VYUŽITÍ SRÁŽKOVÝCH VOD Katuše Kubíková 1. Úvod Srážky znamenají nezanedbatelný zdroj vody, který může výrazně přispět k řešení problematiky zásobování rurálních oblastí vodou. Využívání srážkových vod sice nemůže ve většině oblastí vyřešit zásobování vodou, může však být doplňkovým zdrojem vody, zejména užitkové a při vhodné konstrukci záchytu a akumulace vody může výrazně omezit negativní vlivy srážek např. na půdní erozi. Nejčastějším způsobem záchytu a akumulace srážkových vod je svod dešťové vody ze střech do akumulačních nádrží. Další možností je zachytávání srážkových vod ve svažitých terénech do zásobních tanků. Tato varianta je vhodná zejména v oblastech postižených erozí, kde prakticky chybí půdní kryt. Složitější případ představují retenční nádrže, které jsou schopné pojmout významnou část přívalových vod z širšího povodí. V tabulce č. 1 je orientačně uvedeno množství zachycených srážkových vod z různě velikých ploch při různých úhrnech srážek. Tabulka č. 1 Množství zachycených srážkových vod (v m 3 ) pro různé sběrné plochy a srážkové úhrny plocha (m 2 ) srážky (mm) 100 200 300 400 500 10 1 2 3 4 5 25 2,5 5 7,5 10 12,5 50 5 10 15 20 25 100 10 20 30 40 50 200 20 40 60 80 100 300 30 60 90 120 150 400 40 80 120 160 200 500 50 100 150 200 250 Při návrhu technických opatření a způsobu je třeba mít alespoň základní představu o množství srážek a jejich distribuci během roku. Pro způsob využití je určujícím faktorem kvalita vody. Množství srážek a jejich distribuce v průběhu roku je regionálně i lokálně velmi proměnlivé. V případě tropických oblastí je srážková činnost vázána na období dešťů, kdy spadne většina srážek formou vydatných přívalových dešťů. Následují měsíce, kdy jsou úhrny srážek velmi nízké až zanedbatelné. Dostupnost podrobnějších dat o rozložení srážek během 1
roku umožní navrhnout vhodný způsob záchytu a správnou velikost akumulace a vytvořit si představu, jaké množství srážkových vod bude během roku dostupné k následnému využití. Kvalita srážkových vod je místně velmi proměnlivá, určujícím faktorem je kvalita ovzduší a četnost a intenzita srážek. V blízkosti městských aglomerací a průmyslových oblastí je vysoké riziko, že akumulovaná voda bude obsahovat látky nebezpečné lidskému zdraví. I při akumulaci srážkových vod v prostředí s nekontaminovaným ovzduším je vysoké riziko druhotné kontaminace (zejména výrazné riziko množení bakterií). Srážkové vody jsou obecně vody s velmi nízkým obsahem rozpuštěných látek, s nízkým obsahem vápníku a hořčíku, často se jedná o vody kyselé a k přímému pravidelnému dlouhodobému požívání jsou zpravidla nevhodné. Svým chemismem se výrazně liší od povrchových i podzemních vod. Jako příklad uvádíme v tabulce č. 2 porovnání koncentrací vybraných ukazatelů chemismu vody ze tří vzorků vody odebraných v lokalitě v oblasti Viktoriina jezera. Porovnáván je vzorek podzemní vody, povrchové vody z jezera a vody srážkové. V kolonce limit jsou uvedeny hodnoty stanovené českými právními předpisy pro pitnou vodu (Vyhláška MZ č. 252/2004 Sb.). Tabulka č. 2 Porovnání vybraných ukazatelů chemismu vody ukazatel jednotka jezero vrt dešťová limit ph 7,78 7,41 6,69 6,5-9,5 vodivost ms/m 11,4 121 1,8 125 vápník a hořčík mmol/l 0,36 3 0,06 2-3,5 rozpuštěné látky mg/l 180 902 104 Nestanoveno fluoridy mg/l <0,5 2,34 <0,5 1,5 sírany mg/l 15,3 75,1 22,4 250 chloridy mg/l <5 32,6 <5 100 huminové látky mg/l 9,86 4,42 2,38 Nestanoveno dusitany mg/l 0,166 <0,02 <0,02 0,5 dusičnany mg/l <5 13,3 <5 50 amonné ionty mg/l <0,1 <0,1 0,472 0,5 2. Záchyt srážkových vod ze střech objektů Nejčastějším způsobem záchytu a akumulace srážkových vod je svod dešťové vody ze střech do akumulačních nádrží. Výchozími podklady pro návrh záchytného systému by měly být minimálně: Velikost a charakter plochy, ze které bude voda sváděna. Množství a intenzita srážek a jejich distribuce během roku. Požadovaný způsob (voda k mytí, zálivce, případně voda pitná). Požadovaná spotřeba vody. Kvalita vody zejména v případě k pitným účelům. 2
Existuje li riziko, že srážková voda obsahuje zdraví škodlivé látky (například chudinské čtvrti v blízkosti průmyslových aglomerací s výrazným znečištěním ovzduší), není zpravidla vhodné používat danou vodu k pitným účelům a to ani po převaření. Dále je nutné mít na paměti, že dlouhodobějším skladováním vody v akumulačních nádržích dochází zpravidla k druhotné kontaminaci a nárůstu bakteriologického znečištění. Z výchozích podkladů se stanoví optimální velikost akumulační nádrže (nádrží), jejich umístění, případně rozvodný systém od akumulace. 2.1 Jednoduché návody pro záchyt srážkových vod ze střech stavebních objektů Předpokladem pro záchyt vody ze střech objektů je vhodná konstrukce střechy a materiál střešní krytiny. Dostatečný spád a hladký povrch zaručuje rychlý odtok vody do akumulace, důležité je i posouzení kvality materiálu z hlediska možné vyluhovatelnosti zdravotně závadných látek do vody. Materiál pro konstrukci záchytného a akumulačního systému: Okapové žlaby a roury pro svod vody do akumulace. Akumulační nádrž vhodné velikosti. Odtokové potrubí. Požadavky na akumulační nádrž (případně systémy akumulačních nádrží): Vhodný zdravotně nezávadný materiál. Optimální velikost ve vztahu ke množství a intenzitě srážek a předpokládané výši spotřeby vody. V případě velkého množství vody je vhodné vytvářet kaskádové systémy akumulačních nádrží. Tvar nádrže a velikost vstupních otvorů musí umožňovat důkladné čištění nádrže. Dno nádrže by mělo být opatřeno výpustním otvorem s kohoutem. Přepad na vrchu nádrže, který je vyústěn buď do další nádrže nebo do odtokového žlábku. Spíše než jedna velká akumulační nádrž je vhodná instalace dvou nebo více menších navzájem propojených nádrží s možností uzavření mezi jednotlivými nádržemi. K novému naplnění poslední nádrže by nemělo docházet před spotřebováním původního objemu vody. Pro záchyt hrubých nečistot může být nádrž na vstupu osazena sítem či vrstvou filtračního materiálu (viz obr. 1). Obr. 1: nádrž na vstupu osazena filtračním materiálem; 1-štěrk; 2- písek; 3-dřevěné uhlí; 4-jemný štěrk; 5-ocelové síto 1 2 3 4 5 3
Pokud je voda využívána i k pitným účelům a vaření, může být na odběrný kohout nasazen jednoduchý filtr. Pokud je voda využívána k pitným účelům, měla by být samozřejmostí dezinfekce. Akumulační nádrže je vhodné zakrýt, aby byla omezena možnost znečištění vody a omezen výpar z hladiny. Opatření případných otvorů v nádrži síťovinou (zabránění přístupu hmyzu a hrubých nečistot). V řadě rozvojových zemí jsou běžně dostupné polyethylenové akumulační nádrže o různých velikostech (běžně jsou dostupné tanky o objemu 0,3 až 10 m 3 ). Lze rovněž využít svařované plechové nádrže, betonové nádrže, zděné vodojemy a podobně. Vždy záleží na konkrétních podmínkách daného záměru. V případě sběru srážkových vod ze střech vícepodlažních budov nebo při dostatečném sklonu terénu lze využít výškového rozdílu při dopravě vody do spotřebiště. Příklad konstrukce jednoduchého záchytného systému je uveden na obr. 2. Dále uveďme konkrétní příklady venkovských lokalit v rovníkové Africe, kde byly v posledních zhruba deseti letech zaznamenány výrazné změny v charakteru srážkové činnosti. Dlouhotrvající sucha přinášejí problémy v zásobování vodou a v zemědělské činnosti, krátké intenzivní deště pak způsobují řadu dalších negativních jevů, zejména půdní erozi, zhoršení kvality povrchových vod, ničení vegetace. Roční úhrn srážek je proměnlivý a dosahuje 500 až 700 mm. Většina srážek spadne během dvou období dešťů, během 2 až 3 měsíců. Na plochu 1 km 2 spadne v této oblasti 500 000 až 700 000 m 3 srážek. Drtivá většina srážek podléhá velmi rychle evapotranspiraci, další významná část stéká po povrchu a pouze nepatrná část srážek se vsákne a doplňuje sporadické zásoby podzeních vod. Vhodně navržený záchyt srážkových vod je možnou cestou, jak zvýšit přístup obyvatel k vodě. Obr. 2: příklad konstrukce jednoduchého záchytného systému 4
Příklad A - Areál internátní školy Škola se nachází ve velké vzdálenosti od zdrojů povrchové vody a nemá vlastní zdroj podzemní vody. Voda je po většinu roku přivážena v cisternách od vzdáleného zdroje. Sběr a akumulace srážkových vod nejsou komplexně vyřešeny, využívána je pouze malá část vod svedených ze střech objektů. Zbytek srážkové vody ze střech je odváděn volně na terén a v kombinaci s nevhodnou základovou půdou působí škody na stavebních objektech. Ve škole je ubytováno přes 200 studentů, minimální spotřeba vody se pohybuje kolem 6 m 3 /den, tj. cca 1600 m 3 za dobu výuky (9 měsíců v roce). Dovážka vody ze vzdáleného zdroje neúměrně zatěžuje rozpočet školy. Návrh na zlepšení situace: Plocha střech v areálu školy je 1000 m 2. Množství srážek, které spadnou na střechy, se pohybuje mezi 500 až 700 m 3 za rok, což v ideálním případě představuje téměř ½ požadovaného množství vody. Vodu lze přednostně využívat jako užitkovou na mytí a praní. Při vhodném technickém řešení výškových poměrů mezi akumulací a spotřebištěm lze využít samospádu. Nelze však kalkulovat s rovnoměrným využitím vody během roku, vodu nelze dlouhodobě v akumulačních nádržích uskladňovat. Přebytky srážkové vody, které by dlouhodobě stagnovaly v nádrži, je možné efektivně využívat k závlaze. Záchytem srážkových vod je omezeno podmáčení nezpevněných ploch v areálu v období dešťů. Příklad B Africká domácnost Desetičlenná rodina obývá domek se střechou z vlnitého plechu. Zastavěná plocha je 20 m 2. Zdroje vody jsou ve velké vzdálenosti od domácnosti. Spotřeba vody je proto omezena na minimum a činí méně než 20 l/os/den. Přesto rodina potřebuje denně minimálně až 100 l vody. Roční množství srážek, které dopadne na zastavěnou plochu domácnosti, se pohybuje mezi 10 až 14 m 3 za rok, což představuje množství vody spotřebované v domácnosti za 3 až 4 měsíce. Akumulační nádrž o objemu 2 x 1 m 3 je navržena tak, aby byla schopna pojmout i několikadenní intenzivní přívalové srážky. Pro omezení výparu a druhotné kontaminace jsou akumulační nádrže zakryty. V případě, že dochází k dlouhodobější stagnaci vody v nádržích, je voda přednostně využita k zálivce a k mytí. 3. Záchyt srážkových vod z málo propustných povrchů - skalní podloží, betonové plochy, fólie U lokalit se svažitým povrchem lze provádět efektivně sběr srážkových vod z pevných nepropustných povrchů (skalní podloží) nebo lze povrch uměle upravit (betonová plocha, plocha překrytá fólií). Jednoduchou technickou úpravou terénu a instalací akumulačních nádrží (případně i vybudováním podzemní cisterny) je možné srážkové vody zachycovat a akumulovat pro pozdější využití. Schématicky je princip záchytu srážkových vod ze zpevněných málo propustných povrchů znázorněn na obrázku č. 3. Podobným způsobem je možné shromažďovat vody z uměle vytvořených šikmých málo propustných povrchů (např. s využitím nepropustné fólie). 5
Příklad C Modelová lokalita se nachází ve svažitém území. Vlivem dlouhodobého odlesnění a působením vodní eroze došlo ke smyvu půdní vrstvy a na povrch vychází holé skalní podloží. Při intenzivních srážkách stéká voda po skalním podloží do nižších partií, kde následně způsobuje další rozsáhlou erozi níže položených pozemků. Jednoduchou technickou úpravou terénu a instalací akumulačních nádrží (případně i vybudováním podzemní cisterny) je možné srážkové vody zachycovat a akumulovat pro pozdější využití. 4. Složitějčí případy pro záchyt srážkových vod z povrchu - retenční nádrže, suché poldry Pro záchyt intenzivních srážek mohou posloužit umělé nádrže budované v erozních rýhách, které se při vydatných srážkách zaplňují periodicky vodou. Jedná se o složitější vodní dílo, které vyžaduje důkladnou analýzu vstupních údajů (hydrologické údaje, geologické a hydrogeologické údaje), na základě kterých může být teprve zpracován technický projekt stavby. Tuto variantu zmiňujeme pouze okrajově, právě vzhledem ke složitosti záměru. Při neodborném provedení stavby a nedostatečné údržbě hráze se mohou tyto objekty stává trvalou hrozbou pro území ležící pod nádrží. Budování těchto staveb se předpokládá spíše v rámci velkých projektů revitalizačního charakteru než v případě malých komunitních projektů. 6