Zaštita kvalitete površinskih voda u Lappeenranti, Finska

U Finskoj je kvaliteta vode na jezeru Saimaa u blizini Lappeenrante ugrožena zbog povećanih padalina, poplava i ekstremnih vremenskih uvjeta zbog klimatskih promjena. Poplavna voda i voda od otapanja snijega nose kontaminante (mikroplastike, ulja i druge kemikalije, hranjive tvari, krute i organske tvari) u jezero. Opterećenje hranjivim tvarima uzrokuje eutrofikaciju jezera. U slučaju da onečišćenje hranjivim tvarima dovede do štetnog cvjetanja algi, pijenje ili kupanje u zahvaćenoj vodi može uzrokovati ozbiljne zdravstvene komplikacije. Na primjer, kupanje na plaži na kojoj su prisutne plavo-zelene alge može iritirati kožu ili uzrokovati želudac (npr. mučnina, bol u želucu, proljev, povraćanje) ili simptome slične gripi (npr. curenje iz nosa, glavobolja, nadraženost očiju, vrućica). To je posebno problematično jer je jezero Saimaa izvor pitke vode i rekreacijsko središte.

Upravljanje olujnim i otopljenim vodama stoga je ključno za prevladavanje tih izazova. Trenutačni klimatski program ima ciljeve za smanjenje količine oborinske vode i otopljene vode u gradskim oborinskim i kanalizacijskim sustavima. U općinskom planu upravljanja oborinskim vodama opisuje se potreba da se postojeće mreže i objekti prilagode budućim zahtjevima i da se poveća sposobnost grada da filtrira neželjene tvari iz oborinskih i otopljenih voda.

Izrada sveobuhvatnog plana za održivo pročišćavanje oborinskih voda za Lappeenrantu složen je zadatak. Grad se prostire na pet slivova (Saimaa, Saimaa Kanava, Ruoholampi, Rakkolanjoki i Alajoki). Kao i svi gradovi, Lappeenranta je složen urbani sustav sa složenim fizičkim, vlasničkim i pravnim međuodnosima između svojih sastavnica (parkovi, ceste, stambene zgrade, poslovne zgrade, industrije itd.).

U planu upravljanja oborinskim vodama ističu se pitanja koja se moraju uzeti u obzir pri projektiranju infrastrukture za upravljanje oborinskim vodama, kao što su postojanje prirodnih rezervata, lokaliteta povijesne baštine ili vrijednih krajobraznih područja, kojima bi trebalo dati širok vez pri utvrđivanju lokacija za nove objekte za upravljanje oborinskim vodama. Ključno je pitanje maksimalna razina oborina s kojom bi se sustav trebao moći nositi, uzimajući u obzir očekivani porast ekstremnih događaja zbog klimatskih promjena te lokalne posebne uvjete i ranjivosti, posebno veličinu i stanje vodnog tijela koje se ispušta.

Opći je cilj upravljanja vodama, kako je navedeno u Planu upravljanja oborinskim vodama, spriječiti pogoršanje stanja podzemnih voda u smislu ekološkog stanja i kvalitete vode za ljudsku uporabu, uključujući rekreacijsku. U planu su navedeni sljedeći ciljevi za upravljanje oborinskim vodama:

• Upravljanje i moguće sprječavanje šteta od poplava uzrokovanih oborinskim vodama
• Održavanje resursa podzemnih voda sprečavanjem ulaska štetnih tvari u podzemne vode i optimiziranjem apsorpcije vode u podzemne vode
• Očuvanje rekreacijske upotrebe vodnih tijela upravljanjem kvalitetom oborinskih voda smanjenjem unosa hranjivih tvari u vodna tijela
• Smanjenje širenja mreže cjevovoda i količine oborinske vode koja se ispušta u postrojenje za pročišćavanje na najmanju moguću mjeru
• Povećanje prirodnih metoda upravljanja oborinskim vodama i metoda upravljanja oborinskim vodama na licu mjesta kojima se promiče biološka raznolikost u prirodi i urbanim područjima, što je glavni fokus ove studije slučaja
• Korištenje oborinskih voda kao resursa, kao što je obilježje krajobraza, za navodnjavanje ili močvarno zemljište

Planom se utvrđuju i konkretniji ciljevi za upravljanje kvalitetom oborinskih voda u prihvatnim vodnim tijelima, kao što su smanjenje onečišćenja hranjivim tvarima i sprečavanje cvjetanja algi u zapadnoj regiji Saimaa.

Planom upravljanja oborinskim vodama utvrđuju se uvjeti za upotrebu prirodnih rješenja, kao što je promjena rasporeda ulica kako bi se osigurale zelene trake i područja biofiltracije te osigurao prostor za upravljačke strukture jer oborinske vode s ulica kojima se uvelike trguje mogu prenositi metale, ulja i mikroplastiku. Preporuke uključuju provedbu upravljanja kvalitetom vode, kao što je usmjeravanje oborinskih voda, te povećanje upotrebe propusnih kolnika i otvorenih jaraka kao rješenja za uličnu odvodnju. Na gradskim ulicama uvodi se novi sustav odvodnje temeljen na prirodi, koji uključuje sadnju optimizirane mješavine vegetacije uz rubnik kako bi se poboljšala filtracija vode u temeljni sustav prikupljanja vode. Ovaj sustav je povezan sa senzorima za daljinski nadzor kvalitete i protoka oborinskih voda, te poplave u sustavu odvodnje.

Izgrađeno je osam novih urbanih močvarnih područja; sedam duž obala Pien-Saimaanskog jezera i jedan na obali jezera Ruoholampi u blizini Lappeenrante, a potonje je dovršeno u rujnu 2023. Područje sedam Pien-Saimaan močvara uključuje tri ribnjaka i dio sličan potoku, koji dovodi vodu prikupljenu vodenom mrežom u močvare. Ribnjaci usporavaju protok vode, omogućujući da se onečišćujuće tvari u vodi Saimaa slegnu na dnu. Ribnjaci su izgrađeni na različitim visinama na padini, a budući da razina vode može znatno varirati, bazeni su opremljeni sustavom za smještaj preljeva. Močvarno područje Ruoholampi sprječava dotok hranjivih tvari i čvrste tvari u jezero Ruoholampi i odatle u Pien-Saimaa. Njome se također poboljšava biološka raznolikost i, s obzirom na to da se gradi u blizini škole, dobrobit učenika. Ostale strukture za upravljanje oborinskim vodama koje se temelje na prirodi uključuju bazene za zadržavanje oborinskih voda (Heinäkatu) i područje infiltracije Koulukatu (pilot-mjesto projekta TransformAr).

Retencijski bazen Heinäkatu koristi se za usporavanje otjecanja oborinskih voda kako bi se uravnotežili vrhunci poplava tijekom obilnih kiša i djelovalo kao rezerva kapaciteta za kanalizacijsku mrežu oborinskih voda. Voda se skuplja u retencijskom području i ispušta u sustav na drugom kraju. U retencijskom području protok vode se usporava, što omogućuje taloženje krutih tvari i drugih onečišćujućih tvari, tako da je voda koja se vraća u kanalizaciju oborinskih voda čišća. Vegetacija koja se razvija u bazenima tijekom vremena poboljšava pročišćavanje vode i pomaže kod isparavanja. Objekt se sastoji od dva bazena s branom od prirodnog kamena između njih. Bazeni su plitki s dubinom od oko 0,5 m i mogu se isušiti između padalina. Steppingstones su postavljeni na branu kako bi se potaknuo bliži pregled bazena, jer se područje koristi i kao okruženje za učenje za učenike obližnje škole.

Obnova ulice Koulukatu uključuje područje biofiltracije oborinskih voda u zelenom dijelu ulice, čime se smanjuje količina oborinske vode koja se ispušta u kanalizacijska i nepročišćena vodna tijela. Oborinska voda apsorbira se do razine podzemnih voda kroz strukturne slojeve biougljena i vapnenca te se ponovno puni.

Osim toga, u postrojenju za umjetne podzemne vode Huhtiniemi u Lappeenranti voda za kućanstva proizvodi se infiltracijom površinskih voda iz zapadnog dijela Pien-Saimae u podzemne vode. Huhtiniemi je jedino umjetno postrojenje za podzemne vode, od ukupno 10 podzemnih voda, u Lappeenranti. Sirova voda pumpa se iz Saimae u bazene za filtriranje pijeska na grebenu Huhtiniemi, koji služi kao prirodni filtar koji učinkovito pročišćava vodu. Voda se zatim pumpa iz bunara i podvrgava alkalizacijskom tretmanu i ultraljubičastoj dezinfekciji prije ulaska u vodoopskrbnu mrežu.

Osim toga, sustav gradskog površinskog otjecanja poboljšat će se i pratiti skupom novih senzora i povezanim praćenjem onečišćenja, kvalitete vode i protoka unutar sustava odvodnje. Nadalje, stanovnici će imati priliku pratiti implementirana rješenja putem aplikacije za pametne telefone crowdsourcing.

Kako bi se pripremio plan upravljanja oborinskim vodama, postupak savjetovanja s dionicima proveden je u jesen 2019. na trima radionicama na kojima su sudjelovali Lappeenrannan Energiaverkot Oy (lokalno komunalno poduzeće za distribuciju vode i energije), Gradsko poduzeće Lappeenranta za upravljanje zemljištem, urbanističko planiranje, ulice i okoliš, službe za zaštitu okoliša, nadzor zgrada, Služba spašavanja Južne Karelije i Centar za okoliš jugoistočne Finske (regionalni razvojni centar). Teme radionica bile su planiranje korištenja oborinskih voda i zemljišta, sustavi oborinskih voda i informacijski sustavi te prirodno upravljanje oborinskim vodama. Sažeci radionica korišteni su za izradu preliminarnog seta sadržaja Plana upravljanja oborinskim vodama, kao i elektroničkog popisa potrebnih dokumenata na kojima se ovaj plan temelji.

Prostorna ograničenja ograničenje su upravljanja oborinskim vodama. U Planu upravljanja oborinskim vodama navodi se da su strukture za upravljanje kvalitetom oborinskih voda obično veličine za obilne padaline jednom godišnje ili dvaput godišnje, što omogućuje dodatnih 20 % prostora za klimatske promjene, no na nekim lokacijama možda neće biti dovoljno prostora za obradu čak ni oborina jednom godišnje. U takvoj je situaciji provedena procjena troškova i koristi alternativnih rješenja, kao što su prirodna – urbana močvarna područja razvijena u Lappeenranti. Osim toga, povećanjem broja struktura oborinskih voda povećava se i godišnji rad na održavanju, a time i potrebni ljudski resursi.

U gusto izgrađenim središnjim urbanim područjima važan je estetski aspekt. U planu se predlaže usmjeravanje otjecanja u ulične drvorede i cvjetne gredice, opremljene infiltracijskim strukturama, zajedno s rješenjima za podzemnu odvodnju, kao što su ona koja se grade u Lappeenranti.

Koordinacija među uključenim institucijama i akterima mogući je ograničavajući čimbenik. Održavanje močvarnih područja i upravljanje njima odgovornost je Greenrealityja, općinske službe za zaštitu okoliša i održivi razvoj grada, dok drugim strukturama za upravljanje oborinskim vodama, kao što su bazeni za zadržavanje oborinskih voda (Heinäkatu) i infiltracijsko područje Koulukatu (pilot-mjesto projekta TransformAr), upravlja Odjel za ulice i urbani okoliš u okviru održavanja ulica i zelenih površina. Koordinacija privatne i javne odgovornosti za upravljanje oborinskim vodama i povezivanje na glavne mreže odvodnje u slučaju privatnih nekretnina također može biti ograničavajući čimbenik za plan. Posebno je zabrinjavajuće upravljanje otjecanjem iz industrijskih postrojenja zbog širokog raspona onečišćujućih tvari koje mogu ispuštati, što pak zahtijeva rješenja od slučaja do slučaja.

Izgradnja močvarnih područja bila je posebno uspješna i čini se da nije pretrpjela velike ograničavajuće čimbenike. Dostupnost zemljišta nije bila problem zbog smanjenja poljoprivrednih aktivnosti u području Lappeenranta. Jedini, privremeni ograničavajući faktor je vrijeme - potrebno je oko tri godine da močvarno područje u potpunosti izvrši svoje funkcije filtriranja i regulacije vode. S druge strane, močvare također imaju slikovite učinke i povećavaju rekreativnu privlačnost uključenih područja.

Dodatna je korist mogućnost replikacije rješenja. Grad Lappeenranta pridružio se projektu TransformAr u okviru Obzora 2020. kao partner za demonstracijske lokacije kako bi poboljšao i demonstrirao neke mjere prilagodbe poduzete u okviru plana upravljanja oborinskim vodama. Obuhvaćenost tih mjera prilagodbe projektom TransformAr pruža jedinstvenu priliku za praćenje njihova razvoja i mjerenje njihove učinkovitosti i prenosivosti. S obzirom na potonje, u okviru projekta razvijen je program praćenja s norveškim gradom Gjøvikom, gradom s oko 30.000 stanovnika na jezeru Mjøsa, najvećem jezeru u Norveškoj. Gjøvik je odabran kao replikator za Lappeenrantu s obzirom na njihovu sličnu osjetljivost na klimatske promjene u smislu urbanističkog planiranja i upravljanja vodama. Projektom TransformAr prati se provedba istog rješenja za prilagodbu u Gjøviku kao i u Lappeenranti.

Troškovi održavanja zelenih površina uključuju zimsko održavanje, čišćenje, održavanje objekata, opreme i namještaja te upravljanje vegetacijom. Ukupni troškovi održavanja zelenih površina 2023. iznosili su 1,69 EUR/m2.

Izgradnja i održavanje močvarnih područja planiraju se za svaku lokaciju posebno, stoga se za te troškove ne može navesti „tipičan” iznos. Međutim, kao primjer raspona uključenih troškova, uprava Lappeenrante navela je sljedeće primjere za izgradnju močvarnih područja:

• Troškovi retencijskog bazena Heinäkatu iznosili su 44 EUR/m2 za površinu od 3 000 m2, što je ukupno 132 000 EUR. To uključuje troškove materijala, prijevoza i rada, troškove sadnje novih stabala i vegetacije, radove na gradilištu, uključujući upravljanje gradnjom i druge zadatke na gradilištu, te građevinske zadatke koje izravno snosi gradska uprava.
• Infiltracijsko područje Koulukatu košta 340 EUR/m2 za 245 m2, što ukupno iznosi 83 300 EUR. To uključuje troškove materijala za infiltracijsko područje i cijevi koje ispuštaju oborinsku vodu u to područje, povezane troškove prijevoza i rada, troškove sadnje novih stabala i vegetacije, kao i radove na gradilištu, uključujući upravljanje izgradnjom i druge zadatke na gradilištu, te građevinske zadatke koje izravno snosi gradska uprava.
• Naposljetku, troškovi praćenja/senzora, uključujući senzore, instalaciju, održavanje, upravljanje, praćenje i usluge popravka te podatkovne usluge za 26 mjeseci, ukupno 21 000 EUR za pet točaka praćenja u tri područja.

Koristi od tih mjera uvedenih u okviru ove studije slučaja nisu procijenjene u kvantitativnom smislu. Jačanje kontrole kvalitete vode ima očite koristi za dobrobit građana i posjetitelja Lappeenrante u smislu zdravstvene sigurnosti koja proizlazi iz pouzdanih standarda vode za kućnu uporabu i u rekreacijske svrhe, čak i u slučaju poplava. Primjenom prirodnih rješenja za stvaranje močvarnih područja na području općine povećava se dostupnost zelenih površina. Mreža močvarnih područja također povećava biološku raznolikost i pruža stanište mnogim pticama i kukcima.

Osnova za izravno vodstvo općine Lappeenranta u novom programu upravljanja oborinskim vodama (uključujući prirodna rješenja) proizlazi iz izmjene Zakona o upravljanju vodama iz 2014. Prije toga, upravljanje oborinskim vodama bilo je regulirano Zakonom o gospodarenju vodama; nakon izmjene upravljanje oborinskim vodama sada je uređeno Zakonom o korištenju zemljišta i gradnji, s ciljem i svrhom promicanja upravljanja oborinskim vodama u cijelosti. U skladu sa Zakonom o korištenju zemljišta i gradnji, za organizaciju upravljanja oborinskim vodama odgovorna je općina. To se ne pretvara automatski u uključivanje privatnog vlasništva u sustav, što zahtijeva koordinaciju javnih i privatnih odgovornosti.

U 2018. godini reorganizirano je vlasništvo nad mrežom oborinskih voda i dijelovima vodoopskrbne mreže (odluka Gradskog vijeća). Nakon promjene vlasništva, potpisan je četverogodišnji ugovor o pružanju usluga između grada i vodovoda, koji je također uključivao obvezu izrade plana oborinskih voda na razini grada. Upravljanje oborinskim vodama temelji se na propisima o prostornom uređenju, prioritetima upravljanja oborinskim vodama u gradu (odjeljak 2.2.) i Zakonu o gradnji. Grad Lappeenranta također je vlasnik mreže odvodnje oborinskih voda.

Već je na snazi osam mjera koje se temelje na prirodi. Očekuje se da će novi otvoreni sustav jaraka zajedno sa senzorima, građanskom znanstvenom mrežom i istraživanjem biti dovršeni do kraja 2025., unutar vremenskog okvira projekta TransformAr. U okviru ovog programa provest će se ukupno 11 lokacija za prirodna rješenja, uključujući područje infiltracije Koulukatu (pilot lokacijaTransformAr).

Očekuje se da će močvarna područja, ako se pravilno održavaju, trajati neograničeno. S druge strane, senzori relativno kratko traju od oko godinu dana do 10 godina ili manje, ovisno o posebnim uvjetima na lokaciji instalacije, te će ih u slučaju kvara trebati zamijeniti (za pojedinosti vidjeti Zhu et al., 2023.).

Sanna Varis

sanna.varis@lappeenranta.fi

Plan upravljanja oborinskim vodama grada Lappeenranta (Lappeenrannnan Kaupungin Hulevesien Hallinnan Ohjelma)

Zhu et al. (2023). Perspektiva krajnjih korisnika jeftinih senzora za praćenje gradskih oborinskih voda: pregled. Znanost o vodi & Tehnologija 87 (11): 2648–2684. https://doi.org/10.2166/wst.2023.142