Hydrogeologické údaje jako základ správného návrhu objektu na kanalizaci

Statistika nuda je, má však cenné údaje.. říká se v jedné české písničce a dále by se mohlo pokračovat tím, že ignorovat tyto údaje se nemusí vyplatit, zejména když jde o množství vody, která naprší. Zkusme se tedy podívat na problematiku deště z pohledu takového odlučovače lehkých kapalin co nejracionálněji, s cílem optimálně navrhnout velikost tohoto zařízení tak, aby spolehlivě pracovalo, a zejména aby nebylo vyplachováno a aby se nezvyšovalo riziko znečištění vod únikem nepředčištěných vod.

Jak dlouho teče voda z nejvzdálenějšího místa parkoviště?
Např. z uvedeného grafu (a) se dá dovodit, že i pro minimální sklon bude doba dotoku z nejvzdálenějšího místa parkoviště do kanalizační vpusti do deseti minut. Z toho vyplývá, že rozhodujícím pro návrh vodohospodářského zařízení přímo u parkoviště bude tedy intenzita deště odpovídající tomuto časovému intervalu.

Graf a - Graf pro stanovení fiktivních délek

Kolik vlastně naprší, jaká je intenzita?
Podíváme-li se na obrázek (obr. b), který zobrazuje průběh deště, vidíme, že intenzita je proměnlivá. A je logické, že čím kratší interval (velikost okna) pro posuzování intenzity zvolíme, tím vyšší intenzita mu bude odpovídat.

Obr. b - Příklad stanovení intenzity v dešťovém oddílu určité délky

Statistické údaje
Pokud vyjdeme z doby dotoku (viz nahoře), pak můžeme pro naše potřeby vycházet z intervalu 10 minut (respektive vzhledem k dalším možným ovlivněním tak, jak je v praxi nejobvyklejší z 15-ti minutového intervalu). Jaká jsou statistická čísla pro intenzitu odpovídající tomuto intervalu ukazuje tabulka c). Z prvního řádku, tj. řádku zobrazujícího pravděpodobnost dešťové intenzity v závislosti na předpokládaném výskytu lze odečíst, že pravděpodobně jednou za rok se vyskytne déšť o intenzitě 157 l/s/ha (periodicita 1), jednou za 5 roků intenzita 262 l/s/ha (periodicita 0,2) atd. To znamená, že i dvojnásobná ve srovnání s tím, jaká se statisticky vyskytne jednou za rok.

Tabulka c - Průměrné hodnoty dešťových intenzit v povodí Labe (podle Kemela, 1994)

Zajímavá je i statistika intenzit v průběhu roku, tentokrát je na přiloženém diagramu zobrazena křivka překročení pro 15-ti minutový déšť (viz graf d). Z tohoto grafu lze vyčíst například to, že intenzita 30 l/s/ha bude během roku překročena 9x, z toho 5x dvojnásobně (bude pršet 60 l/s/ha) a 1 x skoro 5-ti násobně (bude pršet 140 l/s/ha).

Graf d - Vztah mezi periodicitou (tj. počtem výskytů za rok) a maximální
průměrnou intenzitou v l/s/ha pro Brno a pro interval 15 minut

1. Pokud navrhnu odlučovač na průtok odpovídající intenzitě 30 l/s/ha a zbytek nechám obtékat obtokem takovým, že obtéká celé zařízení, pak musím počítat s tím, že nejméně 9x ročně bude odtékat voda nezabezpečená. To znamená, že část vody půjde přímo do toku.
2. Pokud navrhnu odlučovač na 30 l/s/ha a voda bude protékat celým odlučovačem nebo jen usazovací částí, pak musím počítat s tím, že nejméně 5x za rok bude odlučovač, nebo kalový prostor vypláchnut dvojnásobným množstvím, než na které je odlučovač určen a zkoušen a minimálně jedenkrát za rok poteče odlučovačem až 5x více vody, než na které je odlučovač dimenzován i zkoušen. Dále nesmíme zapomínat, že stále vycházím z periodicity 1 a že např. jednou za 10 roků na zařízení poteče skoro 10-ti násobek.

Intenzita ve vztahu k obtoku
Proč se vlastně používají obtoky a k čemu jsou určené, vyplývá z výše uvedeného. Pokud např. odlučovač navrhneme na déšť s pravděpodobností výskytu 1x za rok (tj. např. na 157 l/s/ha), pak musíme při návrhu také vědět co se stane, pokud nastane případ, kdy intenzita bude odpovídat např. periodicitě 0,2 (tj. bude 262 l/s/ha). V případech, kdy přeplavením parkoviště apod. nehrozí žádná škoda, pak není ani obtok nutný. Kdyby však v takových případech hrozila škoda (např. vyplavení důležitého objekt ap.), pak pro tento účel norma ČSN EN 858-2 počítá s využitím obtoku. Tento by však správně měl být navržen tak, že i při největším předpokládaném průtoku vyhoví usazovací část podmínce uvedené v ČSN EN 858-2 tj. objem v litrech musí být nejméně např. 100x průtok v l/s.

V čem je nebezpečí chybného návrhu
Nebezpečnost návrhu, při kterém dochází k překročení množství přiváděných vod, než na které je zařízení dimenzováno spočívá v tom, že ty ropné látky, které se zachytily jsou vypláchnuty, a tak použití takového odlučovače postrádá smysl. Z tohoto pohledu je třeba se dívat rozumně na český paradox, kdy úřady požadují na odtoku hodnoty 0,2 mg/l, ale pak s klidným svědomím povolí obtok zařízení 1:5. Jaký má použití takového zařízení smysl, když v době, kdy voda obsahuje minimální koncentrace (např. kolem 1 mg/l NEL) je čištěna na 0,2 mg/l a pak v době většího deště (např. 9x ročně) dojde k vyplavení zachycených ropných látek do toku. Nebylo by rozumnější přejít v praxi na způsob obvyklý např. v Rakousku nebo v Německu - požadovat odzkoušené zařízení zabezpečující 5 mg/l NEL i při plném průtoku. Jednalo by se v každém případě paradoxně o levnější řešení a z hlediska ochrany životního prostředí i spolehlivější zařízení. V dobách nízkých koncentrací by dle zkušeností byly i v těch nejnepříznivějších podmínkách dosahovány hodnoty max. 1-3 mg/l NEL (v závislosti na lokalitě), což jsou hodnoty, se kterými si díky samočistícím pochodům příroda bez problémů poradí. A v době velkých znečištění, nebo havárie by pak byla zabezpečena hodnota do 5 mg/l NEL, což je opět hodnota nezpůsobující havárii v toku.

Teorie prvního splachu
Je pojem použitý v naší normě ČSN 756551, avšak často vědomě, nebo nevědomě zneužívaný k účelovým manipulacím. Stačí nahlédnout do níže uvedené publikace (učebnice pro VŠ). Tam je uvedený problém popsán podrobněji. Pokud se vychází z toho, že ropné látky jsou u komunikací především zbytky spáleného paliva apod. a jsou vázány téměř výhradně na nerozpuštěné látky, tak se zjednodušeně dá říci, že velikost splachu je závislá na intenzitě deště a unášecí schopnosti vody. Takže, pokud bude na začátku deště pršet jen mírně a pak se v průběhu deště intenzita zvýší, tak největší znečištění odteče až v době zvýšení této intenzity. A tak závěr " jednoduché empirické modely jsou přibližně stejně správné (nebo nesprávné)".

Z tohoto pohledu je třeba vidět i důležitost dimenzování usazovacího (kalového) prostoru, protože pokud vypláchnu usazené látky, tak s nimi vypláchnu i zachycené NEL a náhlé zvýšení koncentrace v odtoku je pak nebezpečné a může způsobit i havárii.

Příklady průběhů deště z praxe

Závěr
Omlouvám se všem, kterým uvedený článek připadá z velké části jako opsaný z učebnice "Odvodnění urbanizovaných území - koncepční přístup" od autorů Krejčího a kolektivu, vydané vydavatelstvím Noel 2000 - ISBN 80-86020-39-8. Mají pravdu. Cílem tohoto článku nebylo sdělit nové skutečnosti, ale jen připomenout, že statistika je užitečná věda, a že by jsme při navrhování měli vycházet z toho, co lze skutečně očekávat a co je prokázané a ne naopak, navrhnout a očekávat, že se příroda přizpůsobí. A také, že ačkoliv budeme manipulovat s čísly a odstavci v normách sebešikovněji, nakonec bude s velkou pravděpodobností (viz statistika) pršet dle pravidel této vědy. Tj. jednou za rok bude z hektaru odtékat 150 l/s a ne jen 30 l/s, a to i přesto, že těch 30 l/s bude ve výpočtu.

Poznámka - zkušenosti z června 2005:
Přívalové deště, které zasáhly začátkem června 2005 několik oblastí v ČR, způsobily škody za miliony korun. Na některých místech Rychnovska spadlo až 80 l/m², tedy více než desetina celoročního objemu srážek. V Ledenicích na Českobudějovicku podle měření napršelo 62 l/m². Kvůli lijáku bude týden mimo provoz místní ČOV. Strojovnu čistírny totiž zatopila voda. Želivka v Poříčí na Pelhřimovsku kulminovala o půlnoci na 275 centimetrech, její hladina se v noci bleskově zvýšila o dva metry. Jankovský potok stoupl z 39 centimetrů na 225. Na obou řekách byl proto vyhlášen nejvyšší stupeň povodňové aktivity.