Wytyczne do obliczeń zbiorników retencyjnych i retencyjno-rozsączających zbudowanych z modułów skrzynkowych.

Stając przed koniecznością zaprojektowania zbiornika retencyjnego czy retencyjno – rozsączającego należy zwrócić uwagę na szereg czynników. Należy odpowiedzieć sobie na dwa podstawowe pytania:
Jaki sposób zagospodarowania wody deszczowej wybrać?
Jaka powinna być wielkość zbiornika?
Odpowiedź na te pytania zależy od czynników ekonomicznych, funkcjonalnych, społecznych, prawnych.

Jaki sposób zagospodarowania wody deszczowej wybrać?

Tradycyjne myślenie o odprowadzeniu wody deszczowej czy roztopowej z działki ograniczało się do jak najszybszego zabrania ścieków i odprowadzenia jej poza teren działki. Na szczęście rosnąca świadomość aspektów ekonomicznych i ekologicznych, prowadzi do zmiany takiej podstawy. W decyzjach o warunkach zabudowy wielu gmin, możemy już znaleźć zapis o konieczności zagospodarowania wody deszczowej na terenie działki, w miejscu powstania opadu. Taki zapis powoduje, że „problem” wody deszczowej jest rozpatrywany już na etapie projektu budowlanego danego obiektu (budynek mieszkalny, handlowy, przemysłowy itp.). Decydując się na wybór zbiornika: zbiornik retencyjny czy rozsączający należy zwrócić uwagę na warunki gruntowo- wodne.

Innym aspektem jest czas realizacji inwestycji oraz łatwość montażu. Aspekt jest ważny przy realizacji zbiorników retencyjnych a bardzo często pomijany na etapie projektowym. Porównując koszt rozwiązania (tradycyjne czy tworzywowe), analizując oprócz kosztów samego materiału także koszt montażu (do montażu takiego zbiornika nie jest też wymagane użycie specjalistycznych dźwigów, nie jest także konieczne zapewnienie dodatkowego miejsca), czas potrzebny na wykonanie zbiornika (zbiorniki retencyjne układane na budowie ze skrzynek są gotowe do pracy już po zgrzaniu membrany, inaczej jak to jest w przypadku zbiorników betonowych, wylewanych czy montowanych z prefabrykatów. Ogranicza to czas uciążliwych utrudnień w pracy zakładu lub układu drogowego.

Warunki gruntowo – wodne.

W przypadku korzystnych warunków gruntowo-wodnych można rozpatrzyć zastosowanie zbiornika retencyjno – rozsączającego. Jako warunki korzystne przyjmuje się (wg ATV – DVWK-A 138) grunty przepuszczalne o współczynniku infiltracji kv większych niż 5x10-6 m/s i mniejszy niż 1x10-3 m/s):

W przypadku wartości kv większych niż 1x10-3 m/s ścieki opadowe przy małych odległościach od wody gruntowej przesiąkają tak szybko do wody gruntowej, że nie można uzyskać wystarczającego czasu przebywania, a tym samym dostatecznego czyszczenia procesami chemicznymi i biologicznymi.
Jeżeli wartości kv są mniejsze niż 1x10-6 m/s , to urządzenie do infilltacji długo spiętrza się. Wtedy mogą wystąpić warunki beztlenowe.
Dno urządzenia filtracyjnego w odniesieniu do średniego najwyższego poziomu wody gruntowej powinna wynosić zasadniczo minimum 1m, aby zagwarantować wystarczającą drogę filtracji dla wprowadzonych ścieków opadowych
W przypadku nie budzących zastrzeżeń ścieków opadowych i małego obciążenia substancjami ścieków opadowych, podczas infiltracji powierzchniowej i korytowej w uzasadnionym wyjątkowym przypadku można dopuścić odległość 0,5 m. Przy czym należy wziąć pod uwagę, że w przypadku odległości mniejszej niż 1m mogą zostać zatrzymane tylko szczególne substancje. W przypadku mniejszej odległości niż 0,5 m przy najwyższym poziomie wód gruntowych ścieki opadowe mogą dotrzeć bezpośrednio do wody gruntowej.

Jeżeli grunty są nieprzepuszczalne czy występuje wysoki poziom wody gruntowej, wybór powinien paść za zbiornik retencyjny. Już na etapie wydawania decyzji o warunkach zabudowy Inwestor powinien mieć możliwość zrzutu wody deszczowej bezpośrednio do odbiornika (sieci, odbiornika naturalnego) w przypadku udowodnienia, że warunki gruntowo-wodne nie pozwalają na rozsączenie wody deszczowej na terenie jego działki. Oczywiście powinno się to odbyć w sposób kontrolowany, z wykorzystaniem właśnie zbiorników retencyjnych i regulatorów przepływu. Rozsądnym i logicznym rozwiązaniem jest, stosowana przez wielu zarządców sieci kanalizacyjnych, zgoda na zrzut do odbiornika wody w ilości nie przekraczającej ilość uzyskaną z analogicznej powierzchni nieuszczelnionej. Takie rozumowanie zakłada, że do odbiornika trafia taka ilość wody deszczowej, jaka spłynęłaby z terenów zielonych, reszta wody powinna być retencjonowana i stopniowo oddawana do odbiornika.

Jak powinna być wielkość zbiornika?

Dla systemów kanalizacji deszczowej źródłem wytycznych jest norma PN-EN 752. (Zewnętrzne systemy kanalizacyjne).
W przypadku zlewni skanalizowanej ≤200 ha lub systemów o czasie przepływu ≤15 min odpowiedź jest prosta: taki, aby przejąć wody opadowe czy roztopowe, które spadną na dany teren w określonej ilości w danej jednostce czasu. Wartość tę należy pomniejszyć o ilość wód, które odpłyną ze zbiornika czy to do odbiornika (zbiornik retencyjny) czy infiltrując do gruntu (zbiornik rozsączający). Przyjęcie właściwego prawdopodobieństwa wystąpienia deszczu powinno odbyć się wg zaleceń normy.

Norma nie odpowiada nam na pytanie jaką konkretną wartość natężenia deszczu i czas trwania deszczu należy przyjąć do obliczeń.
Oczywiście najlepiej byłoby dysponować danymi IMGW o natężeniu deszczu. Takie dane są już dostępne, po uprzednim zamówieniu. Trwają tez parce nad przygotowaniem atlasu opadów dla Polski – Panda.
W praktyce Projektanci posługują się wzorem profesora Błaszczyka jednak coraz częściej spotyka się opinie, że należy posługiwać się wzorami nowszymi np. Bogdanowicz - Stachy’ego czy Suligowskiego (np. dla c=5 i deszczu 15 minut wartość natężenia wynosi 211,1 l/(s*ha), gdy analogiczna wartość wg wzoru Błaszczyka wynosi 132 l/(s*ha).
Przyjęcie właściwej wielkości natężenia deszczu jest tym bardziej istotne, że w przypadku projektowania systemu zagospodarowania wody deszczowej, zakładamy, że systemy zagospodarowania wody deszczowej mają za zadanie przejęcie, retencję i ewentualne rozsączenie wody deszczowej a nie ich ujęcie w długą sieć i odprowadzenie.
Zgodnie z ogólnymi zasadami wymiarowania według ATV-DVWK-A 117, należy skorelować dla danego prawdopodobieństwa wystąpienia opadu jego natężenie oraz czas trwania. Nie zawsze duży lecz krótkotrwały deszcz jest krytyczny. Najczęściej do właśnie deszcz o małym natężeniu lecz długim czasie trwania może nam sprawić kłopot z przeciążeniem urządzeń.
Zgodnie z zaleceniami ATV – DVWK-A 138 w przypadku projektowania urządzeń należy unikać długich okresów trwania spiętrzeń. Dla zdarzeń o częstotliwości n=1/a nie może zostać przekroczony czas opróżniania 24 godzin. Jest to bardzo ważny warunek w przypadku projektowania zbiornika retencyjno-rozsączającego. Dopiero po sprawdzeniu tego warunku możemy powiedzieć czy wymiary zbiornika ostały właściwie zaprojektowane. Przy założeniu, że rozsączanie następuje dnem i połową wysokości boków zbiornika powierzchnia rozsączania musi być wystarczająca. Oznacza to, że dla gruntów o słabszym współczynniku infiltracji zbiornik może posiadać objętość większą niż to wynika z przyjętego natężenia i czasu trwania deszczu.

Wnioski

Zapewnienie właściwego rozwiązania, uwzględniającego parametry deszczu, warunki gruntowe, właściwą współpracę z systemem kanalizacji deszczowej oraz długoletnią i niezawodną pracę zależy w znacznej mierze od warunków jakie zarządca sieci wyznaczy dla danej inwestycji. Tylko dzięki jednoznacznie określonym parametrom można uniknąć nieporozumień i rozbieżnych interpretacji, które w późniejszym czasie mogą skutkować mało efektywnymi rozwiązaniami.