Paviršinio vandens kokybės apsauga Lappeenrantoje (Suomija)

Suomijoje vandens kokybei Saimos ežere netoli Lappeenrantos kyla pavojus dėl padidėjusio kritulių kiekio, potvynių ir ekstremalių meteorologinių reiškinių, kuriuos lemia klimato kaita. Potvynių vanduo ir tirpstančio sniego vanduo į ežerą perneša teršalus (mikroplastikus, alyvas ir kitas chemines medžiagas, maistines medžiagas, kietąsias ir organines medžiagas). Maistinių medžiagų įkrovimas sukelia ežero eutrofikaciją. Tuo atveju, jei tarša maistinėmis medžiagomis sukelia žalingą dumblių žydėjimą, gėrimas ar plaukimas paveiktame vandenyje gali sukelti rimtų sveikatos komplikacijų. Pavyzdžiui, plaukimas paplūdimyje, kuriame yra mėlynai žalių dumblių, gali dirginti odą arba sukelti skrandį (pvz., pykinimą, skrandžio skausmą, viduriavimą, vėmimą) ar į gripą panašius simptomus (pvz., slogą, galvos skausmą, akių dirginimą, karščiavimą). Tai ypač problemiška, nes Saimos ežeras yra geriamojo vandens šaltinis ir rekreacinis mazgas.

Todėl audrų ir tirpstančio vandens valdymas yra labai svarbus siekiant įveikti šiuos iššūkius. Dabartinė klimato programa turi tikslus sumažinti lietaus ir tirpstančio vandens kiekį miesto lietaus ir kanalizacijos sistemose. Savivaldybės paviršinių nuotekų tvarkymo plane aprašomas poreikis pritaikyti dabartinius tinklus ir įrenginius prie būsimų poreikių ir padidinti miesto gebėjimą filtruoti nepageidaujamas medžiagas iš paviršinių nuotekų ir tirpstančio vandens.

Parengti išsamų tvaraus paviršinių nuotekų valymo Lapenrantoje planą yra sudėtinga užduotis. Miestas išsidėstęs per penkis baseinus (Saimaa, Saimaa Kanava, Ruoholampi, Rakkolanjoki ir Alajoki). Kaip ir visi miestai, Lappeenranta yra sudėtinga miesto sistema su sudėtingais fiziniais, nuosavybės ir teisiniais ryšiais tarp jos komponentų (parkų, kelių, gyvenamųjų pastatų, komercinių pastatų, pramonės ir kt.).

Paviršinių nuotekų tvarkymo plane pabrėžiami klausimai, į kuriuos reikia atsižvelgti projektuojant paviršinių nuotekų tvarkymo infrastruktūrą, pavyzdžiui, gamtinių vietovių rezervatai, istorinio paveldo vietovės arba vertingi kraštovaizdžio plotai, kuriems turėtų būti suteikta plati prieplauka nustatant naujų paviršinių nuotekų tvarkymo įrenginių vietas. Pagrindinis klausimas yra didžiausias kritulių kiekis, kurį sistema turėtų būti pajėgi įveikti, atsižvelgiant į tikėtiną ekstremalių reiškinių padažnėjimą dėl klimato kaitos ir konkrečias vietos sąlygas bei pažeidžiamumą, visų pirma išleidžiamo vandens telkinio dydį ir padėtį.

Bendras paviršinių nuotekų tvarkymo plane nurodytas vandentvarkos tikslas – užkirsti kelią požeminio vandens ekologinės būklės ir žmonėms skirto vandens, įskaitant rekreacinį vandenį, kokybės blogėjimui. Plane išvardyti šie paviršinių nuotekų tvarkymo tikslai:

• Potvynių žalos, kurią sukelia liūčių vanduo, valdymas ir galima prevencija
• Išlaikyti požeminio vandens išteklius, užkertant kelią kenksmingoms medžiagoms patekti į požeminį vandenį ir optimizuojant vandens absorbciją į požeminį vandenį
• Vandens telkinių rekreacinio naudojimo išsaugojimas valdant paviršinių nuotekų kokybę mažinant į vandens telkinius patenkančių maisto medžiagų kiekį
• Vamzdynų tinklo plėtros ir į valymo įrenginius išleidžiamų paviršinių nuotekų kiekio mažinimas
• Gamtinių ir vietoje taikomų paviršinių nuotekų tvarkymo metodų, kuriais skatinama biologinė įvairovė gamtoje ir miestų teritorijose, tobulinimas, kuris yra pagrindinis šio atvejo tyrimo tikslas
• Paviršinių nuotekų kaip išteklių, pvz., kraštovaizdžio elemento, naudojimas drėkinimui arba šlapžemėms

Plane taip pat nustatyti konkretesni paviršinių nuotekų kokybės valdymo priimančiuose vandens telkiniuose tikslai, pavyzdžiui, mažinti taršą maisto medžiagomis ir užkirsti kelią dumblių žydėjimui Vakarų Saimos regione.

Stormwater tvarkymo plane nustatytos sąlygos naudoti gamtos procesais pagrįstus sprendimus, pavyzdžiui, pakeisti gatvių išdėstymą, kad būtų galima įrengti žaliąsias juostas ir biofiltracijos zonas, ir suteikti erdvę valdymo struktūroms, nes lietaus vanduo iš gatvių, kuriomis intensyviai prekiaujama, gali vežti metalus, alyvas ir mikroplastikus. Rekomendacijos apima vandens kokybės valdymo įgyvendinimą, pavyzdžiui, paviršinių nuotekų nukreipimą, ir pralaidžių šaligatvių ir atvirų griovių, kaip gatvių drenažo sprendimų, naudojimo didinimą. Įdiegiama nauja gamtos procesais pagrįsta miesto gatvių drenažo sistema, kuri apima optimalaus augmenijos mišinio sodinimą palei pakraštį, siekiant pagerinti vandens filtravimą į pagrindinę vandens surinkimo sistemą. Ši sistema yra sujungta su jutikliais, skirtais nuotoliniu būdu stebėti lietaus vandens kokybę ir srautą bei užtvindyti drenažo sistemą.

Pastatytos aštuonios naujos miesto šlapynių teritorijos; septyni palei Pien-Saimaan ežero pakrantę ir vienas ant Ruoholampi ežero kranto netoli Lappeenranta; pastarasis užbaigtas 2023 m. rugsėjo mėn. Septynių Pien-Saimaan šlapynių plotas apima tris tvenkinius ir upelio tipo atkarpą, iš kurios vanduo, surinktas upelio vandens tinkle, patenka į šlapynes. Tvenkiniai sulėtina vandens srautą, todėl Saimos vandenyje esančios teršalinės medžiagos gali nusėsti dugne. Tvenkiniai statomi skirtinguose aukščiuose ant šlaito, o kadangi vandens lygis gali labai skirtis, baseinai buvo apipavidalinti sistema, skirta perpildymui. Ruoholampi pelkė neleidžia maistinėms medžiagoms ir kietosioms medžiagoms patekti į Ruoholampi ežerą ir iš ten į Pien-Saimaa. Ja taip pat didinama biologinė įvairovė ir mokinių gerovė, nes ji statoma netoli mokyklos. Kitos gamtinės paviršinių nuotekų tvarkymo struktūros apima paviršinių nuotekų sulaikymo baseinus (Heinäkatu) ir Koulukatu infiltracijos teritoriją (projekto „TransformAr“ bandomąją teritoriją).

Heinäkatu sulaikymo baseinas naudojamas sulėtinti paviršinių nuotekų nutekėjimą, kad būtų galima subalansuoti potvynių pikus stiprių liūčių metu ir veikti kaip paviršinių nuotekų kanalizacijos tinklo pajėgumų buferis. Vanduo surenkamas sulaikymo zonoje ir išleidžiamas į sistemą kitame gale. Sulaikymo zonoje vandens srautas sulėtėja, leidžiant nusėsti kietosioms medžiagoms ir kitiems teršalams, kad vanduo, grąžintas į lietaus kanalizaciją, būtų švaresnis. Augalija, kuri laikui bėgant vystosi baseinuose, pagerina vandens valymą ir padeda išgaruoti. Įrenginys susideda iš dviejų baseinų su natūralaus akmens užtvanka tarp jų. Baseinai yra negilūs, maždaug 0,5 m gylio ir tarp kritulių gali išdžiūti. Siekiant paskatinti atidžiau apžiūrėti baseinus, prie užtvankos įrengti tarpiniai akmenys, nes ši teritorija taip pat naudojama kaip mokymosi aplinka netoliese esančios mokyklos moksleiviams.

Koulukatu gatvės renovacija apima paviršinių nuotekų biofiltracijos zoną žaliojoje gatvės dalyje, kuri sumažina į kanalizaciją ir nevalytus vandens telkinius išleidžiamų paviršinių nuotekų kiekį. Audros vanduo absorbuojamas iki požeminio vandens stalo per struktūrinius bioanglies ir kalkakmenio sluoksnius, jį įkraunant.

Be to, Lappeenrantos Huhtiniemi dirbtinio požeminio vandens gamykloje buitinis vanduo gaunamas į požeminį vandenį infiltruojant paviršinį vandenį iš vakarinės Pien-Saimaa dalies. Huhtiniemi yra vienintelis dirbtinis požeminio vandens įrenginys Lappeenrantoje (iš viso į jį patenka 10 gruntinio vandens). Neapdorotas vanduo pumpuojamas iš Saimos į smėlio filtravimo baseinus ant Huhtiniemi kraigo, kuris tarnauja kaip natūralus filtras, veiksmingai valantis vandenį. Tada vanduo pumpuojamas iš šulinių ir prieš patekdamas į vandens paskirstymo tinklą apdorojamas šarminant ir dezinfekuojamas ultravioletiniais spinduliais.

Be to, miesto paviršinių nuotekų sistema bus patobulinta ir stebima naudojant naujus jutiklius ir susietą taršos, vandens kokybės ir srauto drenažo sistemoje stebėseną. Be to, gyventojams bus suteikta galimybė stebėti įgyvendinamus sprendimus naudojantis visuomenės patalkos išmaniųjų telefonų programėle.

Siekiant parengti paviršinių nuotekų tvarkymo planą, konsultacijos su suinteresuotaisiais subjektais vyko trijuose 2019 m. rudenį surengtuose praktiniuose seminaruose, kuriuose dalyvavo vietos vandens ir energijos skirstymo įmonė „Lappeenrannan Energiaverkot Oy“, Lappeenrantos miesto žemės nuosavybės valdymo, miestų planavimo, gatvių ir aplinkos, aplinkosaugos paslaugų, pastatų kontrolės, Pietų Karelijos gelbėjimo tarnybos ir Pietryčių Suomijos ELY centro (regioninės plėtros centro) atstovai. Seminarų temos buvo paviršinių nuotekų ir žemės naudojimo planavimas, paviršinių nuotekų ir informacinės sistemos bei natūralus paviršinių nuotekų valdymas. Seminarų santraukos buvo naudojamos rengiant preliminarų Stormwater tvarkymo plano turinį, taip pat elektroninį būtinų dokumentų, kuriais grindžiamas šis planas, sąrašą.

Erdvės apribojimai riboja paviršinių nuotekų tvarkymą. Paviršinių nuotekų tvarkymo plane pažymima, kad paviršinių nuotekų kokybės valdymo struktūros paprastai yra tokio dydžio, kad jas būtų galima naudoti kartą per metus arba du kartus per metus smarkioms liūtims ir būtų galima papildomai 20 proc. sumažinti klimato kaitą, tačiau kai kuriose vietovėse gali nepakakti vietos net kartą per metus iškrentančioms liūtims valdyti. Esant tokiai situacijai buvo atliktas alternatyvių sprendimų, tokių kaip gamtos procesais pagrįsti sprendimai - Lappeenrantoje sukurtos miesto šlapynės, sąnaudų ir naudos vertinimas. Be to, padidinus paviršinių nuotekų statinių skaičių, taip pat padidėja metinės techninės priežiūros pastangos, taigi ir reikalingi žmogiškieji ištekliai.

Tankiai užstatytose centrinėse miesto teritorijose svarbus estetinis aspektas. Plane siūloma nuotėkį nukreipti į gatvių medžių juostas ir gėlynus, kuriuose įrengtos infiltracijos struktūros, kartu su požeminio drenažo sprendimais, kaip antai Lapenrantoje.

Galimas ribojantis veiksnys yra susijusių institucijų ir subjektų veiklos koordinavimas. Šlapynių priežiūra ir tvarkymas yra savivaldybės aplinkos apsaugos ir tvarios miesto plėtros tarnybos „Greenreality“ atsakomybė, o kitas paviršinių nuotekų tvarkymo struktūras, pavyzdžiui, paviršinių nuotekų sulaikymo baseinus (Heinäkatu) ir Koulukatu infiltracijos zoną (projekto „TransformAr“ bandomąją teritoriją), prižiūri Gatvių ir miesto aplinkos departamentas, vykdydamas gatvių ir žaliųjų zonų priežiūrą. Privačios ir viešosios atsakomybės už paviršinių nuotekų valdymą ir prijungimą prie pagrindinių drenažo tinklų koordinavimas privačios nuosavybės atveju taip pat gali būti ribojantis plano veiksnys. Ypač didelį susirūpinimą kelia nuotėkio iš pramoninių objektų valdymas dėl didelio teršalų, kuriuos jie gali išleisti, asortimento, o tai savo ruožtu reikalauja sprendimų kiekvienu konkrečiu atveju.

Šlapynių statyba buvo ypač sėkminga ir nepanašu, kad ji būtų patyrusi didelių ribojančių veiksnių. Žemės prieinamumas nebuvo problema dėl mažėjančios žemės ūkio veiklos Lappeenrantos vietovėje. Vienintelis laikinas ribojantis veiksnys yra laikas - šlapžemei reikia maždaug trejų metų, kad visiškai atliktų savo vandens filtravimo ir reguliavimo funkcijas. Be to, šlapžemės taip pat turi vaizdingą poveikį ir padidina susijusių vietovių rekreacinį patrauklumą.

Papildoma nauda yra sprendimų atkartojamumas. Lappeenrantos miestas prisijungė prie programos „Horizontas 2020“ projekto „TransformAr“ kaip demonstravimo vietos partneris, kad pagerintų ir pademonstruotų kai kuriuos prisitaikymo veiksmus, kurių imtasi pagal Stormwater tvarkymo planą. Šių prisitaikymo veiksmų įtraukimas į projektą „TransformAr“ suteikia unikalią galimybę stebėti jų plėtrą ir įvertinti jų veiksmingumą bei perkeliamumą. Atsižvelgiant į pastarąją, projekto metu buvo parengta tolesnė programa su Norvegijos miestu Gjøvik, kuriame gyvena apie 30 000 gyventojų Mjøsa ežere, didžiausiame Norvegijos ežere. Gjøvik buvo pasirinktas kaip Lappeenranta replikatorius, atsižvelgiant į jų panašų klimato pažeidžiamumą miestų planavimo ir vandentvarkos požiūriu. Įgyvendinant projektą „TransformAr“ stebimas to paties prisitaikymo sprendimo įgyvendinimas Gjovike ir Lappeenrantoje.

Žaliųjų plotų priežiūros išlaidos apima žiemos priežiūrą, valymą, konstrukcijų, įrangos ir baldų priežiūrą bei augmenijos valdymą. 2023 m. bendros žaliųjų zonų priežiūros išlaidos buvo 1,69 EUR/m².

Šlapynių statyba ir priežiūra planuojamos kiekvienoje vietoje atskirai, todėl negalima pateikti „tipinių“ šių išlaidų duomenų. Tačiau Lappeenranta administracija pateikė šiuos šlapynių statybos išlaidų pavyzdžius:

• Heinäkatu vandens sulaikymo baseinui už 3 000 m^{2plotą teko 44 mln. EUR 2,} t. y. 132 000 EUR. Tai apima medžiagų, transporto ir darbo sąnaudas, naujų medžių ir augmenijos sodinimo sąnaudas, statybos aikštelės darbus, įskaitant statybos valdymą ir kitas statybvietės užduotis, ir statybos užduotis, kurias tiesiogiai atlieka miesto administracija.
• Koulukatu infiltracijos zona kainuoja 340 EUR/m² už 245 m², iš viso 83 300 EUR. Tai apima išlaidas infiltracijos zonai skirtoms medžiagoms ir vamzdžiams, kuriais į teritoriją išleidžiamos paviršinės nuotekos, susijusias transporto ir darbo sąnaudas, naujų medžių ir augmenijos sodinimo išlaidas, taip pat statybos aikštelės darbus, įskaitant statybos valdymą ir kitas statybvietės užduotis, ir statybos užduotis, kurias tiesiogiai atlieka miesto administracija.
• Galiausiai stebėsenos ir (arba) jutiklių išlaidos, įskaitant jutiklių, įrengimo, techninės priežiūros, valdymo, stebėsenos ir remonto paslaugas ir duomenų paslaugas 26 mėnesiams, iš viso 21 000 EUR 5 stebėsenos punktams 3 srityse.

Šių priemonių, nustatytų atliekant šį atvejo tyrimą, nauda kiekybiškai neįvertinta. Vandens kokybės kontrolės stiprinimas turi akivaizdžios naudos Lappeenrantos gyventojų ir lankytojų gerovei, nes sveikatos sauga užtikrinama taikant patikimus vandens standartus buitiniam naudojimui ir rekreaciniams tikslams, net ir įvykus potvyniams. Savivaldybės teritorijoje naudojant gamtos procesais pagrįstus sprendimus šlapynėms kurti, didėja žaliųjų plotų prieinamumas. Šlapynių tinklas taip pat didina biologinę įvairovę ir yra daugelio paukščių ir vabzdžių buveinė.

Lapenrantos savivaldybės tiesioginio vadovavimo naujai paviršinių nuotekų tvarkymo programai (įskaitant NBS) pagrindas yra 2014 m. iš dalies pakeistas Vandentvarkos įstatymas. Anksčiau paviršinių nuotekų tvarkymas buvo reglamentuojamas Vandentvarkos įstatymu; po pakeitimo paviršinių nuotekų tvarkymas dabar reglamentuojamas Žemės naudojimo ir statybos įstatymu, kurio tikslas ir paskirtis – skatinti visą paviršinių nuotekų tvarkymą. Pagal Žemės naudojimo ir statybos įstatymą atsakomybė už paviršinių nuotekų tvarkymo organizavimą tenka savivaldybei. Tai savaime nereiškia, kad į sistemą įtraukiama privati nuosavybė, o tam reikia koordinuoti viešąją ir privačiąją atsakomybę.

2018 m. buvo reorganizuota paviršinių nuotekų tinklo ir vandens tiekimo tinklo dalių nuosavybė (Miesto tarybos sprendimas). Pasikeitus savininkui, miestas ir vandens tiekimo įmonė pasirašė ketverių metų paslaugų sutartį, kurioje taip pat buvo numatyta pareiga parengti viso miesto lietaus vandens planą. "Stormwater" valdymas grindžiamas zonavimo taisyklėmis, miesto "Stormwater" valdymo prioritetais (2.2 skirsnis) ir statybos kodeksu. Lappeenrantos miestui taip pat priklauso lietaus vandens drenažo tinklas.

Jau taikomos aštuonios gamtos procesais pagrįstos priemonės. Tikimasi, kad naujoji atviro griovio sistema kartu su jutikliais, piliečių mokslo tinklu ir apklausa bus baigta iki 2025 m. pabaigos, per projekto „TransformAr“ laikotarpį. Iš viso pagal šią programą bus įgyvendinta 11 gamtinių sprendimų svetainių, įskaitant Koulukatu infiltracijos zoną (TransformAr bandomoji svetainė).

Tikimasi, kad tinkamai prižiūrimos šlapynės truks neribotą laiką. Kita vertus, jutikliai yra palyginti trumpalaikiai – nuo maždaug metų iki 10 metų ar trumpesnio laikotarpio, priklausomai nuo konkrečių sąlygų įrengimo vietoje, ir gedimo atveju juos reikės pakeisti (išsamiau žr. Zhu et al, 2023).

Sanna Varis

sanna.varis@lappeenranta.fi

Lappeenrantos miesto audrų valdymo planas (Lappeenrannnan Kaupungin Hulevesien Hallinnan Ohjelma)

Zhu ir kt. (2023). Mažų sąnaudų jutiklių, skirtų komunalinėms paviršinėms nuotekoms stebėti, galutinio naudotojo perspektyva: peržiūra. „Water Science & Technology 87“ (11): 2648–2684, https://doi.org/10.2166/wst.2023.142.