Technická řešení vsakovacích zařízení
Stavebníci jsou ve velkých sídlech nuceni využívat akumulaci a vsakování srážkových vod. Správným návrhem nivelity travnatých ploch se může zachytit veškerá dešťová voda. Legislativní požadavek na přednostní vsakování neznamená povinnost uplatnit vsakovací zařízení u všech nových staveb.
Platná legislativa v ČR [1], [2] požaduje omezení odtoku z nemovitostí, ale stávající technické podklady nepostihují celou šířku všech problémů, které s tím souvisejí. Zákonná ustanovení o odvádění srážkových vod budou zvyšovat podíl vsakování srážkových vod při nové výstavbě. Cílem tohoto článku je omezit škody, které mohou vzniknout neodbornými návrhy vsakovacích zařízení.
Při zpracování textu se vychází z toho, že v současné době nejsou k dispozici ucelené dlouhodobé místně platné řady dešťových srážek. Dosud všeobecně užívaná řada náhradních dešťových intenzit již nepostihuje aktuální výkyvy ve výskytu srážek a k nim přiřazených hodnot intenzity deště [3].
V současné době neplatí pro vsakování srážkové vody žádná technická norma. Ve stadiu návrhu je nová norma ČSN 75 9010 [4]. Předpokládá se její schválení v průběhu roku 2011. Protože dosud nebyla norma schválena, nejsou uvedeny návrhové parametry, které budou její součástí, závazné.
ČKAIT nechala pro své členy zpracovat technický podklad pro hospodaření se srážkovou vodou [5], který je pro ně k dispozici, ale nenahrazuje obecně platné předpisy, dokument není obecně přístupný a nemohl obsahovat normativní ustanovení.
Pro rozhodnutí, jak postupovat při řešení hospodaření se srážkovou vodou slouží rozhodovací schéma (obr. 1). Předmětem tohoto článku je popis technického řešení vsakovacích zařízení pro vsakování přípustných povrchových srážkových vod.
Po zahájení práce na dokumentaci pro územní souhlas nebo územní řízení se musí provést územní rešerše a průzkum okolí stavby s cílem zjistit blízkost zdrojů individuálního zásobování vodou, vodních toků a podzemních prostor v sousedství řešeného území.
Použitelnost vsakování při hospodaření se srážkovými vodami musí prokázat geologický průzkum [4], zaměřený na získání potřebných poznatků o hydrogeologických, inženýrskogeologických a geotechnických poměrech zkoumané lokality s cílem ověření použitelnosti vsakování při hospodaření se srážkovými vodami.
Z hlediska geologického průzkumu pro vsakování se přírodní poměry dělí na [4]:
- jednoduché – geologická stavba je monotónní v horizontálním i vertikálním směru, hladina podzemní vody není napjatá a nachází se 2 a více metrů pod terénem;
- složité – území je tvořeno horninami (zeminami) s rozdílnými fyzikálně-mechanickými a hydrofyzikálními parametry, v území se vyskytují dva nebo více oddělených hydrogeologických kolektorů, ustálená hladina podzemní vody je napjatá nebo se nachází méně než 2 m pod terénem, území leží v ochranném pásmu vodního zdroje, jedná se o významné vodohospodářské území (např. chráněnou oblast přirozené akumulace vod, území tvorby minerálních vod), území leží v inundačním území. Dále, jestliže se jedná o území se zjištěnými sesuvy a jinými nebezpečnými svahovými deformacemi, kde průměrný úhel svahu ve zkoumaném prostoru je větší než 15° nebo kde lokální topografie je velmi nepravidelná nebo tam, kde se jedná o území s výskytem ekologické zátěže.
Obr. 1. Rozhodovací schéma pro odvádění srážkových vod
Nezbytnými podklady pro provedení geologického průzkumu pro vsakování jsou:
- mapy vhodného měřítka odpovídajícího příslušnému stupni dokumentace stavby, včetně polohopisu a výškopisu; podélné řezy v případě liniových staveb;
- základní údaje o stavbě (způsob a úroveň založení objektů, redukovaný půdorysný průmět odvodňované plochy Ared, předpokládané umístění vsakovacího zařízení).
Pro návrh vsakovacích zařízení srážkových povrchových vod jsou důležité znalosti o míře znečištění. Srážkové vody obsahují obtížně stanovitelný obsah rozpuštěných a nerozpuštěných látek. V návrhu normy [4] je níže uvedená klasifikace srážkových vod podle možné předpokládané kvality srážkové vody a možného následného ohrožení podzemní vody při vsakování srážkové povrchové vody. Srážkové vody budou zařazeny do tří kategorií.
a) Srážkové povrchové vody přípustné
Jedná se o povrchový odtok z následujících ploch:
- zelených ploch, luk a kulturní krajiny s možným odtokem srážkových vod do odvodňovacích systémů;
- střech z inertních materiálů;
- teras v obytných částech a jim podobných ploch;
- komunikací pro pěší a cyklisty;
- málo frekventovaných komunikací (např. vjezdů do garáží a příjezdů k domům) a parkovišť pro motorová vozidla do 3,5 t.
b) Srážkové povrchové vody podmínečně přípustné
Jedná se o povrchový odtok z následujících ploch:
- střech z neošetřených kovů (např. Cu, Zn);
- veřejných pozemních komunikací pro motorová vozidla;
- frekventovaných parkovišť osobních aut a autobusů; (motorových vozidel do 3,5 t a autobusů)
- letištních ploch pro startování a přistávání letadel;
- komunikací průmyslových a zemědělských areálů.
c) Srážkové povrchové vody nepřípustné
Jedná se o povrchový smyv z výrazně znečištěných ploch:
- parkovišť nákladních aut;
- parkovišť u opraven vozidel a opravny vozidel;
- letištní plochy, kde je prováděna zimní údržba letadel (rozmrazování povrchu pomocí chemických prostředků);
- šrotišť;
- uskladnění aut (ošetřených z výroby);
- hospodaření s odpady;
- manipulace s lehkými kapalinami.
Přípustné srážkové povrchové vody je dovoleno vsakovat v povrchových vsakovacích zařízeních a v podpovrchových vsakovacích zařízeních s možností vstupu (např. vsakovací šachty) bez předchozích opatření tehdy, jestliže je úroveň vsakovací plochy min. 1 m nad hladinou podzemní vody. Pokud se navrhne podpovrchové vsakovací zařízení bez možnosti vstupu, mělo by se před vsakovací zařízení vložit separační zařízení pro zachycení nerozpuštěných látek a hrubých splavenin (obr. 2).
Obr. 2. Schéma podpovrchového vsakovacího zařízení bez možnosti vstupu
1 – přítok srážkové vody
2 – hydroseparátor splavenin
3 – rozdělovací šachta
4 – podpovrchové vsakovací zařízení
5 – pojišťovací přepad
6 – terénní průleh
7 – přepad do kanalizace nebo do vodoteče (pokud je možné)
Podmínečně přípustné srážkové vody je možné vsakovat, jestliže je navrženo předčištění. Podle typu vsakovacího zařízení a druhu znečištění se navrhuje vegetační vrstva, filtrační zařízení, biologický filtr, umělý mokřad, retenční nádrž, dešťová usazovací nádrž, odlučovač lehkých kapalin nebo další zařízení.
Vsakování nepřípustných srážkových povrchových vod je zakázáno. Vsakovat nepřípustné srážkové vody je možné pouze ve výjimečných případech po potřebné úpravě kvality vody a se souhlasem vodoprávního úřadu.
Při výpočtu objemu vsakovacího nebo retenčního zařízení je nutné znát úhrny srážek s periodicitou 0,2 nebo 0,1 a různou dobou trvání.
Pokud nejsou známy přesnější údaje pro dané místo, bude možné počítat se spekulativně stanovenými úhrny srážek podle normy [4]. Úhrny srážek pro místa s nadmořskou výškou větší než 700 m n. m. je třeba zjišťovat individuálně. Pokud je v případě přetečení vsakovacího zařízení možný odtok srážkové vody mimo budovu a nehrozí nebezpečí větších škod na pozemku náležejícímu k budově nebo na pozemcích sousedních, uvažují se ve výpočtu úhrny srážek s periodicitou 0,2. Pokud při přetečení vsakovacího zařízení hrozí zaplavení budov nebo velké škody na pozemku náležejícímu k budově nebo na pozemcích sousedních, uvažují se ve výpočtu úhrny srážek s periodicitou 0,1. Výpočet se provádí pro srážkové úhrny s dobou trvání 5, 15, 30 min. a 1, 6, 12, 24, 48 a 72 hod. Při výpočtu se porovnává srážkový úhrn s objemem vsáknuté vody za dobu trvání srážky.
Obr. 3. Pohled na staveniště
Při návrhu vsakovacích zařízení by se měl brát v úvahu i postup výstavby a na něm závislé znečištění srážkových vod během výstavby. Výstavba vsakovacího zařízení před dokončením hlavních zemních prací na staveništi může způsobit dokonalou kolmataci vsakovací plochy. U podzemních vsakovacích zařízení může takový postup výstavby dramaticky omezit filtrační rychlost a životnost vsakovacího zařízení nebo ho dokonce vyřadit z provozu. Podzemní vsakovací zařízení by se mělo budovat až po dokončení hrubých stavebních úprav. Během stavby by se mělo zabránit vtékání silně znečistěné vody do vsakovacího systému (obr. 3), aby se kolmataci předešlo.
Srážková voda z ploch, ze kterých mohou stékat jemné splaveniny, se má upravovat filtrací. Filtrační vrstva by měla být snadno čistitelná nebo vyměnitelná. Nejjednodušší filtrační vrstva je půdní vrstva povrchového vsakovacího zařízení, kterou lze snadno vyměnit. Filtrační vrstva podzemních vsakovacích zařízení se ochraňuje geotextílií, která pro nezávadnou srážkovou vodu zajistí zachycení splaveného prachu. Problém většiny podzemních vsakovacích zařízení je nemožnost snadného odstranění zakolmatované vrstvy.
Pro vsakování srážkové vody z odstavných ploch na pozemku nemovitosti se má navrhnout odlučovač ropných látek, který musí být navržen se sorpcí pro zbytkové znečištění 0,2 mg NEL/l. Doporučuje se zařadit mezi odlučovač a vsakovací zařízení filtrační prvek (např. vrstva koksu), který ochrání podzemní vodu před havarijním znečištěním.
Systém vsakování nebo retence srážkové vody se musí navrhnout tak, aby při havarijním přítoku srážkové vody (překročení návrhové srážky) nedošlo k poškození okolních objektů. Doporučuje se navrhnout bezpečnostní přepad nebo výron vody na terén, do nejbližší vodoteče nebo do kanalizace (obr. 2). Terén v okolí výronu nadbytečné vody musí být upraven tak, aby se nesplavila půdní vrstva nebo dokonce nedošlo k erozi hlubších vrstev.
Obr. 4. Odstupová vzdálenost od budov
Systémy pro hospodaření se srážkovou vodou se mají navrhnout tak, aby byly jednotlivé prvky čistitelné nebo snadno obnovitelné (doba životnosti vsakovacích zařízení se nedá spolehlivě určit).
Velmi důležitou podmínkou návrhu vsakovacího zařízení je odstupová vzdálenost od nejbližších objektů s podzemními prostory (obr. 4).
Odstupová vzdálenost X (m) vsakovacího zařízení od budovy se stanoví podle vztahu (dle ČSN [3])
X = 1/a . 21 213 . kv . (h + 0,5) + 2
kde:
- a
- – koeficient bezpečnosti (a = 0,9 ~ 1), (m . s–1)
- kv
- – koeficient vsaku (m . s–1);
- h
- – rozdíl výšek mezi maximální hladinou vody ve vsakovacím zařízení a úrovní podzemního podlaží.
Obr. 5.
1 – chodník, 2 – obrubník, 3 – trávník
Vsakovací zařízení se podle způsobu přívodu povrchové srážkové vody dělí na povrchové a podpovrchové vsakovací zařízení. Povrchová vsakovací zařízení se nejvíce přibližují přirozenému dotování srážkové povrchové vody do podzemí. Na travnatých plochách probíhá povrchové vsakování přes vegetační pokryv půdy. Je to nejlevnější způsob jak zajistit zachycení povrchové srážkové vody za předpokladu, že je k dispozici dostatečně velká plocha a vhodná morfologie terénu. Povrchové vsakování srážkové vody se běžně nepoužívá ani při návrhu parkových úprav. Patrně se vychází z obecně zakořeněné představy, že cesta musí být lemována obrubníkem. V dokumentaci se to hemží termíny „ekologie, ekologický“, a přesto se pěší komunikace v parku navrhují níže než trávník (obr. 5). Co se bude dít na plochách, na kterých se dříve pěstovaly zemědělské plodiny a dnes se na nich „pěstuje ekologická elektrická energie“, si lze snadno představit.
Přítok vody do povrchového vsakovacího zařízení nesmí způsobit erozi povrchu vegetačního pokryvu. Výhodou povrchového vsakovacího zařízení je snadná obnova filtrační vrstvy a snadné odstraňování splavenin. U povrchového vsakovacího zařízení se část znečištění zachycuje a eventuálně odbourává ve vrchní vrstvě půdního horizontu.
Obr. 6. Ekologické řešení odvodnění parku
1 – chodník, 2 – obrubník, 3 – trávník, 4 – štěrkopísek
Vsakovací průleh je snížení terénu, který nemá příliš velký sklon, a pokud jsou na pozemku k dispozici dostatečně velké travnaté plochy. Snížení terénu má být maximálně 300 mm. Povrchové vsakování je vhodné doplnit optimální skladbou podloží v závislosti na geologických poměrech pozemku. Pod geotextilií, která je vložena pod přibližně 100 mm vrstvu ornice, se doporučuje uložit alespoň 100 mm štěrkopísku (obr. 6).
Povrchové vsakovací průlehy, nádrže a příkopy se navrhují v lokalitách s dostatečnou volnou plochou. Pokud budou umístěny ve svažitém terénu, mají být oddělovány zemními hrázkami. Přítoky mají být vedeny přímo ze zpevněných ploch do nádrží, aby nedošlo k soustředěnému toku vody, který by mohl vyvolat erozi svahů. Pokud je přítok vody do nádrží potrubím nebo žlábkem dlažby, musí se upravit i nejbližší okolí vtoku až na dno zařízení tak, aby nemohlo dojít k erozi povrchu v okolí vtoku. Do této skupiny patří i vsakovací nádrže ohraničené souvislou nepropustnou podezdívkou na hranici skloněných pozemků. Tato úprava zabrání odtoku srážkové vody na pozemek sousední nemovitosti.
Podzemní vsakovací zařízení jsou vhodná pro vsakování přípustných a podmínečně přípustných srážkových povrchových vod po jejich úpravě (předčištění). Podzemní vsakovací zařízení jsou uměle vytvořené prostory pod úrovní terénu nad vsakovací plochou a jsou vždy kombinována s retencí srážkové vody. Před zaústěním vody do vsakovacích zařízení se podle kvality má předřadit hydroseparace (předčištění) (obr. 2). Součástí podzemních vsakovacích zařízení mají být kontrolní a čisticí prvky. Podzemní vsakovací zařízení musí být opatřeno odvětráním a bezpečnostním přelivem. Bezpečnostní přeliv by měl zajistit kontrolovaný výron vody ze vsakovacího zařízení do průlehu. Jednoduché řešení je osazení mříže na rozdělovací šachtu na přítoku do vsakovacího zařízení. Takové řešení jednak ochrání odvodňovaný objekt před zaplavením a hlavně může upozornit majitele objektu, že zařízení je zakolmatováno. Podzemní prostor vyplněný štěrkem (nesprávně to některé firmy označují jako vsakovací rigol – rigol je podle slovníku cizích slov [6] strouha, příkop k odvádění vody; prohlubeň na špatné cestě) spočívá ve vytvoření štěrkového polštáře s vloženými drenážními trubkami. Pro možnost kontroly a proplachování se do systému navrhují vstupní a čisticí šachty. Štěrkem vyplněné dutiny jsou náročné na dopravu výplňového materiálu (obvyklá kapacita zbylých dutin je cca 30 % objemu prostoru vsakovacího zařízení).
Podzemní prostor vyplněný bloky se používá v situaci, kdy je třeba vytvořit vsakovací zařízení pod komunikací s těžkým provozem. Bloky jsou obvykle vyrobeny z plastů. Voda se do retenčního prostoru v bloku dostává ze vstupní šachty nebo vstupním otvorem. Podle konstrukčního řešení se tato vsakovací zařízení rozdělují na zařízení s možností nebo bez možnosti revize. Bloky jsou vyrobeny ze svisle umístěných prvků nebo trubek. Srážková povrchová voda se do dutin dostává zaplavením ze vstupní šachty. Voda se může vsakovat jak vodorovnou plochou, tak zaplavenou plochou stěn. Mezi základní výhody systému patří velká akumulační kapacita bloků (asi 95 % celkového objemu). Úspora prostoru vzniká umístěním akumulace pod zpevněné plochy, protože bloky mají dostatečnou pevnost a odolnost pro zatížení nadložím a pojezdem. Výhodou je malá váha bloků (cca 42 kg/m3), nevýhodou je potřebný objem ložné plochy.
Dalším typem podpovrchových vsakovacích zařízení jsou tunelové systémy. Podzemní prostor vytváří prvky ve tvaru klenby (vyrobenými např. z plastických hmot), které tvoří retenční objem vsakovacího zařízení. Srážková povrchová voda může vsakovat dnem a případně bočními otvory do horninového prostředí. Tunelový systém se skládá z lehké, plastové, půlkruhové schránky (schránek) s kapacitou do zásobního množství a pronikaní dešťové vody z utěsněných povrchů do půdy. Systém je vyroben z recyklovatelného HDPE.
Půlkruhové schránky mají zásobní kapacitu 100 objemu a v porovnání se štěrkem, průnikové jámy potřebují méně než 1/3 obvyklého objemu. Dešťová voda může volně pronikat dnem a bočními otvory v tunelu do půdy. Ve standardní verzi s rovným víkem mohou tunely zvládnout zatížení ekvivalentu 30tunového kamionu a mají životnost nejméně po desetiletí (obr. 7, 8). Každý začátek a konec sekce je vybaven otvorem jako nátok a je schopný pro připojení k potrubí do průměru DN300. Pouze se třemi různými komponenty (tunel, začátek a konec sekce) je možno stavět stabilní a rozsáhlý systém s minimálními stavebními náklady. Systém je snadno skladný a tím se na minimum sníží dopravní náklady oproti systému, který využívá vsakovací bloky nebo štěrkopísek.
Obr. 7. Tunelový systém retence a vsakování
Obr. 8. Výstavba tunelového systému
Builders in large settlements are forced to use the accumulation and infiltration of rainwater. Proper design nivelity lawns can capture all the rainwater. The legislative requirement for preferential infiltration does not require to apply infiltration facilities in all new buildings.