Zaščita kakovosti površinske vode v Lappeenranti na Finskem

Na Finskem kakovost vode v jezeru Saimaa blizu Lappeenrante ogrožajo povečano deževje, poplave in ekstremni vremenski pojavi zaradi podnebnih sprememb. Poplavna voda in voda iz taljenja snega prenašata onesnaževala (mikroplastiko, olja in druge kemikalije, hranila, trdne in organske snovi) v jezero. Obremenitev s hranili povzroča evtrofikacijo jezera. V primeru, da onesnaženje s hranili vodi do škodljivega cvetenja alg, lahko pitje ali plavanje v prizadeti vodi povzroči resne zdravstvene zaplete. Kopanje na plaži, kjer so prisotne modrozelene alge, lahko na primer draži kožo ali povzroči želodec (npr. slabost, bolečine v želodcu, driska, bruhanje) ali gripi podobne simptome (npr. izcedek iz nosu, glavobol, draženje oči, povišana telesna temperatura). To je še posebej problematično, saj je jezero Saimaa vir pitne vode in rekreacijsko središče.

Upravljanje voda v nevihtah in staljenih vodah je zato osrednjega pomena za premagovanje teh izzivov. Sedanji podnebni program ima cilje za zmanjšanje količine padavinske in taline vode v mestnih padavinskih in kanalizacijskih sistemih. V občinskem načrtu upravljanja meteornih voda je opisana potreba po prilagoditvi sedanjih omrežij in objektov prihodnjim zahtevam ter povečanju zmogljivosti mesta za filtriranje neželenih snovi iz meteornih in talilnih voda.

Oblikovanje celovitega načrta za trajnostno čiščenje padavinske vode za Lappeenranto je zapletena naloga. Mesto se razprostira na petih povodjih (Saimaa, Saimaa Kanava, Ruoholampi, Rakkolanjoki in Alajoki). Kot vsa mesta je tudi Lappeenranta kompleksen urbani sistem z zapletenimi fizičnimi, lastniškimi in pravnimi povezavami med njegovimi sestavnimi deli (parki, cestami, stanovanjskimi stavbami, poslovnimi stavbami, industrijo itd.).

V načrtu upravljanja meteornih voda so poudarjena vprašanja, ki jih je treba upoštevati pri zasnovi infrastrukture za upravljanje meteornih voda, kot so naravni rezervati, območja zgodovinske dediščine ali dragocena krajinska območja, ki bi jim bilo treba dati širok privez pri določanju območij za nove objekte za upravljanje meteornih voda. Ključno vprašanje je največja količina padavin, s katero bi moral biti sistem sposoben obvladovati, ob upoštevanju pričakovanega povečanja ekstremnih dogodkov zaradi podnebnih sprememb ter posebnih lokalnih razmer in ranljivosti, zlasti velikosti in stanja vodnega telesa za izpuste.

Splošni cilj upravljanja voda, kot je naveden v načrtu upravljanja meteornih voda, je preprečiti poslabšanje ekološkega stanja in kakovosti vode za človeško uporabo, vključno z rekreacijsko. V načrtu so navedeni naslednji cilji za upravljanje meteornih voda:

• Obvladovanje in morebitno preprečevanje škode zaradi poplav zaradi padavinskih voda
• Ohranjanje virov podzemne vode s preprečevanjem vstopa škodljivih snovi v podzemno vodo in optimizacijo absorpcije vode v podzemno vodo.
• Ohranjanje rekreativne uporabe vodnih teles z upravljanjem kakovosti meteornih voda z zmanjšanjem vnosa hranil v vodna telesa
• Zmanjšanje širitve cevovodnega omrežja in količine padavinske vode, odvedene v čistilno napravo
• Povečanje naravnih metod upravljanja meteornih voda in metod upravljanja meteornih voda na kraju samem, ki spodbujajo biotsko raznovrstnost v naravi in na mestnih območjih, kar je glavni poudarek te študije primera
• Uporaba meteorne vode kot vira, kot je krajinska značilnost, za namakanje ali mokrišča

V načrtu so opredeljeni tudi bolj specifični cilji za upravljanje kakovosti meteornih voda v sprejemnih vodnih telesih, kot sta zmanjšanje onesnaževanja s hranili in preprečevanje cvetenja alg v zahodni regiji Saimaa.

Načrt upravljanja meteornih voda določa pogoje za uporabo sonaravnih rešitev, kot so spreminjanje ureditve ulic, da se zagotovijo zeleni pasovi in območja biofiltracije, ter zagotavljanje prostora za strukture upravljanja, saj lahko meteorne vode z ulic, ki so močno izpostavljene prometu, prevažajo kovine, olja in mikroplastiko. Priporočila vključujejo izvajanje upravljanja kakovosti vode, kot je usmerjanje padavinske vode, ter povečanje uporabe prepustnih pločnikov in odprtih jarkov kot rešitev za odvodnjavanje ulic. Vzpostavlja se nov sonaravni sistem odvodnjavanja na mestnih ulicah, ki vključuje zasaditev optimizirane mešanice vegetacije vzdolž robnika, da se izboljša filtriranje vode v osnovni sistem za zbiranje vode. Ta sistem je povezan s senzorji za daljinsko spremljanje kakovosti in pretoka meteorne vode ter poplavljanja v drenažnem sistemu.

Zgrajenih je bilo osem novih mestnih mokrišč; sedem vzdolž obale jezera Pien-Saimaan in ena ob obali jezera Ruoholampi blizu Lappeenrante, pri čemer je bila slednja končana septembra 2023. Območje sedmih mokrišč Pien-Saimaan vključuje tri ribnike in potoku podoben odsek, ki vodo, zbrano v vodovodnem omrežju, pripelje v mokrišča. Ribniki upočasnijo pretok vode, kar omogoča, da se onesnaževalne snovi v vodi Saimaa usedejo na dnu. Ribniki so zgrajeni na različnih višinah na pobočju in ker se lahko nivo vode bistveno razlikuje, so bazeni prekriti s sistemom za sprejem prelivov. Mokrišče Ruoholampi preprečuje, da bi hranila in trdna snov tekla v jezero Ruoholampi in od tam v Pien-Saimaa. Izboljšuje tudi biotsko raznovrstnost in dobrobit učencev, saj se gradi v bližini šole. Druge naravne strukture za upravljanje meteornih voda vključujejo zadrževalnike meteornih voda (Heinäkatu) in območje infiltracije Koulukatu (pilotno območje projekta TransformAr).

Zadrževalni bazen Heinäkatu se uporablja za upočasnitev odtekanja padavinskih voda, da bi uravnotežili poplavne vrhove med močnimi deževji in delovali kot blažilec zmogljivosti za kanalizacijsko omrežje meteornih voda. Voda se zbira v zadrževalnem območju in odvaja v sistem na drugem koncu. Na zadrževalnem območju se pretok vode upočasni, kar omogoča odlaganje trdnih snovi in drugih onesnaževal, tako da je voda, ki se vrne v kanalizacijo meteornih voda, čistejša. Vegetacija, ki se sčasoma razvije v bazenih, izboljša čiščenje vode in pomaga pri izhlapevanju. Objekt je sestavljen iz dveh bazenov, med katerima je jez iz naravnega kamna. Porečja so plitva z globino približno 0,5 m in se lahko izsušijo med padavinami. Na jezu so bili postavljeni mejniki za spodbujanje natančnejšega pregleda bazenov, saj se območje uporablja tudi kot učno okolje za učence bližnje šole.

Obnova ulice Koulukatu vključuje biofiltracijsko območje meteorne vode v zelenem delu ulice, kar zmanjšuje količino padavinske vode, odvedene v kanalizacijo in neprečiščena vodna telesa. Stormwater se absorbira navzdol do podtalnice skozi strukturne plasti biooglja in apnenca, ga napolni.

Poleg tega se v obratu za umetno podzemno vodo Huhtiniemi v Lappeenranti domača voda proizvaja s pronicanjem površinske vode iz zahodnega dela reke Pien-Saimaa v podzemno vodo. Huhtiniemi je edini umetni objekt podzemne vode v Lappeenranti od skupno desetih vnosov podzemne vode. Surova voda se črpa iz Saimae v bazene za filtriranje peska na grebenu Huhtiniemi, ki služi kot naravni filter, ki učinkovito čisti vodo. Voda se nato črpa iz vodnjakov in se pred vstopom v vodovodno omrežje obdela z alkalizacijo in ultravijolično dezinfekcijo.

Poleg tega se bo sistem odvajanja urbanih padavinskih voda izboljšal in spremljal s sklopom novih senzorjev ter povezanim spremljanjem onesnaženosti, kakovosti vode in pretoka v drenažnem sistemu. Poleg tega bodo prebivalci imeli priložnost spremljati izvedene rešitve prek aplikacije za pametne telefone crowdsourcing.

Za pripravo načrta za upravljanje meteorne vode je bil jeseni 2019 izveden postopek posvetovanja z deležniki na treh delavnicah, na katerih so sodelovali Lappeenrannan Energiaverkot Oy (lokalno podjetje za distribucijo vode in energije), mesto Lappeenranta za upravljanje zemljišč, urbanistično načrtovanje, ulice in okolje, okoljske storitve, nadzor stavb, reševalna služba Južne Karelije in center ELY na jugovzhodu Finske (regionalni razvojni center). Teme delavnic so bile načrtovanje rabe meteornih voda in zemljišč, meteorne vode in informacijski sistemi ter naravno upravljanje meteornih voda. Povzetki delavnic so bili uporabljeni za pripravo predhodnega sklopa vsebine načrta upravljanja meteornih voda in elektronskega seznama potrebnih dokumentov, na katerih temelji ta načrt.

Prostorske omejitve so omejitev pri upravljanju meteornih voda. V načrtu upravljanja meteornih voda je navedeno, da so strukture za upravljanje kakovosti meteornih voda običajno velike za enkrat letno ali dvakrat letno močno deževje in omogočajo dodatno 20-odstotno rezervo za podnebne spremembe, vendar na nekaterih lokacijah morda ni dovolj prostora za obvladovanje niti enkrat letnega deževja. V takem primeru je bila izvedena ocena stroškov in koristi alternativnih rešitev, kot so sonaravne rešitve – mestna mokrišča, razvita v Lappeenranti. Poleg tega povečanje števila objektov za meteorne vode povečuje tudi letna vzdrževalna prizadevanja in s tem potrebne človeške vire.

V gosto pozidanih osrednjih mestnih območjih je pomemben estetski vidik. V načrtu je predlagano usmerjanje odtoka v drevorede in cvetlične grede na ulicah, opremljene s pronicajočimi strukturami in rešitvami za podzemno odvodnjavanje, kot so tiste, ki se gradijo v Lappeenranti.

Možen omejevalni dejavnik je usklajevanje med vključenimi institucijami in akterji. Za vzdrževanje in upravljanje mokrišč je odgovorna Greenreality, občinska služba za varstvo okolja in trajnostni razvoj mesta, medtem ko druge strukture za upravljanje meteornih voda, kot so zadrževalni bazeni za meteorne vode (Heinäkatu) in območje infiltracije Koulukatu (pilotno območje projekta TransformAr), upravlja oddelek za ulice in urbano okolje v okviru vzdrževanja ulic in zelenih površin. Omejevalni dejavnik za načrt je lahko tudi usklajevanje med zasebno in javno odgovornostjo za upravljanje meteornih voda in povezovanje z glavnimi drenažnimi omrežji v primeru zasebnih nepremičnin. Zlasti zaskrbljujoče je upravljanje odtokov iz industrijskih območij zaradi širokega spektra onesnaževal, ki jih lahko izpustijo, zaradi česar so potrebne rešitve za vsak primer posebej.

Gradnja mokrišč je bila še posebej uspešna in zdi se, da ni utrpela večjih omejevalnih dejavnikov. Razpoložljivost zemljišč ni bila problematična zaradi upada kmetijskih dejavnosti na območju Lappeenranta. Edini začasni omejevalni dejavnik je čas - mokrišče potrebuje približno tri leta, da v celoti opravi svoje funkcije filtriranja in regulacije vode. Poleg tega imajo mokrišča tudi slikovite učinke in povečujejo rekreacijsko privlačnost vključenih območij.

Dodatna prednost je ponovljivost rešitev. Mesto Lappeenranta se je pridružilo projektu TransformAr v okviru programa Obzorje 2020 kot partner na predstavitveni lokaciji, da bi izboljšalo in prikazalo nekatere prilagoditvene ukrepe, sprejete v okviru načrta za upravljanje meteorne vode. Pokritost teh prilagoditvenih ukrepov s projektom TransformAr zagotavlja edinstveno priložnost za spremljanje njihovega razvoja ter merjenje njihove učinkovitosti in prenosljivosti. Glede na slednje je bil v okviru projekta razvit nadaljevalni program z norveškim mestom Gjøvik, mestom s približno 30.000 prebivalci na jezeru Mjøsa, največjem jezeru na Norveškem. Gjøvik je bil izbran za replikatorja za Lappeenranto zaradi podobne podnebne ranljivosti v smislu urbanističnega načrtovanja in upravljanja voda. Projekt TransformAr spremlja izvajanje iste prilagoditvene rešitve v Gjøviku kot v Lappeenranti.

Stroški vzdrževanja zelenih površin vključujejo zimsko vzdrževanje, čiščenje, vzdrževanje objektov, opreme in opreme ter upravljanje vegetacije. Leta 2023 so skupni stroški vzdrževanja zelenih površin znašali 1,69 EUR/m2.

Gradnja in vzdrževanje mokrišč se načrtujeta za vsako lokacijo posebej, zato za te stroške ni mogoče navesti „običajnih“ podatkov. Vendar je uprava občine Lappeenranta za ponazoritev razpona vključenih stroškov navedla naslednje primere za gradnjo mokrišč:

• Zadrževalni bazen Heinäkatu je stal 44 milijonov EUR² za površino 3000 m2, kar je skupaj 132.000 EUR. To vključuje stroške materiala, prevoza in dela, stroške sajenja novih dreves in vegetacije, dela na gradbišču, vključno z upravljanjem gradnje in drugimi nalogami na gradbišču, ter gradbene naloge, ki jih neposredno krije mestna uprava.
• Infiltracijsko območje Koulukatu je stalo 340 EUR/m2 za 245 m2 in je skupaj znašalo 83 300 EUR. To vključuje stroške materiala za območje infiltracije in cevi, ki odvajajo meteorno vodo na območje, s tem povezane stroške prevoza in dela, stroške sajenja novih dreves in vegetacije ter gradbena dela na gradbišču, vključno z upravljanjem gradnje in drugimi nalogami na gradbišču, ter gradbene naloge, ki jih neposredno krije mestna uprava.
• Nazadnje, stroški spremljanja/senzorja, vključno s senzorji, namestitvijo, vzdrževanjem, upravljanjem, spremljanjem in storitvami popravil ter podatkovnimi storitvami za 26 mesecev, skupaj znašajo 21 000 EUR za pet merilnih mest na treh področjih.

Koristi teh ukrepov, uvedenih v okviru te študije primera, niso bile ocenjene v kvantitativnem smislu. Krepitev nadzora nad kakovostjo vode ima očitne koristi za dobrobit državljanov in obiskovalcev Lappeenrante v smislu zdravstvene varnosti, ki izhaja iz zanesljivih standardov za vodo za domačo uporabo in rekreativne namene, tudi v primeru poplav. Uporaba sonaravnih rešitev za ustvarjanje mokrišč na ozemlju občine povečuje razpoložljivost zelenih površin. Omrežje mokrišč povečuje tudi biotsko raznovrstnost in zagotavlja življenjski prostor številnim pticam in žuželkam.

Podlaga za neposredno vodenje občine Lappeenranta v novem programu upravljanja meteornih voda (vključno s sonaravnimi rešitvami) izhaja iz spremembe zakona o upravljanju voda iz leta 2014. Pred tem je bilo gospodarjenje z meteornimi vodami urejeno z Zakonom o gospodarjenju z vodami; po spremembi je upravljanje meteornih voda zdaj urejeno z Zakonom o rabi zemljišč in gradnji, katerega cilj in namen je spodbujanje upravljanja meteornih voda v celoti. V skladu z Zakonom o rabi zemljišč in graditvi objektov je za organizacijo upravljanja meteornih voda odgovorna občina. To ne pomeni samodejno vključitve zasebne lastnine v sistem, ki zahteva usklajevanje javnih in zasebnih odgovornosti.

Leta 2018 je bilo reorganizirano lastništvo omrežja meteornih voda in delov vodovodnega omrežja (sklep mestnega sveta). Po spremembi lastništva je bila med mestom in vodovodom podpisana štiriletna pogodba o opravljanju storitev, ki je vključevala tudi obveznost priprave načrta za meteorne vode za celotno mesto. Upravljanje meteorne vode vodijo predpisi o določanju območij, prednostne naloge upravljanja meteorne vode v mestu (oddelek 2.2) in gradbeni zakonik. Mesto Lappeenranta je tudi lastnik omrežja za odvajanje padavinske vode.

Vzpostavljenih je že osem ukrepov, ki temeljijo na naravi. Novi sistem odprtih jarkov skupaj s senzorji, znanstveno mrežo državljanov in raziskavo naj bi bil dokončan do konca leta 2025, v časovnem okviru projekta TransformAr. Skupaj bo v okviru tega programa izvedenih 11 lokacij za naravne rešitve, vključno z območjem infiltracije Koulukatu (pilotna lokacijaTransformAr).

Če bodo mokrišča ustrezno vzdrževana, se pričakuje, da bodo trajala nedoločen čas. Po drugi strani pa so senzorji razmeroma kratkotrajni, in sicer od približno enega leta do deset let ali manj, odvisno od posebnih pogojev na mestu namestitve, in jih bo treba v primeru okvare zamenjati (za podrobnosti glej Zhu idr., 2023).

Sanna Varis

sanna.varis@lappeenranta.fi

Načrt upravljanja nevihtne vode mesta Lappeenranta (Lappeenrannnan Kaupungin Hulevesien Hallinnan Ohjelma)

Zhu et al. (2023). Perspektiva nizkocenovnih senzorjev za spremljanje meteornih voda v mestih za končnega uporabnika: revizijo. Vodna znanost in amp; tehnologija 87 (11): 2648–2684. https://doi.org/10.2166/wst.2023.142