Ugrás a tartalomhoz

Települési csapadékvíz gazdálkodás

Köles Péter (2011)

Szent István Egyetem

1.2 A csatornázás jelentősége, fejlődése

1.2 A csatornázás jelentősége, fejlődése

A kezdetektől a Római Birodalom bukásáig

Az első települések mindenütt vízforráshoz kapcsolódóan jöttek létre. A korai civilizációknál együtt jelentkezett a települések vízellátása és vízmentesítése iránti igény. A városlakók vízzel való ellátása, valamint a szenny- és csapadékvizek elvezetésének nyomai már az ősi városokban fellelhetők. A régi mezopotámiai vízi kultúra ismert emlékei az i.e. I. évezredig nyúlnak vissza (Wolfe, 2000).

A Babilonban feltárt boltozott gyűjtőcsatornák és vízvezetékek szerves részei voltak egy városi kultúrának. A csatornázás rendszere a házakból kivezető csatornákból, gyűjtő és főgyűjtő csatornákból állt, a befogadó előtt ülepítő aknával, melyet rendszeresen tisztítottak. Hasonló emlékek maradnak ránk Egyiptom, Kína, India, Szíria, Palesztina, de Görögország területén végzett ásatások és kutatások eredményeként is. Szemiramisz függőkertje nem csak az ókori világ 7 csodájának egyike, hanem a vízgazdálkodás remekműve is. Egyesíti az öntözés, a csatornázás és a vízelvezetés funkcióit (1.3. ábra).

A meleg éghajlat alatt élő népeknél a vízzel való ésszerű gazdálkodás meghatározó volt az élet alakulására és a fejlődésre. Ennek megfelelően a mérnöki művek jelentős többsége a vízépítéssel kapcsolatos. Így Görögországban is a vízfeleslegek levezetése nagy jelentőséget kapott. Az egykori Római Birodalom idejéből számos vízzel kapcsolatos építészeti emlék és információ maradt vissza szerte Európában (Gayer, 2004).

1.3. ábra. Szemiramisz függőkertje

Középkor

A csatornázás gyakorlata a Római Birodalom bukása után feledésbe merült. A 13-14. században ismét fellendült városépítés elhanyagolta a közművesítést. Ennek következményeként nagy pestisjárvány tombolt szinte egész Európában.

Az ipari forradalomtól a 19. század végéig

A 18. század kezdetén Európa-szerte bekövetkezett ipari forradalom megteremtette a feltételeket a közművek fejlesztéséhez is. A felszíni árkok, az utcák szolgáltak a vízzel kapcsolatos hulladék elhelyezésére és eltávolítására. Ez volt az egyesített rendszer születése A szennyvíz és a csapadékvíz hasznosítására figyelmet fordítottak, és értékes, hasznosítható anyagoknak tekintették. A csapadékvizet például ciszternákban gyűjtötték, ami különösen Dél-Európában fontos vízkészletnek számított (Chocat et al. 2004, Maneglier, 1991).

A 19. században a különböző jellegű szennyezett vizek elválasztására irányuló törekvések indultak. A megoldások azonban nem voltak higiénikusak, járványok törtek ki Európában és Amerikában is. Mindezek arra késztették a városi hatóságokat, hogy más megoldást találjanak a szennyvíz elhelyezésére és kezelésére (Wolfe, 2000). A „mindent a szennyvíz-csatornába” elv mellett tették le voksukat (Chocat et al. 2004).

Figyelemre méltó az is, hogy Magyarországon a Helytartótanács már 1847-ben rendeletet adott ki Pest Városában építendő földalatti csatornákra, amely nagyjából a mai napig fennmaradt osztályozást alkalmazza a közcsatornák és magáncsatornák terén.

A 19. század végére jelentős haladást értek el a városi csapadék-csatornázás területén. A csapadék és a lefolyás közötti összefüggés felismerése Mulvaney által az ún. racionális módszer megalkotásához vezetett. Az összegyülekezési idő fogalmát Kuichling (1898) vezette be. Lloyd-Davis (1906) Angliában alkalmazta először a racionális módszert. Martin Ottó a pesti oldal csatornázására készített tervében 1884-ben már használta a csapadékintenzitás, a lefolyási tényező és a késleltetés fogalmakat (Garami et al., 1972). A módszer lényegében a lefolyás hozamát a csapadékintenzitásból, és a területből számítja, figyelembe véve a felszíni egyenetlenségek, a beszivárgás és a párolgás okozta veszteségeket. A fenti tényezőket figyelembe vevő, számszerűsítő redukáló szorzót hívják lefolyási tényezőnek.

A mérnökök a 19. század második felére már birtokában voltak annak a tervezési eljárásnak, mely a következő száz évben a városi csatornázás alapjául szolgált. Az eljárás szerint a városokban keletkező csapadék- és szennyvizet minél gyorsabban és lehetőleg teljes mennyiségében el kell vezetni a városon kívülre.

A 20. század és napjaink

A racionális módszert az 1960-as évek végéig használta a mérnöki gyakorlat, és bizonyos körülmények között még mindig megfelel: kis vízgyűjtőterület, egyszerű elágazó rendszer esetén, tározás, vagy más szabályozó műtárgy nélkül (Gayer, 2004).

A számítógépek terjedésével a tervezési módszerek gyors fejlődésnek indultak. Számos lefolyás-számítási módszert dolgoztak ki, melyek a tetőző vízhozam mellett a lefolyó árhullámot is megadják, figyelembe véve a csapadék intenzitásának időbeli változását. Ma már olyan pontossággal és felbontással lehet az elvezető hálózat különböző pontjain a vízhozamot kiszámítani, mely lehetővé teszi a költségtakarékos tervezést és üzemeltetést.

A mennyiségre koncentráló módszerek lehetővé tették az elöntések csökkentését és ezáltal javították a közegészségügyi állapotot. Ezzel egy időben azonban a vízminőséggel kapcsolatos elméletek késtek. Különösen fontos lett volna annak figyelembe vétele, hogy a növekvő városi lakosság tevékenységének milyen hatása van a környezetre. Apró előrelépés történt azoknak a vízminőségi változásoknak a megértése terén, melyek a csapadék- vagy egyesített víz szállítása, tározása és kezelése során bekövetkeznek. Sajnos azok a folyamatok, melyek a csatornában lévő víz minőségét befolyásolják sokkal bonyolultabbak, mint amelyek ugyanott a mennyiséget határozzák meg. Tehát számos kérdés még megoldatlan a vízminőség szempontjából (Gayer, 2004).

A csapadékvíz kezelésével kapcsolatos álláspontok jelentős fejlődésen mentek keresztül a 20. század második felében. Az iparilag fejlett országokban a mennyiségi szemlélet volt jellemző, azaz a lehullott csapadékvíz, illetve a burkolt felületekről lefolyó víz minél gyorsabb elvezetése. Mindez egyre nagyobb méretű műtárgyak (csatornák, átereszek, szivattyútelepek stb.) építését eredményezte. Ezek közvetlen következményeként a talajvíztükör jelentősen süllyedt a városok alatt a visszatáplálás hiánya miatt.

A 20. század második felétől a települések csatornázási rendszerében változás következett be. Főleg a városok a hálózatra újonnan kapcsolt területek szenny- és csapadékvizének elvezetésére elválasztott rendszert kezdtek alkalmazni, a korábbi egyesített rendszerrel szemben. Jó példa erre Budapest csatornázási rendszerének változása, amely az 1.4. ábrán látható.

1.4. ábra. Csatornázási rendszer szerinti megoszlás változása Budapesten (Forrás: Sali, 2006)

Ugyanekkor hazánkban a vízellátás került előtérbe és ennek következtében jelentősen nőtt az úgynevezett közműolló, azaz a vízellátás és csatornázás színvonala közötti különbség (1.5. ábra). A kialakult gyakorlat az egyesített és elválasztott csatornarendszerekkel együtt is azt jelentette, hogy a települési vízforgalom beviteli oldala lényegesen nagyobb volt, mint a kivitel. Ennek következtében bizonyos helyeken talajvízdombok keletkeztek a települések alatt.

1.5. ábra. A közműolló alakulása Magyarországon (Buzás, 1999)

Az iparilag fejlett országok az 1970–1980-as években felismerték a minőségi problémák jelentőségét és a mennyiség + minőség együttes kezelését részesítették előnyben. Ugyanekkor ismerték fel, hogy a csapadékvíznek (illetve egy részének) a keletkezés helyén történő elhelyezése számos előnyt rejt. Konkrétan, csökkenthetők a műtárgyak méretei és ezzel a költségek, valamint kivédhető a vízminőségi panaszok egy része is. Mindezeken túl az 1990-es években egyre nagyobb szerepet kaptak a rekreációs szempontok. A víz szerepe megnőtt a települési környezet mikroklímájának alakításában, mely a csapadékvíz elhelyezéssel is közvetlen kapcsolatba hozható. A víz a növényekhez hasonlóan a lakó- és külső tér közötti kapcsolat megteremtésére is alkalmas.

Magyarországon a rendszerváltást követően kezdődött meg a felzárkózás a csatornázás területén, melyet az európai uniós követelmények is sürgetnek.

A kilencvenes éveket a vízi infrastruktúra korábban nem látott mértékű fejlesztése jellemezte (Somlyódy, 2002). A beruházások mértéke közel kétszázmilliárd forint volt, és ennek eredményeként nemcsak az ivóvízellátás, hanem a csatornázás és a szennyvíztisztítás szintje is emelkedett.

Az utóbbi időszakban a következő tényezők hoztak alapvető változásokat a csatornahálózatok tervezése és üzemeltetése kapcsán:

  • a fenntartható fejlődés elvének elterjedése,

  • az ökológiai szemlélet térnyerése,

  • az elfolyó vizek befogadóra gyakorolt hatásának jobb megértése,

  • a hálózat, a szennyvíztelep és a befogadó egységes kezelése,

  • a számítástechnikai eszközök és az analitikai módszerek folyamatos fejlődése,

  • az EU Víz Keretirányelvvel összhangban a vízgyűjtőszemlélet elterjedése.

A csapadékvíz-elhelyezést vizsgálva, a múltban a „csatornát mindenkinek” volt a jelszó. Ez megoldotta a két legfontosabb problémát: a közegészség helyzetét és az elöntések elleni védelmet. A régi koncepció szerint azonban már nem képes kielégíteni a városok ilyen irányú igényét, és megoldásra várnak:

  • a lefolyás mennyiségével kapcsolatos problémák: a lefolyás megnövekedett mennyisége és tetőző vízhozama, a süllyedő talajvíztükör, a településen áthúzódó vízfolyások eróziója.

  • a lefolyás minőségével kapcsolatos feladatok: a települési csapadékvíz az egyik legnagyobb nem-pontszerű forrása számos szennyezésnek (nehézfémek, szerves anyagok, szennyezett hordalék, stb.).

  • a táj esztétikai, ökológiai és használati értékével összefüggő problémák: A hagyományos csatornahálózatok elfolyó vizeinek hatása a befogadóra, a befogadó használati értékére, és különösen a rekreációs célokra.

  • a meglévő városi csatornahálózatokkal kapcsolatban fennálló problémák: a szennyvíz-tisztító telepek csapadékvízből származó hidraulikai túlterhelése, a nem megfelelő infrastruktúra és az elöregedő rendszerek költséges fejújítása.

Napjainkban a városi csatornázás többet jelent, mint a csapadékvíz egyszerű elvezetését a településről. Az új stratégiát öt cél jellemzi (Gayer, 2004):

  • a városi lefolyás csökkentése a csúcs-vízhozam redukálása céljából,

  • a szennyezés csökkentése a szennyezőanyagok összegyűjtése és kezelése révén,

  • a csapadékvíz visszatartása és lehetőség szerinti maximális felhasználása,

  • a városkép javítása a víz beillesztésével a funkcionális zöldövezetekbe,

  • a csatornázási beruházás, infrastrukturális költségek csökkentése, például a csapadékvíz zöld felületekre vezetésével.

Összefoglalás

A városiasodás a kezdetektől sokféle szakismeretet igénylő vízgazdálkodási feladat megoldását kívánta. A változás ma már olyan mértékű, hogy a települések a vízgyűjtő-gazdálkodás meghatározó tényezőivé váltak. A világban tapasztalható jelenségek közül az urbanizáció térhódítása a gazdasági-társadalmi fejlődés elkerülhetetlennek látszó következménye, amely komoly következményekkel jár a települések csatornázásának fejlődésére.

Önellenőrző kérdések

  1. Mutassa be a települési vízforgalom nyitott rendszerét!

  2. Mely fontosabb tudományágakhoz kapcsolódik a települési vízgazdálkodás?

  3. Válassza ki az alábbiak közül a csatornázás stratégiai céljai közé NEM illeszkedő megoldásokat!

    1. A lefolyás csökkentése a csúcs-vízhozam redukálása céljából,

    2. A keletkezett szennyvíz mennyiségének csökkentése,

    3. A csapadékvíz elvezetést szolgáló közműrendszer fejlesztése,

    4. A városkép javítása a víz beillesztésével a települési zöldövezetekbe,

    5. A csapadék- és szennyvíz együttes kezelése a költségek csökkentése céljából,

    6. Beruházási, infrastrukturális költségek csökkentése.