Természet-alapú megoldások 3.: A kiszámíthatatlan eső is aranyat ér

Most, mikor egy hónapja szinte semmi csapadék nem esett, különösen aktuális természet-alapú építészeti és urbanisztikai megoldásokat bemutató cikksorozatunk legújabb része, melyben az ABUD Mérnökiroda szakemberei arra mutatnak rá a fenntartható csapadékvíz-gazdálkodási rendszerek ismertetésén keresztül, hogy a klímaváltozás okozta problémák integrált tervezési szemlélettel orvosolhatóak.

Az édesvizet hibásan sokáig kimeríthetetlen erőforrásként kezeltük, és lakott területeinken arra rendezkedtünk be, hogy csatornákat építünk a csapadékvíz minél gyorsabb elvezetése érdekében, miközben ivóvizet használunk az öntözéshez. Mostanra azonban egyre világosabbá válik a világszerte növekedő vízhiányos régiók révén, hogy a víz egyre nagyobb értéket képvisel, és egyáltalán nem kimeríthetetlen. A sorozat harmadik részében rövid áttekintést adunk arról, hogy a természet-alapú csapadékvíz-gazdálkodás a hagyományos módszerekkel ellentétben a csapadékvizet "testközelbe" hozva és arra hasznosítható erőforrásként tekintve milyen eszközökkel képes a városainkban a klímaváltozás és urbanizáció hatásai révén fokozottan tapasztalható, csapadékvíz-gazdálkodással összefüggő problémákat orvosolni.  

A csapadékvízkezelés kihívásai 

A klímaváltozás eredményeként egyre növekvő hőmérséklet jelentősen hozzájárul a hidrológiai egyensúly felbomlásához, azaz a víz természetes körforgásának megzavarásához. A negatív folyamat elindítója egyrészt az, hogy magasabb hőmérséklet esetén megnő a párolgás mértéke, másrészt pedig az, hogy a melegebb hőmérsékletű levegő fizikai tulajdonságainak köszönhetően több vízpárát képes megtartani. Az elmúlt 120 év csapadékadatai alapján a csapadékos napok száma (>1 mm) országos átlagban 17 nappal lett kevesebb, továbbá a 20 mm-t meghaladó csapadékú napok átlagos évi száma 1,2 nappal emelkedett; mindezek úgy, hogy a csapadék összege átlagosan mindössze 4%-ot csökkent [1. ábra]. Ezen adatokból pedig következtethető, hogy a jövőben a csapadék egyre növekvő gyakorisággal intenzív események formájában fog lehullani. Végeredményben gyakoribbak lesznek az eddig átlagosan 4 nappal meghosszabbodott, és várhatóan egyre hosszabb száraz időszakokat megtörő szélsőségesen intenzív, sokszor özönvízszerű esőzések. [1] [2] A rövid idő alatt nagy mennyiségű csapadék amellett, hogy nem tud megfelelően hasznosulni, villámárvizeket okoz, gyorsítja a talajeróziót, a felszíni szennyezés terjedését és így jelentős károkat okozhat az épített környezetünkben is. 

A klímaváltozás mellett az urbanizáció is kedvezőtlen hatással bír a hidrológiai ciklusra: a burkolt felületek arányának növelésével, valamint a növényborítottság arányának csökkentésével, így mesterséges lefolyási útvonalak bevezetésével az esővíz képtelen természetes módon a talajban hasznosulni. [3] Továbbá, a csapadékvíz gyors lefolyása miatt a párolgás mértéke is jelentősen csökken, amely a hőmérséklet további emelkedéséhez járul hozzá. Ahogy azt a 2. ábra is mutatja, az antropogén hatások révén a lefolyás mértéke jelentősen megnő, míg a párolgás, valamint a sekély és mély beszivárgás mértéke csökken. 

Az elmúlt években sokszor találkozhattunk extrém esőzés okozta villámárvizekkel a híradásokban, akár saját bőrünkön is tapasztalhattuk a hömpölygő esővizet a településeink utcáin [3. ábra]. Ilyenkor általában sok kritika éri a csatornahálózat méretét, befogadóképességét. Budapesten és a magyar települések többségében is az egyesített szennyvíz-és csapadékcsatornahálózat az elterjedtebb, míg az elválasztott rendszerű hálózat inkább az újonnan beépített területeken népszerű. Intenzív esőzés esetén a csapadék az egyesített hálózatba jutva, és így a szennyvízzel keveredve kiöntést okozhat, amely egyrészt egészségügyi problémákat vethet fel (pl. közterületeink fertőtlenítésére van szükség), másrészt a szennyezett víz tisztítatlanul érheti el felszíni vizeinket. A városi elöntés problémájára a csatornahálózat bővítése, kapacitásnövelése nem nyújt egyértelmű megoldást, hiszen a hálózatot – a klímaváltozás hatásait is figyelembe véve – az egyre gyakoribb özönvízszerű esőzésekre kellene méretezni, mely óriási költségvonzata mellett az év legnagyobb részében kihasználatlan maradna – mint a karácsonyi csúcsra tervezett hipermarketek parkolói.  

Fenntartható vízelvezetési rendszerek, mint realisztikus alternatívák 

Ezekre a problémákra jelenthetnek megoldást a központosított vízelvezetést kiegészítő fenntartható vízelvezetési rendszerek, az úgynevezett SuDS-ok (Sustainable urban Drainage System). A SuDS tervezés rendszertervezés, melyben az adaptív környezeti hatáskezelés logikáját érdemes követni [4. ábra]. Ez azt jelenti, hogy a rendszert elsősorban erőforrás-hasznosításra tervezzük, a fennmaradó csapadékot pedig helyben és természetes módokon kezeljük, végső esetben késleltetve terheljük rá a befogadóra. [8] 

A SuDS-ok egymás után felfűzött, változatosan kialakított megoldások, komponensek láncolatából álló rendszerek, melyek a nyíltvíztartásban rejlő lehetőségeket aknázzák ki. Ahelyett, hogy a hagyományos rendszerekkel a csapadékvíz minél gyorsabb összegyűjtését és elvezetését szorgalmaznánk, a SuDS-ok változatos, a településképhez illeszthető alternatívát nyújtanak a felszíni víz áramlásának lassítására, a csapadékvíz gyűjtésére és hasznosítására a leesés helyén, a csatornahálózat tehermentesítésére, valamint befogadó vizeink szennyezésének megelőzésére [5. ábra].   Általánosságban kijelenthető, hogy a SuDS rendszerek minél több komponensből állnak, annál hatékonyabban tudjuk a vízgazdálkodással kapcsolatos céljainkat elérni. A továbbiakban a legelterjedtebb SuDS komponensek működését vizsgáljuk meg közelebbről. 

Példák fenntartható csapadékvíz elvezetésére 

A fenntartható vízgazdálkodás első lehetséges beavatkozási pontja a csapadék leérkezésének helye. Ennek egyik kedvelt formája az épületek és egyéb építmények lapostetőin zöldtetők kialakítása. A vízzáró rétegből, kialakítástól függően vízelvezető rétegből, termőközegből, valamint gondosan válogatott növényekből álló zöldtetők hozzájárulnak a csapadékvíz-visszatartáshoz és késleltetett kiengedéshez, az egy- vagy többszintű növényzet segítségével a csapadékvíz tisztításához, valamint a párolgás mértékének növeléséhez. A magasabb üzemeltetési igénnyel rendelkező intenzív zöldtetők biológiai aktivitása és rekreációs, közösségi értéke jóval magasabb az extenzív, vagyis alacsony fenntartási igényű tetőénél, ezzel együtt azonban az építési és fenntartási költségük is magasabb. Telken belül a tetőről, egyéb burkolt felületről a csapadék léptéktől függő méretű csapadékvíztározókban összegyűjthető, mellyel a lefolyás mérsékelhető és a csapadékvíz későbbi felhasználásra is rendelkezésre áll. A gyors csapadéklefolyás csökkentésének további hatékony módszere a vízáteresztő burkolatok alkalmazása. Vízáteresztő burkolatok számos típusa elérhető, felhasználástól függően ezek lehetnek öntött burkolatok (pl. rekortán gumi burkolat), elemes burkolatok (pl. gyephézagos elemes térkő burkolat) vagy szórt burkolatok. Előnye, hogy rugalmasan alkalmazható, hozzájárul a csapadékvíz szikkasztásához és továbbításához. Szennyezett területeken, így nagyforgalmú utak mentén vagy parkolókban a talaj- és talajvíz minőségében károkat okozhat, itt használatuk kerülendő. [5] A vízáteresztő burkolatok hazai alkalmazására jó példa a nemrégiben elkészült Vizafogó park esővízhasznosító rendszere. [9] 

A csapadékvizet a beérkezés helyétől a természetes vízkezelés következő állomására kell vezetni. Lehetőségünk van a föld alatt csövekkel szállítani a vizet, de a fenntartható csapadékvíz-gazdálkodás elsősorban a kontrollált, felszíni vízelvezetést támogatja a nagyobb párolgás miatt, továbbá hidraulikus ugrással, lépcsőzetes kialakítással a víz szervesanyag-tartalma a levegőztetés hatására csökkenthető. A burkolt vízelvezető csatornák a víz továbbításának hatékony eszközei, azonban a vegetációval borított infiltrációs árkok a nagyobb mértékű párologtatás, késleltetés és szikkasztás mellett magas esztétikai és ökológiai értéket is teremtenek, valamint ökológiai folyosót képeznek az urbánus és természetes területek között. A vegetáció növelésével biológiai tisztítás a növények gyökerein található mikroorganizmusok segítségével megy végbe, melynek során a víz szennyeződéseit, valamint nitrogént és foszfort a növények a saját növekedésükhöz veszik fel. Amennyiben kisebb terület áll a rendelkezésre, de a csapadékvíz-gazdálkodás fő célja a lefolyás mérséklése és a csatornahálózat tehermentesítése, úgy megoldást jelenthet az esőkertek kiépítése. Ezek a komponensek kialakításuknak és szárazság- valamint elöntéstűrő növényeiknek köszönhetően hatékonyan tisztítják a szennyezettebb csapadékvizet és alkalmasak ritkább csapadékesemények késleltetett csatornába engedésére is. A füvesített árkok és esőkertek tervezésekor fontos szempont az üzemeltetés. Fizikai szennyeződések, mint az útról bemosódó szemét és a működés során keletkező iszap a komponensek hatékonyságát rontják, így ezek kezeléséről gondoskodni kell. Továbbá, az éghajlati jellemzőket szem előtt kell tartani, hiszen amíg egy vízzel elárasztott területen magyar éghajlaton már problémát jelenthet a rovarok elszaparodása, addig Angliában nem. Ökoszisztémát kell tervezni, nem műtárgyat [6. ábra]. 

Nagyobb terület rendelkezésre állásával nagyobb értéket képviselő beavatkozást is létre tudunk hozni. A szikkasztóárok az alkalmas terület lesüllyesztésével alakítható ki. A szikkasztó vegetációjának sűrű gyökérzete megszűri, megtisztítja a vizet, melynek köszönhetően a szikkasztás biztonságossá válik a talajvíz minősége szempontjából, továbbá elősegíti a párolgást, mely nem utolsó sorban a mikroklíma szabályozását is támogatja. A szikkasztóárok, vagy ideiglenes elöntésű terület a szikkasztó-tározó mederrel ellentétben száraz időszakban nem tartalmaz vizet, a terület elöntése kizárólag csapadékesemény esetén történik – erre alkalmas terület lehet egy zöldterület vagy városi környezetben akár egy erre a célra kialakított focipálya is. Ezzel ellentétben a szikkasztó-tározó meder egy mélyebb, állandó vízborítású tározó, amely egy magasabb szikkasztó zónával is rendelkezik. Esőzés esetén a víz kilép a mederből és az időszakos elöntésű szikkasztózónában  elszikkad és elpárolog. Ezen komponensek – ahogy a 7. ábrán is láthatjuk – a lakosság által hozzáférhető területek, melyek magas esztétikai értéket képviselnek. Továbbá amellett, hogy a vizes élőhelyek a biológiai sokféleséget, biodiverzitást támogatják, a mikroklíma szabályozásához is hozzájárulnak. Az előző bekezdésben leírt üzemeltetési szempontok itt is megjelennek, de további kihívást jelent a lakosság által hozzáférhető, nagyobb méretű területek fenntartása. A korábban építőmérnöki feladat már tájrendezési és városépítészeti szempontú tervezést is igényel, szakágak közötti szoros együttműködésre van szükség. 

Konklúzió 

A természetalapú megoldásokkal megtámogatott fenntartható csapadékvízkezelés realisztikus alternatívát jelent, azonban a hagyományos rendszerekkel ellentétben a megvalósítása holisztikus szemléletet, integrált tervezést igényel. A SuDS elemek működése részben hidrogeológiai (lefolyás-visszatartás-túlfolyás-szivárgás tervezése), biokémiai (biológiai tisztítás tervezése, üzemeltetés), ökológiai (a megfelelő növények kiválasztásától az önfenntartó, önszabályozó ökológiai folyamatok beindításáig), műszaki-mérnöki (közműrendszerekkel való együttműködés), részben pedig város- és tájépítészeti (közösségi és esztétikai igények kielégítése) tudást, és így a különböző szakágak szoros együttműködését igényli. Olyan szemléletváltásra van szükség, amely a csapadékvizet nem minél gyorsabban eltüntetendő teherként, hanem kiaknázható értékként kezeli; amely erőforrás-menedzsment alapú eszközöket ad a kezünkbe, és ennek segítségével számunkra és a velünk élő más fajok számára is hozzáférhető és hasznosítható vizes rendszereket hozhatunk létre. A klímaváltozás hatására várhatóan egyre hosszabb száraz időszakok tükrében felelősen nem tehetjük meg, hogy a csapadékot hulladékként kezelve elpazaroljuk. A SuDS rendszerek előnye, hogy ezekre az egyre kiszámíthatatlanabb csapadékeseményekre nemcsak sebtapasz-szerű megoldást nyújtanak, hanem a társadalmi és ökológiai szempontokat is beépítve fenntartható megoldást kínálnak az általános csapadékvíz-kezelési problémákra. 

Gaál Anna – fenntarthatósági tanácsadó, ABUD Mérnökiroda 
Bukovszki Viktor – szenior fenntarthatósági tanácsadó, ABUD Mérnökiroda 

Szerk.: Hulesch Máté

Hivatkozások 

[1] Innovációs és Technológiai Minisztérium (2018): Második Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia (NÉS-2) 

[2] KSH (2021): 15.1.1.36. Magyarország és Budapest időjárásának adatai. URL: https://www.ksh.hu/stadat_files/kor/hu/kor0037.html  

[3] Ambika Khadka, Teemu Kokkonen, Tero J. Niemi, Elisa Lähde, Nora Sillanpää & Harri Koivusalo (2020) Towards natural water cycle in urban areas: Modelling stormwater management designs, Urban Water Journal, 17:7, 587-597, DOI: 10.1080/1573062X.2019.1700285  

[4] Budapesti Fővárosi Főpolgármesteri Hivatal (2018): Vízérzékeny tervezés a városi szabadtereken. URL: https://budapest.hu/Documents/V%C3%A1ros%C3%A9p%C3%ADt%C3%A9si%20F%C5%91oszt%C3%A1ly/ZOLDINFRASTRUKTURA_csapdek_10_01_online.pdf 

[5] Budapest Főváros Városépítési Tervező Kft. (2016): Vízáteresztő burkolatok. URL: https://greenfo.hu/wp-content/uploads/2019/07/Z%C3%B6ldinfrastrukt%C3%BAra-f%C3%BCzetek-1-V%C3%ADz%C3%A1tereszt%C5%91-burkolatok.pdf  

[6] Susdrain.org 

[7] Alley Pyke Associates. URL: https://allenpyke.co.uk/news/st-andrews-park-wins-suds-award/  

[8] Ballard et al. (2015): The SuDS Manual (C753F). URL: https://www.ciria.org/ItemDetail?iProductCode=C753F&Category=FREEPUBS 

[9] Építészfórum (2022): Átadták a XIII. kerületi Vizafogó parkot. URL: https://epiteszforum.hu/atadtak-a-xiii-keruleti-vizafogo-parkot