Nástroje pro efektivní a bezpečné hospodaření se srážkovou vodou na území hlavního města Prahy

1. Úvod

Řešení projektu RainPRAGUE reagovalo na trend změny klimatu v prostředí hlavního města Prahy, s vazbou na okolní zemědělsko-lesní krajinu, s cílem zabezpečit vyšší kvalitu pobytového prostoru pro obyvatele města a přilehlé krajiny v budoucnosti. V průběhu řešení byly definovány možnosti hospodaření se srážkovou vodu tak, aby byly v první řadě přínosem pro obyvatele hl. města Prahy a okolí, ať už z pohledu dostatku užitkové vody, zlepšení klimatických podmínek ve městě, kvality povrchových vod v tocích či nádržích, ochranu půdy a prostředí nebo bezpečí při náhlých srážko-odtokových událostech.

Současný stav hospodaření se srážkovými vodami (HSV) v podmínkách ČR je dlouhodobě neudržitelný, a to jak z ekonomického, tak i environmentálního hlediska. Zahraniční zkušenosti ukazují, že východisko existuje [1, 2]. Urbanizace a intenzivní management krajiny výrazným způsobem mění přirozený koloběh vody, a to jak z hlediska jejího množství, tak i kvality. Neefektivní přístupy hospodaření se srážkovou vodou úzce souvisí s tvorbou povrchového odtoku a zvýšeným rizikem vzniku povodňové události, vznikem erozní činnosti či lokálně až regionálně nevyrovnané vláhové bilance a zhoršenou péči o území či jeho zemědělský a vodohospodářský management, na což je zapotřebí reagovat [3–6].

Cílem příspěvku je představit výstupy projektu „Nástroje pro efektivní a bezpečné hospodaření se srážkovou vodou na území Prahy – RainPRAGUE“, který byl financován Operačním programem Praha – pól růstu ČR. Projekt byl zaměřen na vytvoření podkladů a nástrojů pro efektivnější a bezpečnější hospodaření s vodou v intravilánu a hydrologicky souvisejícím území hl. m. Prahy s důrazem na zlepšení kvality pobytového prostoru pro obyvatele vzhledem k trendům změny klimatu. Řešení projetu probíhalo v rámci tří konceptů zaměřených na zvýšení efektivity a bezpečnosti při nakládání s vodami na území hl. m. Prahy.

2. Materiál a metody

Projekt byl řešen v území HM Prahy, a to jak v urbanizovaném území, tak i v rámci hydrologicky spojených okrajových částí s řidší sídelní strukturou a vysokým podílem zemědělských ploch s ornou půdou, která je hlavním zdrojem sedimentů, plavenin a polutantů. V rámci projektu byly zpracovány jak koncepční (obecnější), tak konkrétní výstupy pro pilotní území.

Řešení konceptu 1 (RainSOFT) bylo zaměřeno na podporu rozhodování státní správy a samosprávy z hlediska hospodaření se srážkovou vodou; tj. efektivního využívání srážkové vody v místě jejího dopadu, podpory vsakování vod na vhodných lokalitách, transformace odtoků epizodních vod ze zastavěného území, snižování objemu „splaškových“ vod vstupujících do kanalizace, podpory samočistících procesů vod či opětovného použití srážkových vod jako vody užitkové. V rámci řešení byl vyvíjen softwarový prostředek koncipovaný do podoby rozhodovacího mechanismu pro vhodnost variantních řešení a konkrétních opatření efektivního HSV v urbanizovaném území ve vazbě na lokální podmínky, možnosti a projektové záměry při návrhu nových či rekonstrukci stávajících systémů urbánního odvodnění. Software umožňuje posuzovat uživatelem navržená opatření s ohledem na přírodní (pedologické, geologické podmínky), morfologii řešeného území (sklonitost, délka svahů), technické (kanalizace, infrastruktura, stavební řešení objektu a okolí) a klimatické podmínky. Pilotním povodím bylo povodí Dalejského potoka (s přítoky Holyňský a Klukovický potok) a vybrané oblasti v území Prahy 12.

Koncept 2 (RainGIS) byl zaměřen na zvyšování bezpečnosti občanů a zajištění ochrany jejich majetku před následky krizových situací, především lokálních přívalových povodní. V rámci řešení proběhl vývoj databázově zaměřeného software a byla vytvořena struktura geodatabáze – evidenčního systému pro správu majetku a osob ohrožených živelními pohromami. Kombinací hydrologického a hydrodynamického modelu byly připraveny rozšířené sady předem vypočtených zpřesněných povodňových map v detailním, jemném kroku (oproti vyhlášce) a připravena převodní tabulka mezi výškou srážky a adekvátním průtokem, s možností zohlednění předchozích vláhových podmínek povodí, volbou intenzity / úhrnu srážky; viz Obr. 1. Toto řešení vychází z faktu, že v současnosti jsou povodňové mapy standardně připraveny pro návrhové průtoky QN (N = 1, 5, 10, 20, 50 a 100 let) a záplavová území pro jiné než QN zpravidla nejsou známá (přesná).

Obr. 1. Schéma vstupních volitelných parametrů a výpočtových kroků v konceptu 2 – RainGIS

Vytvořený datový sklad, který evidenční systém nabízí, je konstruován tak, aby bylo možné napojení na systém včasného varování občanů, včetně grafického zobrazení ohrožených nemovitostí prostřednictvím propojení na geografické informační systémy.

Řešení konceptu 3 (RainTOOL) bylo zaměřeno na tvorbu nástroje pro podporu rozhodování státní správy a samosprávy na území Prahy v oblasti ochrany půdy před erozí a jejími následky, vnosem dalších polutantů ze zemědělských ploch v okrajových částech území Prahy a pro možnosti managementu zemědělských pozemků, vč. povědomí o hydromelioračních stavbách. Ty mohou být často kolizní s dalšími záměry v území, nicméně informace o jejich přítomnosti a stavu je velmi důležitá a často je vhodné využít tyto stavby k opatřením pro zvýšení retence vody v území; např. formou regulací odtoku, eliminací či jiných souvisejících zásahů [7–9]. Výsledkem je interaktivní webová mapové aplikace, kde je možné prohlížet mapové podklady půdních vlastností, identifikovaných kritických bodů intravilánu, lokalit vtoku sedimentu do vodních toků a nádrží, dlouhodobé trendy erozní ohroženosti, kritická místa eroze v ploše povodí, stavby odvodnění dle DPZ apod. pro prioritizaci pro návrhů opatření / hospodaření na pozemcích ve vlastnictví či správě Magistrátu HM Prahy či městských částí. Pilotním územím pro koncept 3 projektu RainPRAGUE bylo území Prahy 12.

3. Výsledky

WEB-GIS RainSOFT (https://rainprague.vumop.cz/rainsoft/), vyvíjený v rámci konceptu 1, zpracovává interdisciplinárně problematiku hospodaření se srážkovou vodou jak v oblastech již zastavěných, kde umožňuje analyzovat vhodnost současných systémů pro hospodaření se srážkovou vodou, tak i v oblastech plánované zástavby, kde přináší podklady pro optimální řešení ve vazbě na záměry investora, zájmy státní správy a charakteristiky a možnosti daného území. Výsledný SW poskytuje služby ve formě rozhodování o nejefektivnějším způsobu hospodaření se srážkovou vodou nejen z pohledu samotného občana, ale i z pohledu společenství (obyvatel ve městě) jako celku. V rámci pilotního území byla zpracována pasportizace 13 objektů základních škol (ZŠ) a 15 objektů mateřských škol (MŠ) na území Prahy 12, v rámci které proběhla analýza stávající technické infrastruktury (stavební řešení, odvodnění, zásobování vodou, sítě, odpady, aj.) a byly připraveny návrhy a předprojektová příprava pro efektivní nakládání s dešťovými vodami. Dále byl realizován koncept návrhu řešení využití srážkových vod na objektech garáží a jednoho panelového domu na sídlišti Novodvorská, ve vazbě na využití těchto vod pro akumulaci, mj. pro závlahu veřejné zeleně; viz Obr. 2.

Obr. 2. Výřezy ze studií Hospodaření se srážkovou vodou, připravené v rámci projektu RainPRAGUE pro Prahu 12

Koncept 2 vyvinul sofistikovaný software, jehož součástí je geodatabáze pro rychlé a včasné rozhodování v krizových situacích (především při přívalových povodních). Na základě zvolených vstupních parametrů nebo na základě srážky dle ČHMÚ dojde ke zpřesněnému odhadu průtoku a následně RainGIS (https://rainprague.vumop.cz/raingis/) zobrazí konkrétní povodňové mapy z geodatabáze a souvisejících potenciálně zasažených objektů, vč. generování adekvátních statistik. Krok pro výpočet scénářů byl nastaven na 1 m³/s; pro Kunratický potok bylo připraveno 31 scénářů, pro Lipanský potok 19 scénářů. Pro Kunratický potok tak bylo připraveno celkem 78 map, pro Lipanský potok celkem 54 map; vč. map zátop a map hloubek.

Obr. 3. Ukázka podrobných povodňových map používaných v rámci SW RainGIS

SW RainGIS obsahuje databázi s měřickými body vodních toků v pilotních územích a fotografie s popisem aktuálního stavu / problémů.

V rámci řešení konceptu 3 (RainTOOL; https://rainprague.vumop.cz/raintool/) proběhla identifikace lokalit se zvýšeným rizikem povrchového a rychlého podpovrchového odtoku, eroze a vnosu sedimentů / polutantů do vodních toků a nádrží, za použití nástrojů USLE, Watem/SEDEM; Erosion 3D; pro podpovrchový (drenážní) odtok byl použit tzv. Sdružený Index Potřebnosti Opatření – SIPO [10]. RainTOOL obsahuje řadu tematických vrstev; některé s pravidelnou cca 1měsíční automatickou aktualizací (LPIS, erozní ohroženost, přímý odtok). Významnou součástí analytických vrstev v SW RainTOOL je tématika Identifikace drenáží (meliorací). Bylo využito jednak vrstvy bývalé Zemědělské vodohospodářské správy (ZVHS), ale zejména historických leteckých snímků (ČÚZK, LPIS, google, mapy.cz), dle nichž byly viditelné projevy drenáží vektorizovány. Pro takto identifikované stavby odvodnění byly získány projektové dokumentace, ty umístěny do souřadnic a je možné je online zobrazit a konfrontovat s realitou. K daným stavbám proběhl terénní průzkum, jehož výsledky (fotografie a stav objektů) je uveden v geodatabázi RainTOOL. V rámci pilotního území proběhlo posouzení srážko-odtokových poměrů a managementu zemědělské půdy vybraných lokalit v k.ú. Cholupice a Točná, Praha 12. Po podrobné analýze byly zpracovány návrhy opatření a ochranného hospodaření v tzv. systémech, tj. vzájemně provázaných řešeních, majících za cíl komplexní ochranu resp. prevenci před následky hydrologických extrémů.

Obr. 4. Ukázka georeferencované projektové dokumentace stavby odvodnění v SW RainTOOL

4. Závěry

Představený projekt připravil inovativní, online dostupné podklady a mezioborová řešení pro zvýšení dlouhodobé odolnosti a snížení zranitelnosti hlavního města Prahy vůči dopadům změny klimatu. Online WEB-GISOvé aplikace jsou v souladu s podmínkami řešeného projektu přístupné pro registrované uživatele a umožňují analyzovat území z pohledu optimalizace hospodaření se srážkovými vodami, vodami povrchovými při krizových (zejména povodňových) situacích a ohroženost splaveninami, erozními produkty a polutanty pocházejícími ze zemědělských ploch v okrajových částech Prahy. Na řešení projektu, zejména návrzích obsahu a struktury WEB-GISů i některých opatření tým řešitelů úzce spolupracoval s pracovníky Odboru ochrany prostředí Magistrátu HM Prahy, Lesy HM Prahy a Prahy 12, jimž řešitelé projektu touto cestou srdečně děkují.

Výše uvedené instituce jsou také hlavními uživateli představených softwarových prostředků, jejichž potenciál spočívá nejen v podpoře stávajících provozních aktivit státní správy, ale představuje i potenciál možného směru vývoje obdobných nástrojů pro zefektivnění klimatických adaptačních strategií. Představené SW se nacházejí na adrese https://rainprague.vumop.cz/.

5. Seznam literatury

1. BOHMAN, A., GLAAS, E., KARLSON, M. (2020): Integrating Sustainable Stormwater Management in Urban Planning: Ways Forward towards Institutional Change and Collaborative Action. Water 2020, 12, 203;
   https://doi.org/10.3390/w12010203.
2. GIMENEZ-MARANGES, M. et al. (2021): A new analytical tool for a more deliberate implementation of Sustainable Drainage Systems. Sustainable Cities and Society 71; https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.102955.
3. VÍTEK, J.; STRÁNSKÝ, D.; KABELKOVÁ, I. a kol. (2015): Hospodaření s dešťovou vodou v ČR. Praha, CZ: Koniklec. 2015. 127 stran. ISBN 978-80-260-7815-9.
4. SÝKOROVÁ, M. a kol. (2021): VODA VE MĚSTĚ – Metodika pro hospodaření s dešťovou vodou ve vazbě na zelenou infrastrukturu. ČVUT UCEEB a UJEP IEEP. 204 s. ISBN 978-80-01-06817-5.
5. Plán opatření pro řešení sucha prostřednictvím pozemkových úprav a adaptací hydromeliorací v horizontu 2030, připravené týmy MZe-SPÚ-VÚMOP v červnu 2020.
   https://eagri.cz/public/web/mze/tiskovy-servis/tiskove-zpravy/x2020_ministr-zemedelstvi-mame-plan-na-vyuziti.html
6. TYLOVÁ, E. 2020. Změna hospodaření na zemědělských pozemcích – jde to. https://www.asz.cz/clanek/6665/eva-tylova-zmena-hospodareni-na-zemedelskych-pozemcich-jde-to/
7. FUČÍK P., VYMAZAL, J., ŠEREŠ, M., HEJDUK, T., HNÁTKOVÁ, T., SOCHACKI, A., KULHAVÝ, Z., ZAJÍČEK, A., ZHEN, Z., DUFFKOVÁ, R., KAPLICKÁ, M., SÍTKOVÁ, V., POLÁKOVÁ, L., KUKAČKA, J. (2021): Metodika pro navrhování umělých mokřadů v návaznosti na zemědělské odvodnění pro zlepšení jakosti vody. Certifikovaná metodika. 75 s. VÚMOP, v.v.i. ISBN 978-80-88323-50-1 (tištěná verze), ISBN 978-80-88323-51-8 (online pdf).
8. FUČÍK P., KULHAVÝ Z., DUFFKOVÁ R. (2021): Vracejme vodu polím i na odvodněné půdě. Vesmír 100, 5/2021, str. 328–329, ISSN 1214-4029, také online
   https://vesmir.cz/cz/casopis/archiv-casopisu/2021/cislo-5/vracejme-vodu-polim-odvodnene-pude.html.
9. ZAJÍČEK, A., DOSTÁL, T., KRÁSA, J., HEJDUK, T., FUČÍK, P., KULHAVÝ, Z., BAUER, M., PELÍŠEK, I., JÁCHYMOVÁ, B., DEVÁTÝ, J., ROSENDORF, P., PAVEL, M. (2018): Atlas plošného zemědělského znečištění vod v povodí Vltavy. VÚMOP 2018, 242 s. ISBN: 978-80-87361-85-6. Číslo osvědčení 70204/2018-MZE-15121. https://atlaspvl.vumop.cz/.
10. ZAJÍČEK, A., MARVAL, Š., HEJDUK, T., FUČÍK, P., KULHAVÝ, Z. (2021): Softwarový prostředek pro výpočet souhrnného indexu potřebnosti opatření pro snižování znečištění podpovrchových vod v zemědělských povodích (SIPO) (Rsoft). (online zde)

Poděkování

Tento projekt byl podpořen Evropskou unií v rámci Operačního programu Praha – pól růstu ČR, číslo projektu CZ.07.1.02/0.0/0.0/17_049/0000842, „Nástroje pro efektivní a bezpečné hospodaření se srážkovou vodou na území Prahy – RainPRAGUE.“ a instituciální podporou VÚMOP, v.v.i. z Ministerstva zemědělství č. MZE-RO0218.