Ile retencji potrzebuje inwestycja?

Art. 234 ust. 1 Prawa wodnego zabrania właścicielowi gruntu zmiany kierunku i natężenia odpływu wód opadowych lub roztopowych ze szkodą dla gruntów sąsiednich. Zabrania również odprowadzania wód na grunty sąsiednie.

I właśnie z tego punktu widzenia trzeba patrzeć na retencję. Jeżeli inwestycja zwiększa odpływ, trzeba określić, ile wody można odprowadzić do odbiornika, a ile trzeba zretencjonować, czyli czasowo zatrzymać na własnym terenie.

Od czego zależy wymagana retencja?

Wymagana retencja wynika z różnicy pomiędzy ilością wody dopływającej a ilością, którą można w tym samym czasie bezpiecznie odprowadzić.

W przykładzie z tekstu Jak inwestycja zmienia odpływ na działce, po zabudowie przepływ maksymalny wynosi około 750 l/s. Jeżeli przyjęty dopuszczalny odpływ wynosi 200 l/s, w kulminacji pojawia się nadwyżka 550 l/s.

Ta liczba jeszcze nie mów nam, jak duży powinien być zbiornik. Do obliczenia objętości potrzebujemy przebiegu odpływu w czasie. Znaczenie mają powierzchnia i sposób zagospodarowania zlewni, parametry deszczu obliczeniowego, hydrogram dopływu oraz warunki odprowadzania wody z inwestycji.

Dlatego nie da się poprawnie dobrać retencji wyłącznie na podstawie powierzchni działki albo uniwersalnego wskaźnika wyrażonego w m³/ha. Dwie inwestycje o tej samej powierzchni mogą wymagać zupełnie innej objętości retencji.

Ile wody można odprowadzić z działki?

Pierwsze pytanie dotyczy odbiornika. W zależności od lokalizacji może nim być kanalizacja deszczowa, rów, ciek albo inny element systemu odwodnienia.

Trzeba sprawdzić, jaki przepływ taki odbiornik może przyjąć oraz jakie będą skutki zwiększonego dopływu. Sam fakt, że rów albo kanał istnieje, nie oznacza jeszcze, że można skierować do niego cały odpływ z projektowanej inwestycji.

Jeżeli przed zabudową z działki odpływało około 200 l/s, a po realizacji inwestycji obliczenia dają 750 l/s, różnica wynosi 550 l/s. Przyjęcie takiego wzrostu bez analizy skutków może oznaczać zwiększenie przepływu w rowie, przeciążenie kanalizacji albo pogorszenie warunków odpływu na terenach położonych niżej.

W tym miejscu wracamy do art. 234 ust. 1 Prawa wodnego. Zmiana odpływu związana z inwestycją nie może powodować szkody na gruntach sąsiednich. Jeżeli zwiększonego przepływu nie można bezpiecznie odprowadzić, trzeba go ograniczyć przed opuszczeniem terenu inwestycji. Retencja służy właśnie temu, aby część odpływu zatrzymać i oddać do odbiornika później, z kontrolowanym przepływem.

Dlaczego sam przepływ maksymalny nie wystarczy?

Wróćmy do nadwyżki 550 l/s.

Gdyby taki przepływ utrzymywał się na stałym poziomie przez 15 minut, w tym czasie trzeba byłoby zatrzymać 495 m³ wody. Wynika to z prostego obliczenia: 550 l/s przez 900 sekund daje 495 000 litrów, czyli 495 m³.

Gdyby ta sama nadwyżka utrzymywała się przez pół godziny, objętość wzrosłaby do 990 m³.

Rzeczywisty hydrogram wygląda inaczej. Przepływ narasta do kulminacji, a następnie opada. W tym samym czasie część wody może być już odprowadzana ze zbiornika. O wymaganej objętości decyduje więc przebieg różnicy pomiędzy dopływem i odpływem w czasie.

W HEC-HMS możemy obliczyć hydrogram dla konkretnej zlewni i przyjętego opadu, a następnie sprawdzić maksymalną objętość, która musi zostać czasowo zatrzymana.

Dla projektanta oznacza to przejście od informacji „maksymalny przepływ wynosi 750 l/s” do konkretnej wartości: „dla przyjętych warunków trzeba zapewnić 820 m³ retencji”.

Który deszcz decyduje o pojemności zbiornika?

Największa intensywność opadu nie musi oznaczać największej wymaganej retencji.

Krótki, bardzo intensywny deszcz może wygenerować wysoką kulminację przepływu, ale trwać zbyt krótko, aby dać największą objętość wody do zatrzymania. Dłuższy opad o niższym natężeniu może przez znacznie dłuższy czas dostarczać więcej wody, niż odbiornik jest w stanie przyjąć.

Przykładowo, przy krótkim deszczu nadwyżka dopływu może osiągnąć 550 l/s, ale szybko spaść. Przy dłuższym zdarzeniu maksymalna nadwyżka może wynosić tylko 350 l/s, ale utrzymywać się znacznie dłużej. To drugi przypadek może wymagać większej objętości zbiornika.

Trzecim, skrajnym scenariuszem są deszcze nawalne. W krótkim czasie mogą wygenerować bardzo wysoką kulminację odpływu i szybko wykorzystać dostępną pojemność retencyjną. To, czy okażą się wariantem krytycznym dla wielkości retencji, zależy od czasu trwania opadu i możliwości odpływu z terenu. W osobnym artykule pisaliśmy, jak takie opady przekładają się na ryzyko podtopień na działce inwestycyjnej.

Dlatego w obliczeniach sprawdzamy różne czasy trwania opadu. Szukamy scenariusza, dla którego różnica pomiędzy hydrogramem dopływu i dopuszczalnego odpływu daje największą objętość retencji.Dopiero taki wariant krytyczny powinien być podstawą do dalszego projektowania.

Czy cała retencja musi trafić do jednego zbiornika?

Oczywiście nie. Załóżmy, że z obliczeń wychodzi 1200 m³ wymaganej retencji. Ta wartość mówi, ile wody trzeba zatrzymać, ale jeszcze nie określa, w jaki sposób ma zostać rozwiązany cały system.

Retencję można rozłożyć pomiędzy różne części inwestycji. Część wody może trafić do zbiornika, część do niecek terenowych, a część może być zatrzymywana w innych elementach systemu odwodnienia.

Decydują o tym rzędne terenu, podział inwestycji na zlewnie cząstkowe, lokalizacja odbiornika, układ dróg i zabudowy oraz dostępne miejsce.

Przy dużych parkach logistycznych różnica pomiędzy 300 a 1500 m³ ma już bezpośredni wpływ na zagospodarowanie działki. Zbiornik trzeba zmieścić pomiędzy halą, drogami, parkingami, placami manewrowymi i pozostałą infrastrukturą. Przy płaskim terenie, gdzie możliwości zagłębienia zbiornika są ograniczone, potrzebna powierzchnia dodatkowo rośnie.

Dlatego sama informacja o wymaganej objętości retencji powinna pojawić się odpowiednio wcześnie.

Kiedy najlepiej policzyć retencję?

Najwięcej możliwości pozostaje na etapie koncepcji zagospodarowania terenu.

Jeżeli z pierwszych obliczeń wynika, że inwestycja wymaga 1500 m³ retencji, projektant może jeszcze sprawdzić kilka rozwiązań. Zmiana podziału zlewni, lokalizacji zbiornika, rzędnych terenu, sposobu prowadzenia odpływu albo udziału powierzchni uszczelnionych może zmienić wymaganą pojemność.

Można również porównać warianty. Jeżeli dla jednej koncepcji potrzebujemy 1500 m³, a dla drugiej 1000 m³, różnica 500 m³ jest już konkretną informacją do pracy nad masterplanem.

Po ustaleniu lokalizacji budynków, układu drogowego, parkingów i sieci możliwości korekty są znacznie mniejsze. Wtedy dodatkowe kilkaset metrów sześciennych retencji trzeba zmieścić w zagospodarowaniu, które zostało już w dużej części ustalone.

Co z tych obliczeń dostaje projektant?

Projektant otrzymuje przepływy dla stanu istniejącego i projektowanego, hydrogram dopływu, przyjęty dopuszczalny odpływ oraz wymaganą objętość retencji dla wariantu krytycznego.

Wynik pokazuje również, z czego ta objętość wynika. Jeżeli po zabudowie odpływ wzrasta z 200 do 750 l/s, a do odbiornika można odprowadzać 200 l/s, obliczenia określają, jak długo trzeba zatrzymywać nadwyżkę i jaką objętość osiągnie ona w najbardziej niekorzystnym scenariuszu.

Art. 234 ust. 1 Prawa wodnego wyznacza przy tym bardzo konkretną granicę. Skutków zmiany zagospodarowania własnej działki nie można przenieść na sąsiednie grunty ze szkodą dla ich właścicieli.

Pytanie „ile retencji potrzebuje inwestycja?” sprowadza się ostatecznie do bilansu: ile wody powstaje wskutek przyjętego zagospodarowania, ile możemy odprowadzić i ile trzeba zatrzymać, aby zwiększony odpływ nie stał się problemem poza terenem inwestycji.

Jeżeli chcesz określić wymaganą retencję dla planowanego zagospodarowania, takie obliczenia wykonujemy w ramach analizy hydrologicznej działki inwestycyjnej.

Konsultacja merytoryczna: mgr inż. Wojciech Korona