Protezione della qualità delle acque superficiali a Lappeenranta, Finlandia
Un programma di gestione delle acque piovane integra infrastrutture e soluzioni basate sulla natura per garantire elevati standard di qualità per l'acqua del lago di Lappeenranta, in Finlandia, dove i cambiamenti climatici aumenteranno il rischio per la salute umana a causa del deterioramento della qualità delle acque potabili e di balneazione nel lago Saimaa.
Lappeenranta è una città di medie dimensioni (73.000 abitanti) sulla riva del lago Saimaa nel sud-est della Finlandia. La città sta affrontando significativi rischi di cambiamento climatico dovuti all'aumento delle precipitazioni, alle condizioni meteorologiche estreme e agli eventi alluvionali. L'acqua di inondazione e l'acqua di scioglimento della neve trasportano contaminanti che riducono la qualità dell'acqua nel lago e mettono a repentaglio la qualità dell'acqua potabile e di balneazione per i residenti di Lappeenranta. Precipitazioni più elevate aumentano il carico di nutrienti e l'eutrofizzazione del lago. Qualsiasi deterioramento della qualità dell'acqua del lago può rappresentare una minaccia per la salute dei cittadini di Lappeenranta in quanto viene utilizzato sia come fonte di acqua potabile che per la balneazione.
La città, attraverso l'Ufficio ambientale della regione di Lappeenranta, si è impegnata in un programma di ripristino della qualità dell'ambiente e dell'acqua per una parte del lago Saimaa, la cosiddetta "Pien-Saimaa" (piccola Saimaa). Lappeenranta sta inoltre completando un nuovo piano di gestione delle acque meteoriche e un programma climatico per la mitigazione e l'adattamento. Otto zone umide progettate per la gestione delle acque piovane sono già state costruite, mentre il sistema di deflusso urbano sta ottenendo un design migliorato e un nuovo sistema di monitoraggio. Queste misure fisiche sono sostenute da iniziative scientifiche dei cittadini e dall'integrazione di misure pubbliche e attività private, come il collegamento di proprietà private alla rete di drenaggio delle acque piovane, fornendo allo stesso tempo sistemi di infiltrazione o ritenzione su proprietà private.
Descrizione del caso studio
Sfide
In Finlandia, la qualità dell'acqua nel lago Saimaa vicino a Lappeenranta è a rischio a causa dell'aumento delle precipitazioni, delle inondazioni e degli eventi meteorologici estremi dovuti ai cambiamenti climatici. L'acqua di inondazione e l'acqua di scioglimento della neve trasportano contaminanti (microplastiche, oli e altri prodotti chimici, sostanze nutritive, materie solide e organiche) al lago. Il carico di nutrienti sta causando l'eutrofizzazione del lago. Nel caso in cui l'inquinamento da nutrienti porti a una fioritura algale dannosa, bere o nuotare nell'acqua interessata può causare gravi complicazioni di salute. Ad esempio, nuotare in una spiaggia in cui sono presenti alghe blu-verdi può irritare la pelle o causare stomaco (ad esempio nausea, mal di stomaco, diarrea, vomito) o sintomi simil-influenzali (ad esempio naso che cola, mal di testa, irritazione agli occhi, febbre). Questo è particolarmente problematico in quanto il lago Saimaa è una fonte di acqua potabile e un centro ricreativo.
La gestione delle tempeste e dell'acqua di fusione è quindi fondamentale per superare queste sfide. L'attuale programma per il clima ha obiettivi per ridurre la quantità di acqua piovana e acqua di fusione nei sistemi di acque piovane e fognarie della città. Il piano di gestione delle acque meteoriche del comune descrive la necessità di adattare le reti e le strutture attuali alle esigenze future e di aumentare la capacità della città di filtrare le sostanze indesiderate dalle acque meteoriche e dall'acqua di fusione.
Progettare un piano globale per il trattamento sostenibile delle acque piovane per Lappeenranta è un compito complesso. La città si estende su cinque bacini (Saimaa, Saimaa Kanava, Ruoholampi, Rakkolanjoki e Alajoki). Come tutte le città, Lappeenranta è un sistema urbano complesso con complicate interrelazioni fisiche, di proprietà e legali tra le sue componenti (parchi, strade, edifici residenziali, edifici commerciali, industrie, ecc.).
Il piano di gestione delle acque piovane evidenzia le questioni che devono essere considerate nella progettazione delle infrastrutture di gestione delle acque piovane, come la presenza di riserve naturali, siti del patrimonio storico o aree paesaggistiche di valore, che dovrebbero essere ampiamente attraccate quando si individuano i siti per i nuovi impianti di gestione delle acque piovane. Una questione fondamentale è il livello massimo di precipitazioni che il sistema dovrebbe essere in grado di affrontare, considerando l'aumento previsto di eventi estremi dovuti ai cambiamenti climatici e le condizioni e le vulnerabilità specifiche locali, in particolare le dimensioni e la situazione del corpo idrico di scarico.
Obiettivi
L'obiettivo generale della gestione delle acque, come indicato nel piano di gestione delle acque meteoriche, è prevenire il deterioramento delle acque sotterranee, in termini di stato ecologico e qualità dell'acqua per usi umani, compresi quelli ricreativi. Il piano elenca i seguenti obiettivi per la gestione delle acque piovane:
- Gestire e possibilmente prevenire i danni da alluvione causati dalle acque piovane
- Mantenere le risorse idriche sotterranee, impedendo alle sostanze nocive di entrare nelle acque sotterranee e ottimizzando l'assorbimento dell'acqua nelle acque sotterranee
- Preservare l'uso ricreativo dei corpi idrici attraverso la gestione della qualità delle acque piovane riducendo l'apporto di nutrienti ai corpi idrici
- Ridurre al minimo l'espansione della rete di condotte e la quantità di acque piovane scaricate nell'impianto di trattamento
- Aumentare i metodi di gestione delle acque meteoriche naturali e in loco che promuovono la biodiversità in natura e nelle aree urbane, che è l'obiettivo principale di questo caso di studio
- Utilizzo delle acque piovane come risorsa, ad esempio un elemento paesaggistico, per l'irrigazione o le zone umide
Il piano individua inoltre obiettivi più specifici per la gestione della qualità delle acque piovane nei corpi idrici riceventi, come la riduzione dell'inquinamento da nutrienti e la prevenzione delle proliferazioni algali nella regione occidentale di Saimaa.
Opzioni di adattamento implementate in questo caso
Soluzioni
Il piano di gestione delle acque meteoriche stabilisce le condizioni per l'uso di soluzioni basate sulla natura, come il cambiamento del layout delle strade per fornire strisce verdi e aree di biofiltrazione e fornire spazio per le strutture di gestione, poiché le acque piovane provenienti da strade fortemente trafficate possono trasportare metalli, oli e microplastiche. Le raccomandazioni includono l'attuazione della gestione della qualità dell'acqua, come la direzione delle acque piovane, e l'aumento dell'uso di marciapiedi permeabili e fossati aperti come soluzioni di drenaggio stradale. È stato messo in atto un nuovo sistema di drenaggio basato sulla natura per le strade della città, che include l'impianto di un mix di vegetazione ottimizzato lungo il marciapiede per migliorare la filtrazione dell'acqua al sistema di raccolta dell'acqua sottostante. Questo sistema è accoppiato con sensori per il monitoraggio remoto della qualità e del flusso delle acque piovane e delle inondazioni nel sistema di drenaggio.
Sono state costruite otto nuove zone umide urbane; sette lungo le rive del lago Pien-Saimaan e uno sulla riva del lago Ruoholampi vicino a Lappeenranta, quest'ultimo completato nel settembre 2023. L'area delle sette zone umide Pien-Saimaan comprende tre stagni e una sezione simile a un torrente, che porta l'acqua raccolta dalla rete idrica del torrente alle zone umide. Gli stagni rallentano il flusso d'acqua, permettendo alle sostanze inquinanti nell'acqua di Saimaa di depositarsi sul fondo. Gli stagni sono costruiti a diverse altezze su un pendio, e poiché il livello dell'acqua può variare sostanzialmente, le piscine sono state arredate con un sistema per ospitare tracimazioni. La zona umida di Ruoholampi impedisce ai nutrienti e alla materia solida di fluire nel lago di Ruoholampi e da lì a Pien-Saimaa. Migliora anche la biodiversità e, essendo costruito in prossimità di una scuola, il benessere degli studenti. Altre strutture di gestione delle acque piovane basate sulla natura comprendono i bacini di ritenzione delle acque piovane (Heinäkatu) e l'area di infiltrazione di Koulukatu (il sito pilota del progetto TransformAr).
Il bacino di ritenzione Heinäkatu viene utilizzato per rallentare il deflusso delle acque piovane, in modo da bilanciare i picchi di alluvione durante le forti piogge e fungere da tampone di capacità per la rete fognaria delle acque piovane. L'acqua viene raccolta nell'area di ritenzione e scaricata nel sistema all'altra estremità. Nell'area di ritenzione, il flusso dell'acqua viene rallentato, consentendo la deposizione di solidi e altri inquinanti, in modo che l'acqua restituita alla fognatura delle acque piovane sia più pulita. La vegetazione che si sviluppa nei bacini nel tempo migliora la depurazione dell'acqua e aiuta con l'evaporazione. La struttura è composta da due bacini con una diga in pietra naturale tra di loro. I bacini sono poco profondi con una profondità di circa 0,5 m e possono asciugarsi tra gli eventi di pioggia. Nella diga sono stati installati trampolini di lancio per incoraggiare un'ispezione più attenta delle piscine, poiché l'area viene utilizzata anche come ambiente di apprendimento per gli alunni di una scuola vicina.
La ristrutturazione della strada Koulukatu comprende un'area di biofiltrazione delle acque piovane nella sezione verde della strada, che riduce la quantità di acque piovane scaricate nelle fognature e nei corpi idrici non trattati. Le acque meteoriche vengono assorbite fino alla falda freatica attraverso gli strati strutturali di biochar e calcare, ricaricandolo.
Inoltre, presso l'impianto di acque sotterranee artificiali di Huhtiniemi a Lappeenranta, l'acqua domestica è prodotta dall'infiltrazione di acque superficiali dalla parte occidentale del Pien-Saimaa nelle acque sotterranee. Huhtiniemi è l'unico impianto di acque sotterranee artificiali, su 10 prese totali di acque sotterranee, a Lappeenranta. L'acqua grezza viene pompata da Saimaa ai bacini di filtrazione della sabbia sulla cresta Huhtiniemi, che funge da filtro naturale che purifica efficacemente l'acqua. L'acqua viene quindi pompata dai pozzi e sottoposta a trattamento di alcalinizzazione e disinfezione ultravioletta prima di entrare nella rete di distribuzione dell'acqua.
Inoltre, il sistema di deflusso urbano sarà migliorato e monitorato con una serie di nuovi sensori e un monitoraggio accoppiato della contaminazione, della qualità dell'acqua e del flusso all'interno del sistema di drenaggio. Inoltre, i residenti avranno l'opportunità di monitorare le soluzioni implementate tramite un'applicazione per smartphone crowdsourcing.
Rilevanza
Caso sviluppato, implementato e parzialmente finanziato come misura di adattamento ai cambiamenti climatici.
Dettagli aggiuntivi
Partecipazione degli attori interessatI
Per preparare il piano di gestione delle acque piovane, il processo di consultazione delle parti interessate è stato condotto in tre seminari nell'autunno 2019, con la partecipazione di Lappeenrannan Energiaverkot Oy (un'utility locale per la distribuzione di acqua ed energia), Land Property Management della città di Lappeenranta, City Planning, Streets and Environment, Environmental Services, Building Control, South Karelia Rescue Service e ELY Centre of South-East Finland (un centro di sviluppo regionale). I temi dei workshop sono stati la pianificazione delle acque meteoriche e dell'uso del suolo, i sistemi informativi e di gestione naturale delle acque meteoriche. Le sintesi dei seminari sono state utilizzate per produrre un insieme preliminare di contenuti per il piano di gestione delle acque meteoriche, nonché un elenco elettronico dei documenti necessari su cui si basa tale piano.
Successo e fattori limitanti
I vincoli di spazio sono una limitazione nella gestione delle acque piovane. Il piano di gestione delle acque piovane rileva che le strutture di gestione della qualità delle acque piovane sono in genere dimensionate per forti precipitazioni una volta all'anno o semestrali e consentono un ulteriore margine del 20% per i cambiamenti climatici, ma in alcune località potrebbe non esserci spazio sufficiente per gestire anche un evento di pioggia una volta all'anno. In tale situazione è stata effettuata una valutazione costi/benefici di soluzioni alternative, come quelle basate sulla natura - zone umide urbane sviluppate a Lappeenranta. Inoltre, l'aumento del numero di strutture di acqua piovana aumenta anche lo sforzo di manutenzione annuale e quindi le risorse umane necessarie.
Nelle aree urbane centrali densamente edificate, un aspetto estetico è importante. Il piano suggerisce di incanalare il deflusso nelle corsie degli alberi e nelle aiuole delle strade, dotate di strutture di infiltrazione, abbinate a soluzioni di drenaggio sotterraneo, come quelle in costruzione a Lappeenranta.
Un potenziale fattore limitante è il coordinamento tra le istituzioni e gli attori coinvolti. La manutenzione e la gestione delle zone umide sono di competenza di Greenreality, il servizio del comune per la protezione ambientale e lo sviluppo sostenibile della città, mentre altre strutture di gestione delle acque piovane, come i bacini di ritenzione delle acque piovane (Heinäkatu) e l'area di infiltrazione di Koulukatu (il sito pilota del progetto TransformAr) sono gestite dal dipartimento Strade e ambiente urbano nell'ambito della manutenzione delle strade e delle aree verdi. Anche il coordinamento tra responsabilità privata e pubblica per la gestione delle acque meteoriche e il collegamento alle principali reti di drenaggio nel caso di proprietà private può essere un fattore limitante per il piano. Particolarmente preoccupante è la gestione del deflusso dai siti industriali, a causa dell'ampia gamma di inquinanti che possono scaricare, che a sua volta richiede soluzioni caso per caso.
La costruzione di zone umide ha avuto particolare successo e non sembra aver subito importanti fattori limitanti. La disponibilità di terreni non è stata un problema a causa del declino delle attività agricole nella zona di Lappeenranta. L'unico fattore limitante temporaneo è il tempo: ci vogliono circa tre anni perché una zona umida svolga pienamente le sue funzioni di filtrazione e regolazione dell'acqua. Sul lato positivo, le zone umide hanno anche effetti scenici e aumentano l'attrattiva ricreativa delle aree coinvolte.
Un ulteriore vantaggio è la replicabilità delle soluzioni. La città di Lappeenranta ha aderito al progetto H2020 TransformAr come partner del sito dimostrativo, per migliorare e dimostrare alcune azioni di adattamento intraprese nell'ambito del piano di gestione delle acque meteoriche. La copertura di queste azioni di adattamento da parte del progetto TransformAr offre un'opportunità unica per monitorarne lo sviluppo e misurarne l'efficacia e la trasferibilità. In vista di quest'ultimo, è stato sviluppato un programma di follow-up nell'ambito del progetto con la città norvegese di Gjøvik, una città di circa 30.000 abitanti sul lago Mjøsa, il più grande lago della Norvegia. Gjøvik è stato scelto come replicatore per Lappeenranta in considerazione della loro vulnerabilità climatica simile in termini di pianificazione urbana e gestione delle risorse idriche. Il progetto TransformAr sta monitorando l'implementazione della stessa soluzione di adattamento a Gjøvik come a Lappeenranta.
Costi e benefici
Il costo della manutenzione delle aree verdi comprende la manutenzione invernale, la pulizia, la manutenzione di strutture, attrezzature e arredi e la gestione della vegetazione. Nel 2023 il costo complessivo di manutenzione delle aree verdi è stato di 1,69 EUR/m2.
La costruzione e la manutenzione delle zone umide sono pianificate sito per sito, pertanto non è possibile fornire una cifra "tipica" per tali costi. Tuttavia, per illustrare la gamma di costi coinvolti, l'amministrazione di Lappeenranta ha fornito i seguenti esempi per la costruzione delle zone umide:
- Il bacino di ritenzione Heinäkatu aveva un costo di 44 €/m2 per un'area di 3.000 m2, per un totale di 132.000 €. Ciò include i costi per i materiali, il trasporto e la manodopera, i costi per la piantumazione di nuovi alberi e vegetazione, i lavori di cantiere, compresa la gestione della costruzione e altri compiti di cantiere, e i compiti di costruzione direttamente sostenuti dall'amministrazione della città.
- L'area di infiltrazione di Koulukatu è costata 340 EUR/m2 per 245 m2, per un totale di 83 300 EUR. Ciò include i costi dei materiali per l'area di infiltrazione e i tubi che scaricano le acque piovane nell'area, i relativi costi di trasporto e manodopera, i costi per la piantumazione di nuovi alberi e vegetazione, nonché i lavori del cantiere, compresi la gestione della costruzione e altri compiti del sito, e i compiti di costruzione direttamente sostenuti dall'amministrazione della città.
- Infine, i costi del monitoraggio/sensore, compresi i sensori, l'installazione, la manutenzione, la gestione, il monitoraggio e i servizi di riparazione più i servizi dati per 26 mesi, ammontano a 21 000 EUR per 5 punti di monitoraggio in 3 aree.
I benefici derivanti da queste misure messe in atto nell'ambito di questo studio di caso non sono stati valutati in termini quantitativi. Il rafforzamento del controllo sulla qualità dell'acqua ha evidenti benefici per il benessere dei cittadini e dei visitatori di Lappeenranta, in termini di sicurezza sanitaria derivante da norme idriche affidabili per usi domestici e ricreativi, anche in presenza di eventi alluvionali. L'uso di soluzioni basate sulla natura per creare zone umide all'interno del territorio comunale aumenta la disponibilità di aree verdi. La rete di zone umide aumenta anche la biodiversità e fornisce un habitat per molti uccelli e insetti.
Aspetti legali
La base per la leadership diretta del comune di Lappeenranta nel nuovo programma di gestione delle acque piovane (compresa la NBS) deriva da una modifica della legge sulla gestione delle acque nel 2014. In precedenza, la gestione delle acque piovane era regolamentata dalla legge sulla gestione delle acque; a seguito della modifica, la gestione delle acque piovane è ora disciplinata dalla legge sull'uso del suolo e l'edilizia, con l'obiettivo e lo scopo di promuovere la gestione delle acque piovane nella sua interezza. Ai sensi della legge sull'uso del suolo e l'edilizia, la responsabilità dell'organizzazione della gestione delle acque piovane spetta al comune. Ciò non si traduce automaticamente nell'inclusione della proprietà privata nel sistema, il che richiede il coordinamento delle responsabilità pubbliche e private.
Nel 2018, la proprietà della rete delle acque piovane e di parti della rete di approvvigionamento idrico è stata riorganizzata (decisione del consiglio comunale). Dopo il cambio di proprietà, è stato firmato un accordo di servizio di quattro anni tra la città e l'utility idrica, che includeva anche l'obbligo di preparare un piano per le acque piovane in tutta la città. La gestione delle acque meteoriche è guidata dai regolamenti di zonizzazione, dalle priorità di gestione delle acque meteoriche della città (sezione 2.2) e dal codice edilizio. La città di Lappeenranta possiede anche la rete di drenaggio delle acque piovane.
Tempo di implementazione
Otto misure basate sulla natura sono già in vigore. Il nuovo sistema di fossato aperto accoppiato con sensori, la rete di citizen science e l'indagine dovrebbero essere completati entro la fine del 2025, entro il periodo di tempo del progetto TransformAr. In totale, 11 siti di soluzioni basate sulla natura, tra cui l'area di infiltrazione di Koulukatu (sito pilotaTransformAr), saranno implementati all'interno di questo programma.
Durata
Le zone umide, se adeguatamente mantenute, dovrebbero durare indefinitamente. I sensori, d'altra parte, hanno una durata relativamente breve da circa un anno a 10 anni o meno, a seconda delle condizioni specifiche del sito di installazione, e dovranno essere sostituiti in caso di guasto (cfr. Zhu et al, 2023 per i dettagli).
Informazioni di riferimento
Contatto
Riferimento
Piano di gestione delle acque meteoriche della città di Lappeenranta (Lappeenrannnan Kaupungin Hulevesien Hallinnan Ohjelma)
Zhu et al. (2023). Prospettiva per gli utenti finali di sensori a basso costo per il monitoraggio delle acque piovane urbane: una revisione. Scienza dell'acqua & Tecnologia 87 (11): 2648–2684. https://doi.org/10.2166/wst.2023.142
Pubblicato in Climate-ADAPT May 03 2024 - Aggiornamento più recente in Climate-ADAPT May 03 2024
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