Vsakovacie systémy dažďových vôd

V 60. rokoch minulého storočia sa podarilo odborným odhadom vyčísliť, že súhrnné množstvo vody na zemi vrátane vodných pár v atmosfére a podzemných vôd bolo na úrovni 1 304 065 000 km3. Voda na Zemi existuje, pretože atmosféra bráni kvapaline, aby unikla do kozmického priestoru, respektíve, aby ju rozložilo slnečné žiarenie. Jej objem je konštantný.

Podľa Hannach Blochovej Peruánci získavajú zo vzduchu vodu, ktorú im zabezpečuje hmla. V minulosti kopce pokrývali lesy. Neskôr sa však stromy vyrúbali a hmla sa nemala na čom zachytávať. Preto sa pristúpilo k realizácii projektu kondenzácie hmly. Jemné vodné kvapky sa kondenzujú pomocou niekoľkých vrstiev sietí. Projekt sa úspešne udomácnil na celom území Peru, od Ekvádoru až po Eritreu. Vďaka nemu Peruánci získavajú oveľa viac vody ako dokážu skladovať. Táto voda sa využíva na zavlažovanie trvalých porastov a záhrad, v ktorých sa pestuje zelenina.
Podľa odborníkov sa v súčasnosti asi pre 300 miliónov ľudí získava voda odsoľovaním z morí alebo podzemných polosladkých (brakických) vôd, ktoré sú príliš slané, aby sa dali piť. Progresívnou osmózou, uhlíkovými nanorúrkami alebo biomimetikami sa tak získava až 60 500 000 m³ vody za rok.

To je len niekoľko spôsobov, ktorými sa dá voda získať. Máme jej však dosť? Aj na Slovensku sa rúbu lesy, na poľnohospodárskej pôde sa stavajú obchodné centrá a čerpacie stanice pohonných látok.

V tejto súvislosti je mimoriadne aktuálny projekt Agentúry na podporu výskumu a vývoja SUSPP-0007-09 s názvom „Zvýšenie efektívnosti zachytávania a využívania zrážkových vôd z povrchového odtoku za účelom minimalizácie energetickej náročnosti“, ktorý sa rieši na Stavebnej fakulte Technickej univerzity v Košiciach. Jeho podstatné výstupy zahŕňajú výskum a riešenie vsakovania vôd. Na to, aby mohli vsakovacie zariadenia efektívne fungovať v praxi, treba zabezpečiť požiadavky na ich správny návrh, výstavbu a prevádzku.

V článku sa pozornosť zameriava na vsakovacie studne, ktoré spoločnosť IN AQUA Košice, s. r. o., realizuje od roku 2006 na základe úspešne overeného úžitkového vzoru (patentu) č. 6076 zapísaného na Úrade priemyselného vlastníctva SR podľa § 43 ods. 1 zákona č. 517/2007 Z. z. o úžitkových vzoroch a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení zákona č. 495/2008 Z. z.

Legislatíva a normy

Návrh vsakovacích systémov dažďových vôd upravuje smernica EÚ 271/91/EEC, ktorá nadväzuje na Správu o nedostatku vody a suchách v Európskej únii KOM (2007) 414. V Českej republike sa táto problematika rieši vo vyhláške Ministerstva pro místní rozvoj č. 268/2009 Sb., ako aj v navrhovanej ČSN 75 9010 Vsakovací zařízení srážkových vod. V norme sa rozoberá spôsob návrhu a dimenzovanie vsakovacích zariadení. V Nemecku je v súčasnosti platná smernica na navrhovanie vsakovacích zariadení DWA-A 138 Návrh, výstavba a prevádzkovanie vsakovacích zariadení zrážkovej vody.

Vsakovacie studne

Vsakovacia šachta je podzemné vsakovacie zariadenie na odvádzanie zrážkových vôd z povrchového odtoku. Spravidla sa vytvára z betónových skruží s minimálnym priemerom DN 1000 [1]. Zrážková voda sa privádza buď zo strechy, alebo spevnených plôch zvislým potrubím do šachty. V hornej časti sa musí na zvislom potrubí nachádzať otvorené zvislé hrdlo na odvod vzduchu v prípade zaplnenia vsakovacej šachty (zvislého potrubia) vodou. Pod vyústenie potrubia na prívod zrážkovej vody sa osadí dlaždica (betónová doska). Na poklope vsakovacej šachty sa musia nachádzať otvory (namiesto poklopu možno tiež použiť mrežu). Poklop má byť umiestnený minimálne o 150 mm vyššie ako okolitý terén (svahovanie terénu od poklopu možno realizovať aj s malým sklonom) [2].

Podľa nemeckej smernice DWA-A 138 existujú dva typy vsakovacích šácht:

• typ A (obr. 1), kde vsakovanie prebieha na dne cez filtračnú vrstvu a po bokoch perforovanými skružami;
• typ B (obr. 2), ktorá je v podstate identická ako typ A, ale perforované skruže sú umiestnené výlučne pod filtračnou vrstvou.

Aby sa zabezpečila ochrana podzemnej vody a vsakovacia schopnosť, treba na dne šachty umiestniť filtračnú vrstvu s minimálnou hrúbkou 500 mm [1]. Podľa návrhu ČSN 75 9010 táto vrstva štrkopiesku má hrúbku minimálne 300 mm, na ňu sa položí geotextília, ktorú sa odporúča chrániť vrstvou štrkopiesku (obr. 3). Na vytvorenie filtračnej vrstvy sa odporúča použiť karbonatizovaný piesok so zrnitosťou 0,25 až 4 mm. Vsakovanie vody sa realizuje cez filtračnú vrstvu, na povrchu ktorej sa zachytávajú odfiltrované látky. Priepustnosť filtračnej vrstvy musí byť kf < 1 . 10−3 m/s [1].
Použitie vsakovacích šácht je obmedzené najvyššou hladinou vo vsakovacej šachte a najvyššou priemernou hladinou podzemnej vody. Keďže vsakovacia šachta je vertikálne vsakovacie zariadenie, predpokladom na jej návrh je relatívne nízka hladina podzemnej vody. Tak ako v každom vsakovacom zariadení, aj vo vsakovacej šachte sa musí nachádzať bezpečnostný prepad do kanalizácie, prípadne nad terén.

Návrh rozhodujúcich faktorov

Podľa skúseností z praxe overovaných od roku 2006 je na návrh, dimenzovanie a výstavbu rozhodujúca:

• diagnostika širších vzťahov na posúdenie vplyvu podzemnej vody na objekt;
• konfigurácia terénu;
• smer prúdenia podzemnej vody;
• hĺbka hladiny podzemnej vody od prírodného terénu;
• vypočítaný hydraulický gradient v mieste objektu I = (h1 – h2)/∆L;
• vzdušná vzdialenosť recipientu (vodného toku).

Beara rozdelil podzemné vody v horninovom priestore medzi povrchom územia a nepriepustným podložím na dve zóny, pričom vrchná zóna je zóna aerácie (prevzdušnené pôdne pásmo) a pod ňou sa nachádza saturovaná zóna vyplnená podzemnou vodou. V zóne aerácie po osadení studne vlahu trvalých porastov zabezpečuje pôdna voda bez ohľadu na skutočnosť, v akej vzdialenosti sa nachádza. Ako príklad možno uviesť osadenie dvoch vsakovacích studní (areál Technickej univerzity v Košiciach) od budovy PK6. Studne sa realizovali vo vzdialenosti 2 600 mm a 2 000 mm od existujúceho trvalého porastu – borovice. Vsakovacia studňa pri budove PK5 sa nachádzala vo vzdialenosti 2 000 mm. Od roku 2006 až dosiaľ sa na poraste neprejavili zmeny, ktoré by svedčili o nedostatku vlahy.

Vzdialenosť vsakovacej šachty v mestskom parku na Kuzmányho ulici v Košiciach od listnatého trvalého porastu (obvod stromu 180 cm) bola 2 230 mm.

Vsakovacia studňa by sa mala nachádzať 1 m od hladiny podzemnej vody. Nie je zrejmé, či ide o polohopisný, alebo vertikálny odstup, prax však ukázala, že vsakovacia studňa by sa jednoznačne mala osadiť nad hladinou prúdenia podzemnej vody. V tejto súvislosti nemožno súhlasiť ani s odstupovou vzdialenosťou minimálne 5 m od budov, ktoré nie sú vodotesne izolované [3].

Metódou vsakovacích studní sa podarilo v prípade ôsmich budov ležiacich na území Košického samosprávneho kraja úspešne odstrániť škodlivú vlhkosť. Osová vzdialenosť studní od budov bola rozdielna (podľa nárokov na ochranu). Škodlivú vlhkosť sa podarilo v závislosti od hydraulického gradientu odstrániť v priebehu maximálne troch kalendárnych mesiacov. Zväčša išlo o budovy zapísané v zozname historických a pamiatkových budov s nefunkčnou hydro­izoláciou. Podstata technického riešenia (patentu) spočíva vo využití dekompresnej metódy (pracovne DekoMeSa) na odvedenie dažďovej vody z vodonepriepustných plôch do zeme a odstránenie škodlivej vlhkosti pod zastavanými plochami. Ako príklad možno uviesť vsakovaciu šachtu vo vzdialenosti 2 000 mm od budovy Gymnázia na Šrobárovej ulici v Košiciach vo  dvore.

Správne dimenzovanie vsakovacej šachty je jednou z najdôležitejších častí jej návrhu. Vsakovacie zariadenia slúžia na odbremenenie stokových sietí a zároveň pomáhajú lokálne prírodne regenerovať podzemnú vodu a vytvárať priaznivé chemické a biologické podmienky nad a pod povrchom terénu. Zrážková voda sa totiž nechá vsiaknuť do zeme tak, ako sa to deje v prírodných podmienkach.

Záver

Odstránenie škodlivej vlhkosti stavieb, a to tak bytových, ako aj nebytových priestorov a pozemkov určených na výstavbu, možno dosiahnuť viacerými metódami:

• vyhotovením najmenej jednej vsakovacej studne, ktorá sa osadí nad pramenné prúdenie podzemnej vody;
• vyhotovením najmenej jednej kontrolnej šachty s hĺbkou maximálne do 2 200 mm, aby vznikla zóna aerácie a  určila sa maximálna výška vztlaku hladiny podzemnej vody;
• zabezpečením odstránenia absolútneho podtlaku v najnižšom mieste sanovanej budovy;
• dekompresiou, ktorá začne, ak vo vsakovacej studni vznikne vodný stĺpec sústredením dažďovej vody z vodonepriepustných plôch.

Na Slovensku sa vsakovanie zrážkovej vody nerieši v žiadnej technickej norme. Stanovenie princípov a spôsobu návrhu vsakovacích studní by bolo určite prínosom do odbornej praxe.

Poďakovanie

Centrum spolupráce podporila Agentúra na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. SUSPP-0007-09.

TEXT: Ing. Dušan Sarka, PhD., doc. Ing. Martina Zeleňáková, PhD.
OBRÁZKY: archív autorov

Autori pôsobia v Ústave environmentálneho inžinierstva Stavebnej fakulty TU v Košiciach.

Literatúra
1.    DWA-A 138. Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser (2005).
2.    Návrh ČSN 75 9010 Návrh, výstavba a provoz vsakovacích zařízení srážkových vod.
3.    Žabička, Z.: Technická řešení vsakovacích zařízení. In: Sanhyga, Piešťany: 2010, s. 17 – 28.
4.    Krejči, V. et al.: Odvodnění urbanizovaných území – koncepční přístup. Brno: NOEL 2000, s. r. o., 2002.

Článok bol uverejnený v časopise Správa budov.