Jeszcze kilkanaście lat temu wodę deszczową w mieście traktowano przede wszystkim jako problem, którego należało jak najszybciej się pozbyć. Dachy, ulice, place i parkingi projektowano tak, aby opad trafiał do kanalizacji, a następnie był odprowadzany poza zabudowany obszar. Dziś coraz wyraźniej widać, że takie podejście ma poważne konsekwencje. Miasta jednocześnie zmagają się z lokalnymi podtopieniami podczas gwałtownych ulew i niedoborem wody w czasie długich okresów bez deszczu.
Odpowiedzią na ten paradoks jest koncepcja miasta gąbki, czyli projektowanie przestrzeni w taki sposób, aby możliwie dużo wody zatrzymać dokładnie tam, gdzie spadła. Nie chodzi przy tym wyłącznie o sadzenie większej liczby drzew. To rozbudowany system rozwiązań hydrotechnicznych, konstrukcyjnych i krajobrazowych, który coraz częściej staje się ważnym elementem współczesnej inżynierii miejskiej.
Dlaczego tradycyjne miasto ma problem z deszczem?
Naturalny teren działa jak ogromny zbiornik retencyjny. Część opadu pozostaje na roślinach, część wsiąka w glebę, a tylko pewna ilość wody spływa po powierzchni. Urbanizacja całkowicie zmienia te proporcje.
Asfaltowe jezdnie, dachy, betonowe place i szczelna kostka praktycznie nie przepuszczają wody. Im większy procent powierzchni miasta zostaje uszczelniony, tym większa część opadu błyskawicznie trafia do kanalizacji deszczowej.
Podczas niewielkiego deszczu system zwykle sobie z tym radzi. Problem zaczyna się podczas intensywnych opadów. W krótkim czasie do kanałów może dopłynąć ogromna ilość wody, przekraczająca przepustowość kolektorów.
Efektem są zalane ulice, przepełnione studzienki oraz podtopione garaże i piwnice.
Budowanie coraz większych rur nie zawsze jest najlepszym rozwiązaniem. Jest kosztowne, wymaga przebudowy infrastruktury podziemnej, a przede wszystkim nadal opiera się na tej samej zasadzie: wodę należy jak najszybciej usunąć.
Miasto gąbka odwraca tę logikę.
Zatrzymać wodę tam, gdzie spada
Podstawową zasadą jest decentralizacja retencji. Zamiast jednego ogromnego zbiornika na obrzeżu miasta można stworzyć tysiące niewielkich miejsc magazynujących wodę.
Taką funkcję mogą pełnić między innymi zielone dachy, ogrody deszczowe, niecki retencyjne, zbiorniki podziemne, parki okresowo zalewowe oraz nawierzchnie przepuszczalne.
Każdy element zatrzymuje stosunkowo niewielką ilość wody, ale połączenie wielu takich rozwiązań może istotnie zmniejszyć szczytowy odpływ podczas ulewy.
Z punktu widzenia inżyniera szczególnie ważny jest właśnie czas. Nie zawsze trzeba zatrzymać cały deszcz. Często wystarczy spowolnić jego odpływ, aby kanalizacja nie otrzymała całej objętości wody jednocześnie.
Zielone dachy jako element infrastruktury
Zielony dach kojarzy się przede wszystkim z roślinnością i estetyką budynku, jednak z technicznego punktu widzenia jest również niewielkim systemem retencyjnym.
Warstwy substratu i drenażu przejmują część opadu. Woda jest następnie wykorzystywana przez rośliny, odparowuje lub powoli odpływa do kanalizacji.
Skuteczność rozwiązania zależy od konstrukcji dachu, grubości podłoża, zastosowanej roślinności oraz przebiegu opadów.
Dodatkową korzyścią jest ograniczenie nagrzewania się powierzchni budynku. Klasyczne pokrycie dachowe podczas słonecznego dnia może osiągać bardzo wysoką temperaturę. Roślinność pochłania część energii i wykorzystuje ją w procesach związanych z parowaniem wody.
W skali pojedynczego budynku różnica może wydawać się niewielka. W skali całej dzielnicy tysiące metrów kwadratowych zielonych dachów zaczynają jednak wpływać na lokalny mikroklimat.
Ogrody deszczowe zamiast kolejnej studzienki
Jednym z prostszych elementów błękitno-zielonej infrastruktury są ogrody deszczowe. Mogą powstawać przy parkingach, chodnikach, budynkach lub ulicach.
Najczęściej mają formę obniżonego terenu wypełnionego odpowiednio dobranym podłożem i roślinnością. Woda z sąsiednich powierzchni jest kierowana właśnie w to miejsce.
Zamiast natychmiast trafiać do kanalizacji, stopniowo wsiąka w grunt albo jest przejmowana przez warstwy filtracyjne.
Takie rozwiązanie może również ograniczać ilość zanieczyszczeń transportowanych wraz ze spływem powierzchniowym. Woda z ulic może zawierać pyły, drobiny materiałów eksploatacyjnych samochodów czy inne zanieczyszczenia osadzające się wcześniej na nawierzchni.
Warstwa gleby i system korzeniowy pełnią częściowo funkcję naturalnego filtra.
Nawierzchnia nie musi być szczelna
Ogromny potencjał retencyjny kryje się także w parkingach, chodnikach i placach.
W wielu lokalizacjach pełne uszczelnienie powierzchni nie jest konieczne. Można zastosować beton porowaty, przepuszczalną kostkę, kruszywa stabilizowane albo nawierzchnie z odpowiednio zaprojektowanymi szczelinami.
Pod powierzchnią może znajdować się warstwa kruszywa tworząca tymczasowy magazyn wody.
Nie oznacza to jednak, że nawierzchnie przepuszczalne można stosować bez żadnych ograniczeń. Projektant musi uwzględnić nośność podłoża, rodzaj ruchu, warunki gruntowo-wodne, możliwość zamulania powierzchni oraz sposób jej późniejszego utrzymania.
Ekologiczne rozwiązanie, którego nie da się prawidłowo eksploatować, z czasem może utracić swoje właściwości.
Park, który podczas ulewy staje się zbiornikiem
Interesującym kierunkiem jest projektowanie przestrzeni wielofunkcyjnych.
Klasyczny zbiornik retencyjny zajmuje teren, który przez większość czasu może pozostawać niewykorzystany. Tymczasem odpowiednio zaprojektowany park, boisko lub skwer może podczas normalnej pogody pełnić funkcję rekreacyjną, a podczas intensywnego deszczu przejmować wodę.
Wymaga to odpowiedniego ukształtowania terenu oraz zaplanowania bezpiecznych kierunków przepływu.
W praktyce niektóre fragmenty przestrzeni mogą zostać świadomie położone niżej. Kiedy kanalizacja osiąga granicę swojej przepustowości, nadmiar wody kierowany jest właśnie tam.
Takie podejście pokazuje zmianę sposobu myślenia o infrastrukturze. Nie musi ona być wyłącznie ukryta pod ziemią. Element systemu przeciwpowodziowego może jednocześnie być miejscem wypoczynku mieszkańców.
Retencja pomaga także podczas suszy
Największą zaletą lokalnego zatrzymywania deszczówki jest to, że rozwiązuje kilka problemów jednocześnie.
Woda infiltrująca do gruntu poprawia lokalne warunki wodne. Roślinność ma większy dostęp do wilgoci, dzięki czemu jest mniej zależna od podlewania wodą wodociągową.
Zgromadzona deszczówka może być również wykorzystywana technicznie, np. do podlewania zieleni, mycia powierzchni czy innych zastosowań niewymagających jakości wody pitnej.
Ma to szczególne znaczenie w okresach suszy.
Paradoks współczesnych miast polega bowiem na tym, że po intensywnej ulewie miliony litrów wody są błyskawicznie odprowadzane, a kilka tygodni później tę samą przestrzeń trzeba podlewać wodą uzdatnioną do jakości przeznaczonej do spożycia.
Potrzebny jest cały system, a nie pojedyncza instalacja
Pojedynczy ogród deszczowy nie ochroni miasta przed powodzią, podobnie jak jeden zielony dach nie rozwiąże problemu miejskiej wyspy ciepła.
Największe efekty pojawiają się wtedy, gdy wiele elementów zaczyna działać jako jeden system.
Inżynierowie mogą analizować zlewnie miejskie, kierunki spływu, przepustowość kanalizacji i lokalne zagłębienia terenu. Na tej podstawie można ustalić, gdzie retencja przyniesie największy efekt.
Coraz większą rolę mogą odgrywać również czujniki poziomu wody, modele pogodowe i automatycznie sterowane zbiorniki. Jeżeli system wie, że nadchodzi intensywny opad, może wcześniej zwolnić część dostępnej pojemności retencyjnej.
W ten sposób tradycyjna infrastruktura hydrotechniczna zaczyna łączyć się z automatyką i analizą danych.
Ekologia coraz częściej jest zadaniem inżynierskim
Koncepcja miasta gąbki dobrze pokazuje, że współczesna ekologia nie sprowadza się do ochrony terenów zielonych. Coraz częściej wymaga projektowania infrastruktury w taki sposób, aby współpracowała z naturalnymi procesami zamiast próbować je całkowicie kontrolować.
Deszcz nie musi być odpadem, który należy natychmiast odprowadzić do rzeki. Może stać się zasobem magazynowanym w glebie, roślinności i lokalnych zbiornikach.
Właśnie ta zmiana podejścia może być jednym z najważniejszych kierunków rozwoju współczesnych miast. Im częściej będziemy doświadczać zarówno gwałtownych opadów, jak i długich okresów suszy, tym większego znaczenia nabierze infrastruktura, która potrafi radzić sobie z jednym i drugim zjawiskiem.
