Posuzování odlehčovacích komor místně specifickým přístupem

Posouzení emisí (zatížení) a imisí (narušení) ve vodních recipientech v důsledku přepadů z OK slouží pro případný návrh opatření. Emisním kritériem je (kromě poměru ředění bezdeštného průtoku odpadních vod) u velkých povodí také minimální míra odvádění rozpuštěného znečištění a nerozpuštěných látek odtékajících za deště jednotnou stokovou sítí na biologický stupeň ČOV. Imisní kritéria zahrnují hydraulický stres ve vodních tocích v důsledku zvýšených průtoků přepady a akutní vlivy znečištění za deště (akutní toxicitu amoniaku, nadměrný deficit kyslíku a negativní účinky nerozpuštěných látek). Účelem normy je bezpečná identifikace problematických OK, což usnadňuje s ní související software ISOK.

1. Úvod

Odlehčovací komory či jiné objekty s odlehčením za deště (vírové separátory, dešťové nádrže, čerpací stanice) (dále značeny OK) mohou mít závažné negativní dopady na povrchové vody. Příčin je celá řada.

V bilancích se ukazuje, že odlehčení jsou významným zdrojem těch látek, které by jinak byly dobře odstraňovány na ČOV (např. některé organické mikropolutanty či těžké kovy) [1]). Některé z těchto látek jsou obsaženy v bezdeštném odtoku v kanalizaci, protože jejich zdroji jsou odpadní vody z domácností a z průmyslu (např. léky, drogy či mikropolutanty a mikroplasty obsažené v pracích a čisticích prostředcích a v prostředcích osobní hygieny), jiné jsou spjaty převážně se srážkovým odtokem v důsledku vymývání znečištěné atmosféry (např. polycyklické aromatické uhlovodíky z výfukových plynů, polychlorované bifenyly), mobilizace suché depozice na urbanizovaných plochách (např. polycyklické aromatické uhlovodíky z pohonných hmot, kadmium, zinek a polychlorované bifenyly z opotřebení pneumatik, pesticidy z údržby zeleně) či kontaktu srážkové vody s materiály v urbanizovaném povodí (např. rozpouštění mědi a zinku ze střešních materiálů). Řada těchto látek patří mezi prioritní polutanty a má chronické toxické účinky. Zpravidla jsou adsorbované na nerozpuštěné látky.

Některé látky obsažené v odlehčené vodě mohou mít v recipientu i akutní účinky, tj. účinky které se projevují během přepadu či krátce po něm. K typickým akutním dopadům patří deficit rozpuštěného kyslíku ve vodě způsobený mikrobiálním rozkladem lehce rozložitelných organických látek a nitrifikací, toxické účinky amoniaku na citlivé vodní organizmy (zejména mladé ryby) či zákal, který rovněž negativně působí na ryby. Nežádoucí je i hygienické znečištění patogenními organizmy, a to zejména vod využívaných jako zdroje pitné vody či k rekreaci.

Nárazová zaústění vysokých odlehčených průtoků do vodních toků vedou k erozi jejich koryt, jsou provázena transportem sedimentů a působí hydraulický (hydrobiologický) stres pro vodní organizmy. Z důvodu vysokých průtoků z OK jsou často koryta vodních toků regulována a opevněna alespoň v místě zaústění, což však zhoršuje potenciál znovuosídlení níže ležících úseků vodními organizmy v následujícím bezdeštném období, který by byl vyšší v případě přirozených koryt.

Pro zlepšení stavu vodních toků je žádoucí hospodařením se srážkovými vodami v území co nejvíce snížit nátok srážkové vody do jednotné kanalizace a tím přepady z OK či odvádět co nejvíce znečištění za deště na ČOV pomocí retence ve stokové síti a v nádržích. Případně by též napomohla revitalizace vodních toků, která zvyšuje jejich odolnost a potenciál znovuosídlení úseků pod OK.

Je evidentní, že ochrana vodních toků před dopady odlehčení je komplexní problematika.

Poměr ředění jako jediné kritérium ochrany vodních toků je nedostatečný, jak ukázaly i různé případové studie [2] [3] [4]. Proto vznikla nejprve Metodická příručka Posuzování dešťových oddělovačů jednotných stokových systémů v urbanizovaných územích [5], na jejímž základě pak byla vypracována ČSN 75 6262 Odlehčovací komory [6].

Cílem tohoto příspěvku je představit základní principy a obsah normy, metodiku posuzování odlehčovacích komor a diskutovat účel normy, rozsah její platnosti a kroky do budoucna, i v souvislosti s novou legislativou.

2. Základní principy a obsah normy

ČSN 75 6262 se zabývá návrhem a posouzením odlehčovacích komor na základě metodiky založené na místně specifickém přístupu, který odpovídá současnému stavu poznání a je implementován v Rámcové směrnici 2000/60/ES [7]. Místně specifický přístup zohledňuje jednak množství přepadající vody a znečištění z OK (emise), jednak účinky přepadů ve vodním recipientu (imise), které závisí na vlastnostech a parametrech recipientu, a respektuje rovněž různé požadavky na ochranu recipientů. Tento přístup je v souladu s evropskými normami [8] a [9].

Obecné zásady posuzování OK jsou definovány v [9], která zdůrazňuje respektování místních podmínek při posuzování přípustných vyústění a vlivu odlehčovacích komor na vodní recipient a uvádí: „Přípustné vypouštění a vliv odlehčovacích komor na vodní recipienty závisí na místních podmínkách. Požadavky obvykle stanovují národní nebo místní předpisy nebo příslušný úřad. Je nezbytné zohlednit umístění odlehčovacích komor, zatížení znečištěním, dobu trvání a četnost vypouštění, koncentraci znečištění a hydrobiologický stres. Vlivy odlehčovacích komor na vodní recipienty jsou pouze krátkodobé, ale mohou být mnohem větší než vlivy a znečišťování životního prostředí čistírnou. Hlavním cílem navrhování odlehčovací komory je proto ochrana vodního recipientu, aniž by tím bylo způsobeno hydraulické přetížení stoky nebo snížená účinnost čištění čistírny situované po proudu.“

Podle [8] platí, že: „Hodnocení vlivů na životní prostředí se musí týkat jak krátkodobých, tak dlouhodobých kumulativních vlivů. Krátkodobé vlivy mohou zahrnovat koncentraci rozpuštěného kyslíku, akutní toxicitu a hydrobiologický stres.“ A dále: „Znečištění přiváděná z odlehčovacích komor a čistíren do vodního recipientu je třeba posuzovat společně.“

Dle [9] národní nebo místní předpisy nebo příslušný úřad mohou stanovit metodu používanou pro hodnocení vlivu odlehčovacích komor. A takovým předpisem je ČSN 75 6262 [6], která zohledňuje chronické zatížení a akutní hydraulické a látkové vlivy přepadů z OK na vodní recipienty a poskytuje a číselné hodnoty emisních a imisních kritérií a konkrétní technické postupy posuzování.

Kritéria uváděná v této normě nemají žádnou souvislost s požadavky na vypouštění odpadních vod dle [10]. Kritéria nepokrývají stejné spektrum ukazatelů jako normy environmentální kvality používané za bezdeštného období a také nemají stejné cílové hodnoty, které by pro ukazatele látkového zatížení za deště nebyly dosažitelné a ani vzhledem ke krátkodobosti zatížení smysluplné.

V normě jsou uvedeny nutné kroky při návrhu nových odlehčovacích komor a při posuzování stávajících odlehčovacích komor a detailně vysvětleny jednotlivé dílčí úlohy, zahrnující stanovení návrhových průtoků a posouzení vlivů odlehčených vod na vodní recipienty kombinovaným emisně-imisním přístupem pro rozhodnutí, zda je zapotřebí navrhnout opatření snižující tyto vlivy. Norma uvádí též kritéria pro výběr typu odlehčovacího objektu a u jednotlivých typů specifikuje doporučené podmínky jejich použití a seznamuje s hydrotechnickými výpočty. Popsána jsou škrticí zařízení vhodná pro regulaci a ovládání odtoku z odlehčovacích komor včetně doporučených podmínek jejich použití a výpočetních vztahů. Samostatné kapitoly se věnují mechanickému předčištění přepadů a jeho správnému provedení a zásadám provozu a údržby. Norma uvádí také doporučení pro správné provedení monitoringu objektů.

Norma je založena na využívání metodických přístupů, které odpovídají současnému stavu znalostí a techniky, kterými jsou simulace srážko-odtokových procesů v urbanizovaném povodí, monitoring v urbanizovaném povodí a modelování objektů (matematické nebo fyzikální). Zároveň jsou respektována specifika malých lokalit, pro něž by tyto metody mohly být finančně neúnosné, a pro něž je doporučen jednoduchý postup posouzení založený na racionální metodě a směšovacích rovnicích využívající běžně dostupná data.

3. Zásady návrhu nových a posouzení stávajících OK

Norma nejprve definuje návrhové průtoky odlehčovací komory (průměrný bezdeštný denní průtok odpadních vod na přítoku do OK (včetně balastních vod) Q₂₄, průtok za deště Q_přít, mezní průtok, při kterém nastává přepad z odlehčovací komory Q_mez, a škrcený odtok od OK pokračující směrem na ČOV při návrhovém přítoku k OK Q_škr) a uvádí způsoby stanovení předběžných hodnot návrhových průtoků při návrhu nových OK a jejich skutečných hodnot při posouzení stávajících OK.

Klíčovou veličinou je poměr ředění bezdeštného průtoku odpadních vod (1 : n). Poměry ředění nezbytné pro vyhovující funkci odlehčovací komory musí být minimálně 1 : 4 až 1 : 7, tj. 5násobné až 8násobné zředění bezdeštného odtoku odpadních vod před odlehčením (viz [9]). V odůvodněných případech může vodoprávní úřad stanovit hodnotu poměru ředění individuálně. Poměr ředění je vztažen k průměrnému bezdeštnému dennímu průtoku odpadních vod Q₂₄. Dříve se poměry ředění vztahovaly k maximálnímu bezdeštnému hodinovému průtoku odpadních vod Q_h, což je údaj, který lze přesně zjistit pomocí monitoringu nebo simulace kalibrovaným modelem. Podle místních zvyklostí je možno Q_h používat i nadále.

Při návrhu nových odlehčovacích komor se provádějí tyto kroky:

• předběžné stanovení návrhových průtoků;
• posouzení emisí a imisí ve vodních recipientech;
• případný návrh opatření, stanovení nových návrhových průtoků a jejich kontrola opětovným posouzením emisí a imisí ve vodních recipientech;
• volba typu objektu, škrticího zařízení a případného mechanického předčištění;
• dimenzování (hydrotechnický výpočet).

Při posouzení stávajících odlehčovacích komor se postupuje takto:

• provede se analýza hydraulické funkce za účelem zjištění skutečných hodnot návrhových průtoků;
• z mezního průtoku Q_mez a z průměrného bezdeštného denního průtoku odpadních vod Q₂₄ (příp. z maximálního bezdeštného hodinového průtoku odpadních vod Q_h) se vypočte poměr ředění a porovná se s požadovanou hodnotou;
• posoudí se emise a imise ve vodních recipientech;
• provede se případný návrh opatření, stanoví se nové návrhové průtoky a provede se jejich kontrola opětovným posouzením emisí a imisí ve vodních recipientech.

4. Posouzení emisí a imisí ve vodních recipientech

Účelem posouzení emisí (zatížení) a imisí (narušení) vodních recipientů, do nichž jsou zaústěny přepady z odlehčovacích komor, je případný návrh opatření a stanovení nových návrhových průtoků odlehčovacích komor.

Pro malé lokality (aglomerace do 10 000 EO či samostatné dílčí povodí velké lokality) se doporučuje provádět toto posouzení jednoduchým způsobem založeným na racionální metodě a směšovacích rovnicích, pro velké lokality je nezbytné použití srážko-odtokových simulačních modelů a historických dešťových řad.

Posouzení emisí

Pro malé lokality se posuzuje pouze splnění předepsaných hodnot poměru ředění jednotlivých odlehčovacích komor.

Pro velké lokality se posuzuje rovněž splnění minimální míry odvádění rozpuštěného znečištění a nerozpuštěných látek (NL) odtékajících za deště jednotnou stokovou sítí na biologický stupeň ČOV. Za rozpuštěné znečištění je považován N-NH₄ a významný podíl CHSK, BSK₅, N_celk a P_celk. Nároky na míru odvádění NL na ČOV jsou vyšší než u rozpuštěného znečištění, čímž je podporována výstavba objektů se sedimentační nebo separační účinností odstraňování NL. Minimální míry odvádění látek jsou odstupňovány v závislosti na velikostní kategorii ČOV a netýkají se jednotlivých objektů, ale celého povodí jednotné kanalizace bez ohledu na to, zda jsou emise zaústěny do jednoho či více vodních recipientů.

Při použití simulačních modelů je vhodné provést též analýzu dlouhodobé funkce odlehčovacích komor, tj. stanovit průměrné roční hodnoty celkového počtu přepadů, celkové doby trvání přepadů, odlehčeného objemu vody a celkového odlehčeného množství látek s případnými chronickými účinky ve vodních recipientech (BSK₅, CHSK, P_celk, N_celk, nerozpuštěné látky), a tak identifikovat nejvýznamnější zdroje znečištění.

Posouzení imisí

Imise se posuzují pouze v případě, že vodními recipienty jsou vodní toky/vody tekoucí. Imisní kritéria zahrnují hydraulický stres ve vodních tocích v důsledků zvýšených průtoků přepady a akutní vlivy znečištění za deště (akutní toxicitu amoniaku, nadměrný deficit kyslíku a negativní účinky nerozpuštěných látek). Přepady by též neměly nadměrně zvyšovat hygienické znečištění vodních toků. Imisní kritéria a přístupy k posouzení zohledňují charakter a užívání vodního recipientu, do něhož jsou přepady zaústěny.

Ukazatelem hydraulického stresu je násobek zvýšení přirozeného neovlivněného jednoletého průtoku ve vodním toku Q₁ v důsledku zaústění srážkového odtoku z městského odvodnění (Úprava vodního toku snižuje potenciál znovuosídlení narušených úseků, a tudíž přípustný násobek zvýšení jednoletého průtoku v toku je odstupňován v závislosti na charakteru vodního toku).

Akutní toxicita amoniaku se posuzuje jen pro rybné vody, kde u malých povodí nesmí být překročena toxická koncentrace, u velkých povodí pak smí být překročena toxická dávka max 1×/rok, přičemž lososové vody jsou chráněny přísněji než vody kaprové.

Případný deficit kyslíku čili jeho minimální koncentrace ve vodě se zjišťuje průzkumem toku a měřením koncentrací rozpuštěného kyslíku.

Orientačním ukazatelem případného negativního vlivu nerozpuštěných látek je poměr mezi počtem ekvivalentních obyvatel v povodí nad posuzovanou odlehčovací komorou (EO) a Q₃₄₇ ve vodním toku.

Postup posuzování – od jednoduššího ke složitějšímu

Posouzení imisí lze provést s různou mírou podrobnosti, přičemž nižší podrobnost je snazší (s menšími nároky na data a simulace) a bezpečnější [5]. Pokud imisní kritéria nejsou splněna, doporučuje se před návrhem opatření provést pro potvrzení či vyloučení nutnosti opatření ještě podrobnější posouzení (např. u malých lokalit posouzení pomocí simulačního modelu, u velkých lokalit posouzení dávek N-NH₃ místo N-NH₄ při zjišťování toxicity amoniaku či zohlednění translace a retence ve vodním toku při posuzování hydraulického stresu; rovněž přípustný násobek zvýšení přirozeného neovlivněného jednoletého průtoku ve vodním toku Q₁ lze nejprve uvažovat jeho nejnižší hodnotou a teprve při nesplnění kritéria hydraulického stresu ho přesněji stanovit pomocí posouzení potenciálu znovuosídlení vodního toku).

Data a monitoring

Většina dat pro posouzení je či měla by být běžně dostupných, ať už z Generelu odvodnění či kanalizace (Q₂₄, Q_mez, plochy dílčích povodí A_red, počet EO dílčích povodí), od provozovatele ČOV (průměrná koncentrace N-NH₄ v bezdeštném odtoku), od ČHMÚ (Q₁, Q₃₄₇, dešťová řada) či z požadavků v legislativě [10] (přípustné koncentrace N-NH₄ v lososových a kaprových vodách). Některá data je možno převzít z literatury (blokový déšť, koncentrace ve srážkovém odtoku). Jen některá data pro nejpodrobnější posuzování je zpravidla nutno doměřit (data vodního toku – šířka, sklon atd. či data pro výpočet pH ve vodním toku) [5].

Monitoring OK se tak musí provádět jen v případě, že v lokalitě neexistuje zpracovaný aktuální Generel odvodnění včetně kalibrovaného srážkoodtokového modelu či aktuální evidence odlehčovacích komor s výstupy z jejich monitoringu. Jedná se o krátkodobý monitoring v řádu několika týdnů.

5. Účel normy a ISOK

Účelem normy je především nastavení dobré praxe při návrhu a posuzování OK (resp. všech nárazových zaústění srážkových vod do vodních toků) a bezpečná identifikace problematických OK, tak aby opatření byla cílena správně a ekonomicky na identifikovaný problém. Norma nemá sloužit jako regulační nástroj.

Pro snadnou identifikaci problematických OK, obcí, vodních toků či vlastníků/provozovatelů a cílený návrh opatření pro zlepšení stavu vodních toků byl v návaznosti na Metodickou příručku [5] ve spolupráci ČVUT a DHI, a.s., vytvořen „Informační systém oddělovacích komor a jejich vlivů na vodní toky“ (ISOK) [11]. Tento software ukládá, vyhodnocuje a zobrazuje data z výpočetního i ekologického posouzení vlivů městského odvodnění na vodní toky za deště a umožňuje jejich provázání. Propojen je i s dalšími informačními systémy ČR (HEIS, ISVS). V rámci ISOK byla navržena klasifikace míry nesplnění emisních kritérií a míry narušení vodních toků (nesplnění imisních kritérií).

Pro další používání ISOK, který je v současnosti prototypem, by bylo vhodné jeho rozšíření i na malé lokality a libovolně volitelná klasifikace míry nesplnění emisních a imisních kritérií.

6. Závěr

Do budoucna by bylo vhodné provést tyto kroky:

• Posouzení všech OK v ČR (bez ohledu na to, kde jsou umístěny)
• Zjištění rozsahu problémů (jak moc jsou nesplněna emisní a imisní kritéria, jaký druh narušení vodních toků převažuje)
• Ocenění nákladů na opatření
• Rozhodnutí, co dál (nastavení priorit)

Problémem může být termín v [12], kdy vypouštění odpadních vod z odlehčovací komory jednotné kanalizace, která nesplňuje technické požadavky pro její stavbu a provoz stanovené právním předpisem, kterým se provádí zákon o vodovodech a kanalizacích (a tento předpis má odkazovat na normu [6]), se osvobozuje od poplatku za vypouštění odpadních vod do vod povrchových pouze do poplatkového období roku 2022 včetně. Přechodné období pro posouzení OK by mělo být delší a mělo by být následované dalším přechodným obdobím pro realizaci opatření.

Co se týče současného zpoplatnění vypouštění z OK dle [12] (tedy těch, které nechrání stoky jednotné kanalizace před hydraulickým přetížením), je otázkou, nakolik jejich zpoplatnění motivuje k realizaci opatření (dešťových nádrží na ČOV). Případové studie [13] totiž ukázaly, že poplatek za odlehčený objem ze všech OK by musel být velmi vysoký, a to cca 60–100 Kč/m³, aby měl motivační účinek ke snižování objemu přepadů pomocí centrálních retenčních nádrží. Podle informací z několika Generelů odvodnění činí objem odlehčovaný ze zpoplatněných OK cca 4 % vody vypouštěné z ČOV. Orientační výpočet pak říká, že poplatek za tento objem vody včetně zpoplatněných ukazatelů znečištění bude v řádech jednotek Kč/m³. Stanovení poplatku je nadto spojeno s nereálnými požadavky na monitoring OK a odběry vzorků. Navíc tento poplatek vůbec necílí na ekologicky často významnější akutní narušení vodních toků.

Je nutno hledat jinou, smysluplnou, motivační a technicky splnitelnou podobu regulačního nástroje.

7. Literatura

1. Weyrauch, P., Matzinger, A., Pawlowsky-Reusing, E., Plume, S., von Seggern, D., Heinzmann, B., Schroeder, K., Rouault, P. (2010). Contribution of combined sewer overflows to trace contaminant loads in urban streams. Water Research 44, pp. 4451–4462.
2. Kabelková, I., Šťastná, G. a Stránský, D. (2010). Comparison of different impact based guidelines for CSOs in the Benesov case study, Czech Republic. In: Proceedings of the Novatech 7^th international conference on sustainable techniques and strategies in urban water management [CD-ROM]. London: IWA Publishing.
3. Maroušková L. (2009). Posouzení vlivu odlehčovacích komor na recipienty v Prostějově a Janských Lázních. Diplomová práce. Praha, ČVUT v Praze, 81 s.
4. Kabelková, I., Metelka, T., Šťastná, G., Stránský, D., Krejčí, F., Hrabák, D. Suchánek, M. (2014). Informační systém oddělovacích komor a jejich vlivů na vodní toky (ISOK): 2. část: Aplikace na pilotním povodí. Vodní hospodářství 64 (3), 1–8.
5. Kabelková, I., Havlík, V., Kuba, P. a Sýkora, P. (2010). Metodická příručka Posuzování dešťových oddělovačů jednotných stokových systémů v urbanizovaných územích, ČVTVHS.
6. ČSN 75 6262 Odlehčovací komory.
7. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/60/ES ze dne 23. října 2000, kterou se stanoví rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky.
8. ČSN EN 752 (75 6110) Odvodňovací a stokové systémy vně budov – Management stokového systému.
9. ČSN EN 16933-2 (75 6109) Odvodňovací a stokové systémy vně budov – Navrhování – Část 2: Hydraulický návrh.
10. Nařízení vlády č. 401/2015 Sb., o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech.
11. Kabelková, I., Metelka, T., Krejčí, F., Stránský, D., Šťastná, G. (2014). Informační systém oddělovacích komor a jejich vlivů na vodní toky (ISOK): 1. část: Koncepce a funkcionalita. Vodní hospodářství 64 (2), 6–10.
12. Zákon č. 113/2018 Sb., o vodách.
13. Stránský, D., Kabelková, I., Harašta, L., Macháč, J., Slavíková, L., Rybová, K., Raška, P. (2018). Ekonomické nástroje pro podporu udržitelného nakládání se srážkovými vodami v obcích. Vodní hospodářství 68 (4), 17–27.