Опазване на качеството на повърхностните води в Лапенранта, Финландия

Във Финландия качеството на водата в езерото Саймаа близо до Лапенранта е изложено на риск от увеличаване на валежите, наводнения и екстремни метеорологични явления, дължащи се на изменението на климата. Водата и водата от топящия се сняг пренасят замърсители (микропластмаси, масла и други химикали, хранителни вещества, твърди и органични вещества) до езерото. Натоварването с хранителни вещества причинява еутрофикация на езерото. В случай, че замърсяването с хранителни вещества води до вреден цъфтеж на водорасли, пиенето или плуването в засегнатата вода могат да причинят сериозни здравословни усложнения. Например плуването на плаж, където има синьо-зелени водорасли, може да раздразни кожата или да причини стомаха (напр. гадене, стомашна болка, диария, повръщане) или грипоподобни симптоми (напр. хрема, главоболие, дразнене на очите, повишена температура). Това е особено проблематично, тъй като езерото Саймаа е източник на питейна вода и център за отдих.

Следователно управлението на бурята и топящата се вода е от основно значение за преодоляването на тези предизвикателства. Настоящата Програма за климата има за цел да намали количеството на дъждовна и разтопена вода в градските дъждовни и канализационни системи. Общинският план за управление на бурята описва необходимостта от адаптиране на настоящите мрежи и съоръжения към бъдещите нужди и от увеличаване на способността на града да филтрира нежелани вещества от дъждовна и разтопена вода.

Разработването на цялостен план за устойчиво пречистване на дъждовните води за Lappeenranta е сложна задача. Градът обхваща пет водосбора (Saimaa, Saimaa Kanava, Ruoholampi, Rakkolanjoki и Alajoki). Както всички градове, Лапенранта е сложна градска система със сложни физически, собственост и правни взаимовръзки между нейните компоненти (паркове, пътища, жилищни сгради, търговски сгради, индустрии и т.н.).

В плана за управление на бурята се изтъкват въпроси, които трябва да се вземат предвид при проектирането на инфраструктурата за управление на дъждовните води, като например наличието на природни резервати, обекти на историческото наследство или ценни ландшафтни зони, на които следва да се предостави широка котвена стоянка при определянето на обектите за нови съоръжения за управление на дъждовните води. Ключов въпрос е максималното равнище на валежите, с което системата следва да може да се справи, като се има предвид очакваното увеличение на екстремните явления, дължащи се на изменението на климата, и специфичните местни условия и уязвимост — по-специално размерът и положението на водния обект за заустване.

Общата цел на управлението на водите, както е посочено в плана за управление на бурята, е да се предотврати влошаването на състоянието на подземните води по отношение на екологичното състояние и качеството на водите за хуманна употреба, включително за отдих. В плана са изброени следните цели за управление на дъждовните води:

• Управление и евентуално предотвратяване на щети от наводнения от дъждовна вода
• Поддържане на подземните ресурси чрез предотвратяване на навлизането на вредни вещества в подземните води и оптимизиране на усвояването на водата в подземните води
• Запазване на използването за отдих на водните обекти чрез управление на качеството на дъждовните води чрез намаляване на входящите хранителни вещества във водните обекти
• Свеждане до минимум на разширяването на тръбопроводната мрежа и количеството дъждовна вода, зауствана в пречиствателната станция
• Увеличаване на природните методи и методите за управление на дъждовните води на място, които насърчават биологичното разнообразие в природните и градските райони, което е основният акцент на този казус
• Използване на дъждовна вода като ресурс, като например ландшафтна характеристика, за напояване или влажна зона

В плана се определят и по-конкретни цели за управление на качеството на дъждовните води в приемните водни обекти, като например намаляване на замърсяването с хранителни вещества и предотвратяване на цъфтежа на водорасли в западния регион Саймаа.

Планът за управление на бурята определя условията за използване на природосъобразни решения, като например промяна на уличното разположение, за да се осигурят зелени ивици и зони за биофилтрация и да се осигури пространство за структурите за управление, тъй като дъждовната вода от силно трафикираните улици може да пренася метали, масла и микропластмаси. Препоръките включват прилагане на управление на качеството на водите, като например насочване на дъждовната вода, и увеличаване на използването на пропускливи настилки и открити канавки като решения за отводняване на улиците. Въвежда се нова природосъобразна система за отводняване по улиците на града, която включва засаждане на оптимизирана растителност по протежение на бордюра, за да се подобри филтрирането на водата към основната система за събиране на вода. Тази система е съчетана със сензори за дистанционно наблюдение на качеството и потока на дъждовната вода и наводняването в дренажната система.

Изградени са осем нови градски влажни зони; седем по бреговете на езерото Пиен-Сайман и едно на брега на езерото Руохолампи близо до Лапенранта, последното приключи през септември 2023 г. Площта на седемте влажни зони Pien-Saimaan включва три езера и участък, подобен на поток, който пренася водата, събрана от водната мрежа на потока, във влажните зони. Езерата забавят водния поток, позволявайки на замърсителите във водата в Саймаа да се утаят на дъното. Езерата са построени на различни височини на склон и тъй като нивото на водата може да варира значително, басейните са обградени със система за преливане. Влажната зона Ruoholampi предотвратява преминаването на хранителни вещества и твърди вещества в езерото Ruoholampi и оттам до Pien-Saimaa. Той също така подобрява биологичното разнообразие и, изграждайки се в близост до училище, благосъстоянието на учениците. Други природосъобразни структури за управление на дъждовните води включват басейните за задържане на дъждовна вода (Heinäkatu) и зоната за инфилтрация на Koulukatu (пилотната площадка за трансформационен проект).

Басейнът за задържане на Heinäkatu се използва за забавяне на оттичането на дъждовна вода, така че да се балансират пиковете на наводненията по време на проливни дъждове и да се действа като буфер за капацитета на канализационната мрежа. Водата се събира в зоната на задържане и се изхвърля в системата от другия край. В зоната на задържане дебитът на водата се забавя, което позволява отлагане на твърди вещества и други замърсители, така че водата, върната в канализацията на дъждовната вода, да е по-чиста. Растителността, която се развива в басейните с течение на времето, подобрява пречистването на водата и спомага за изпаряването. Съоръжението се състои от два басейна с язовир от естествен камък между тях. Басейните са плитки с дълбочина около 0,5 m и могат да изсъхнат между валежите. На язовира са монтирани трампли, за да се насърчи по-внимателното наблюдение на басейните, тъй като районът се използва и като учебна среда за учениците от близко училище.

Обновяването на улица Кулукату включва зона за биофилтрация на дъждовна вода в зеления участък на улицата, което намалява количеството дъждовна вода, зауствана в канализационни и непречистени водни обекти. Дъждовната вода се абсорбира до подземните води през структурните слоеве от биовъглехидрат и варовик, като я презарежда.

Освен това в завода за изкуствени подземни води Huhtiniemi в Lappeenranta битовата вода се произвежда чрез инфилтрация на повърхностни води от западната част на Pien-Saimaa в подземните води. Huhtiniemi е единственото изкуствено съоръжение за подземни води, от общо 10 приемани подземни води, в Lappeenranta. Суровата вода се изпомпва от Saimaa до пясъчни филтрационни басейни на хребета Huhtiniemi, който служи като естествен филтър, който ефективно пречиства водата. След това водата се изпомпва от кладенци и се подлага на алкализираща обработка и ултравиолетова дезинфекция, преди да влезе в водоразпределителната мрежа.

Освен това системата за градски оттичане ще бъде подобрена и наблюдавана с набор от нови датчици и свързан мониторинг на замърсяването, качеството на водата и дебита в рамките на дренажната система. Освен това на жителите ще бъде дадена възможност да наблюдават внедрените решения чрез мобилно приложение за краудсорсинг.

За изготвянето на плана за управление на бурята процесът на консултации със заинтересованите страни беше проведен в рамките на три семинара през есента на 2019 г. с участието на Lappeenrannan Energiaverkot Oy (местна водоснабдителна и енергоразпределителна услуга), градоустройството на Lappeenranta, градското планиране, улиците и околната среда, екологичните услуги, строителния контрол, спасителната служба Южна Карелия и центъра ELY на Югоизточна Финландия (център за регионално развитие). Темите на семинарите бяха дъждовна вода и планиране на земеползването, дъждовна вода и информационни системи и естествено управление на дъждовната вода. Резюметата на работилниците бяха използвани за изготвяне на предварителен набор от съдържание на плана за управление на бурята, както и електронен списък на необходимите документи, на които се основава този план.

Пространствените ограничения са ограничение в управлението на дъждовните води. В плана за управление на бурята се отбелязва, че структурите за управление на качеството на дъждовните води обикновено се оразмеряват за обилни валежи веднъж годишно или два пъти годишно и дават възможност за допълнителен марж от 20 % за изменението на климата, но на някои места може да няма достатъчно място за справяне дори веднъж годишно с валежи. В тази ситуация беше извършена оценка на разходите и ползите от алтернативни решения, като например природосъобразните — градските влажни зони, разработени в Лапенранта. Освен това увеличаването на броя на структурите на дъждовните води също така увеличава годишните усилия за поддръжка, а оттам и необходимите човешки ресурси.

В гъсто застроените централни градски райони е важен естетическият аспект. Планът предлага канализиране на оттока в уличните дървесни алеи и цветни лехи, снабдени с инфилтрационни структури, съчетани с подземни дренажни решения — като тези, които се изграждат в Лапенранта.

Потенциален ограничаващ фактор е координацията между участващите институции и участници. Поддръжката и управлението на влажните зони е отговорност на Greenreality, услугата на общината за опазване на околната среда и устойчивото развитие на града, докато други структури за управление на дъждовните води, като например басейните за задържане на дъждовна вода (Heinäkatu) и зоната за инфилтрация на Koulukatu (пилотния обект на трансформационния проект), се управляват от отдела за улици и градска околна среда като част от поддръжката на улици и зелени площи. Координацията между частната и обществената отговорност за управлението на дъждовната вода и свързването към основните дренажни мрежи в случай на частни имоти също може да бъде ограничаващ фактор за плана. От особена важност е управлението на оттока от промишлени обекти поради широкия спектър от замърсители, които те могат да изхвърлят, което от своя страна изисква решения за всеки отделен случай.

Изграждането на влажни зони е особено успешно и изглежда не е претърпяло сериозни ограничаващи фактори. Наличието на земя не е било проблем поради намаляването на селскостопанските дейности в района Lappeenranta. Единственият временен ограничителен фактор е времето — отнема около три години, за да може влажната зона да изпълни напълно функциите си за филтриране и регулиране на водата. От друга страна, влажните зони също имат живописни ефекти и увеличават рекреационната привлекателност на засегнатите райони.

Допълнителна полза е възпроизводимостта на решенията. Град Лапенранта се присъедини към трансформатарния проект „ Хоризонт 2020“ като партньор на демонстрационен обект, за да подобри и демонстрира някои действия за адаптиране, предприети в рамките на плана за управление на бурята. Покритието на тези адаптационни действия чрез трансформационния проект предоставя уникална възможност за наблюдение на тяхното развитие и измерване на тяхната ефективност и преносимост. С оглед на последното е разработена последваща програма в рамките на проекта с норвежкия град Gjøvik, град с около 30,000 жители на езерото Mjøsa, най-голямото езеро в Норвегия. Gjøvik е избран за репликатор на Lappeenranta с оглед на тяхната сходна уязвимост по отношение на климата по отношение на градоустройството и управлението на водите. Трансформаторният проект наблюдава прилагането на същото решение за адаптация в Gjøvik, както в Lappeenranta.

Разходите за поддържане на зелени площи включват зимна поддръжка, почистване, поддръжка на конструкции, оборудване и обзавеждане, както и управление на растителността. През 2023 г. общите разходи за поддръжка на зелените площи възлизат на 1,69 EUR/м².

Изграждането и поддръжката на влажни зони са планирани за всеки отделен обект, поради което не може да се предостави „типична“ стойност за тези разходи. Въпреки това, като пример за диапазона на разходите, администрацията на Lappeenranta е предоставила следните примери за изграждането на влажните зони:

• Басейнът за задържане на Heinäkatu е струвал 44 EUR/m² за площ от 3000^m, възлизаща на общо 132,000 EUR. Това включва разходите за материали, транспорт и труд, разходите за засаждане на нови дървета и растителност, строителните работи, включително управлението на строителството и други задачи на обекта, както и строителните задачи, които се поемат пряко от администрацията на града.
• Инфилтрационната зона Koulukatu струва 340 EUR/m² за 245 m^2, на обща стойност 83,300 EUR. Това включва разходите за материали за инфилтрационната зона и тръбите, които изпускат дъждовна вода в района, свързаните с това разходи за транспорт и труд, разходите за засаждане на нови дървета и растителност, както и строителните работи, включително управлението на строителството и други задачи на обекта, както и строителните задачи, пряко поети от администрацията на града.
• И накрая, разходите за мониторинг/сензор, включително сензори, монтаж, поддръжка, управление, мониторинг и ремонт, плюс услуги за данни за 26 месеца, общо 21,000 EUR за 5 мониторингови пункта в 3 области.

Ползите от тези мерки, въведени в рамките на настоящия казус, не са оценени в количествено изражение. Засилването на контрола върху качеството на водата има очевидни ползи за благосъстоянието на гражданите и посетителите на Lappeenranta по отношение на здравната безопасност, произтичаща от надеждни стандарти за водата за битови цели и за развлекателни цели, дори при наличие на наводнения. Използването на природосъобразни решения за създаване на влажни зони на територията на общината увеличава наличието на зелени площи. Мрежата от влажни зони също увеличава биологичното разнообразие и осигурява местообитание за много птици и насекоми.

Основата за прякото ръководство на община Лапенранта в новата програма за управление на дъждовните води (включително НБС) произтича от изменение на Закона за управление на водите през 2014 г. Преди това управлението на дъждовните води е било регламентирано в Закона за управление на водите; след изменението управлението на дъждовните води вече се регулира от Закона за земеползването и строителството, с цел и с цел насърчаване на управлението на дъждовните води в неговата цялост. Съгласно Закона за земеползването и строителството отговорността за организирането на управлението на дъждовните води се носи от общината. Това не води автоматично до включването на частната собственост в системата, което изисква координация на публичните и частните отговорности.

През 2018 г. собствеността върху мрежата от дъждовни води и части от водоснабдителната мрежа беше реорганизирана (решение на градския съвет). След смяната на собствеността е подписано четиригодишно споразумение за обслужване между града и водоснабдителната компания, което включва и задължение за изготвяне на план за дъждовна вода в целия град. Управлението на дъждовните води се ръководи от регламентите за зониране, приоритетите за управление на бурята в града (раздел 2.2) и Кодекса за строителството. Град Лапенранта също притежава водоснабдителната мрежа за дъждовна вода.

Вече са въведени осем природосъобразни мерки. Новата отворена канавка, съчетана със сензори, мрежата за гражданска наука и проучването се очаква да бъде завършена до края на 2025 г., в рамките на срока на трансформарния проект. Общо 11 природосъобразни места за решения, включително зоната за инфилтрация на Koulukatu (трансформаторен пилотенобект), ще бъдат изпълнени в рамките на тази програма.

Очаква се влажните зони, ако се поддържат правилно, да продължат безсрочно. Сензорите, от друга страна, са относително краткотрайни от около една година до 10 години или по-малко, в зависимост от специфичните условия на мястото на инсталацията, и ще трябва да бъдат заменени в случай на повреда (вж. Zhu et al, 2023 г. за подробности).

Sanna Varis

sanna.varis@lappeenranta.fi

План за управление на бурята в град Лапенранта (Lappeenrannnan Kaupungin Hulevesien Hallinnan ohjelma)

Zhu et al. (2023). Гледна точка на крайния потребител на нискотарифните датчици за мониторинг на градските дъждовни води: преглед. Водни науки и технологии 87 (11): 2648—2684. https://doi.org/10.2166/wst.2023.142