deszczowa. Zabudowa (uszczelnianie) powierzchni a wielkość spływu powierzchniowego Na terenach nieużytkowanych przez człowieka lub też zagospodarowanych dużą ilością zieleni problem zagospodarowania wód deszczowych praktycznie nie występuje. Podstawowym problemem obszarów zurbanizowanych jest uszczelnienie znacznej powierzchni poprzez zabudowę, co powoduje, że więcej wody odpływa ze zlewni niż w nią wsiąka (rys.1).
Rys.1. Zależność pomiędzy powierzchnią zabudowaną a wielkością spływu powierzchniowego: a) zlewnia naturalna; b) >75% powierzchni nieprzepuszczalnych (rys. A. Karczmarczyk, dane na podstawie: www.jointheevolution.ca) W miarę jak ubywa szaty roślinnej, a wzrasta uszczelnienie powierzchni materiałem sztucznym, spływ powierzchniowy rośnie i staje się dominującą składową odpływu wód deszczowych (rys.2). Przykładowo dla Warszawy stosunek powierzchni uszczelnionych do powierzchni całkowitej zlewni wynosi 0,9 na obszarze centrum miasta i 0,4-0,7 na terenach pozostałych (Błaszczyk 2004). Rys.2. Spływ powierzchniowy (wartość orientacyjna w % opadu) w zależności od zagospodarowania powierzchni (rys. A. Karczmarczyk, dane na podstawie: www.uprct.nsw.gov.au)
Podstawy prawne odprowadzania i zagospodarowania wód opadowych w Polsce Problematyka wód i ścieków opadowych poruszana jest w kilku aktach prawnych, spośród których najważniejsze zestawiono w tabeli 2. Nie do końca jasna jest sprawa klasyfikacji wód opadowych do ścieków, których odprowadzanie pociąga za sobą konieczność ponoszenia odpłat środowiskowych. Ustawa Prawo wodne i Prawo ochrony środowiska definiują jako ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi wody opadowe lub roztopowe, ujęte w otwarte lub zamknięte systemy kanalizacyjne, pochodzące z powierzchni zanieczyszczonych o trwałej nawierzchni, w szczególności z miast, portów, lotnisk, terenów przemysłowych, handlowych, usługowych i składowych, baz transportowych oraz dróg i parkingów. Ścieki opadowe mogą zawierać wiele różnych zanieczyszczeń, w zależności od sposobu użytkowania zlewni. Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, podaje jedynie limity dla zawiesin oraz węglowodorów ropopochodnych, pomijając inne spotykane w ściekach opadowych zanieczyszczenia, tj. chlorki, siarczany, BZT, czy też długą listę metali ciężkich. Tab. 2. Najważniejsze akty prawne regulujące problem wód opadowych Akt prawny Publikacja Główne zagadnienia Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo Dz.U. 2001 nr 115 - definiuje jako ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi wody wodne. poz. 1229 opadowe lub roztopowe, ujęte w otwarte lub zamknięte systemy kanalizacyjne, pochodzące z powierzchni zanieczyszczonych o trwałej nawierzchni, w szczególności z miast, portów, lotnisk, terenów przemysłowych, handlowych, usługowych i składowych, baz transportowych oraz dróg i parkingów; - zabrania zmieniać stanu wody na gruncie, a zwłaszcza kierunku odpływu znajdującej się na gruncie wody opadowej, ani kierunku odpływu ze źródeł ze szkodą dla gruntów sąsiednich; - zabrania odprowadzania wód oraz ścieków na grunty sąsiednie; Ustawa z dnia 7 czerwca 2001 r. o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane Dz.U. 2001 Nr 72 poz. 747 Dz.U. 2001 nr 62 poz. 627 Dz.U. 1994 nr 89 poz. 414 Dz.U. 2010 nr 243 poz. 1623 - zabrania wprowadzania ścieków bytowych i ścieków przemysłowych do urządzeń kanalizacyjnych przeznaczonych do odprowadzania wód opadowych, a także wprowadzania ścieków opadowych i wód drenażowych do kanalizacji sanitarnej; - reguluje sprawę opłat za korzystanie ze środowiska, w tym za wprowadzanie ścieków do wód lub do ziemi. - Obiekt budowlany (...) należy, biorąc pod uwagę przewidywany okres użytkowania, projektować i budować w sposób określony w przepisach, w tym technicznobudowlanych, oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej, zapewniając: (...) warunki użytkowe zgodne z przeznaczeniem obiektu, w szczególności w zakresie (...) usuwania ścieków, wody opadowej i odpadów; - pozwolenia na budowę nie wymaga budowa (...) przydomowych basenów i oczek wodnych o powierzchni do 30 m 2 ;
Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (c.d.) Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Rozporządzenie Ministra Budownictwa z dnia 28 czerwca 2006 r. w sprawie określania taryf, wzoru wniosku o zatwierdzenie taryf oraz warunków rozliczeń za zbiorowe zaopatrzenie w wodę i zbiorowe odprowadzanie ścieków Dz.U. 2006 nr 137 poz. 984 Dz.U. 2002 nr 75 poz. 690 Dz.U. 2009 nr 56 poz. 461 Dz.U. 2006 nr 127 poz. 886 - właściwy organ może nałożyć obowiązek uzyskania pozwolenia na rozbiórkę obiektów, (...) jeżeli rozbiórka tych obiektów: (...) może wpłynąć na pogorszenie stosunków wodnych. - reguluje wymagania dotyczące jakości ścieków opadowych odprowadzanych do wód lub do ziemi; - definiuje teren biologicznie czynny jako teren z nawierzchnią ziemną urządzoną w sposób zapewniający naturalną wegetację, a także 50% powierzchni tarasów i stropodachów z taką nawierzchnią, nie mniej jednak niż 10 m 2, oraz woda powierzchniowa na tym terenie; - określa minimalną (co najmniej 25% powierzchni działki) powierzchnię terenu biologicznie czynnego, jeżeli inny procent nie wynika z ustaleń miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego; - nakazuje odprowadzenie wód opadowych do kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej lub w przypadku braku takiej możliwości dopuszcza odprowadzenie wód opadowych na własny teren nieutwardzony, do dołów chłonnych lub do zbiorników retencyjnych; - zabrania dokonywania zmiany naturalnego spływu wód opadowych w celu kierowania ich na teren sąsiedniej nieruchomości; - dachy i tarasy, a także zagłębienia przy ścianach zewnętrznych budynku powinny mieć odprowadzenie wody opadowej do wyodrębnionej kanalizacji deszczowej lub kanalizacji ogólnospławnej, a w przypadku braku takiej możliwości dopuszcza odprowadzenie wód opadowych na własny teren nieutwardzony, do dołów chłonnych lub do zbiorników retencyjnych; - w przypadku wykorzystywania wód opadowych, gromadzonych w zbiornikach retencyjnych,do spłukiwania toalet, podlewania zieleni, mycia dróg i chodników oraz innych potrzeb gospodarczych należy w tym celu wykonać odrębną instalację, niepołączoną z instalacją wodociągową. - ustala stawki opłat za odprowadzanie ścieków opadowych; Odprowadzenie wód opadowych z nieruchomości można zrealizować poprzez wprowadzenie ścieków do zbiorczej kanalizacji deszczowej, jeśli taka istnieje. Zgodnie z zapisami ustawy o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków zabrania się jednak wprowadzania ścieków opadowych i wód drenażowych do kanalizacji sanitarnej. Niestety, w wielu miejscowościach, jest to powszechny proceder (fot. 3), a jego bezpośrednim skutkiem jest zwiększony dopływ ścieków do oczyszczalni podczas opadów. Wodę opadową można
alternatywnie zagospodarować we własnym zakresie, o ile nie zmieni to stanu wody na gruncie, a zwłaszcza kierunku odpływu znajdującej się na gruncie wody opadowej, ani kierunku odpływu ze źródeł ze szkodą dla gruntów sąsiednich (ustawa Prawo wodne). Niniejsza ustawa zabrania także odprowadzania wód oraz ścieków na grunty sąsiednie. Obowiązek zagospodarowania wód opadowych na własnej posesji nakłada niekiedy Miejscowy Plan Zagospodarowania Przestrzennego. Fot.3. Kontrola nielegalnych podłączeń wody deszczowej do kanalizacji sanitarnej. Metoda polega na wtłaczaniu dymu do sieci, który w przypadku nielegalnego podłączenia wydobywa się na terenie posesji (www.wodkaneko.pl) W ostatnich latach w wielu miastach decyzją rady miejskiej wprowadzone zostały opłaty za odprowadzanie wód deszczowych do sieci kanalizacyjnej, także z posesji indywidualnych, naliczane na podstawie powierzchni uszczelnionej (zwykle największy udział w tej powierzchni ma powierzchnia dachu). Opłaty takie są powszechną praktyką w krajach UE i mają na celu zmotywowanie mieszkańców do zagospodarowywania wód opadowych na własnym terenie. Zebrane w ten sposób środki pokrywają koszty eksploatacji i renowacji systemu odprowadzania wód deszczowych. W Polsce jednak budzą wiele kontrowersji i nie są chętnie akceptowane, choć chcąc uniknąć tej opłaty i tak musimy ponieść koszty odprowadzania wód deszczowych tyle, że w postaci zryczałtowanej, niezależnie od tego, czy je odprowadzamy czy nie. Nieścisłości w zapisach ustawy prawo wodne oraz ustawy o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę, polegające na braku wyjaśnienia co należy rozumieć pod pojęciem "powierzchni zanieczyszczonych" i ograniczeniu się do przykładowego wymienienia terenów przemysłowych, dróg, parkingów o trwałej nawierzchni, spowodowało naliczanie opłat za wody opadowe odprowadzane z powierzchni dachów. Decyzja ta została zaskarżona przez jedną z poznańskich spółdzielni mieszkaniowych. W chwili obecnej, na podstawie decyzji sądu administracyjnego, uznaje się, że przykładowe podanie w tekście art. 2 pkt 8 lit. c ustawy o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę, terenów przemysłowych, składowych, baz transportowych, dróg i parkingów o trwałej nawierzchni wskazuje, iż ustawodawca używając pojęcia "powierzchnie zanieczyszczone" wiązał je z terenami, czyli powierzchnią ziemi, w tym również zabudowanej. Ponadto z definicji ceny za odprowadzone ścieki, określonej w 2 pkt 10 rozporządzenia Ministra Budownictwa z dnia 28 czerwca 2006 r. w sprawie określania taryf, z wzoru wniosku o zatwierdzenie taryf oraz z warunków rozliczeń za zbiorowe zaopatrzenie w wodę i zbiorowe odprowadzania ścieków wynika, że odbiorca usług jest obowiązany zapłacić przedsiębiorstwu
wodociągowo-kanalizacyjnemu za 1m 3 odprowadzonych ścieków powierzchni zanieczyszczonej o trwałej nawierzchni, z której odprowadzane są ścieki opadowe i roztopowe kanalizacją deszczową. W związku z powyższym naliczanie opłat za odprowadzanie ścieków w postaci wód opadowych i roztopowych przy zastosowaniu jako przelicznika 1 m 2 powierzchni dachów nie ma oparcia w przepisach prawa (sygnatury akt: IV SA/Po 916/09 - Wyrok WSA w Poznaniu, oraz II OSK 893/10 - Wyrok NSA z 2010-08-19). Metody odprowadzania wód opadowych Wody opadowe z terenów zurbanizowanych można w sposób konwencjonalny odprowadzić systemem kanalizacji zbiorczej (deszczowej lub ogólnospławnej) lub alternatywnie zagospodarować w miejscu ich powstawania poprzez retencjonowanie lub infiltrację (rys.3). Zagospodarowanie wód opadowych Odprowadzenie do zbiorczej sieci kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej Infiltracyjne zasilanie wód gruntowych Retencjonowanie i wykorzystanie Rys. 3. Sposoby zagospodarowania wód opadowych Odprowadzenie do zbiorczej sieci kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej Odprowadzenie wód opadowych systemem kanalizacji zbiorczej jest związane z koniecznością poniesienia wysokich nakładów inwestycyjnych. W przypadku wystąpienia deszczu nawalnego systemy kanalizacji deszczowej, projektowane zwykle na przyjęcie i odprowadzenie opadu występującego raz na 1-5 lat, często nie są w stanie przyjąć i odprowadzić całego opadu. W przypadku kanalizacji ogólnospławnej mieszanina ścieków bytowych i wód deszczowych tylko częściowo trafia do oczyszczalni ścieków. Nadmiar odprowadzany jest kanałem ulgi bezpośrednio do odbiornika, co powoduje jego zanieczyszczenie rozcieńczonymi ściekami bytowymi. Ponadto odprowadzenie wód deszczowych siecią kanalizacyjną powoduje ograniczenie naturalnego zasilania lokalnych wód gruntowych. Na terenach, z których wody deszczowe odprowadzane są metodami konwencjonalnymi obserwuje się szereg niekorzystnych zjawisk (Nowakowska-Błaszczyk 2004): obniżanie poziomu wód gruntowych i zmniejszanie ich zasobów,
degradację cieków wodnych na skutek braku zasilania gruntowego, lub też poprzez ich kanalizowanie na potrzeby odprowadzenia wód opadowych, nasilanie się zjawisk powodziowych oraz okresowy wzrost zanieczyszczeń w odbiornikach wód deszczowych, ograniczenie lub zanik życia biologicznego w rzekach będących odbiornikiem ścieków z kanalizacji. Fot.4. Wylot kanalizacji deszczowej do odbiornika Fot.5. Wysoki poziom wody w odbiorniku uniemożliwia odprowadzenie wód z systemu oczyszczania ścieków opadowych (fot. A. Karczmarczyk) W przypadku kanalizacji deszczowej istnieje konieczność zapewnienia odbiornika ścieków, który umożliwi odprowadzenie zebranej systemem zbiorczym wody (fot.4). Jest to zadanie trudne, a w przypadku, gdy opady występują intensywnie na znacznym obszarze (przy wysokim poziomie Przykładowo obszar Warszawy obejmuje powierzchnię ok. 50 000 ha. wód w odbiorniku), często Wody opadowe z terenu miasta odprowadzane są siecią kanalizacji nawet niemożliwe do ogólnospławnej (ok. 7 500 ha lewobrzeżnej i ok. 2 750 ha realizacji (fot.5). Dlatego prawobrzeżnej części miasta) oraz kanalizacji rozdzielczej (ok. 2 740 ha nowoczesne rozwiązania lewobrzeżnej części miasta) (Kłoss-Trębakiewicz i Osuch-Pajdzioska gospodarowania wodami 2004). Dla części miasta, gdzie nie ma kanalizacji deszczowej, opadowymi uwzględniają opracowywane są projekty alternatywne, zakładające decentralizację zbiorcze systemy odprowadzania wód opadowych.celem tej decentralizacji, poza kanalizacyjne jedynie tam, ograniczeniem skoncentrowanego odpływu wód opadowych jest także gdzie to konieczne. odnowa i rekultywacja zbiorników i cieków wodnych na terenie miasta Ponadto żaden zbiorczy (fot.6,7). system odprowadzania wód opadowych nie może być jedynym rozwiązaniem i musi być wspierany przez rozproszone w zlewni rozwiązania lokalne, zwiększające infiltrację i retencjonowanie wód deszczowych. Znacznie korzystniejszym dla środowiska i współcześnie promowanym rozwiązaniem zagospodarowania wód deszczowych jest zatrzymanie lub odprowadzenie ich części, bądź całości w miejscu wystąpienia opadu.
Fot. 6. Potok Służewiecki jako element systemu kanalizacji deszczowej południowej części Warszawy Fot. 7. Fragment systemu do retencjonowania i oczyszczania ścieków opadowych z Trasy Siekierkowskiej w Warszawie (fot. A. Karczmarczyk) Zapobiega to zaburzeniu stosunków wodnych na danym terenie, poprzez spowolnienie odpływu zmniejsza zagrożenie powodziowe, zmniejsza obciążenie sieci kanalizacyjnej w czasie ulewnych deszczy, a w przypadku magazynowania wody zapobiega skutkom suszy oraz stwarza możliwość mniejszego zużycia wody wodociągowej. W terenach zurbanizowanych powinno być ono realizowane jako istotny element wspomagający sieć kanalizacji deszczowej, tworząc tzw. miejski łańcuch wodny (ang. stormwater chain ). Głównym celem zastosowania takich rozwiązań jest poprawa bilansu wodnego terenów zurbanizowanych, zmniejszenie zagrożenia powodziowego poprzez spowolnienie odpływu, a także ochrona jakości odbiorników. Infiltracja wody opadowej Wody deszczowe można rozprowadzać w gruncie za pomocą infiltracji powierzchniowej lub infiltracji podpowierzchniowej (rys. 4). Do infiltracji powierzchniowej zalicza się odprowadzenie wód poprzez powierzchnie zielone (trawników, kwietników, rowów trawiastych), a także powierzchnie utwardzone nawierzchnią przepuszczalną. Infiltracja podpowierzchniowa jest natomiast stosowana tam, gdzie nie ma wystarczającej powierzchni terenu lub w połączeniu z systemem infiltracji powierzchniowej. Infiltracja podpowierzchniowa wymaga zastosowania urządzeń technicznych, takich jak studnie i rowy chłonne, drenaże i komory drenażowe, czy skrzynki rozsączające. Ostatnio popularność zdobywają również tzw. ogrody deszczowe (ang. rainwater garden ), które łączą w sobie cechy infiltracji powierzchniowej i podpowierzchniowej. Możliwość infiltracji wód opadowych zależy od istniejących warunków gruntowo-wodnych i uwarunkowań terenowych. Urządzenia infiltracyjne działają z różną efektywnością zależną m.in. od czynników naturalnych, w szczególności porowatości gruntu, początkowej zawartości wody w profilu i warunków klimatyczno-meteorologicznych, a także od czynników zależnych od człowieka - wielkości, ciągłości i kształtu urządzeń, sposobu ich wykonania, ilości i rodzaju zanieczyszczeń, dostających się do instalacji wraz ze spływami opadowymi oraz częstości i jakości przeprowadzanych konserwacji (Burszta-Adamiak i Polewka 2009).
Rys. 4. Metody infiltracji wód deszczowych (rys. A. Karczmarczyk) Retencjonowanie wody opadowej Opóźnienie odprowadzenia wód opadowych i roztopowych do odbiornika można realizować poprzez: retencjonowanie wód na powierzchni zlewni, retencjonowanie ścieków opadowych w sieci kanalizacyjnej, retencjonowanie wód w zbiornikach podziemnych. Retencjonowanie wód opadowych jest realizowane w różnej skali. W skali miasta ścieki opadowe mogą być gromadzone w stawach, które poza ochroną przeciwpowodziową łączą w sobie funkcję oczyszczającą, estetyczną i rekreacyjną. Gromadzona w stawach woda może być również wykorzystywana do nawodnień parków i ogrodów miejskich. Ostatnio niezwykle popularnym sposobem retencjonowania i opóźniania odpływu wód deszczowych w miastach są zielone dachy. W skali indywidualnego budynku (fot. 8,9) korzystne jest gromadzenie wód deszczowych (głównie spływu z dachu) w zbiornikach (oczkach wodnych lub zbiornikach zamkniętych), w celu wykorzystania jako wody użytkowej (spłukiwanie toalet, utrzymanie czystości, nawadnianie). Fot. 8. Zbieranie wody deszczowej spływającej z dachu w beczce Fot. 9. Wykorzystanie wody deszczowej do zasilania stawu (fot. A. Karczmarczyk)
Każda forma retencjonowania wody (czy tzw. zbieranie wody, ang. water harvesting ) przynosi wymierne korzyści w postaci: opóźnienia odpływu i ochrony odbiornika, zabezpieczenia ogrodu na okres suszy, oszczędności wysokiej jakości wody wodociągowej, a niekiedy ma wymiar estetyczny i siedliskotwórczy. Zrównoważone miejskie systemy odwadniające Połączenie powyższych rozwiązań tworzy tzw. zrównoważone miejskie systemy odwadniające (ang. sustainable urban drainage systems SUDS). Są to tanie i proste w eksploatacji rozwiązania, zaprojektowane w celu spowolnienia spływu powierzchniowego, redukcji wpływu urbanizacji i zagrożenia powodzią. Zapewniają one również oczyszczanie wód, ochronę jakości zasobów wodnych oraz tworzą nowe siedliska. Można stosować różne typy powierzchniowych i podpowierzchniowych zrównoważonych systemów odwadniających w zależności od spodziewanego przepływu, jakości wód deszczowych, dostępnego terenu, czynników ekonomicznych i ekologicznych. Do podstawowych urządzeń zalicza się: - stawy retencyjne suche bez stałego zwierciadła wody, służące do krótkiego retencjonowania wody i usuwania zawiesin, ale nie zapewniające oczyszczania biologicznego. - stawy retencyjne mokre stale utrzymujące wodę, służące do usuwania zawiesin i zanieczyszczeń biodegradowalnych. Są one głębokie na max. 3 m i posiadają wydzielone, porośnięte roślinnością strefy płytsze (25-50% powierzchni). - systemy bagienne stale podmokłe, przeznaczone do usuwania związków biodegradowalnych. Zwykle wymagają one znacznej powierzchni, są dość płytkie 0.5-0.75m, i w ok. 75% porośnięte makrolitami. Są bogatym siedliskiem, zwiększają bioróżnorodność. - rowy trawiaste umożliwiające retencjonowanie małej ilości wody oraz jej infiltrację. Redukują one prędkość wody (ograniczają erozję), zmniejszają i opóźniają spływ powierzchniowy. W niewielkim stopniu usuwają także zanieczyszczenia. - nawierzchnie porowate z dużą podpowierzchniową pojemnością retencyjną. - zielone dachy rozwinięcie tradycyjnego dachu poprzez zastosowanie hydroizolacji, zabezpieczenia przed korzeniami, warstwy drenażowej, włókniny filtracyjnej, oraz lekkiego podłoża glebowego (substratu) i roślin (rys.5). Woda deszczowa magazynowana w substracie (oraz warstwie drenażowej) wykorzystywana jest przez rośliny oraz ulega ewapotranspiracji. Korzyści ze stosowania zrównoważonych systemów odwadniających to przede wszystkim symulacja działania systemów naturalnych oraz integracja instalacji z krajobrazem jako struktury atrakcyjnej wizualne, co poza oczywistymi korzyściami środowiskowymi i społecznymi stwarza siedliska i promuje zasilanie wód gruntowych. Ograniczenia możliwości zastosowania
zrównoważonych systemów drenażu wynikają z wymagań znacznych powierzchni, częstego serwisu oraz z potrzeby akceptacji społecznej dla naziemnych zbiorników. Pomimo tego zrównoważone metody zagospodarowania wód deszczowych mają wiele zalet w porównaniu z systemem konwencjonalnym (tj. zbiorczą siecią kanalizacyjną). Należą do nich: - ochrona jakości wody i powietrza, - obniżenie kosztów zagospodarowania ścieków deszczowych (infrastruktura, koszty eksploatacji), - infiltracyjne zasilanie wód podziemnych, - zmniejszenie szczytowych przepływów, - zmniejszenie ryzyka powodzi, - zmniejszenie zjawisk erozyjnych, - zmniejszenie degradacji rzek, jezior i innych odbiorników, - zmniejszenie kosztów kształtowania krajobrazu, - zwiększenie wartości naturalnego środowiska, estetyki oraz szans rekreacji, - funkcja siedlisko twórcza. Zielone dachy jako element retencji wód opadowych w miastach Dachy zielone to umieszczone na konstrukcjach budowli powierzchnie odtwarzające warunki gruntowe i pokryte roślinnością. Do dachów zielonych zaliczamy nie tylko powierzchnie biologicznie czynne na dachach, ale również trawniki na podziemnych parkingach, czy tarasy zagospodarowane w sposób symulujący warunki naturalne. Rozróżnia się dwa podstawowe typy dachów zielonych: ekstensywny i intensywny (fot.10,11). Dach ekstensywny cechuje niski koszt wykonania, łatwość w utrzymaniu oraz małe obciążenie konstrukcji. Przy niskich nakładach można dzięki niemu uzyskać poprawę właściwości termicznych budynku, retencjonowanie wody opadowej, czy odtworzenie powierzchni biologicznie czynnej. Ten ostatni element jest najczęstszą przyczyną rosnącej popularności tego typu rozwiązań na terenach miejskich, jako że 50% dachu zielonego o powierzchni powyżej 10 m 2 można zaliczyć do powierzchni biologicznie czynnej. Wymóg zapewnienia minimum 25% powierzchni terenu zabudowywanego jako terenu biologicznie czynnego często ogranicza działania inwestorów, więc wielu deweloperów korzysta z takiej możliwości rekompensaty. Na dachach ekstensywnych stosuje się zwykle rośliny niewymagające pielęgnacji (zioła, mchy, rozchodniki oraz niektóre gatunki traw (fot. 12,13). Nie mają one również
wysokich wymagań wodnych, przez co można zastosować dość cienką warstwę substratu glebowego i nie obciążać nadmiernie konstrukcji budynku. Fot. 10. Dach zielony ekstensywny Fot. 11. Dach zielony intensywny (fot. A. Karczmarczyk) Dachy zielone intensywne stosuje się głównie wtedy, gdy dach poza funkcją powierzchni biologicznie czynnej, będzie pełnił także funkcję użytkową (fot.14,15). Są to dachy wymagające i trudne zarówno na etapie inwestycji, jak i eksploatacji. Dachy intensywne charakteryzują się bardziej skomplikowaną konstrukcją, większą miąższością substratu glebowego, związaną z rodzajem roślin, a co za tym idzie, również z koniecznością większej wytrzymałości konstrukcji budynku. Fot.12 i 13. Roślinność na dachach ekstensywnych (fot. A. Karczmarczyk, A. Rzyśkiewicz) Ponadto konieczna jest również pielęgnacja roślinności i zabezpieczenie jej potrzeb wodnych w okresie bezdeszczowym. W zamian za to dachy intensywne dają niemalże nieograniczone możliwości rozplanowania, zabudowy i użytkowania. Dachy zielone można również podzielić na płaskie (spadek do 10%) i skośne (Stanowski 2007).
Dachy ekstensywne mogą być wykonywane na powierzchniach o nachyleniu do 30%, jednak przy nachyleniu większym od 10% należy stosować odpowiednie zabezpieczenia przed erozją i osuwaniem. Fot.14. Roślinność na dachach intensywnych Fot.15. Zielone ściany biblioteki UW w Warszawie (fot. A. Karczmarczyk) Dachy intensywne natomiast można stosować na powierzchniach o spadku poniżej 10%. Dachy o spadku 1 3 (poniżej 7%) są optymalne pod zielone dachy. Nie należy się tu obawiać spiętrzenia wody, jednak jej nadmiar nie będzie odpływał zbyt szybko. Konstrukcja dachu zielonego Projektując zielony dach należy go traktować jako jeden system, którego składowe powinny być w pełni kompatybilne. Aby dach zielony funkcjonował prawidłowo, konieczne jest zastosowanie różnych warstw technicznych (rys. 5). Głównym ich zadaniem jest właściwe gospodarowanie wodą, poprzez jej retencjonowanie (do wykorzystania przez rośliny) oraz odprowadzenie jej nadmiaru. Ponieważ zielone dachy działają jak zbiorniki retencyjne, konstrukcja na której są stosowane wymaga zabezpieczenia przed wodą i wilgocią. Służy temu hydroizolacja. Wymagania stawiane tej warstwie są wysokie, gdyż jej sprawne funkcjonowanie jest niezbędnym warunkiem zabezpieczenia budynku. Musi ona być wykonana z materiału najwyższej jakości odpornego na przerastanie korzeni i kwasy humusowe. Niekiedy alternatywą do hydroizolacji odpornej na przerastanie korzeni może być stosowanie zwykłej hydroizolacji i dodatkowej folii przeciwkorzennej. Termoizolacja budynku może być wykonana jako warstwa zabezpieczona hydroizolacją (dach ocieplony), bądź też jako warstwa układana już na zaizolowanym stropie dachu (dach odwrócony). Za odprowadzenie nadwyżki wody w czasie obfitych opadów odpowiada drenaż. Warstwę drenażową można wykonać z kruszywa o odpowiednich frakcjach, lecz jego wadą jest znaczny ciężar. Dlatego obecnie najczęściej stosuje się lekkie maty drenażowe, które pracują jako warstwa wodonośna oraz magazyn wody opadowej na dachu zielonym. Warstwa ta
ma również za zadanie umożliwić dyfuzję pary wodnej z termoizolacji do warstw wegetacyjnych, jak również zapewnić wraz z opaskami żwirowymi właściwą wymianę gazową, czyli dotlenienie warstwy korzeniowej roślin (www.dachyzielone.pl). Rys. 5. Przykładowy układ warstw technicznych w dachu zielonym (www.greenroofguide.co.uk) Woda płynąca w układzie drenażowym dachu zielonego musi zostać bezpiecznie z niego odprowadzona za pomocą orynnowania, wpustów attykowych i wpustów powierzchniowych. Aby zielone dachy mogły być zielone, trzeba stworzyć warunki gruntowe odpowiednie dla roślin, a jednocześnie zapewnić odpowiednie retencjonowanie i odprowadzanie wody deszczowej. Służą temu substraty dachowe, czyli lekkie mieszanki mineralno-organiczne, specjalnie przygotowane do różnego typu nasadzeń (ekspensywnych lub intensywnych). Prawidłowo dobrane podłoża zapewniają optymalne warunki dla rozwoju roślin (optymalna pojemność wodna, optymalna zawartość składników odżywczych, zasolenie, ph), stabilne odprowadzanie wody opadowej, gromadzenie wody w strukturze. Powinny być odporne na osiadanie i na zmienne warunki atmosferyczne (mróz, wiatr), a także nie powinny zawierać dużej ilości cząstek spławianych, żeby uniknąć kolmatacji włókniny filtracyjnej.
W systemie dachu zielonego funkcje ochronne, separacyjne, magazynujące oraz filtracyjne są pełnione przez geowłókniny. Chronią one przed uszkodzeniem warstwę hydroizolacji, zapobiegają przedostawaniu się cząstek substratu do drenażu, jednocześnie przepuszczając do niego wodę, a dodatkowo jej część gromadzą w swojej strukturze. Włókniny stosowane w różnych miejscach różnią się parametrami np. odpornością na przebicie lub rozciąganie, czy wodoprzepuszczalnością. Dobór odpowiednich gatunków i odmian roślin jest kluczową sprawą dla osiągnięcia dobrego efektu. Na dachach ekstensywnych przeważają mało wymagające odmiany roślin tj.: rozchodnik (Sedum), rojnik (Sempervium), skalnica (Saxifraga) i macierzanka (Thymus). Dachy intensywne stwarzają szerokie możliwości zastosowania roślin ogrodowych, przy czym należy pamiętać, że warunki klimatyczne panujące na dachu są bardziej ekstremalne, niż w przypadku ich uprawy w gruncie. Korzyści wynikające ze stosowania dachów zielonych Korzyści wynikające ze stosowania dachów zielonych, szczególnie w miastach, są bardzo szerokie. Można je podsumować następująco: 1. Redukują odpływ wód opadowych o ok. 50-99% (rys. 6, tab.3). Poprzez produkcję pary wodnej następuje odświeżenie, ochłodzenie i oczyszczenie powietrza, co wpływa na poprawę mikroklimatu w miastach. Z kolei retencjonowanie wody opadowej obniża zagrożenie powodziowe na terenach zurbanizowanych, a także umożliwia późniejsze jej zagospodarowanie. 2. Redukują efekt miejskiej wyspy ciepła (ang. urban heat island ). Jest to zjawisko występowania wyższych temperatur w terenie miejskim w porównaniu z terenami pozamiejskimi. Różnica ta wynosić może 0,5-0,8 o C latem i 1,1-1,6 o C zimą, chociaż niektóre źródła mówią o różnicach 5-6 o C, a w Warszawie nawet 9 o C. Efekt ten jest wynikiem braku roślin i gleb, które absorbowałyby światło słoneczne i brałyby udział w parowaniu wody. W miastach promieniowanie słoneczne jest absorbowane przez nawierzchnie dróg, parkingów i budynki. Ponieważ nawierzchnie te nie mają zdolności retencjonowania wody, która mogłaby ewaporować, energia słoneczna powoduje ich podgrzewanie. Nagrzane powierzchnie ogrzewają z kolei sąsiadujące warstwy powietrza będące z nimi w kontakcie, a na skutek konwekcji - także jego wyższe partie. 3. Poprawiają jakość powietrza a. bezpośrednio poprzez wykorzystanie CO 2 przez rośliny oraz przez pochłanianie pyłów z powietrza, b. pośrednio poprzez poprawę warunków termicznych budynku (zmniejszenie emisji
gazów cieplarnianych poprzez zmniejszenie zużycia energii na ogrzewanie i pracę klimatyzatorów). 4. Wydłużają trwałość dachu poprzez jego ochronę przed wpływem czynników klimatycznych, jak promieniowanie ultrafioletowe, czy zmiany temperatury. 5. Poprawiają jakość życia i przestrzeni poprzez: a. zwiększenie bioróżnorodności, b. przyjazny wygląd, c. regulację warunków termicznych budynku (dachy zielone nagrzewają się do 25-40 o C, a dachy z pokryciem bitumicznym do ok. 80-100 o C), d. redukcję hałasu (nawet o 20-30 db poprzez odbicie i częściowe pochłonięcie). 6. Zwiększają udział powierzchni biologicznie czynnej 7. Zwiększają efektywność energetyczną budynków (metoda chłodzenia pasywnego) Rys 6. Retencjonowanie wody opadowej w zielonym rachu w ciągu roku w zaleznosci od typu dachu i mższości substratu. E dach ekstensywny; I dach intensywny (dane wg: www.abc-dachy.pl) Główną motywacją do stosowania dachów zielonych w miastach powinna być ich zasadnicza funkcja, czyli opóźnianie odpływu i retencjonowanie wód opadowych. Tymczasem w Polsce, na skutek nieścisłości prawnych, dotyczących zasad zagospodarowania wód i ścieków opadowych, główną motywacją jest konieczność zapewnienia powierzchni biologicznie czynnej. Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2009 nr 56 poz. 461) określa minimalną powierzchnię terenu biologicznie czynnego (co najmniej 25% powierzchni działki), jeżeli inny procent nie wynika
z ustaleń miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego. Ponadto prawo daje możliwość zaliczenia do tej powierzchni 50% powierzchni tarasów i stropodachów (o powierzchni minimum 10 m 2 ) z nawierzchnią zapewniającą naturalną wegetację. Możliwość ta jest coraz częściej wykorzystywana przez inwestorów, dla których każdy metr kwadratowy terenu wykorzystany pod zabudowę oznacza zwiększenie zysku z inwestycji. Tab.3. Model rocznego bilansu wód opadowych w przykładowym osiedlu mieszkaniowym położonym w centralnej Polsce (dane wg: www.dachyplaskie.info.pl) Osiedle: Udział powierzchni [%] E [%] S [%] R [%] Zieleń 20 8 2 10 Nawierzchnia utwardzona 20 6 11 3 Zabudowa 60 Dla dachu o powierzchni bitumicznej (bez pokrycia dachem zielonym) 18 42 0 Przy 20% pokrycia dachem zielonym 19,2 36 4,8 Przy 50% pokrycia dachem zielonym 21 27 12 Przy 100% pokrycia dachem zielonym 24 12 24 E - Parowanie z powierzchni architektonicznych lub roślinności i gruntu; S - Spływ powierzchniowy do systemu kanalizacji i rzek; R - Retencja wody w podłożu. Model prezentuje stopniową modyfikację bilansu wód opadowych wraz ze wzrostem udziału ekstensywnej zieleni dachowej w powierzchni wszystkich budynków, przy założeniu że są to dachy płaskie do ok. 9% spadku, pokryte bitumem. Opad w roku średnim wynosi 546 mm (100%). To nie jest takie proste, czyli popełniane błędy przy projektowaniu, konstrukcji i eksploatacji zielonych dachów Najczęstsze błędy popełniane przy projektowaniu, budowie i eksploatacji zielonych dachów to nadmierne obciążenie stropu, nieodpowiednia hydroizolacja, wadliwy system odprowadzania wody, źle dobrany substrat glebowy, niewłaściwy dobór roślin, zły dobór warstw dachu zielonego, dyfuzyjne zamknięcie termoizolacji, stosowanie materiałów niezgodnie z ich przeznaczeniem, brak zabezpieczeń przed osuwaniem na dachu skośnym oraz niewłaściwa pielęgnacja roślin (Stanowski 2008, 2009). Podstawowym i niosącym za sobą katastrofalne skutki błędem na etapie projektowania jest niewykonywanie obliczeń lub niedoszacowanie dopuszczalnego obciążenia stropu. Tymczasem zielony dach to układ wielu warstw,
które dodatkowo obciążają konstrukcję. Obciążenie to jest potęgowane poprzez retencjonowaną w zielonym dachu wodę opadową (tab. 4). Tab.4. Przykładowy ciężar dachu ekstensywnego i intensywnego w stanie suchym i nasyconym (na podstawie Kożuchowski 2009) Dach ekstensywny; roślinność: rozchodniki Dach intensywny; roślinność: trawnik i niskie krzewy Warstwa Ciężar w stanie suchym [kg m -2 ] Ciężar w stanie nasyconym [kg m -2 ] Warstwa Ciężar w stanie suchym [kg m -2 ] Ciężar w stanie nasyconym [kg m -2 ] Folia przeciwkorzenna 0,5 mm 0,5 0,5 Geowłóknina ochronna 900 g m -3 0,9 10,0 Drenaż liniowy 0,1 0,1 Substrat dachowy 10 cm 96 115 Mata rozchodnikowa 1m 2 15,0 20,0 Folia przeciwkorzenna 0,5 mm 0,5 0,5 Geowłóknina ochronna 500 g m -3 0,5 5,5 Mata drenażowa 25 mm 3,0 9,0 Geowłóknina filtracyjna 100 g m -2 0,1 0,2 Substrat dachowy 25 cm 300 350 Trawa z rolki 1 m 2 20 30 Razem 112,5 145,6 Razem 324,1 395,2 Ciężar wody Ciężar wody zgromadzonej w warstwach 33,1 zgromadzonej w warstwach 71,1 Przeciętny ciężar dachu ekstensywnego waha się w granicach 150-250 kg m -2, a dachu intensywnego - 300-400 kg m -2. W praktyce ciężar zielonych dachów może się istotnie różnić od przytoczonego w powyższej tabeli. Dla dachu ekstensywnego może wynosić od 40 kg m -2, a dla dachu intensywnego osiągając nawet 800 kg m -2 (Kożuchowski 2009). Dlatego na etapie projektowania konieczna jest konsultacja specjalisty konstruktora, który jest w stanie ocenić, jaki ciężar jest w stanie przenieść nasz budynek. Do budowy zielonych dachów należy stosować hydroizolację najwyższej jakości, łączącą w sobie własności hydroizolacyjne i przeciwkorzenne. Normy odporności na przerastanie korzeni w Polsce nie zostały opracowane, dlatego w praktyce korzysta się ze standardów opracowanych przez niemiecki instytut FFL (www.fll.de). Źle dobrana hydroizolacja jest jednym z najniebezpieczniejszych błędów konstrukcyjnych, gdyż poprzerastana korzeniami traci swoje właściwości i powoduje zawilgocenie konstrukcji, a to pociąga za sobą konieczność bardzo kosztownej przebudowy dachu zielonego. Warstwy dachu zielonego mają określone parametry i przystosowane są do pełnienia konkretnych funkcji. Inne parametry charakteryzują warstwy pod ciąg komunikacyjny, a inne pod zazielenienie ekstensywne i nie można ich dowolnie zastępować. Problemy wywołuje również zastępowanie przewidzianych w projekcie materiałów tańszymi zamiennikami.
Najczęstszym błędem przy dachach odwróconych jest zamknięcie termoizolacji warstwą nieprzepuszczalną dla pary wodnej (np. przy układzie hydroizolacja + termoizolacja + folia przeciwkorzenna = warstwa termoizolacji pomiędzy warstwami nieprzepuszczalnymi). Przy dachach skośnych najczęstszym błędem jest niewystarczające zabezpieczenie przed osuwaniem (Stanowski 2008). Nadmiar wody niezmagazynowanej w substracie oraz w innych warstwach dachu zielonego musi zostać odprowadzony. Do najczęstszych błędów w tym zakresie można zaliczyć: nieodpowiednią konstrukcję i osadzenie wpustów, zbyt małą ilość wpustów, brak możliwości przeglądu i konserwacji wpustów, brak opasek żwirowych wzdłuż kominów, ścian, attyk i studzienek kontrolnych oraz odgradzanie substratu od opasek żwirowych nieprzepuszczalnymi materiałami (Stanowski 2009). Substrat glebowy powinien być dobrany do rodzaju dachu i planowanej roślinności. Aby uniknąć problemów, należy stosować specjalnie przygotowane substraty mineralnoorganiczne o odpowiedniej wodoprzepuszczalności, pojemności powietrznej i wodnej, nasiąkliwości, wadze i zagęszczalności, a także parametrach chemicznych (ph, zawartość składników odżywczych, zasolenie) dostosowanych do roślinności. Na dachach ekstensywnych stosuje się substraty o niekorzystnych warunkach rozwoju dla większości roślin, tak aby mogły się na nich bez konkurencji rozwijać mało wymagające gatunki pożądane (np. rozchodniki). Nie należy stosować gleby, ponieważ zawiera ona zwykle cząstki spławiane, które ulegają wypłukiwaniu i powodują kolmatację geowłókniny filtracyjnej. Fot. 16. Efekt nieodpowiedniego doboru roślinności do warunków klimatycznych, typu dachu i sposobu pielęgnacji (fot. A. Karczmarczyk) Najczęstszym błędem przy doborze roślinności jest stosowanie roślin o zbyt dużych wymaganiach siedliskowych, wrażliwych na silny wiatr i mróz (fot.16). Błędem jest również brak ochrony miejsc szczególnie narażonych na erozję wietrzną (krawędzie i naroża dachu) oraz brak stabilizacji wyższych krzewów i drzew. Dobór odpowiednich gatunków i odmian roślin jest kluczową sprawą dla osiągnięcia dobrego efektu, ale nawet najlepiej dobrana roślinność wymaga pielęgnacji, a częstym błędem jest jej zaniechanie.
Dobry dach zielony, czyli zrób to sam Dla prawidłowego funkcjonowania dachów zielonych niezbędnie konieczne jest spełnienie co najmniej czterech warunków. Należą do nich: odpowiednie obliczenie wytrzymałości konstrukcji, wysoka jakość zastosowanych materiałów do budowy warstw technicznych, wiedza na temat wymagań technologicznych i użytkowych oraz wykonanie. Lista wymienionych uprzednio błędów spotykanych przy konstrukcji dachów zielonych świadczy o tym, że nie jest to sprawa prosta. Dlatego, aby uniknąć w przyszłości problemów i żeby wymarzony dach zielony nie stał się zielonym koszmarem bezpieczniej jest zlecić projekt i wykonanie konstrukcji (wraz z dostawą materiałów) wyspecjalizowanej firmie. Koszty wykonania dachu zielonego Na koszt wykonania dachu zielonego składa się wiele czynników. Należą do nich: rodzaj zastosowanych materiałów (głównie drenażu i substratu), miąższość substratu, koszt robocizny, dostępność konstrukcji (np. jej wysokość), rodzaj roślinności oraz elementy dodatkowe tj. wpusty, rynny, opaski żwirowe i skrzynki kontrolne. Kożuchowski (2009) przedstawił następującą kalkulację kosztów dla dachu zielonego o powierzchni 300 m 2 : - dla dachu ekstensywnego, przy miąższości substratu 10 cm, z roślinnością typu rozchodniki - materiały 27 300 zł (91 zł / m 2 ), - dla dachu intensywnego, przy miąższości substratu 25 cm, z roślinnością typu trawnik i niskie krzewy materiały 54 750 zł (182,50 zł/m 2 ). W przypadku dachów intensywnych cena materiałów może osiągnąć nawet 400-500 zł/m 2 w zależności od ceny roślin, elementów małej architektury, nawierzchni, systemów nawadniania oświetlenia itp. Koszt wykonania natomiast zależy od trudności zlecenia, zaplecza budowy oraz długości okresu pielęgnacji i wahają się od 50 do 150 zł/m 2. Rozwiązania i koszty zagospodarowania wód deszczowych na posesjach prywatnych W budynkach jednorodzinnych można stosować większość z opisanych w niniejszym rozdziale metod. Do najprostszych w zastosowaniu zalicza się odprowadzenie wody za pomocą studni chłonnej, skrzynek lub komór drenażowych (rys.7). Coraz większą popularność zdobywa także odprowadzenie wody za pomocą ogrodu deszczowego. Poza infiltracją wód opadowych bardzo interesującym rozwiązaniem, mogącym w przyszłości przynieść wymierne korzyści finansowe jest gromadzenie i wykorzystanie wody opadowej na własnej posesji (rys.8). Z analizy przedstawionej w tabeli 5 wynika, że nie ma obecnie mechanizmów finansowych, które motywowałyby jakąkolwiek formę zagospodarowania wód opadowych (czas zwrotu inwestycji w przypadku braku opłat za odprowadzenie wód opadowych do systemu kanalizacji
deszczowej wynosi 27 lat). Wymagania prawne sugerują, aby w przypadku braku możliwości odprowadzenia wód opadowych do sieci kanalizacyjnej, zagospodarować je na własnym terenie. Jeżeli opłaty za odprowadzenie wód opadowych z gospodarstw indywidualnych zostaną wprowadzone (a jest taka potrzeba) czas zwrotu inwestycji w najtańszym wariancie może się zwrócić już nawet w ciągu 3 lat. Dla samorządów lokalnych, realizujących programy zagospodarowania wód opadowych na swoim terenie, zachęcenie lokalnej społeczności do działań indywidualnych może przynieść wymierne korzyści ekonomiczne, do których należą: - ograniczony zakres prac projektowych i uzgodnień, - ograniczona ingerencja w istniejącą infrastrukturę, - mniejsze utrudnienia dla mieszkańców na etapie budowy, - proste i szybkie prace budowlane, - szybkie i skuteczne rozwiązanie problemu odwodnienia. Obowiązek zagospodarowania wód deszczowych na terenie własnej nieruchomości może zostać wprowadzony uchwałą Rady Miejskiej poprzez zapisy Miejscowego Planu Zagospodarowania Przestrzennego. Rys.7. Odprowadzanie wód deszczowych za pomocą urządzeń infiltracyjnych (rys. A. Karczmarczyk)
Rys.8. Zbieranie i zagospodarowanie wód deszczowych na własnej posesji (rys. A. Karczmarczyk) Tab. 5. Analiza ekonomiczna różnych wariantów zagospodarowania wód opadowych na posesjach prywatnych (dane wg Burszta-Adamiak i Antosz 2011) Studzienka Zbiornik 3000 dm 3 plus urządzenia towarzyszące i zagospodarowanie wody deszczowej w domu i ogrodzie Zbiornik 1500 dm 3 i wykorzystanie wody poza budynkiem i rów chłonny z wypełnieniem żwirowym oraz odprowadzenie nadmiaru wód do rowu gminnego Studzienka i układ podziemnych skrzynek rozsączających Cena systemu do zagospodarowania wód opadowych [zł] 14 500 2000 2500 1500 Cena wody wodociągowej [zł/m 3 ] 4,14 Oszczędność wynikająca z ograniczenia opłat za wodę wodociągową [zł/rok] 208,24 73,57 n.d. n.d. Przewidywany okres zwrotu inwestycji po uwzględnieniu opłat za wodę wodociągową [lata] 70 27 n.d. n.d. Założona wysokość opłat za odprowadzenie wód opadowych [zł/m2/rok] 4,34 1,32 4,34 1,32 4,34 1,32 4,34 1,32 Oszczędność wynikająca z ograniczenia opłat za wody opadowe [zł/rok] 477,75 145,20 477,75 145,20 477,75 145,20 477,75 145,20 Przewidywany okres zwrotu inwestycji [lata] po uwzględnieniu opłat za wodę wodociągową oraz wody opadowe 21 41 3,5 9 5 17 3 10 Obliczenia wykonano przy następujących założeniach: opad roczny 700 mm; powierzchnia dachu 110 m 2 ; współczynnik spływu 0,95; jednostkowe zużycie wody do spłukiwania ustępu 30 dm 3 /d/osobę; jednostkowe zużycie wody do podlewania ogrodu 2,5 dm 3 /m 2 /d, zakładając podlewanie raz w tygodniu przez 6 miesięcy; powierzchnia ogrodu 250 m 2 ; jednostkowe zużycie wody do mycia samochodu 175 dm 3 /1 mycie zakładając mycie 2 razy w miesiącu; zapas wody w zbiorniku przewidziany na 14 dni.
Jak obliczyć ile wody deszczowej odpływa z naszego dachu? Do obliczenia rocznej ilości wody opadowej odpływającej z powierzchni dachu, Q [dm 3 ], można wykorzystać zależność: gdzie: Q = H*A* Ψ (1), Q ilość odpływającej wody opadowej [dm 3 ], H opad roczny [mm], A powierzchnia dachu [m 2 ], Ψ współczynnik spływu [-] na podstawie tab.6. Tab. 6. Wartości współczynników spływu wg PN-92/B-01707 Rodzaj powierzchni Współczynnik spływu Dachy o nachyleniu > 15 o 1,0 Dachy o nachyleniu < 15 o 0,8 Dachy żwirowe 0,5 Ogrody dachowe 0,3 Opad roczny H [mm], [l/m 2 ] należy przyjąć wg danych dla konkretnego rejonu kraju. Dane takie można znaleźć na stronie Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW) (www.imgw.pl), bądź też w Roczniku Statystycznym Rzeczpospolitej Polskiej w dziale Geografia lub w Roczniku Statystycznym Warszawy (www.stat.gov.pl) (tab.7). Tab.7. Miesięczne sumy opadów na stacji meteorologicznej Warszawa-Okęcie (Rocznik Statystyczny Warszawy, www.stat.gov.pl) Miesięczne sumy opadów na stacji meteorologicznej Warszawa-Okęcie w latach 1971-2000 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 22 22 28 35 51 71 73 59 49 38 36 34 Roczna suma opadu z lat 1971-2000 dla stacji Warszawa-Okęcie to 519 mm
Przepływ obliczeniowy w przewodach odpływowych i podłączeniach kanalizacji deszczowej, q d, dm 3 /s należy obliczać wg wzoru: w którym: q d = Ψ*A*(I/10000) (2) Ψ współczynnik spływu [-], tab.6. A - powierzchnia odwadniana, [ m 2 ], I - miarodajne natężenie deszczu, dm 3 /(s * ha), przy wymiarowaniu kanalizacji deszczowej I = 300 dm 3 /(s * ha) Przykład obliczenia ilości wody deszczowej odpływającej z dachu wraz z wymiarowaniem zbiornika retencyjnego Założenia do obliczeń: 1. dach płaski A = 140 m 2 2. opad średni roczny H = 519 mm 3. współczynnik spływu dla dachu płaskiego Ψ = 0,8 4. miarodajne natężenie deszczu I = 300 dm 3 /(s * ha) 5. maksymalna liczba dni bez deszczu d=21 6. powierzchnia ogrodu 500 m 2 7. zużycie wody na podlewanie 60 dm 3 /(m 2 *rok) 8. położenie budynku 30 km na południe od Warszawy Na podstawie zależności (1) obliczono roczną ilość odpływającej wody opadowej: Q = 519*140*0,8= 58128 dm 3 /rok = 58,1 m 3 /rok Obliczona objętość jest całkowitą teoretyczną objętością wody, którą możemy zgromadzić. Możemy do tego celu zastosować zbiornik lub też uwzględnić tę ilość wody w bilansie przydomowego oczka wodnego, czy też stawu kąpielowego. W prezentowanym przykładzie zakłada się, że woda będzie gromadzona w zbiorniku podziemnym i wykorzystywana do podlewania ogrodu o powierzchni 500 m 2. Na podlewanie należy przewidzieć ok. 60 dm 3 /m 2 rocznie, co daje zapotrzebowanie: Z = 500 m 2 *60 dm 3 /(m 2 *rok) = 30000dm 3 /rok = 30 m 3 /rok, z czego woda będzie wykorzystywana nie w ciągu całego roku, a tylko w sezonie wegetacyjnym (IV-IX).