Gradbeni vestnik • letnik 68 • maj 2019 110 PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI CLIMATE CHANGE AND URBAN PLUVIAL FLOODING RISK dr. Uroš Krajnc, univ. dipl. inž. grad. uroskrajncster@gmail.com Koroška 57, 2000 Maribor Strokovni članek UDK 551.588.7:696.136(204) Povzetek l V večini srednjeevropskih mest so zgrajeni mešani sistemi kanalizaci- je. Preplavitve mešanih sistemov kanalizacije se zgodijo zaradi poddimenzioniranih sistemov, ekstremnih padavin in slabo vzdrževanih sistemov. Podnebne spremembe se kažejo v vse večjih ekstremih padavinah, ki jih mešani sistemi kanalizacije niso sposobni odvajati. Zato imamo v mestih poplave, tudi s smrtnimi žrtvami. Različne strategije za ublažitev teh problemov (zelena mesta, pametna mesta, vodna mesta, modro-zelena infrastruktura) imajo skupen cilj, da se zmanjšajo konice odtoka. Na voljo so ukrepi, kot so zelene strehe, ločeno odvodnjavanje odpadnih in padavinskih voda, zadrževanje in ponikanje padavinskih voda. Obstajajo inženirska orodja (matematični modeli) za načr- tovanje gradbenih ukrepov z modeliranjem istočasnega odtoka padavinske vode v kana- lizacijskem sistemu in površinskega odtoka. Ključna težava izvedbe potrebnih ukrepov je financiranje teh gradenj in prostorska problematika lociranja teh objektov. Ključne besede: podnebne spremembe, kanalizacija, poplave v mestih, zelene strehe, modeliranje odtoka, operativni program odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode Summary l In most Central European cities, combined sewage systems are built. The overflows of combined sewage systems have the following causes: under dimen- sioned systems, extraordinary precipitation and poorly maintained systems. Climate changes are manifested in the increasing extreme precipitation that combined sewage systems are not able to drain. That's why we have floods in cities, including fatalities. Se- veral strategies for mitigating these problems (green cities, smart cities, water wise cities, blue-green infrastructure) have a common goal to reduce the rainwater peak. Measures are available such as green roofs, separate drainage of wastewater and rainwater, reten- tion and precipitation of rain waters. There are engineering tools (mathematical models) for planning construction measures by modelling the simultaneous flow of rainwater in the sewer system and surface. The key problems for implementing the necessary measures are the financing of these works and the spatial problems where these facilities are to be located. Key words: climate changes, sewage system, floods in cities, green roofs, mathematical models, operational programme for the discharge and treatment of urban wastewater dr. Uroš Krajnc•PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI Gradbeni vestnik • letnik 68 • maj 2019 111 PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI•dr. Uroš Krajnc 1•PODNEBNE SPREMEMBE 2•VPLIV PODNEBNIH SPREMEMB NA PADAVINE 1.1 Vpliv podnebnih sprememb Podnebne spremembe so posledica tako na- ravnih procesov kot tudi človeških aktivnos- ti, dogajale so se skozi celotno zemeljsko zgodovino. Pričakovani ekstremni pojavi v prihodnjem podnebju so [Dolinar, 2014]: • višja temperatura zraka, zlasti huda vročina poleti, • večja poletna spremenljivost temperature in padavin, • več močnih padavinskih dogodkov (na splošno več vodne pare v ozračju), večje izhlapevanje, • okrepitev hidrološkega cikla – kroženja vode, • pogostejše zdajšnje 100-letne poplave, • v naših krajih verjetno znatno povečanje pogostosti poletne suše, • verjetno večanje števila dni z ugodnimi raz- merami za nastanek poletnih neurij. Ocena podnebnih sprememb v Sloveniji do konca 21. stoletja [ARSO, 2018] podaja naslednje napovedi: Naraščanje temperature zraka se bo v Sloven- iji v 21. stoletju nadaljevalo, velikost dviga pa je zelo odvisna od scenarija izpustov toplogrednih plinov. V primeru optimističnega scenarija izpustov bo temperatura do konca stoletja v primerjavi z obdobjem 1981–2010 zrasla za približno 1,3 °C, v primeru zmerno optimističnega scenarija za približno 2 °C, v primeru pesimističnega scenarija pa za približno 4,1 °C. Verjetno bo najbolj zrasla temperatura pozimi, le nekoliko manj poleti in jeseni, najmanj pa spomladi. Za dimenzioniranje kanalizacije za padavinske vode so še vedno ključni trije podatki: velikost prispevne površine A, odtočni koeficient φ in intenziteta padavin (računski naliv) i. In- tenziteta padavini je funkcija časa trajanja naliva ter pogostnosti (verjetnosti ali povratni dobi) pojava. Govorimo o tako imenovanih ITP-krivuljah (intenziteta, trajanje, pogostnost) oziroma v starejši literaturi o t. i. gospodarsko enakovrednih nalivih (GEN). Projektanti kana- lizacije uporabljajo uradne podatke ARSO v tiskani obliki [ARSO, 2009] ali pa podatke na spletni strani (slika 1). Višina padavin na letni ravni in pozimi se bo po zmerno optimističnem in pesimističnem scena- riju izpustov sredi ali konec 21. stoletja znatno povečala. V primeru obeh scenarijev izpustov bo povprečno povečanje letnih padavin konec stoletja v primerjavi z obdobjem 1981–2010 do 20 %. Kazalniki, s katerimi merimo izjemne padavine, kažejo, da se bosta povečali tako jakost kot pogostost izjemnih padavin. Srednje letne konice pretokov rek se bodo v primerjavi z obdobjem 1981–2010 povečale povsod po državi v povprečju od 20 do 30 %. Povečanje se od bližnje prihodnosti proti koncu stoletja stopnjuje. Največje povečanje konic bo na severovzhodu države, kjer bo v primeru zmerno optimističnega scenarija izpustov znašalo do približno 30 %. Podnebne spremembe bodo vplivale na počutje in zdravje ljudi ter v splošnem na ka- kovost življenja. Možne posledice podnebnih sprememb za zdravje ljudi bodo odvisne tako od velikosti in poteka podnebnih sprememb kot tudi od socioekonomskih dejavnikov. Pod- nebne spremembe bodo povzročale materi- alne škode, selitve prebivalstva, pomanjkanje hrane in vode, povečano smrtnost in širjenje bolezni. Ženska populacija bo bolj ranljiva. Vročinski valovi bodo usodni predvsem za starostnike, kot je bilo razvidno v Evropi poleti 2003. Podnebne spremembe bodo ogrožale tudi socioekonomski razvoj, demografske tokove, turizem in zdravstveno infrastrukturo. Učinki podnebnih sprememb bodo še posebej izraziti v velikih mestih [Kajfež Bogataj, 2005]. 25. septembra 2017 je Inženirska zbornica Slovenije, Odbor regijske pisarne Maribor, organizirala posvet z naslovom Podnebne spremembe v povezavi s kakovostjo življenja v urbanih območjih. Na posvetu je bilo izpostav- ljeno, kako se ekstremni vremenski pojavi, kot so poplave, suše, neurja, ekstremno visoke in nizke temperature, pojavljajo z vedno večjo intenziteto in bolj pogosto, kar slabša pogo- je življenja in povečuje onesnaženje zraka, vode in tal. Zato je treba ukrepe, vezane na podnebne spremembe, močno vključiti že v urbanistično načrtovanje [Krajnc, 2017]. 1.2 Evropska zakonodaja in podnebne spremembe Preprečevanje nevarnih podnebnih sprememb je ključna prednostna naloga Evropske unije. Dolgoročni cilj politike Evropske unije do leta 2050 je znatno zmanjšanje emisij (80–95 % v primerjavi z letom) 1990. Evropska komisija je sprejela strategijo EU za prilagajanje podneb- nim spremembam [EU, 2014] in pričakuje od držav članic, da do leta 2017 pripravijo svoje načrte za obvladovanje neizogibnih posledic podnebnih sprememb. Številne države so že pripravile svoje strategije z ukrepi, kot so manjša poraba vode, prilagoditev gradbenih predpisov ter gradnjo infrastrukture za obram- bo pred poplavami. 1.3 Slovenska zakonodaja in podnebne spremembe Vlada RS je leta 2016 sprejela Strateški okvir prilagajanja podnebnim spremembam [Vlada RS, 2016]. Program porabe sredstev Sklada za podnebne spremembe [Vlada RS, 2018] v letu 2019 prvič vsebuje pri postavkah glede prilagajanja podnebnim spremembam tudi postavko Izgradnja in obnova večnamenskih akumulacij v vrednosti 0,5 mio. €. Ni veliko, a prejšnja leta take postavke ni bilo, bili so le ukrepi, povezani s toplogrednimi plini. Z ovrednotenjem padavinskih podatkov za hidrološke izračune dimenzioniranja kana- lizacijskih sistemov se je v Sloveniji prvi ukvarjal prof. Sketelj na Institutu za zdrav- stveno hidrotehniko na FAGG Ljubljana. Te- meljna vprašanja, ki se pri tem delu pojavi- jo, so, kako natančni naj bodo padavinski podatki (mm/h), kakšen naj bo najmanjši časovni korak opazovanja nalivov in v kakš- nem časovnem koraku naj bodo podani preprosti in sestavljeni nalivi [Panjan, 2005]. Sketelj je izdelal podatke o izenačenih vred- nostih gospodarsko enakovrednih nalivov za sinoptične meteorološke postaje Ljubljana, Maribor, Savico, Šmartno pri Slovenj Gradcu, Novo mesto, Koper, Gamence in Temenico [Kolar, 1983]. Panjan, Bogatajeva in Kompare [Panjan, 2005] so prikazali rezultate izračunov za vrednotenje padavin na podlagi statistične analize opazovanih nalivov na območju Lju- bljane. Primerjavo teh izračunov za nalive povratne dobe 1 leta in 2 let podajamo v preglednici 1. Takoj so očitna razhajanja med podatki Sketlja in ARSO pri kratkotrajnih nalivih. Ljubljanska Vodovod - Kanalizacija predpisuje v svojih Tehničnih navodilih za kanalizacijo [VOKA Ljubljana, 2019] Sketljeve vrednosti. Glede Gradbeni vestnik • letnik 68 • maj 2019 112 na posledice podnebnih sprememb pri in- tenzivnejših nalivih je bila ta odločitev prav preroška! V Mariboru smo zabeležili v letih 2009 in 2016 ekstremne padavine (preglednica 2). Okoli Maribora merimo padavine na Mariborskem letališču, na Taboru v bližini Mariborskega vodovoda ter na čistilni napravi v Dogošah. Primerjave meritev padavin na treh točkah kaže- jo dobro ujemanje konic večjih padavin, ob tem pa odstopanja glede merjenih vrednosti zaradi lokacije. Uradni podatki ARSO imajo za izračun ekstremnih padavin na postaji Maribor Tabor ovrednotene padavine za obdobje 1948–2005. Slika 1• Povratne dobe za ekstremne padavine – prikaz merskih mest [http://meteo.arso.gov.si/met/sl/climate/tables/precip_re- turn_periods_newer/]. Preglednica 1• Računski nalivi (ITP oz. GEN krivulje ) za Ljubljano (l/s/ha). Preglednica 2• Primerjava ekstremnih padavin v Mariboru v letih 2009 in 2016 z vrednostmi ITP-krivulj (1948–2005). Seveda so te padavine povzročile preplavitve kanalizacije, kar je bilo najbolj boleče pri novozgrajeni kanalizaciji v Dobrovcah. Pre- plavitve so pri uporabnikih povzročale neza- upanje v projektantsko znanje. Na FGG Ljubljana [Mikoš, 2016] so izvedli ponovne statistične obdelave padavin glede na podatke za obdobje med letoma 2000 in 2016. Vidna so precejšnja odstopanja od rezultatov za obdobje 1948–2005. Podane so srednje vrednosti ter vrednosti 90 % intervala zaupanja (slika 2). Zaradi velikih odstopanj bo treba nujno za potrebe izračunov padavinskih voda v kana- lizacijskih omrežjih izdelati nove statistične obdelave računskih nalivov, ki bodo upošte- vale meritve v obdobju podnebnih sprememb. O vrednosti takšnih podatkov zaradi relativno kratkega obdobja opazovanja si hidrologi še niso edini. Vpliv podnebnih sprememb na poplavna tveganja v Sloveniji se že preučuje [Šraj, 2017]. Enako velja za napoved za izva- janje ukrepov za poplave v mestih [Pogačnik, 2017]. Vir Sketelj , VO-KA ARSO 2009 ARSO 2019 Panjan s sod. 2005 Obdobje meritev 1921-1964 1948-2008 1948-2002 1965-1996 Trajanje meritev [leta] 43 60 64 32 povr. doba (leto) 1 2 1 2 2 1 2 čas trajanja (min) 5 327,4 404,5 130 289 288 223,9 280,3 10 211, 6 253,1 108 216 214 168,9 211,1 15 160,6 191,6 92 182 180 143,3 178,8 20 132,1 157,2 71 158 156 121,1 151,9 30 100,2 119 53 124 122 95 120,6 45 38 93 93 60 62,5 73,9 38 77 76 63,6 81,3 90 47,6 56 32 58 58 50,1 64,6 120 39 45,9 25 48 47 39,6 50,5 180 26,9 34,8 21 35 35 24,8 35,8 300 20,9 24,5 15 25 25 18,7 28 360 15,1 18,8 420 16,6 19,4 600 15,2 720 7 14 14 dr. Uroš Krajnc•PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI Gradbeni vestnik • letnik 68 • maj 2019 113 Slika 2• Primerjave podatkov o nalivih za obdobji 1948–2005 in 2000–2016 za postajo Maribor – Tabor za 30- in 90-minutne nalive. Slika 3• Sprememba hidrološkega cikla v mestih [Maksimović, 2013]. 3•URBANIZACIJA – MOČAN POSEG V NARAVNI HIDROLOŠKI KROG 4•PROBLEMI ODVODNJE PADAVINSKE VODE V MESTIH Trend svetovnega prebivalstva je življenje v mestih. Po podatkih IWA-e [IWA, 2017] bo leta 2050 živelo na svetu 9,7 milijarde ljudi, Zakaj se dogajajo preplavitve kanalizacije v mestih? Večina večjih slovenskih mest ima zgrajeno kanalizacijo v mešanem sistemu, v ločenem sistemu so zgrajena predvsem nova primestna naselja ter nove industrijske in trgovske cone. Prejšnja projektantska praksa je dovoljevala pri projektiranju kanalizacije za padavinske vode računske nalive s povratno dobo 1 leta. Za Slovenijo je tipična ureditev parkirišč in robnikov cest, ki vso padavinsko vodo vodijo 66 % v mestih, v Evropi že danes 70 %. Vsak peti Zemljan bo ogrožen zaradi poplav, torej okoli 2 milijardi prebivalstva. V Sloveniji je delež mestnega prebivalstva 50-% [SURS, 2004]. Z urbanizacijo ključno zmanjšamo globoko in plitvo infiltracijo, nekoliko pa tudi evapo- transpiracijo, ključno pa povečamo odtok (slika 3). v kanalizacijski sistem in ne omogočajo po- nikanja te vode [Oberžan, 2018]. Problem odvodnje podvozov v urbaniziranih naseljih nastane, ker so v večini primerov padavinske vode podvozov v urbaniziranih naseljih priključene na mešani sistem ka- nalizacije. Vzrok za to je bodisi odsotnost površinskih odvodnikov bodisi problem s ponikanjem teh voda (previsoke gladine podzemnih voda, vodovarstveni pasovi). Projektanti cest večkrat tudi obvoznice okoli naselij na silo priključujejo na mestno ka- nalizacijo, pri čemer pozabljajo, da je treba v takem primeru z ustreznim hidravličnim izračunom dokazati transportno sposobnost mestne kanalizacije vse do čistilne naprave oziroma prvega razbremenilnega objekta (slika 4) [Krajnc, 2016]. Poseben problem pa je varnost pešcev pri prečkanju preplavljenih prehodov za pešce ob močnih nalivih. Takrat nastopi nervoza in neprimerno obnašanje pešcev in voznikov (slika 5). Despotović je s sodelavci [Despotović, 2018] opravljal meritve kapacitete požiral- PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI•dr. Uroš Krajnc Gradbeni vestnik • letnik 68 • maj 2019 114 Slika 4• Preplavitev podvoza v Ljubljani, Ponoči bo najhujše, Zastoji na Celovški cesti v Ljubljani, Slovenske novice, 17. september 2010. Slika 5• Nevarnost za pešce in cestni promet pri preplavitvi celotne ulice [Despotović, 2018]. Slika 6• Površinski odtok po cestišču [Despotović, 2018]. nikov. Meritve so pokazale, da praviloma požiralniki ne delujejo, kot je bilo predvi- deno s projektom. Velikokrat požiralnik ne sprejme vse padavinske vode, zato del dotoka odteče v smeri naslednjega požiral- nika, predvsem pri večjih vzdolžnih padcih. Vzdolžni in prečni padec cestišča, hrapa- vost vozišča, prisotnost robnika, intenzite- ta naliva, razdalja med požiralniki, oblika požiralnika so vhodni podatki za zapleten račun površinskega toka na cestišču. Ob prisotnosti robnikov lahko postavimo dve omejitvi [Despotović, 2009]: • dovoljeno širino vode na cestišču pri pre- hodu za pešce (običajno 0,3 m), • dovoljena globina vode ob robniku. Na sliki 6 lahko razberemo širjenje površin- skega odtoka na cestišču v odvisnosti od položaja požiralnikov, točneje od velikosti prispevne površine in odgovarjajočega pre- toka. Požiralnikom je tako namenjeno celo poglavje v Tehničnih specifikacijah za odvodnjo cest [MP, 201 1], in sicer v poglavjih Požiralniki (vtočni jaški) (6.2.5), Sprejemna kapaciteta in učinkovitost požiralnikov (6.2.5.3), Lociranje požiralnikov (6.2.5.4), Razdalje med požiral- niki (6.2.5.4). Tehnične specifikacije, čeprav uradno niso uzakonjene, uporabljajo projek- tanti cest. dr. Uroš Krajnc•PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI Gradbeni vestnik • letnik 68 • maj 2019 115 Slika 7• Sinergijski učinki zelene infrastrukture z modrimi sistemi urbane vode [Maksimović, 2013]. 5•ZELENO-MODRA INFRASTRUKTURA 6•KLASIČNI UKREPI PRI ZAGOTAVLJANJU POPLAVNE VARNOSTI URBANIZIRANIH POVRŠIN ZARADI LASTNIH VODA Vodno pametna mesta (angl. Water vise cities) so aktualni pristop pametnega gos- podarjenja z vodo. IWA je objavila 17 princi- pov, kako jih uresničiti. Principi so našteti v štirih skupinah: regenerativne vodne storitve, vodno občutljiva mestna zasnova, povezova- nje mest v porečju, skupnosti vodno pametnih mest [IWA, 2019]. V teku je nešteto strategij različnih dejavnosti za reševanje različnih problemov življenja v mestih. Naštejmo jih le nekaj: Pametna mesta Da bi človeštvo ob takih napovedih posledic podnebnih sprememb lahko živelo kakovost- no, so nujno potrebne spremembe v pristopu upravljanja mest. Trend sprememb se je začel s t. i. konceptom pametnih mest (angl. Smart Cities). Zelena mesta Namen zelenih mest je, da mesta postanejo bolj trajnostna in s čim manjšim ogljičnim od- tisom. S tremi ključnimi elementi – zgradbami, energijo in prometom (trajnostno mobilnostjo) – je treba pospešiti prehod mest v čistejšo, bolj zdravo in gospodarsko uspešnejšo pri- hodnost z izboljšavami v učinkovitosti in na- ložbami v obnovljive tehnologije. Zeleno-modra infrastruktura Zeleno-modra infrastruktura predstavlja strategi- jo načrtovanja urbanih okolij, ki pri zagotavljanju učinkovitega upravljanja voda v mestih vključu- je naravo – gre za prepletanje in povezovanje upravljanja voda in načrtovanja zelenih površin. V nasprotju z neprepustnimi površinami pa je zelena infrastruktura sposobna prestrezati, zadrževati in filtrirati padavine. Zeleno infra- 6.1 Zadrževalniki Zadrževalnike lahko lociramo znotraj ka- nalizacijskega sistema v primeru, ko je že izgrajeno kanalizacijsko omrežje dodatno obremenjeno z novimi zazidavami, ki ob projektiranju prvotnega omrežja niso bili znani. Zadrževalniki so potrebni tudi takrat, ko skromen odvodnik ne prenese sunkovite obremenitve z izpustom padavinske vode v dežnem času. Običajno so zadrževalniki betonski objekti, poznamo tudi izvedbo s strukturo v mestih predstavljajo urbani gozdovi, parki, posamezna ulična drevesa in druge zelene površine. Drevesne krošnje prestrezajo padavine in uravnavajo količino padavin, ki dosežejo tla, s črpanjem vode preko korenin pa drevesa porabljajo vodo iz tal in izboljšujejo mikroklimo. Vodne površine v mestih uspešno blažijo visoke temperature [Stražar, 2018]. Vpliv dreves na zmanjšanje konice padavinskega od- toka se preučuje tudi v Sloveniji [Zabret, 2015]. Prof. Maksimović z Imperial Collegea v Lon- donu, prej profesor na Gradbeni fakulteti v Beogradu in sodelavec pri modelnih izračunih kanalizacije v Mariboru, se z modro-zeleno infrastrukturo ukvarja v svetovnem merilu že daljše obdobje. Sinergijski učinki zelene infra- strukture z modrimi sistemi urbanih voda so prikazani na sliki 7. Na konferenci Integrated BGS (Blue Green Solution) for Advanced Urban Planning for Sustainability and Resilience – Beyond Fake News je bil podan pregled, kako so se razvijali pristopi pri analizah poplav v mestih. Stan- dardni pristop analize poplav [Maksimović, 2018] obsega naslednje korake: a) zaščita pred poplavami s strukturnimi ukrepi, b) koncept ravnanja v primeru poplav. Modro–zeleni pristop pa predlaga: a) analize vseh predhodnih modelnih izraču- nov, b) zmanjšanje poplavne ogroženosti z inter- aktivnimi rešitvami strukturnih in nestruk- turnih rešitev v porečju nad urbaniziranim območjem ter urbaniziranim območjem, c) rehabilitacija urbanih površinskih tokov, d) natančne napovedi padavin in poplav, upravljanje poplav (pod enim upravl- javskim telesom). cevnimi zadrževalniki. Zadrževalniki v ze- meljski izvedbi so redkejši, več jih je na sis- temih odvodnje padavinskih voda z avtocest. Poznamo pa tudi zadrževalnike pred vtokom vode v javno kanalizacijsko omrežje, ki so lahko betonski, zadnje čase pa tudi montažni plastični elementi. Druga rešitev so odprti za- drževalniki, ki pa s svojo odprto gladino lahko pomembno vplivajo tudi na mestno klimo. Večkrat se ponuja rešitev s preureditvijo mešanega kanalizacijskega sistema v loče- nega. Običajno se zgradi dodaten sistem za odpadne vode, obstoječi kanalizacijski ce- vovodi pa se porabijo za odvod padavinske vode. Vendar je hidravlična razbremenitev zaradi izločitve odpadnih voda minimalna in za zagotavljanje poplavne varnosti je potreb- na mnogokrat tudi rekonstrukcija teh cevo- vodov (povečanje profilov, zadrževalniki). Odtok padavinske vode lahko zmanjšamo ali pa zadržimo in zmanjšamo konico odtoka tudi z zelenim strehami. Vsekakor je potrebno zmanjšanje prispevnih površin – parkirišč, as- faltne in betonirane površine pa bi morale biti prepletene z zatravitvijo in vgradnjo propustnih drenažnih betonov [Oberžan, 2017]. PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI•dr. Uroš Krajnc Gradbeni vestnik • letnik 68 • maj 2019 116 6.2 Razbremenilniki s ponikalniki Na obstoječih mešanih kanalizacijskih sis- temih brez možnosti razbremenjevanja pa- davinskih voda v površinske odvodnike bi lahko zmanjšali preplavitve sistemov z raz- bremenjevanjem preko ponikalnikov. Tu pa nastopi težava, saj ležijo mesta znotraj meja vodovarstvenih pasov (slika 8), kjer je poni- kanje odpadnih voda prepovedano. Vidimo, da je večji del Maribora na levem bregu Drave v ožjem vodovarstvenem ob- močju II. Morali bi najti zakonsko rešitev za ponikanje močno razredčenih odpadnih voda ob nalivih majhne verjetnosti (na primer od 10-letnih voda navzgor). Prelite vode v teh razbremenilnikih pa bi lahko pred ponikanjem dodatno čistili s filtri. 6.3 Individualne rešitve – velik učinek z majhnimi stroški Padavinska voda vstopa v kanalizacijski sistem preko požiralnikov, ki so običajno ozko grlo. Zato je na primer civilna zaščita pred napove- danimi obilnimi poplavami konec oktobra 2018 objavila naslednji poziv: »Zaradi vetrovnega vremena v preteklih dneh je povsod ogromno listja, ki lahko zamaši odtočne sisteme in po- vzroči zalivanje površin, ki jih po navadi ne zaliva. Zato naj ljudje pomislijo, ali imajo doma, okrog hiš, odtoke in druge površine, ki bi jih lahko očistili in tako preprečili zalivanje.« Slika 8• Vodovarstvena območja v Mariboru [Atlas voda]. Za omilitev hitrega odtoka padavinskih voda v kanalizacijo in potoke lahko veliko naredimo tudi sami z individualnimi rešitvami. Naštejmo nekaj rešitev [Vo-Ka Celje, 2019]: zatravitev in uporaba travnih plošč na parkirnih površinah, dvoriščih, sprehajalnih poteh, polaganje pro- pustnega asfalta oziroma drugih bolj propust- nih materialov, uporaba ponikovalnih bazenov z visoko sposobnostjo ponikanja, izgrad- nja zadrževalnih bazenov, v katerih se zbira padavinska voda, ter preureditev opuščenih greznic v zadrževalne ali ponikovalne bazene. 7•ZAKONODAJA IN PRAKSA ODVODNAVANJA PADAVINSKIH VODA 7.1 Zakonodaja EU o odvodnjavanju Nekaj usmeritev o preplavitvah kanalizacije ob neurjih najdemo že v Direktivi o očiščenju komunalne odpadne vode [EU, 1991]. Ta zahteva, da je pri načrtovanju treba pozornost nameniti omejevanju onesnaženja sprejemnih voda zaradi poplavljanja ob neurjih. Ker v praksi ni mogoče zgraditi kanalizacijskih sis- temov in čistilnih naprav, ki bi lahko prečistile vso odpadno vodo v razmerah neobičajno močnega deževja, morajo države članice določiti merila za zmanjševanje onesnažen- ja zaradi preplavljanja vode ob neurjih. Ta merila lahko temeljijo na stopnji redčenja ali zmogljivosti v razmerju na pretok ob suhem vremenu ali pa določajo neko sprejemljivo število preplavljan na leto. Direktiva 1991 jih navaja v Prilogi I. Zahteve za komunalno odpadno vodo. Slovenija mora kot članica Evropske unije spoštovati evropsko zakonodajo. Standard EN752 Drain and sewer systems otside buil-dings iz julija 1996 [EN, 1996] je prevzel Urad RS za standardizacijo in mer- oslovje v Ljubljani po metodi razglasitve decembra 1996. Drugi del tega standarda z naslovom »Performance Requirements« priporoča povratne dobe računskih nali- vov, na katere projektiramo kanalizacijska omrežja za odvod padavinskih voda (pre- glednica 3). Te zahteve je prevzelo veliko slovenskih izva- jalcev gospodarskih javnih služb odvajanja odpadnih voda v svoje predpise, kar se upošteva pri novogradnjah. Obstoječa kanal- izacijska omrežja praviloma ne izpolnjujejo teh zahtev. dr. Uroš Krajnc•PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI Preglednica 3• Pogostnosti računskih nalivov za preračune kanalizacije po EN 752. Pogostost nalivov 1 (1x v ”n” letih) Lokacija Pogostost poplav (1x v ”n” letih) 1 v 1 Podeželje 1 v 10 1 v 2 Stanovanjska območja 1 v 20 1 v 2 1 v 5 Mestna središča, industrijska in obrtna območja: – s preskusom poplavljanja – brez preskusa poplavljanja 1 v 30 - 1 v 10 Podzemna železnica, podvozi 1 v 50 1 Pri nalivih ne sme biti preobremenitve. Gradbeni vestnik • letnik 68 • maj 2019 117 Slika 9• Ponikalni blok in ponikalno polje iz plastike [Pipelife https://www.google.com/ search?q=%C4%8Dendak+moderne+ponikalnice&rlz=1C1ASUM_enSI669SI669&o- q=%C4%8Dendak+moderne+ponikalnice&aqs=chrome..69i57]. 7.2 Slovenska zakonodaja o odvodnjavanju padavinske vode v naseljih Uredba o odvajanju in čiščenju komunalne odpadne vode iz leta 2015 je posodobitev Operativnega programa odvajanja in čišče- nja komunalne odpadne vode (za obdobje od 2005 do 2017) iz leta 2004 in na več mestih obravnava padavinske vode. Uredba opredeljuje naslednje: padavinska odpadna voda je padavinska odpadna voda v skladu s predpisom, ki ureja emisijo snovi in toplote pri odvajanju odpadnih voda v vode in javno kanalizacijo. 26. člen Uredbe zahteva, da mora Program izvajanja javne službe vsebovati tudi vsebinski sklop načrta ukrepov za zmanj- ševanje količin padavinske odpadne vode, ki se odvaja v javno kanalizacijo. Praksa kaže, da Programi izvajanja vsebujejo le zakonske ob- veze brez konkretnih ter merljivih ciljev. V pripravi je novi operativni Program odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode, ki pa se ukvarja v glavnem s seznamom in mejami aglomeracij. Glede ravnanja s padavinsko vodo je bil nare- jen velik korak z Uredbo o metodologiji okolja [MP, 2012], ki narekuje občinam, da oblikujejo ločeno ceno za odvajanje padavinske vode s streh. Namen te Uredbe je bil spodbuditi upo- rabnike, da bi svojo padavinsko vodo zadržali (zelene strehe, zaprti ali odprti zadrževalniki) ali poniknili (če to dopuščajo sestav tal in vodovarstvena območja). Namen te finančne politike je dvig nivoja podzemne vode in zmanj- šanje poplavne ogroženosti. V občinah, ki so že uvedle tak obračun, se običajno uvaja tri načine oblikovanja cen za odvajanje padavinske vode s streh: • kdor nima speljanih padavinskih odpadnih voda v javno kanalizacijo, ne plača nič; • kdor ima padavinske odpadne vode s streh speljane v kanalizacijo preko urejenega zadrževanja, plača ceno za 50 % količin odpadnih padavinskih voda s strehe; • kdor odvaja padavinske odpadne vode s streh neposredno v kanal, plača ceno za celotno količino odpadnih padavinskih voda s strehe. Na voljo je bogata ponudba proizvajalcev opreme za zadrževanje in ponikanje padavin- skih voda. 7.3 Praksa izračunov kanalizacije v Sloveniji V praksi se upoštevajo računski nalivi, pre- verbe preplavitev omrežij pa se ne opravlja. Zakaj? Za preverbo preplavitve omrežij potre- buje projektant ustrezno orodje, hidrološko-hi- dravlični model. In zakaj bi projektant izvedel te zahtevne in drage izračune, če pa dobijo vodna soglasja in gradbena dovoljenja pro- jekti brez teh izračunov? Za izliv padavinske vode iz kanalizacije so kritične točke poži- ralniki na cesti, robniki v mešanih sistemih kanalizacije ter propusti na naravnih porečjih [Despotović, 2009]. V Sloveniji pogosto upo- rabljen mo-del ameriške agencije za okolje EPA SWMM izračuna, v katerem jašku bo prišlo do izliva padavinske vode, in poda velikostni razred pretoka izlivajoče se vode, več pa ne (slika 10). Danes že razpolagamo z matematičnimi mo- deli, ki obravnavajo tako tok v kanalizacijskem omrežju in ob preplavitvi površinski tok po mestnih cestah in drugih površinah, na primer Giswater [Radinja, 2018]. 7.4 Primer Maribor V okviru izdelave idejnih projektov za projekt »Odvajanje in čiščenje odpadne vode na območju Maribora – širše prispevno območje ČN Maribor« je Institut za ekološki inženi- ring Maribor skupaj s podjetjem CEKIBEO iz Beograda izdelal hidravlične izračune mari- borske kanalizacije z dinamičnim modelom z uporabo programskega paketa SWMM 5.0 (slika 10). Ker Barbarin potok teče v mestno kanalizacijo na začetku Trubarjeve ceste, smo predlagali izgradnjo suhega zadrževalnika v severozahodnem vogalu mestnega parka. Na levem bregu Maribora je hidravlični izračun dokazal potrebo po izgradnji zadrževalnika Tabor prostornine približno 6000 m3. Hidrav- lični model smo ponovno uporabili zaradi močnih nalivov v letu 2009, preverili prejšnje rešitve ter jih nadgradili z novimi ugotovitvami (IEI, 2009). Z modelom smo določili koncept zaščite desne- ga brega Maribora pred poplavami z izgradnjo več zadrževalnikov. Ključni namen modelnih izračunov pa je bil prelivanje onesnažene vode v obstoječih razbremenilnikih zaradi optimalne obremenitve čistilne naprave. Rezultati teh iz- računov so predstavljali podlage za natančne- jše izračune konkretnih posegov v kanalizacijo (Strossmayerjeva, Svetozarevska, objekti nove Medicinske fakultete, Stražunski jarek). PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI•dr. Uroš Krajnc Slika 10• Hidravlični izračun z modelom SWMM za levi breg Maribora, ki prikazuje izlivanje kana- lizacije za nalive povratnih dob 2 in 5 let [IEI, 2008]. Gradbeni vestnik • letnik 68 • maj 2019 118 9•SKLEP 10•LITERATURA Posledica podnebnih sprememb so tudi in- tenzivnejše padavine. V središčih slovenskih mest so zgrajeni pretežno mešani sistemi kanalizacije. Intenzivnejši nalivi povečujejo ARSO, Ocena podnebnih sprememb v Sloveniji do konca 21. stoletja, Sintezno poročilo – prvi del, ARSO, 2018. ARSO, Povratne dobe za ekstremne padavine po Gumbelovi metodi, http://meteo.arso.gov.si/met/sl/climate/tables/precip_return_pe- riods_newer/, 2009. Atlas voda, https://gisportal.gov.si/portal/apps/webappviewer/index.html?id=1 1785b60acdf4f599157f33aac8556a6, pridobljeno 8. 4. 2019. CZ, Civilna zaščita opozarja: Očistite odtočne sisteme, https://www.24ur.com/novice/slovenija/civilna-zascita-opozarja-ocistite-odtocne-sisteme. html, 26. 10. 2018. Čendak, B., Moderne ponikalnice, https://www.google.com/search?q=%C4%8Dendak+moderne+ponikalnice&rlz=1C1ASUM_enSI669SI669&o- q=%C4%8Dendak+moderne+ponikalnice&aqs=chrome..69i57.6730j0j8&sourceid=chrome&ie=UTF-8, pridobljeno 8. 4. 2019. Despotović, J., Kanalisanje kišnih voda, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, 2009. Despotović, J., Plavšič, J., Đukić, A., Stanič, M., Prodanović, D., Todorović, A., Janković, l., Jaćimović, N., Upravljanje kišnim oticajem u gradovima u 7 koraka - Gospodarjenje s padavinskim odtokom v mestih v 7 korakih, Mišičev vodarski dan, str. 36–51, 2018. Dolinar, M., Podnebne spremembe v Sloveniji: kaj smo izmerili in kaj pričakujemo, Agencija RS za okolje, september 2014. Dolinar, M., Vpliv podnebnih sprememb na vodni krog, Agencija Republike Slovenije za okolje, 2014. EGS, Direktiva Sveta z dne 21. maja 1991 o čiščenju komunalne odpadne vode, 91/271/EGS, 1991. EN, EN752, Drain and sewer systems otside buildings - Sewer system management, 1996. EU, Strategy on adaptation to climate change 2014, http://ec.europa.eu/clima/policies/adaptation/what/documentation_en.htm, pridobljeno 8. 4. 2019. IEI, Institut za ekološki inženiring, Hidravlični izračun kanalizacije mesta Maribor za konkretne primere ekstremnih padavin junij – avgust 2008 in maj 2009, Maribor, 2009. IEI, Institut za ekološki inženiring. Mešan sistem kanalizacije mesta Maribor, predstavitev matematičnega modela, Maribor, CEKIBEO, Beograd, 2008. IWA, The Journey to Water-Wise Cities, Principles Water Wise Cities, http://www.iwa-network.org/projects/water-wise-cities/#the 17 iwa principles for water-wise cities, pridobljeno 8. 4. 2019. Kajfež Bogataj, L., Podnebne spremembe in njihovi vplivi na kakovost življenja ljudi. Acta agriculturae Slovenica, 2005. Kobold, M.,Vpliv podnebnih sprememb na ekstremne hidrološke pojave, Ujma, številka 23, 2009. Kolar, J., Odvod odpadne vode iz naselij in zaščita voda, Državna založba Slovenije, 1983. poplavno ogroženost mest z lastnimi padavin- skimi vodami. Rešitev problema predstavlja tako imenovana modro-zelena vizija oz. zelene in vodne površine v mestih. Za izvedbo potre- bujemo dolgoročno operativno strategijo v obliki operativnega programa, ki bi zastavila dolgoročne cilje, potrebni obseg finančnih sredstev ter faznost izvedbe. Možni viri finan- ciranja so Sklad za podnebne spremembe ter Okoljski sklad za individualne rešitve. Dodaten problem je umeščanje potrebnih objektov v mestih. dr. Uroš Krajnc•PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI 8•POTREBNI KORAKI ZA REŠITEV PROBLEMA Ugotovimo lahko, da je problem znan, vzroki za problem in tudi rešitve so znane. Vendar ne obstaja, pa tudi ne nastaja noben opera- tivni program. Predlagamo izvedbo potrebnih ukrepov v naslednjih korakih: 1. Postaviti jasne dolgoročne in merljive cilje (povečanje obsega ločene kanalizaci- je, zmanjšanje količine padavinskih voda v kanalizaciji s povečanjem zelenih površin, površin zelenih streh, vodnih površin, kar vpliva tudi na spremembo mestne klime, zmanjšanje poletne temperature zraka ipd). 2. Izdelati tehnične rešitve za navedene cilje in določiti (conirati), kje v mestu so ti ukrepi najbolj potrebni za izpostavljena naselja znotraj urbanega območja. Finančno ocen- iti problem in izdelati optimizacijo rešitev z večkriterijskimi analizami, ki morajo up- oštevati ekonomske, sociološke, okoljske in zdravstvene kriterije. 3. Preveriti prostorske pogoje izvedbe ukrepov. Kje dobiti nove površine za zelene in modre površine? Provokacija: spremembe velikih parkirišč v večetažna – del parkirišča se spremeni v zeleno ali vodno površino, ob- veza ob izgradnji novih parkirišč (trgovski centri) še izgradnja zelenih in vodnih površin. Ustrezno dopolniti mestne urbanistične do- kumente. Po potrebi spremeniti zakonodajo. 4. Izdelati operativni program s kratkoročnimi in dolgoročnimi cilji in mehanizmom za- gotavljanja finančnih sredstev za investicije in obratovanje z zagotavljanjem finančnih sredstev (EU, slovenska). Gradbeni vestnik • letnik 68 • maj 2019 119 PODNEBNE SPREMEMBE IN POPLAVNA OGROŽENOST URBANIH OBMOČIJ Z LASTNIMI PADAVINSKIMI VODAMI•dr. Uroš Krajnc Krajnc, U., Despotović, J., Preplavitve cestnih podvozov, 13. Kongres o cestah in prometu, Portorož, 2017a. Krajnc, U., posvet Podnebne spremembe v povezavi s kakovostjo življenja v urbanih območjih, Ekolist revija o okolju 14, str. 56, 2017b. Krajnc, U., Sanitarna hidrotehnika v funkciji zaščite urbaniziranih območij, ogroženih zaradi poplav; Mišičev vodarski dan, str. 76–83, 2009. LUZ, Ljubljanski urbanistični zavod, Zelena mesta dobrodošla voda - celovito upravljanje s padavinsko vodo, http://www.luz.si/sites/default/files/ predstavitev_celovitega_upravljanja_s_padavinsko_vodo_3.pdf, pridobljeno 8. 4. 2019. Maksimović, Ć., Atanasova, N., Banovec, P ., Blue Green Dream, FGG Ljubljana, 2013. Maksimović, Ć., Božinović, R., Integrated BSG (Blue Green Solution) for Advanced Urban Planning for Sustainability and Resilience – Beyond Fake News SDEWES Conference, Novi Sad, 2018. Matoz, A., Podnebne spremembe – kaj, kako, kdo? Pravno-informacijski center nevladnih organizacij – PIC, pic.si/wp-content/uploads/2014/01/ brosura.pdf, pridobljeno 8. 4. 2019. Mikoš, M., Bezak, N., Izvrednoteni podatki o ekstremnih padavinah za Maribor, FGG Oddelek za okoljsko inženirstvo, 2016. MOP, Operativni program odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode za obdobje od 2005 do 2017 s poudarkom na ukrepih programa, ki bodo izvedeni do 31. decembra 2008, 2004. MOP, Uredba o odvajanju in čiščenju komunalne odpadne vode, Uradni list RS, št. 98/15, 2015. MP, Ministrstvo za promet RS, Tehnična specifikacija TSC 03.380 Odvodnjavanje cest, 201 1. MP, Ministrstvo za promet RS, Uredba o metodologiji za oblikovanje cen storitev obveznih občinskih gospodarskih javnih služb varstva okolja, Ur. L RS 87/12 in 109/12, 2012. Oberžan, T., Sedanje stanje kanalizacijskih sistemov v Sloveniji in potrebne aktivnosti, ki jih bodo morali upravljavci izvajati v prihodnosti; Izzivi in priložnosti pri odvajanju odpadne vode – kaj nas učijo izkušnje?, Celje, marec 2018. Panjan, J., Bogataj, M., Kompare, B., Statistična analiza gospodarsko enakovrednih nalivov, Strojniški vestnik, 51, 600–61 1, 2005. Pogačnik, N., Pomen hidrološke napovedi za učinkovit odziv ob mestnih poplavah, Naravne nesreče 4, Trajnostni razvoj mest in naravne nesreče, Geografski inštitut Antona Melika, ZRC SAZU, 2017. Radinja, M., Atanasova, N., Banovec, P ., Uporaba modelov za učinkovito upravljanje s padavinskimi vodami v urbanih okoljih, 8. konferenca komu- nalnega gospodarstva Podčetrtek, 2018. SLONEP, Plačevanje dežja, https://www.slonep.net/predpisi/zakonodaja/novice/placevanje-dezja, pridobljeno 8. 4. 2019 Stražar, M., Modro (-) zeleno ravnanje z vodo, 8. konferenca komunalnega gospodarstva, Podčetrtek, 2018. SURS, Statistični urad RS, Mestna naselja v Republiki Sloveniji 2003, 2004. Šraj, M., Menih, M., Bezak, N., Mikoš, M., Poplavno tveganje v Sloveniji in podnebna spremenljivost, Naravne nesreče 4, Trajnostni razvoj mest in naravne nesreče, Geografski inštitut Antona Melika, ZRC SAZU, 2017. Vlada RS, Odlok o Programu porabe sredstev Sklada za podnebne spremembe v letu 2019, 20. 12. 2018. Vlada RS, Strateški okvir prilagajanja podnebnim spremembam, december 2016. VO-KA Celje, Kaj lahko naredimo sami za večjo poplavno varnost, http://www.vo-ka-celje.si/sl/uporabniski-center-63, pridobljeno 8. 4. 2019. VOKA Ljubljana, Vodovod-Kanalizacija Ljubljana, Tehničnih navodilih za kanalizacijo, EAD-1 16244, pridobljeno 8. 4. 2019. Zabret, K., Šraj, M., Can, U., Trees Reduce the Impact of Climate Change on Storm Runoff? Urbani Izziv, Vol. 26, supplement: GREEN INFRASTRUC- TURE IN CENTRAL, EASTERN AND SOUTH EASTERN EUROPE, pp. S165-S178, Urbanistični inštitut Republike Slovenije, 2015.