Ochrana kvality povrchovej vody vo fínskom meste Lappeenranta

Vo Fínsku je kvalita vody v jazere Saimaa pri meste Lappeenranta ohrozená zvýšenými zrážkami, záplavami a extrémnymi poveternostnými javmi v dôsledku zmeny klímy. Povodňová voda a voda z topiaceho sa snehu prenášajú do jazera kontaminanty (mikroplasty, oleje a iné chemikálie, živiny, tuhé a organické látky). Zaťaženie živinami spôsobuje eutrofizáciu jazera. V prípade, že znečistenie živinami vedie k škodlivému kvitnutiu rias, pitie alebo plávanie v postihnutej vode môže spôsobiť vážne zdravotné komplikácie. Napríklad plávanie na pláži, kde sú prítomné modrozelené riasy, môže dráždiť pokožku alebo spôsobiť žalúdok (napr. nevoľnosť, bolesť žalúdka, hnačka, vracanie) alebo príznaky podobné chrípke (napr. nádcha, bolesť hlavy, podráždenie očí, horúčka). To je obzvlášť problematické, pretože jazero Saimaa je zdrojom pitnej vody a rekreačným centrom.

Hospodárenie s vodou z búrok a roztopenej vody má preto zásadný význam pri prekonávaní týchto výziev. Súčasný klimatický program má za cieľ znížiť množstvo dažďovej vody a taveniny v mestských dažďových vodách a kanalizačných systémoch. V pláne správy dažďovej vody obce sa opisuje potreba prispôsobiť súčasné siete a zariadenia budúcim požiadavkám a zvýšiť schopnosť mesta odfiltrovať nežiaduce látky z dažďovej vody a vody z roztopeného ľadu.

Vypracovanie komplexného plánu udržateľného čistenia dažďovej vody pre spoločnosť Lappeenranta je zložitá úloha. Mesto sa rozprestiera na piatich povodiach (Saimaa, Saimaa Kanava, Ruoholampi, Rakkolanjoki a Alajoki). Rovnako ako všetky mestá, Lappeenranta je komplexný mestský systém s komplikovanými fyzickými, vlastníckymi a právnymi vzťahmi medzi jeho zložkami (parky, cesty, obytné budovy, komerčné budovy, priemysel atď.).

V pláne manažmentu dažďovej vody sa zdôrazňujú otázky, ktoré sa musia zohľadniť pri navrhovaní infraštruktúry manažmentu dažďovej vody, ako je prítomnosť prírodných rezervácií, lokalít historického dedičstva alebo cenných krajinných oblastí, ktoré by mali mať široké kotvisko pri určovaní lokalít pre nové zariadenia manažmentu dažďovej vody. Kľúčovou otázkou je maximálna úroveň zrážok, ktorú by systém mal byť schopný zvládnuť vzhľadom na očakávaný nárast extrémnych udalostí v dôsledku zmeny klímy, a miestne špecifické podmienky a zraniteľné miesta, najmä veľkosť a situáciu vypúšťacieho vodného útvaru.

Celkovým cieľom vodného hospodárstva, ako sa uvádza v pláne manažmentu dažďovej vody, je zabrániť zhoršovaniu stavu podzemnej vody z hľadiska ekologického stavu a kvality vody na ľudské použitie vrátane rekreačného využitia. V pláne sa uvádzajú tieto ciele pre hospodárenie s dažďovou vodou:

• Riadenie a prípadné predchádzanie povodňovým škodám spôsobeným dažďovou vodou
• Zachovať zdroje podzemnej vody zabránením vstupu škodlivých látok do podzemnej vody a optimalizáciou absorpcie vody do podzemnej vody
• Zachovanie rekreačného využívania vodných útvarov prostredníctvom riadenia kvality dažďovej vody znížením prísunu živín do vodných útvarov
• Minimalizácia rozšírenia potrubnej siete a množstva dažďovej vody vypúšťanej do čistiarne odpadových vôd
• Rozšírenie prírodných a miestnych metód hospodárenia s dažďovou vodou, ktoré podporujú biodiverzitu v prírodných a mestských oblastiach, čo je hlavným cieľom tejto prípadovej štúdie
• Využívanie dažďovej vody ako zdroja, napríklad krajinného prvku, na zavlažovanie alebo mokrade

V pláne sa takisto identifikujú konkrétnejšie ciele riadenia kvality dažďovej vody v zberných vodných útvaroch, ako je zníženie znečistenia živinami a zabránenie kvitnutiu rias v západnom regióne Saimaa.

V pláne manažmentu dažďovej vody sa stanovujú podmienky využívania riešení inšpirovaných prírodou, ako je zmena usporiadania ulíc s cieľom poskytnúť zelené pásy a oblasti biofiltrácie a poskytnúť priestor pre riadiace štruktúry, keďže dažďová voda z ulíc s intenzívnym premávkou môže obsahovať kovy, oleje a mikroplasty. Odporúčania zahŕňajú vykonávanie riadenia kvality vody, ako je nasmerovanie dažďovej vody, a zvýšenie využívania priepustných chodníkov a otvorených priekop ako riešení odvodňovania ulíc. Zavádza sa nový prírodný systém odvodňovania na mestských uliciach, ktorý zahŕňa výsadbu optimalizovanej vegetačnej zmesi pozdĺž obrubníka s cieľom zlepšiť filtráciu vody do základného systému zberu vody. Tento systém je spojený so snímačmi na diaľkové monitorovanie kvality a prietoku dažďovej vody a zaplavenia kanalizačného systému.

Vybudovaných bolo osem nových mestských mokradí; sedem pozdĺž brehov jazera Pien-Saimaan a jedno na brehu jazera Ruoholampi neďaleko mesta Lappeenranta, druhé dokončené v septembri 2023. Rozloha siedmich mokradí Pien-Saimaan zahŕňa tri rybníky a úsek podobný prúdu, ktorý privádza vodu zachytenú prúdovou vodnou sieťou do mokradí. Rybníky spomaľujú tok vody, čo umožňuje usadzovanie znečisťujúcich látok vo vode Saimaa na dne. Rybníky sú postavené v rôznych výškach na svahu a keďže hladina vody sa môže výrazne líšiť, bazény boli vybavené systémom na prispôsobenie pretečeniu. Mokrade Ruoholampi zabraňujú tomu, aby živiny a pevné látky prúdili do jazera Ruoholampi a odtiaľ do Pien-Saimaa. Zlepšuje tiež biodiverzitu a tým, že sa buduje v blízkosti školy, aj blaho študentov. Medzi ďalšie prírodné štruktúry riadenia dažďovej vody patria povodia na zadržiavanie dažďovej vody (Heinäkatu) a oblasť infiltrácie Koulukatu (pilotná lokalita projektu TransformAr).

Zádržná nádrž Heinäkatu sa používa na spomalenie odtoku dažďovej vody, aby sa vyrovnali vrcholy povodní počas silných dažďov a pôsobili ako kapacitná rezerva pre kanalizáciu dažďovej vody. Voda sa zachytáva v retenčnej oblasti a vypúšťa sa do systému na druhom konci. V retenčnej oblasti sa prietok vody spomaľuje, čo umožňuje ukladanie tuhých látok a iných znečisťujúcich látok, takže voda vrátená do kanalizácie dažďovej vody je čistejšia. Vegetácia, ktorá sa vyvíja v nádržiach v priebehu času, zvyšuje čistenie vody a pomáha pri odparovaní. Zariadenie sa skladá z dvoch nádrží s priehradou z prírodného kameňa medzi nimi. Povodia sú plytké s hĺbkou približne 0,5 m a medzi zrážkami môžu vyschnúť. Na priehrade boli inštalované odrazové mostíky na podporu bližšej kontroly bazénov, keďže táto oblasť sa využíva aj ako vzdelávacie prostredie pre žiakov neďalekej školy.

Renovácia ulice Koulukatu zahŕňa oblasť biofiltrácie dažďovej vody v zelenej časti ulice, ktorá znižuje množstvo dažďovej vody vypúšťanej do kanalizácie a nevyčistených vodných útvarov. Búrková voda sa absorbuje až do podzemnej vody cez štrukturálne vrstvy biouhlia a vápenca a nabíja sa.

Okrem toho sa v zariadení na výrobu umelej podzemnej vody Huhtiniemi v Lappeenranta vyrába domáca voda infiltráciou povrchovej vody zo západnej časti Pien-Saimaa do podzemnej vody. Huhtiniemi je jediným umelým zariadením na podzemnú vodu v Lappeenranta z celkového počtu 10 odberov podzemnej vody. Surová voda sa čerpá zo Saimaa do pieskových filtračných nádrží na hrebeni Huhtiniemi, ktorý slúži ako prírodný filter, ktorý účinne čistí vodu. Voda sa potom prečerpáva zo studní a pred vstupom do vodovodnej siete sa alkalizuje a dezinfikuje ultrafialovým žiarením.

Okrem toho sa systém povrchového odtoku z urbanizovaných území zlepší a bude monitorovaný súborom nových snímačov a spojeným monitorovaním kontaminácie, kvality vody a prietoku v rámci kanalizačného systému. Okrem toho budú mať obyvatelia možnosť monitorovať implementované riešenia prostredníctvom aplikácie crowdsourcing smartphone.

Na prípravu plánu manažmentu dažďovej vody sa na jeseň 2019 uskutočnil proces konzultácií so zainteresovanými stranami na troch seminároch, na ktorých sa zúčastnili Lappeenrannan Energiaverkot Oy (miestna distribučná sieť vody a energie), správa pozemkového majetku mesta Lappeenranta, mestské plánovanie, ulice a životné prostredie, environmentálne služby, riadenie budov, záchranná služba Južnej Karélie a centrum ELY v juhovýchodnom Fínsku (centrum regionálneho rozvoja). Témy workshopov boli zrážková voda a územné plánovanie, zrážková voda a informačné systémy a prirodzené riadenie zrážkovej vody. Zhrnutia seminárov sa použili na vypracovanie predbežného súboru obsahu plánu manažmentu dažďovej vody, ako aj elektronického zoznamu potrebných dokumentov, z ktorých tento plán vychádza.

Priestorové obmedzenia sú obmedzením v manažmente dažďovej vody. V pláne riadenia dažďovej vody sa uvádza, že štruktúry riadenia kvality dažďovej vody sú zvyčajne dimenzované na silné zrážky raz ročne alebo dvakrát ročne a umožňujú dodatočnú 20 % rezervu na zmenu klímy, ale na niektorých miestach nemusí byť dostatok priestoru na zvládnutie ani jedného prípadu zrážok ročne. V takejto situácii sa vykonalo hodnotenie nákladov a prínosov alternatívnych riešení, ako sú riešenia blízke prírode – mestské mokraďové oblasti vybudované v Lappeenranta. Okrem toho sa zvýšením počtu konštrukcií dažďovej vody zvyšuje aj ročné úsilie o údržbu, a tým aj potrebné ľudské zdroje.

V husto zastavaných centrálnych mestských oblastiach je dôležitý estetický aspekt. V pláne sa navrhuje nasmerovanie odtoku do chodníkov stromov a kvetinových záhonov ulíc, ktoré sú vybavené infiltračnými štruktúrami spojenými s podzemnými drenážnymi riešeniami, ako sú tie, ktoré sa budujú v Lappeenrante.

Potenciálnym obmedzujúcim faktorom je koordinácia medzi zúčastnenými inštitúciami a aktérmi. Za údržbu a správu mokradí zodpovedá Greenreality, útvar obce pre ochranu životného prostredia a udržateľný rozvoj mesta, zatiaľ čo iné štruktúry manažmentu dažďovej vody, ako sú povodia na zadržiavanie dažďovej vody (Heinäkatu) a oblasť infiltrácie Koulukatu (pilotná lokalita projektu TransformAr), spravuje oddelenie pre ulice a mestské životné prostredie v rámci údržby ulíc a zelených plôch. Obmedzujúcim faktorom plánu môže byť aj koordinácia medzi súkromnou a verejnou zodpovednosťou za riadenie dažďovej vody a napojenie na hlavné odvodňovacie siete v prípade súkromných nehnuteľností. Obzvlášť znepokojujúce je riadenie odtoku z priemyselných lokalít vzhľadom na širokú škálu znečisťujúcich látok, ktoré môžu vypúšťať, čo si zase vyžaduje individuálne riešenia.

Výstavba mokradí bola mimoriadne úspešná a nezdá sa, že by trpela významnými obmedzujúcimi faktormi. Dostupnosť pôdy nebola problémom z dôvodu poklesu poľnohospodárskych činností v oblasti Lappeenranta. Jediným dočasným obmedzujúcim faktorom je čas - trvá približne tri roky, kým mokrade plne vykonávajú svoje funkcie filtrácie a regulácie vody. Na strane plus majú mokrade aj scénické účinky a zvyšujú rekreačnú príťažlivosť dotknutých oblastí.

Ďalšou výhodou je opakovateľnosť riešení. Mesto Lappeenranta sa pripojilo k projektu TransformAr v rámci programu Horizont 2020 ako partner demonštračnej lokality s cieľom zlepšiť a preukázať niektoré adaptačné opatrenia prijaté v rámci plánu manažmentu dažďovej vody. Pokrytie týchto adaptačných opatrení projektom TransformAr poskytuje jedinečnú príležitosť na monitorovanie ich vývoja a meranie ich účinnosti a prenosnosti. Vzhľadom na to bol v rámci projektu vypracovaný nadväzujúci program s nórskym mestom Gjøvik, mestom s približne 30 000 obyvateľmi na jazere Mjøsa, najväčšom jazere v Nórsku. Gjøvik bol vybraný ako replikátor pre Lappeenranta vzhľadom na ich podobnú zraniteľnosť voči zmene klímy z hľadiska mestského plánovania a vodného hospodárstva. Projekt TransformAr monitoruje implementáciu rovnakého adaptačného riešenia v Gjøviku ako v Lappeenrante.

Náklady na údržbu zelených plôch zahŕňajú zimnú údržbu, čistenie, údržbu stavieb, zariadení a vybavenia a riadenie vegetácie. V roku 2023 boli celkové náklady na údržbu zelených plôch 1,69 EUR/m².

Výstavba a údržba mokradí sa plánuje podľa jednotlivých lokalít, preto nie je možné poskytnúť žiadny „typický“ údaj o týchto nákladoch. Na ilustráciu rozsahu súvisiacich nákladov však správa Lappeenranta poskytla tieto príklady výstavby mokradí:

• Zádržná nádrž Heinäkatu stála 44 EUR/m2 na 3 000 m2 plochy v celkovej výške 132 000 EUR. Patria sem náklady na materiál, dopravu a prácu, náklady na výsadbu nových stromov a vegetácie, práce na stavenisku vrátane správy staveniska a iných úloh na stavenisku a stavebné úlohy, ktoré priamo znáša mestská správa.
• Infiltračná oblasť Koulukatu stála 340 EUR/m2 za 245 m2 v celkovej výške 83 300 EUR. Patria sem náklady na materiály pre infiltračnú oblasť a potrubia, ktoré odvádzajú dažďovú vodu do oblasti, súvisiace náklady na dopravu a pracovnú silu, náklady na výsadbu nových stromov a vegetácie, ako aj práce na stavenisku vrátane správy staveniska a iných úloh na stavenisku a stavebné úlohy, ktoré priamo znáša mestská správa.
• Napokon náklady na monitorovanie/snímače vrátane snímačov, inštalácie, údržby, riadenia, monitorovania a opráv a dátových služieb počas 26 mesiacov predstavujú spolu 21 000 EUR pre 5 monitorovacích miest v 3 oblastiach.

Prínosy týchto opatrení zavedených v rámci tejto prípadovej štúdie neboli posúdené z kvantitatívneho hľadiska. Posilnenie kontroly kvality vody má zjavný prínos pre blaho občanov a návštevníkov mesta Lappeenranta, pokiaľ ide o bezpečnosť zdravia vyplývajúcu zo spoľahlivých noriem týkajúcich sa vody na domáce a rekreačné účely, a to aj v prípade povodní. Využívanie riešení blízkych prírode na vytváranie mokradí na území obce zvyšuje dostupnosť zelených plôch. Sieť mokradí takisto zvyšuje biodiverzitu a poskytuje biotop pre mnohé vtáky a hmyz.

Základom pre priame vedenie obce Lappeenranta v novom programe manažmentu dažďovej vody (vrátane NBS) je novela zákona o vodohospodárstve z roku 2014. Hospodárenie s dažďovou vodou bolo predtým upravené v zákone o vodohospodárstve; po zmene je hospodárenie so zrážkovou vodou v súčasnosti upravené zákonom o využívaní pôdy a výstavbe s cieľom a účelom podporovať hospodárenie so zrážkovou vodou v celom rozsahu. Podľa zákona o využívaní pôdy a stavebníctve je za organizáciu hospodárenia s dažďovou vodou zodpovedná obec. To sa automaticky nepremieta do začlenenia súkromného vlastníctva do systému, čo si vyžaduje koordináciu verejných a súkromných zodpovedností.

V roku 2018 došlo k reorganizácii vlastníctva siete dažďovej vody a častí vodovodnej siete (rozhodnutie mestskej rady). Po zmene vlastníctva bola podpísaná štvorročná zmluva o poskytovaní služieb medzi mestom a vodohospodárskym podnikom, ktorá zahŕňala aj povinnosť pripraviť plán dažďovej vody pre celé mesto. Hospodárenie s dažďovou vodou sa riadi územnými predpismi, prioritami mesta pre hospodárenie s dažďovou vodou (oddiel 2.2) a stavebným poriadkom. Mesto Lappeenranta vlastní aj kanalizáciu dažďovej vody.

Osem opatrení blízkych prírode je už zavedených. Očakáva sa, že nový systém otvorenej priekopy spojený so senzormi, občianska vedecká sieť a prieskum budú dokončené do konca roka 2025 v časovom rámci projektu TransformAr. Celkovo bude v rámci tohto programu implementovaných 11 lokalít s prírodnými riešeniami vrátane oblasti infiltrácie Koulukatu (pilotná lokalitaTransformAr).

Očakáva sa, že v prípade riadnej údržby budú mokrade trvať neobmedzene dlho. Na druhej strane snímače majú relatívne krátku životnosť približne rok až 10 rokov alebo menej v závislosti od konkrétnych podmienok na mieste inštalácie a v prípade poruchy sa budú musieť vymeniť (podrobnosti pozri Zhu a kol., 2023).

Sanna Varis

sanna.varis@lappeenranta.fi

Plán manažmentu dažďovej vody mesta Lappeenranta (Lappeenrannnan Kaupungin Hulevesien Hallinnan Ohjelma)

Zhu a kol. (2023). Perspektíva koncových používateľov nízkonákladových snímačov na monitorovanie mestskej dažďovej vody: preskúmanie. Vodné vedy a amp; Technológia 87 (11): 2648 – 2684. https://doi.org/10.2166/wst.2023.142