A felszíni vizek minőségének védelme Lappeenrantában (Finnország)

Finnországban a Lappeenranta közelében található Saimaa-tó vízminőségét veszélyezteti a megnövekedett csapadékmennyiség, az áradások és az éghajlatváltozás miatti szélsőséges időjárási események. Az árvíz és az olvadó hóból származó víz szennyeződéseket (mikroműanyagok, olajok és egyéb vegyi anyagok, tápanyagok, szilárd és szerves anyagok) szállít a tóba. A tápanyagbevitel a tó eutrofizációját okozza. Abban az esetben, ha a tápanyagszennyezés káros algavirágzáshoz vezet, az érintett vízben való ivás vagy úszás súlyos egészségügyi szövődményeket okozhat. Például egy olyan strandon való úszás, ahol kékeszöld algák vannak jelen, irritálhatja a bőrt, vagy gyomorpanaszokat (pl. hányinger, gyomorfájdalom, hasmenés, hányás) vagy influenzaszerű tüneteket okozhat (pl. orrfolyás, fejfájás, szemirritáció, láz). Ez különösen problematikus, mivel a Saimaa-tó ivóvízforrás és rekreációs csomópont.

A vihar- és olvadékvíz-gazdálkodás tehát központi szerepet játszik e kihívások leküzdésében. A jelenlegi éghajlati program célja a csapadékvíz és az olvadékvíz mennyiségének csökkentése a városi csapadékvíz- és szennyvízrendszerekben. Az önkormányzat csapadékvíz-gazdálkodási terve leírja, hogy a jelenlegi hálózatokat és létesítményeket a jövőbeli igényekhez kell igazítani, és növelni kell a város azon képességét, hogy kiszűrje a nem kívánt anyagokat a csapadékvízből és az olvadékvízből.

A Lappeenranta fenntartható csapadékvíz-kezelésére vonatkozó átfogó terv kidolgozása összetett feladat. A város öt vízgyűjtő területen terül el (Saimaa, Saimaa Kanava, Ruoholampi, Rakkolanjoki és Alajoki). Mint minden város, Lappeenranta is összetett városi rendszer, bonyolult fizikai, tulajdonosi és jogi összefüggésekkel az alkotóelemei (parkok, utak, lakóépületek, kereskedelmi épületek, iparágak stb.) között.

A csapadékvíz-gazdálkodási terv kiemeli azokat a kérdéseket, amelyeket figyelembe kell venni a csapadékvíz-gazdálkodási infrastruktúra kialakítása során, mint például a természeti területek rezervátumainak, a történelmi örökségi helyszíneknek vagy az értékes tájterületeknek a jelenléte, amelyeknek széles körű kikötőhelyet kell biztosítani az új csapadékvíz-gazdálkodási létesítmények helyszíneinek meghatározásakor. Kulcsfontosságú kérdés a csapadék maximális szintje, amellyel a rendszernek képesnek kell lennie megbirkózni, figyelembe véve az éghajlatváltozás miatt várható szélsőséges események növekedését, valamint a helyi sajátos körülményeket és sebezhetőségeket - különösen a kibocsátó víztest méretét és helyzetét.

A vízgazdálkodás általános célja – amint azt a csapadékvíz-gazdálkodási terv is jelzi – a felszín alatti vizek állapotromlásának megelőzése az ökológiai állapot és az emberi felhasználásra szánt víz minősége tekintetében, beleértve a rekreációs célú felhasználásokat is. A terv a csapadékvíz-gazdálkodásra vonatkozóan a következő célkitűzéseket sorolja fel:

• A záporvíz okozta árvízkárok kezelése és esetleges megelőzése
• Fenntartja a felszín alatti vízkészleteket azáltal, hogy megakadályozza a káros anyagok bejutását a felszín alatti vizekbe, és optimalizálja a víz felszín alatti vizekbe történő felszívódását
• A víztestek rekreációs célú felhasználásának megőrzése a csapadékvíz minőségirányítása révén a víztestek tápanyagbevitelének csökkentése révén
• A csővezeték-hálózat bővítésének és a szennyvíztisztító telepre kibocsátott csapadékvíz mennyiségének minimalizálása
• Az esettanulmány középpontjában a természet és a városi területek biológiai sokféleségét előmozdító természetes és helyszíni csapadékvíz-gazdálkodási módszerek fejlesztése áll.
• A csapadékvíz erőforrásként, például tájképi elemként történő felhasználása öntözésre vagy vizes élőhelyekre

A terv konkrétabb célkitűzéseket is meghatároz a csapadékvíz minőségének kezelésére a befogadó víztestekben, mint például a tápanyagszennyezés csökkentése és az algavirágzás megelőzése Saimaa nyugati régiójában.

A csapadékvíz-gazdálkodási terv meghatározza a természetalapú megoldások használatának feltételeit, például az utcák elrendezésének megváltoztatását zöld sávok és bioszűrési területek biztosítása érdekében, valamint helyet biztosít a gazdálkodási struktúrák számára, mivel az erősen csempészett utcákból származó csapadékvíz fémeket, olajokat és mikroműanyagokat hordozhat. Az ajánlások között szerepel a vízminőség-irányítás végrehajtása, például a csapadékvíz irányítása, valamint az áteresztő járdák és nyílt árkok utcai vízelvezetési megoldásként való használatának növelése. Új, természetalapú vízelvezető rendszert vezetnek be a város utcáin, amely magában foglalja egy optimalizált növényzeti keverék telepítését a járdaszegély mentén, hogy javítsák a víz szűrését az alatta lévő vízgyűjtő rendszerbe. Ez a rendszer a csapadékvíz minőségének és áramlásának, valamint a vízelvezető rendszer elárasztásának távfelügyeletére szolgáló érzékelőkkel van összekapcsolva.

Nyolc új városi vizes élőhelyet építettek ki; hét a Pien-Saimaan tó partján, egy pedig a Ruoholampi tó partján, Lappeenranta közelében, az utóbbi 2023 szeptemberében készült el. A hét Pien-Saimaan vizes élőhely területe három tavat és egy patakszerű szakaszt foglal magában, amely a patak vízhálózata által összegyűjtött vizet hozza a vizes élőhelyekre. A tavak lelassítják a vízáramlást, lehetővé téve, hogy a Saimaa-vízben lévő szennyező anyagok leülepedjenek az alján. A tavak különböző magasságokban épülnek egy lejtőn, és mivel a vízszint jelentősen változhat, a medencéket a túlfolyások befogadására szolgáló rendszerrel szerelték fel. A Ruoholampi vizes élőhely megakadályozza, hogy a tápanyagok és a szilárd anyagok a Ruoholampi-tóba és onnan Pien-Saimaa-ba áramoljanak. Javítja továbbá a biológiai sokféleséget és – mivel egy iskola közelében épül – a diákok jólétét. Az egyéb természetalapú csapadékvíz-gazdálkodási struktúrák közé tartoznak a csapadékvíz-visszatartó medencék (Heinäkatu) és a Koulukatu beszivárgási terület (a TransformAr projekt kísérleti helyszíne).

A Heinäkatu retenciós medencét a csapadékvíz lefolyásának lelassítására használják, hogy egyensúlyba hozzák az árvízcsúcsokat a heves esőzések során, és kapacitáspufferként működjenek a csapadékvízcsatorna-hálózat számára. A vizet a retenciós területen gyűjtik össze, és a másik végén a rendszerbe bocsátják. A retenciós területen a víz áramlása lelassul, lehetővé téve a szilárd anyagok és egyéb szennyező anyagok lerakódását, így a csapadékvíz-csatornába visszajuttatott víz tisztább. A medencékben idővel kialakuló növényzet fokozza a víz tisztítását és segíti a párolgást. A létesítmény két medencéből áll, amelyek között természetes kőgát található. A medencék sekélyek, körülbelül 0,5 m mélyek, és az esőzések között kiszáradhatnak. Lépcsőfokokat helyeztek el a gátnál, hogy ösztönözzék a medencék alaposabb vizsgálatát, mivel a területet tanulási környezetként is használják a közeli iskola tanulói számára.

A Koulukatu utca felújítása magában foglal egy csapadékvíz bioszűrési területet az utca zöld részén, amely csökkenti a csatornába és a kezeletlen víztestekbe kibocsátott csapadékvíz mennyiségét. A csapadékvíz a bioszén és a mészkő szerkezeti rétegein keresztül felszívódik a talajvízbe, feltöltve azt.

Ezenkívül a Huhtiniemi mesterséges felszín alattivíz-üzemben Lappeenrantában a Pien-Saimaa nyugati részéről a felszíni víz felszín alatti vízbe történő beszivárgásával háztartási vizet állítanak elő. A Huhtiniemi az egyetlen mesterséges felszín alatti vízkezelő létesítmény Lappeenrantában a 10 felszín alatti vízbevezetésből. A nyers vizet Saimaa-ból a Huhtiniemi gerincen lévő szűrőmedencékbe szivattyúzzák, amely természetes szűrőként szolgál, amely hatékonyan tisztítja a vizet. A vizet ezután szivattyúzzák a kutakból, és lúgosító kezelésnek és ultraibolya fertőtlenítésnek vetik alá, mielőtt belépnének a vízelosztó hálózatba.

Emellett a városi lefolyórendszert új érzékelőkkel, valamint a szennyezés, a vízminőség és a vízelvezető rendszeren belüli áramlás kapcsolt nyomon követésével javítják és ellenőrzik. Továbbá a lakosok lehetőséget kapnak arra, hogy nyomon kövessék a megvalósított megoldásokat egy crowdsourcing okostelefon alkalmazáson keresztül.

A csapadékvíz-gazdálkodási terv előkészítése érdekében az érdekelt felekkel folytatott konzultációs folyamatra három munkaértekezlet keretében került sor 2019 őszén, a Lappeenrannan Energiaverkot Oy (helyi víz- és energiaelosztó közmű), Lappeenranta város földgazdálkodása, várostervezés, utcák és környezet, környezetvédelmi szolgáltatások, épületellenőrzés, a Dél-Karéliai Mentőszolgálat és a délkelet-finnországi ELY Központ (regionális fejlesztési központ) részvételével. A workshopok témái a záporvíz és a földhasználat tervezése, a záporvíz és az információs rendszerek, valamint a záporvíz természetes kezelése voltak. A műhelytalálkozók összefoglalóit felhasználták a csapadékvíz-gazdálkodási terv előzetes tartalmának, valamint a terv alapjául szolgáló szükséges dokumentumok elektronikus listájának elkészítéséhez.

A hely szűkössége korlátozza a csapadékvíz-gazdálkodást. A csapadékvíz-gazdálkodási terv megjegyzi, hogy a csapadékvíz-minőségirányítási struktúrákat jellemzően évi egyszeri vagy féléves heves esőzésekre méretezik, és további 20 %-os mozgásteret tesznek lehetővé az éghajlatváltozásra, egyes helyeken azonban előfordulhat, hogy még az évente egyszeri esőzések kezelésére sem lesz elegendő hely. Ilyen helyzetben elvégezték az alternatív megoldások, például a természetalapú megoldások – a Lappeenrantában kialakított városi vizes területek – költség-haszon értékelését. Emellett a csapadékvíz-struktúrák számának növelése növeli az éves karbantartási erőfeszítéseket és ezáltal a szükséges emberi erőforrásokat is.

A sűrűn beépített központi városi területeken fontos az esztétikai szempont. A terv azt javasolja, hogy a lefolyót terjesszék az utcák fasoraiba és virágágyásaiba, amelyek infiltrációs struktúrákkal vannak ellátva, és föld alatti vízelvezető megoldásokkal párosulnak – mint a Lappeenrantában épülők.

Az egyik lehetséges korlátozó tényező az érintett intézmények és szereplők közötti koordináció. A vizes élőhelyek karbantartása és kezelése a Greenreality, az önkormányzat környezetvédelmi és fenntartható városi fejlesztési szolgálatának feladata, míg más csapadékvíz-gazdálkodási struktúrákat, például a csapadékvíz-visszatartó medencéket (Heinäkatu) és a Koulukatu beszivárgási területet (a TransformAr projekt kísérleti helyszíne) az utcák és a városi környezet osztálya kezeli az utcák és zöldterületek karbantartásának részeként. A terv szempontjából korlátozó tényező lehet a csapadékvíz-gazdálkodással és magáningatlanok esetében a fő vízelvezető hálózatokhoz való csatlakozással kapcsolatos magán- és állami felelősség összehangolása is. Különös aggodalomra ad okot az ipari területekről származó lefolyás kezelése az általuk kibocsátható szennyező anyagok széles köre miatt, ami viszont eseti megoldásokat tesz szükségessé.

A vizes élőhelyek építése különösen sikeres volt, és úgy tűnik, nem szenvedett jelentős korlátozó tényezőket. A földterületek rendelkezésre állása nem jelentett problémát a Lappeenranta területén folytatott mezőgazdasági tevékenységek visszaesése miatt. Az egyetlen, ideiglenes korlátozó tényező az idő - egy vizes élőhelynek körülbelül három évre van szüksége ahhoz, hogy teljes mértékben elvégezze vízszűrési és szabályozási funkcióit. Ráadásul a vizes élőhelyeknek festői hatásai is vannak, és növelik az érintett területek rekreációs vonzerejét.

További előny a megoldások megismételhetősége. Lappeenranta városa demonstrációs partnerként csatlakozott a H2020 TransformAr projekthez, hogy javítsa és bemutassa a viharvíz-gazdálkodási terv keretében hozott alkalmazkodási intézkedéseket. Ezeknek az alkalmazkodási intézkedéseknek a TransformAr projekt általi lefedettsége egyedülálló lehetőséget kínál fejlődésük nyomon követésére, valamint hatékonyságuk és átruházhatóságuk mérésére. Ez utóbbira tekintettel a projekt keretében nyomonkövetési programot dolgoztak ki a norvégiai Gjøvik városával, amely mintegy 30 000 lakosú város a Mjøsa-tavon, Norvégia legnagyobb taván. Gjøviket választották Lappeenranta replikátorának, mivel a várostervezés és a vízgazdálkodás szempontjából hasonló éghajlati sebezhetőséggel rendelkeznek. A TransformAr projekt ugyanazt az alkalmazkodási megoldást követi nyomon Gjøvikben, mint Lappeenrantában.

A zöldterületek fenntartásának költségei magukban foglalják a téli karbantartást, a tisztítást, a szerkezetek, berendezések és bútorok karbantartását, valamint a növényzet kezelését. 2023-ban a zöldterületek teljes karbantartási költsége 1,69 EUR/m2 volt.

A vizes élőhelyek építését és karbantartását telephelyenként tervezik, így ezekre a költségekre nem adható meg „tipikus” adat. A felmerülő költségek skálájának szemléltetésére azonban Lappeenranta közigazgatása a következő példákat hozta fel a vizes élőhelyek megépítésére:

• A Heinäkatu vízgyűjtő medencéjének költsége egy 3000 m2-es terület esetében 44 EUR/m2 volt, ami összesen 132 000 EUR-t tett ki. Ez magában foglalja az anyagok, a szállítás és a munkaerő költségeit, az új fák és növényzet telepítésének költségeit, az építési munkákat, beleértve az építési menedzsmentet és az egyéb helyszíni feladatokat, valamint a közvetlenül a város közigazgatása által viselt építési feladatokat.
• A koulukatui beszivárgási terület 340 EUR/m2-be került 245 m2-ért, összesen 83 300 EUR-ért. Ez magában foglalja a beszivárgási terület anyagainak és a csapadékvizet a területre kibocsátó csöveknek a költségeit, a kapcsolódó szállítási és munkaerőköltségeket, az új fák és növényzet telepítésének költségeit, valamint az építési munkákat, beleértve az építési menedzsmentet és az egyéb helyszíni feladatokat, valamint a közvetlenül a város közigazgatása által viselt építési feladatokat.
• Végezetül a nyomonkövetési/érzékelői költségek, beleértve az érzékelőket, a telepítést, a karbantartást, az irányítást, a nyomon követést és a javítási szolgáltatásokat, valamint az adatszolgáltatásokat 26 hónapig, összesen 21 000 EUR-t tesznek ki 5 megfigyelési pont esetében 3 területen.

Az ebben az esettanulmányban bevezetett intézkedések előnyeit nem értékelték mennyiségi szempontból. A vízminőség ellenőrzésének megerősítése nyilvánvaló előnyökkel jár Lappeenranta polgárainak és látogatóinak jóléte szempontjából, a háztartási és rekreációs célú vízre vonatkozó megbízható szabványokból eredő egészségügyi biztonság tekintetében, még árvizek esetén is. A természetalapú megoldásoknak az önkormányzat területén belüli vizes élőhelyek létrehozására való használata növeli a zöld területek rendelkezésre állását. A vizes élőhelyek hálózata a biológiai sokféleséget is növeli, és számos madár és rovar számára biztosít élőhelyet.

Lappeenranta önkormányzata közvetlen irányításának alapja az új csapadékvíz-gazdálkodási programban (beleértve a természetalapú megoldásokat is) a vízgazdálkodásról szóló törvény 2014. évi módosításából ered. Korábban a csapadékvíz-gazdálkodást a vízgazdálkodásról szóló törvény szabályozta; a módosítást követően a csapadékvíz-gazdálkodást jelenleg a földhasználatról és az építésről szóló törvény szabályozza, amelynek célja és célja a csapadékvíz-gazdálkodás egészének előmozdítása. A földhasználatról és az építésről szóló törvény értelmében a csapadékvíz-gazdálkodás megszervezése az önkormányzat feladata. Ez nem jelenti automatikusan a magántulajdon bevonását a rendszerbe, ami szükségessé teszi a köz- és magánfeladatok összehangolását.

2018-ban átszervezték a csapadékvíz-hálózat és a vízellátó hálózat egyes részeinek tulajdonjogát (Városi Tanácsi határozat). A tulajdonosváltást követően a város és a víziközmű-szolgáltató négyéves szolgáltatási megállapodást írt alá, amely magában foglalta a város egészére kiterjedő csapadékvíz-terv elkészítésének kötelezettségét is. A csapadékvíz-gazdálkodást a területrendezési előírások, a város csapadékvíz-gazdálkodási prioritásai (2.2. szakasz) és az építési szabályzat vezérli. Lappeenranta városa rendelkezik a csapadékvíz-elvezető hálózattal is.

Már nyolc természetalapú intézkedés van érvényben. Az érzékelőkkel összekapcsolt új nyílt árokrendszer, a civil tudományos hálózat és a felmérés várhatóan 2025 végére fejeződik be, a TransformAr projekt időkeretén belül. A program keretében összesen 11 természetalapú megoldási helyszínt valósítanak meg, köztük a Koulukatu beszivárgási területet (TransformAr kísérleti helyszín).

A vizes élőhelyek, ha megfelelően karbantartják őket, várhatóan határozatlan ideig tartanak. Az érzékelők viszont viszonylag rövid élettartamúak, körülbelül egy évtől 10 évig vagy annál rövidebb ideig, a telepítés helyszínének sajátos körülményeitől függően, és meghibásodás esetén ki kell őket cserélni (a részleteket lásd Zhu et al., 2023).

Sanna Varis

sanna.varis@lappeenranta.fi

Lappeenranta város csapadékvíz-gazdálkodási terve (Lappeenrannnan Kaupungin Hulevesien Hallinnan Ohjelma)

Zhu és mtsai. (2023). A városi csapadékvíz megfigyelésére szolgáló alacsony költségű érzékelők végfelhasználói perspektívája: felülvizsgálat. Víztudomány és vízerőmű; technológia 87 (11): 2648–2684. https://doi.org/10.2166/wst.2023.142