Vsakovanie a problematika storočného a kritického dažďa
Projektanti sú dnes už dobre oboznámení s problematikou vsakovania, avšak práve problematike storočného a kritického dažďa by mali venovať väčšiu pozornosť.
Vsakovanie je dnes už pomerne bežnou súčasťou projekcie. Medzi dôvody patrí najmä skutočnosť, že vodárenské spoločnosti dažďové vody odmietajú a správcovia povodí majú výhrady k navyšovaniu prietokov tokov. Zároveň smernice EÚ odporúčajú vsakovanie dažďových vôd na mieste ich dopadu a majitelia nehnuteľností sa snažia vyhnúť plateniu poplatkov za odvádzanie dažďových vôd (strešné/zrážkové).
Problematika kritického dažďa
Smernica DWA-A 138 a platná STN stanovujú, že vsakovacie zariadenia by sa nemali navrhovať tak, ako to bolo u nás dlho zaužívané – čiže na dvojročný, 15-minútový dážď, ale výpočet by sa mal realizovať pre zvolenú periodicitu n pre každý čas trvania dažďa Tk (min) osobitne. Až následne treba zvoliť ako výpočtový ten čas trvania dažďa Tk, pre ktorý vyjde najnepriaznivejší výsledok! Tento čas trvania dažďa (kde výpočtom vyjde najväčšie vsakovacie zariadenie) sa potom označuje ako kritický čas trvania dažďa.
Kritický čas trvania dažďa závisí od koeficientu filtrácie podložia, výšky a tvaru vsakovacieho zariadenia. Parameter, ktorý najviac ovplyvňuje hodnotu času trvania kritického dažďa, je práve koeficient filtrácie podložia kf (m/s).
Ako sa mení hodnota času trvania kritického dažďa, možno ukázať na zvolenom príklade:
Výpočet potrebného počtu blokov sa uskutočnil vždy pre tú istú stavbu s plochou striech 2 000 m2, v lokalite Senica, s periodicitou n = 0,5 (2-ročný dážď), zvolenou šírkou vsakovacieho zariadenia (VZ) 1,2 m a výškou VZ 0,6 m, kde sa postupne mení (znižuje) len parameter koeficientu filtrácie podložia (grafy na obr. 1 až obr. 9). Ako vidieť, so znižovaním hodnoty tohto koeficientu sa zvyšuje potrebný počet blokov (veľkosť vsakovacieho zariadenia). Zároveň sa však posúva (predlžuje) aj čas trvania kritického dažďa smerom od krátkodobých prívalových ku vytrvalým dažďom! Grafická závislosť času kritického dažďa od koeficientu filtrácie podložia je zrejmá z grafu na obr. 10. Možno z neho vyčítať, že dlhoročne používaný výpočet vsakovania pre dvojročný a 15-minútový dážď zodpovedá približne geologickým pomerom podložia s koeficientom filtrácie kf okolo 4 . 10–4 m/s, čo je koeficient vsakovania príslušný dunajským štrkom – napríklad v Bratislave či Šamoríne. V prípadoch s iným podložím ako dunajský štrk (čo je v ostatných oblastiach Slovenska takmer pravidlom) však už tento spôsob výpočtu nezodpovedal reálnym podmienkam – buď malo podložie lepší (hrubé štrky) alebo horší koeficient vsakovania, s menej priaznivými vlastnosťami na vsakovanie (piesok, jemný piesok, ílovitý štrk a podobne). Vsakovacie zariadenie potom vychádzalo buď predimenzované (hrubé štrky) alebo, a to omnoho častejšie, poddimenzované (piesky, jemné piesky a podobne).
Obr. 1 až 9 So znižovaním hodnoty koeficientu filtrácie kf (m/s) podložia sa zvyšuje potrebný počet blokov (veľkosť vsakovacieho zariadenia). Zároveň sa však posúva (predlžuje) aj čas trvania kritického dažďa Tk (min) smerom od krátkodobých prívalových ku vytrvalým dažďom.
Vzhľadom na koreláciu s koeficientom vsakovania si projektant môže čas trvania kritického dažďa pred výpočtom aj sám predurčiť – na základe grafu na obr. 10 alebo aj na základe tab. 1. Pri odhade treba vychádzať zo známeho koeficientu vsakovania podložia, ktorý nie je problém získať z obligátnej hydrogeologickej správy Skokové, a nie plynulé zmeny trvania času kritického dažďa v grafe sú spôsobené skokovými zmenami hodnôt časov trvania dažďa (5, 10, 15, 20, 30, 40, 60, 90, 120 a 180 min.), pre ktoré sa merajú intenzity dažďa v zrážkomerných staniciach SR.
Vplyv výšky VZ na čas trvania kritického dažďa
Čas kritického dažďa ovplyvňuje, aj keď menej výrazne, aj výška vsakovacieho zariadenia h (m). Vplyv výšky VZ možno dokumentovať v tab. 1, ktorá platí pre vyššie uvedený vzorový príklad, od ktorého sa odlišuje len v tom, že má dve rozličné výšky VZ – 60 cm a 120 cm (príklad variantného uloženia vsakovacích blokov s výškou 60 cm v jednej alebo vo dvoch vrstvách). Porovnaním vidieť, že s narastajúcou výškou vsakovacieho zariadenia sa posúva (predlžuje) aj čas kritického dažďa.
Nízka hodnota koeficientu filtrácie podložia
Problematika nízkej hodnoty koeficientu filtrácie podložia úzko súvisí s časom vyprázdnenia vsakovacieho zariadenia, keďže, samozrejme, to by malo byť pred príchodom nového dažďa úplne prázdne.
Pri intervale koeficientu filtrácie podložia kf v rozmedzí od 1 . 10–3 po 6 . 10–5 m/s (tab. 2) nevznikajú v praxi zvláštne problémy – vsakovacie zariadenie s výškou 60 cm sa pri takomto koeficiente vyprázdni už do troch hodín.
Projektantom vznikajú isté riziká až pri koeficiente filtrácie podložia s hodnotami pod 5 . 10–5 m/s, keď sa čas vyprázdnenia VZ s výškou 60 cm predlžuje nad tri hodiny. Pod hranicou 7 . 10–6 m/s však už vzniká veľké riziko navrhnutia poddimenzovaného VZ, pretože čas jeho vyprázdnenia sa predlžuje nad 24 hodín a v extrémnych prípadoch až na niekoľko dní.
Okolo hodnoty kf = 7 . 10–6 m/s sa však už aj čas kritického dažďa približuje k hodnote 180 minút (tri hodiny), čo je číslo, pri ktorom sa končia sledované hodnoty intenzít dažďa na 62 slovenských zrážkomerných staniciach. Na porovnanie, v Nemecku sa merania končia až pri 72 hodinách, čo je z hľadiska presného stanovenia času kritického dažďa pre projekciu výhodnejšie.
Keďže tabuľkové hodnoty pre dlhšie časy trvania dažďa ako 180 min na Slovensku chýbajú, čo je pri nízkych koeficientoch filtrácie závažná vec, musí slovenský projektant pri koeficientoch pod hodnotou 7 . 10–6 m/s (teda s časom vyprázdnenia VZ nad 24 hodín) zvažovať aj iné spôsoby kontroly a navrhovania vsakovacieho zariadenia. Mal by si preto zadovážiť ďalšie údaje, medzi ktoré patria miestne zrážkové úhrny pri dlhotrvajúcich (jesenných vytrvalých) dažďoch a v danej lokalite aj historicky extréme zaznamenané dažďové úhrny! Zároveň by sa mal poistiť pred prípadnými reklamáciami projektu tak, že v ňom bude riešiť aj 100-ročný dážď. V opačnom prípade môže byť už onedlho po odovzdaní stavby konfrontovaný s reklamáciami pri istých meteorologických udalostiach. Dôvodom môže byť, že vyprázdnenie vsakovacieho zariadenia pri podložiach s kf pod hodnotou 7 . 10–6 m/s sa ráta už nie na hodiny, ale na dni (tab. 2), a teda pri niekoľkodňových opakovaných alebo vytrvalých či opakujúcich sa dažďoch po sebe množstvo celkovo pritečenej dažďovej vody do VZ značne presiahne množstvo vsiaknutej vody do podložia – a to aj vtedy, keď je výpočet podľa kritického dažďa formálne v poriadku!
V takýchto prípadoch (dažde trvajúce dlhšie ako 180 minút alebo opakované dažde) sa vsakovacie zariadenie zaplní a prebytočná voda sa rozleje na povrch!
Na základe toho sa projektantovi odporúča pri kf pod hranicou 5 . 10–6 m/s prednostne navrhovať skôr nízke vsakovacie zariadenia (s výškou 40 cm, 30 cm, 20 cm a pod.), teda s čo najväčšou vsakovacou plochou, a zároveň voliť dlhé a úzke tvary VZ, pri ktorých sa viac uplatní aj efekt bočného vsakovania. Projektant musí ďalej vykonať kontrolu na maximálne zrážkové úhrny za viac dní zrážok a skontrolovať aj maximálne prebytky 100-ročného dažďa, ktoré treba na pozemku (investora) umiestniť tak, aby po ňom nekontrolovane netiekli a nespôsobovali škodu…
Problematika 100-ročného dažďa
Všeobecne sa vsakovacie zariadenie dimenzuje na dvojročný, v prípade priemyselných parkov a dôležitých stavieb na päťročný dážď. Toto ohraničenie je ekonomicky zdôvodnené – takto navrhnuté zariadenia zlikvidujú vsiaknutím viac ako 99 % dlhodobo dopadnutej dažďovej vody.
Len raz za päť, desať či viac rokov príde väčší dážď ako výpočtový, ktorý VZ nestačí vsiaknuť a ktorý môže spôsobiť na povrchu problém krátkodobého zaplavenia s následnými hospodárskymi škodami – prebytočná voda sa cez bezpečnostný prepad (obligátna súčasť vsakovacieho zariadenia) vyleje na priľahlú plochu. Úloha projektanta sa preto nekončí iba návrhom vsakovacieho zariadenia pre ročný, dvojročný či päťročný výpočtový dážď, jeho úlohou je zároveň posúdiť a riešiť to, čo sa stane v prípade výskytu 100-ročného dažďa a čo sa udeje s neumiestneným prebytkom vody. Len tak sa včas predíde škodám u stavebníka. Pri stanovovaní objemu prebytku 100-ročného dažďa však platí, že aj tu existuje kritický čas dažďa závislý od koeficientu filtrácie podložia, keď je objem prebytku vody maximálny. Tento maximálnym objem musí projektant pri ďalších úvahách brať do úvahy.
Podľa prirodzeného práva sa stáva dážď majetkom majiteľa nehnuteľnosti, na ktorú dážď dopadne. Majiteľ nehnuteľnosti sa nemôže prebytku dažďa zbaviť jednoducho tak, že ho zo svojej novozastavanej plochy nechá nekontrolovane odtiecť na susedný pozemok, verejnú obecnú komunikáciu, či cez poistný prepad zaústi do kanalizácie alebo vodného toku. Dažďovú vodu by mal na svojom pozemku zadržať a postarať sa o ňu.
Projektant musí preto pre prípad prebytočného 100-ročného dažďa po porade s architektom, investorom, cestárom a projektantom zelene navrhnúť miesto, kam sa tento prebytok vody vyleje a kde sa na nevyhnutný čas uskladní. V technickej správe by sa mal vždy uviesť aj vypočítaný maximálny prebytok dažďa pri 100-ročnom daždi, odporučenie alebo návrh miesta na jeho dočasné uskladnenie a spôsob jeho likvidácie (miesto vsiaknutia).
Obr. 10 Závislosť času trvania kritického dažďa od koeficientu filtrácie podložia
Obr. 11 Prebytočný objem vody pri 100-ročnom daždi
Kam uskladniť prebytok 100-ročného dažďa?
Skúsenosti z praxe ukazujú, že optimálnym riešením je umiestňovať prebytok 100-ročného dažďa na zelenú plochu a v prípade 100-percentnej zastavanosti (menej vhodné) kontrolovane zaplaviť parkovisko.
Najlepšie sa však osvedčila kombinácia vsakovacieho zariadenia umiestneného pod zelenou plochou s retenčnou muldou umiestnenou nad ňou, čím sa vytvorí niečo ako dvojpodlažný vsak. Zásyp vsakovacieho zariadenia sa musí na tento účel realizovať z materiálu priepustného pre vodu (piesok, jemný štrk) s dostatočným koeficientom filtrácie podložia. Pri takejto kombinácii vsakuje prebytok 100-ročného dažďa z muldy cez priepustný zásyp VZ do jeho podzemnej časti priebežne po skončení dažďa tak, ako sa vsakovacie zariadenie vyprázdňuje vsakovaním. Rozmer muldy určí v projekte projektant, pričom platí, že jej povrch musí byť dôsledne vodorovný a výška (hĺbka) muldy by nemala presiahnuť 30 cm. Koeficient filtrácie zásypu by mal byť taký, aby trávnik zatrávnenej muldy nebol zatopený viac než tri hodiny, čím sa predíde znehodnoteniu vegetácie.
Okraje muldy možno odporučiť skôr oblé než pravouhlé a veľmi pozvoľne sa zvažujúce, s cieľom dosiahnuť bezproblémové kosenie trávnika. Estetický tvar muldy (zníženiny) by mal doriešiť záhradník. Jeho úlohou by malo byť zároveň vyriešiť estetickú stránku vyúsťujúceho bezpečnostného prepadu, cez ktorý do muldy vytečie prebytok 100-ročného dažďa – či už zakrytím vegetáciou, ozdobnou trávou alebo kameňmi.
O funkcii muldy ako miesta na uskladnenie prebytku dažďa pri 100-ročnom daždi by mala byť v technickej správe zmienka a správca o tom musí byť v prevádzkovom poriadku informovaný. Neoddeliteľnou súčasťou projektu by mal byť aj príslušný vypočítaný objem muldy.
Mulda sa nesmie v budúcnosti zaviesť zeminou, ani sa nesmie zmenšiť jej objem – či už z nevedomosti alebo úmyselne. Dôležité je aj to, aby sa okraje muldy časom nemohli preraziť tu uskladnenou vodou a aby voda nevytiekla spolu so zeminou na susedov pozemok.
Záver
Projektant by mal mať pri navrhovaní VZ na pamäti, že pre danú periodicitu n a daný koeficient filtrácie podložia kf musí vždy určiť čas kritického dažďa Tk (min), pre ktorý následne navrhne vsakovacie zariadenie. Čas kritického dažďa je funkciou koeficientu filtrácie podložia a rozmerov VZ – so zmenšovaním hodnoty kf sa predlžuje dĺžka kritického dažďa, s narastajúcou výškou VZ sa predlžuje čas kritického dažďa.
Projektant musí v projekte zohľadniť aj prebytky dažďa, ktorý bude väčší ako zvolený výpočtový. Mal by preto vypočítať prebytkový objem vody pri 100-ročnom daždi a určiť spôsob jeho dočasného uskladnenia a likvidácie. Za najvhodnejší spôsob likvidácie prebytku 100-ročného dažďa možno odporučiť umiestnenie VZ v zelenej ploche a retenčnej muldy pre prebytok 100-ročného dažďa nad ňou. Tu uskladnená voda vsiakne následne cez priepustný zásyp do vsakovacieho zariadenia.
Ing. Milan Poliak
Foto a obrázky: archív autora
Autor pôsobí v spoločnosti ENREGIS, s. r. o.
Recenzovala: doc. Ing. Jana Peráčková, PhD.
Literatúra
1. Merkblatt DWA-A 138 Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser Hrsg.: Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. -DWA-, Hennef, 2005.
2. Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA)
ISBN 978-3-937758-66-4
Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.
