Od tradycyjnego odwodnienia do systemu zarządzania woda deszczową

Deszcz, jako nowe wyzwanie dla branży wod-kan

Jeszcze kilkanaście lat temu opady deszczu były w projektowaniu infrastruktury traktowane jako zjawisko w miarę przewidywalne. Dziś projektanci, inwestorzy i zarządcy obiektów coraz częściej mierzą się z nową rzeczywistością: opadami nawalnymi, krótkimi, ale ekstremalnymi epizodami deszczowymi oraz wydłużającymi się okresami suszy. Zjawiska te nie mają już charakteru lokalnych anomalii – stają się nową normą klimatyczną.

Obserwacje klimatyczne prowadzone zarówno w Polsce, jak i globalnie wskazują na wyraźny trend wzrostu zmienności opadów oraz ich intensywności. Ocieplający się klimat sprzyja gwałtownym zjawiskom pogodowym, które coraz częściej wystawiają infrastrukturę techniczną miast i obiektów przemysłowych na próbę przetrwania.

Anomalie średniej rocznej temperatury powierzchni Morza Śródziemnego względem okresu 1850–1900 na podstawie projekcji modeli klimatycznych CMIP6. Widoczny jest wyraźny trend wzrostowy, który według prognoz prowadzi do ocieplenia rzędu 4–5°C do końca XXI wieku.

Roczne anomalie globalnej temperatury powierzchni lądów i oceanów od 1880 do 2021 roku (NOAA) pokazują wyraźny, nasilający się trend ocieplenia klimatu, szczególnie widoczny od końca XX wieku.

Schemat ilustruje mechanizm powstawania miejskiej wyspy ciepła, pokazując większą akumulację ciepła, ograniczoną infiltrację wody i mniejszą transpirację roślin w miastach w porównaniu z obszarami wiejskimi.

W tym kontekście coraz wyraźniej widać, że projektowanie odwodnienia przestało być zagadnieniem czysto hydraulicznym – dziś stało się elementem adaptacji miast oraz obiektów do zmienności klimatu, szczególnie tej związanej z jego ociepleniem.

mgr inż. Rafał Dudziak, ekspert ACO Polska

„Jeszcze kilka lat temu rozmowa zaczynała się od średnicy kanału. Dziś zaczyna się od pytania: co zrobić z wodą w skali całego obiektu?”

Z punktu widzenia branży technologii wodnych obserwujemy wyraźny zwrot: od prostego odprowadzania wody w kierunku świadomego i odpowiedzialnego nią zarządzania.

Jeszcze kilka lat temu rozmowa zaczynała się od czysto technicznych dyskusji dotyczących wymiarowania elementów systemu odprowadzania wody np. wielkości odwodnienia liniowego. Dziś już coraz częściej spotykamy się szerszym spojrzeniem – co zrobić z wodą w skali całego obiektu.

Jak zmieniają się warunki klimatyczne – co to znaczy dla odwodnień?

Intensyfikacja opadów krótkotrwałych

Jednym z najbardziej odczuwalnych skutków zmian klimatycznych jest wzrost częstotliwości oraz intensywności opadów krótkotrwałych. Deszcze, które kiedyś rozkładały się równomiernie na kilka godzin, dziś często przybierają formę kilkunastominutowych ulew o bardzo dużym natężeniu. Powoduje to przeciążenia kanalizacji deszczowej, cofki, lokalne podtopienia oraz szybkie spiętrzenia wody na terenach utwardzonych. Tradycyjne systemy projektowane zgodnie ze standardami sprzed kilku-kilkunastu lat nie sprawdzają się, w szczególności, jeśli projekt polegał wyłącznie na przyjęciu deszczu miarodajnego, bez uwzględnienia modelowania jak dany układ zachowa się przy różnych scenariuszach deszczowych.

Wydłużające się okresy suszy

Równolegle do gwałtownych opadów obserwujemy coraz dłuższe okresy bezdeszczowe. W efekcie woda opadowa przestaje być wyłącznie problemem do odprowadzenia – staje się cennym zasobem, który należy zatrzymać i wykorzystać lokalnie.

To jest fundamentalna zmiana w podejściu do projektowania odwodnienia: nie wszystko powinno jak najszybciej trafić do kanalizacji.

Urbanizacja i uszczelnienie powierzchni

Odwodnienie przestaje być „kratką“ czy ” rurą do odprowadzenia wody”, a staje się elementem złożonego układu bezpieczeństwa hydrologicznego

Dlaczego tradycyjne podejście „odprowadzić i zapomnieć” przestaje działać?

Zmiany klimatyczne pokazują nam, że dotychczasowy sposób myślenia o odwodnieniach wymaga gruntownej rewizji:

W przeszłości wystarczyło „sprawnie odprowadzić wodę”. Dziś liczy się zdolność systemu do przejęcia ekstremalnych obciążeń, tymczasowego magazynowania wody oraz jej bezpiecznego i kontrolowanego oddania naturze. Dzisiejsze odwodnienie nie jest już elementem budowlanym, tylko elementem infrastruktury odporności klimatycznej.

Nowa definicja odwodnienia: „System zarządzania wodą deszczową”

Od elementu do procesu

Tradycyjne odwodnienie było pojedynczym elementem infrastruktury. Współczesne podejście traktuje wodę deszczową jako proces, którym należy zarządzać w całym jego cyklu: od momentu opadu, przez przejęcie, aż po bezpieczne odprowadzenie lub wykorzystanie.

Cztery filary nowoczesnych systemów. Łańcuch wodny ACO

Nowoczesne systemy zarządzania wodą deszczową opierają się na czterech podstawowych filarach:

• przechwyceniu wody opadowej (odwodnienia liniowe, wpusty, nawierzchnie)
• podczyszczaniu wody opadowej (filtry techniczne, osadniki, separatory)
• jej retencji i magazynowaniu
• na koniec: jej kontrolowanym odprowadzeniu do gruntu lub kanalizacji deszczowej

To właśnie ta koncepcja tworzy tzw. łańcuch wodny, stosowany w rozwiązaniach ACO – pokazujący, że każdy etap ma znaczenie dla bezpieczeństwa całego układu.

Rola systemowości

Kluczową różnicą jest dziś systemowość: układ zamiast pojedynczego produktu, współpraca elementów oraz pełna skalowalność – od domu jednorodzinnego po obiekt infrastrukturalny.

Skąd dziś bierze się tak duża różnorodność rozwiązań odwodnieniowych?

Zróżnicowanie funkcji obiektów

Inne wymagania dotyczą budynków mieszkalnych, inne obiektów przemysłowych, logistycznych, publicznych czy specjalistycznych, takich jak przemysł spożywczy, farmaceutyczny, gastronomiczny czy paliwowy. Każdy z tych obiektów generuje inny rodzaj spływu, inne zanieczyszczenia i inne obciążenia.

Zróżnicowanie warunków pracy

Systemy muszą radzić sobie także z bardzo różnymi warunkami pracy: od ruchu pieszego, przez ciężki transport, po agresywne środowiska chemiczne. Dochodzą do tego wymagania estetyczne, użytkowe oraz serwisowe.

Zróżnicowanie wymagań środowiskowych oraz formalnych

Coraz większe znaczenie mają lokalne strategie retencyjne, normy ochrony wód oraz koncepcje miast odpornych na zmiany klimatu. Wniosek jest jednoznaczny: im bardziej zmienne warunki zewnętrzne, tym większa specjalizacja i modularność systemów.

Perspektywa lidera branży – jak wygląda odpowiedź technologii?

Z perspektywy producenta systemów dla technologii wodnej widzimy wyraźnie, jak bardzo zmienił się sposób myślenia o odwodnieniach.

Ewolucja zapytań projektowych

Kiedyś dominowało pytanie: „jaką średnicę kanału zastosować?”.
Dziś projektanci pytają o pojemność układu, wielkość retencji, stopień zanieczyszczenia wód, czas odpływu oraz możliwość włączenia do istniejących już systemów.

(R)Ewolucja projektowania

Współczesne projektowanie odwodnień coraz częściej opiera się nie na analogowych katalogach, lecz na cyfrowych narzędziach doboru i modelowania systemów – od wpustów i separatorów, przez kalkulacje hydrauliczne, aż po pełne symulacje pracy układów w zmiennych warunkach opadowych

Piotr Bartulewicz, lider projektu ACO WaterFolder Connect

„Projektowanie odwodnień mocno się zmieniło: dziś nie chodzi tylko o pojedyncze obliczenia hydrauliczne, ale o sprawdzenie, jak cały układ zachowa się przy różnych opadach i warunkach pracy. ACO WaterFolder Connect pozwala dobrać elementy systemu i przetestować warianty w symulacji, także z wykorzystaniem lokalnych modeli deszczowych PANDa. Stworzyliśmy to narzędzie, żeby projektant mógł szybko porównać rozwiązania i podjąć decyzję już na etapie koncepcji.”

Współczesne systemy odwodnieniowe rozwijają się w kierunku rozwiązań multimateriałowych, łączących beton polimerowy, beton tradycyjny, tworzywa sztuczne oraz stal nierdzewną – w zależności od funkcji, obciążeń i warunków pracy.

W odpowiedzi na te zmiany technologia wodna rozwija się dziś w kierunku systemowości i elastyczności konfiguracji.

Odwodnienie jako element odporności klimatycznej obiektu

System odwodnienia chroni dziś nie tylko nawierzchnię, ale również:

• całościowo – konstrukcję obiektu
• bezpieczeństwo użytkowników
• ciągłość działania zakładu
• środowisko naturalne

Brak odpowiednio zaprojektowanego systemu oznacza nie tylko ryzyko lokalnych podtopień, ale również kosztowne przestoje produkcyjne, zalania garaży podziemnych czy stref wejściowych.

Jakie są aktualnie kierunki rozwoju odwodnień?

Rozwój technologii zmierza dziś w stronę:

• inteligentnych systemów sterowania odpływem,
• monitoringu poziomu wody,
• powiązania z prognozami pogody,
• tworzenia wirtualnych modeli obiektów, czyli tzw. wirtualnych bliźniaków, które zachowują się tak jak prawdziwy obiekt i pozwalają przewidywać jego działanie.
• automatycznej regulacji retencji.

Odwodnienie przestaje być elementem pasywnym – zaczyna pełnić funkcję aktywnego uczestnika systemów zarządzania infrastrukturą.

Multimateriałowość systemów odwodnień jako konieczna odpowiedź na zmienność klimatu

Zmienność klimatu oznacza dziś bezpośrednio zmienność projektową – jeden uniwersalny system nie jest w stanie odpowiedzieć na pełne spektrum wyzwań hydrologicznych, środowiskowych czy eksploatacyjnych. W praktyce oznacza to konieczność stosowania rozwiązań multimateriałowych, łączących różne właściwości techniczne betonu, polimerbetonu, tworzyw sztucznych i stali w ramach jednego, spójnego układu odwodnieniowego.

Odwodnienie przestało być kosztem niezbędnym do spełnienia wymagań formalnych, a stało się narzędziem do zarządzania ryzykiem wodnym, wpływającym bezpośrednio na bezpieczeństwo konstrukcji, ciągłość funkcjonowania obiektów oraz odporność infrastruktury na skutki ekstremalnych zjawisk pogodowych.

W tej rzeczywistości rola liderów technologii wodnych – takich jak ACO – nie sprowadza się do dostarczania pojedynczych produktów, lecz do aktywnego współtworzenia nowego standardu projektowania poprzez:

1. edukację rynku w zakresie systemowego podejścia do wody deszczowej
2. merytoryczne wspieranie projektantów na etapie koncepcji i obliczeń
3. rozwój i dostarczanie kompletnych, multimateriałowych rozwiązań systemowych, integrowanych z nowoczesnymi narzędziami obliczeniowymi i cyfrowymi technologiami wodnymi.

Właśnie w tym kierunku zmierza współczesna transformacja odwodnień – od prostego odprowadzania wody do świadomego, odpowiedzialnego i technologicznie zaawansowanego zarządzania wodą deszczową.

Autor: Magdalena Stępińska-Ponganis, ACO Polska
Konsultacja merytoryczna: mgr inż. Rafał Dudziak, ACO Polska