To, że inwestycja zmienia odpływ wody na działce, nie powinno być dla nikogo zaskoczeniem. Jednak zdarza się, że praktyka pokazuje coś innego. Projektowana zabudowa zmienia układ odpływu. Pojawiają się budynki, drogi, parkingi, place, nowe rzędne terenu oraz system odwodnienia, a wraz z nimi zmienia się sposób, w jaki działka reaguje na opad.
Dlatego w analizie hydrologicznej inwestorzy i projektanci muszą uwzględniać zarówno stan istniejący, jak i zmiany po realizacji inwestycji.
Co zmienia się po zabudowie działki?
Najbardziej oczywistą zmianą jest wzrost powierzchni uszczelnionych. W przypadku dużych hal magazynowych udział powierzchni biologicznie czynnej spada do ok. 15–20% powierzchni działki. To oznacza, że nawet około 80–85% terenu może przypadać na halę, drogi, place manewrowe, parkingi i inne powierzchnie utwardzone. Przykładowo, jak podaje serwis internetowy Gminy Michałowice, w konkretnym planowanym centrum logistycznym w Woli Więcławskiej sama hala zajmuje 47,7% działki, a powierzchnia biologicznie czynna ma wynosić 15,4%.
Co to oznacza? Przed inwestycją teren może mieć współczynnik spływu rzędu 0,15–0,20. Po wybudowaniu hali, dróg, parkingów i placów manewrowych średni ważony współczynnik spływu dla całej działki może wzrosnąć do około 0,7–0,8.
Jeżeli dla uproszczenia przyjmiemy zmianę współczynnika z 0,20 do 0,75, to przy tej samej powierzchni zlewni i tej samej intensywności deszczu obliczeniowy odpływ rośnie około 3,75 raza. Przy zmianie z 0,15 do 0,75 byłby już pięciokrotnie większy.
Co więcej, sama powierzchnia zabudowy nie wystarcza do oceny skutków inwestycji. Dwie koncepcje o podobnym stopniu uszczelnienia mogą zupełnie inaczej wpływać na odpływ, jeśli różnią się niweletą, układem dróg czy sposobem odwodnienia.
Ile wody odpływa przed i po inwestycji?
Sam współczynnik spływu jest tylko jednym z parametrów. Dla projektanta liczy się przede wszystkim przepływ, który trzeba później bezpiecznie przejąć, odprowadzić albo zretencjonować.
Dla prostego przykładu przyjmijmy działkę o powierzchni 10 ha i deszcz obliczeniowy o natężeniu 100 l/s/ha. Przy współczynniku spływu 0,20 otrzymujemy przepływ rzędu 200 l/s. Po zabudowie, przy średnim współczynniku 0,75, ten sam opad daje już około 750 l/s.
Różnica wynosi 550 l/s i właśnie tę różnicę trzeba uwzględnić w projekcie odwodnienia.
To uproszczone obliczenie. Przy większych i bardziej złożonych inwestycjach analizujemy reakcję zlewni w modelu HEC-HMS, który pozwala porównać hydrogramy odpływu dla stanu istniejącego i projektowanego. Dostajemy wtedy nie tylko przepływ maksymalny, ale również informację, kiedy pojawi się kulminacja i jak szybko odpływ będzie narastał oraz opadał.
Ma to znaczenie przy projektowaniu zbiorników retencyjnych, kanalizacji deszczowej i odbiorników, bo dwa warianty o podobnym przepływie maksymalnym mogą mieć zupełnie inny przebieg odpływu w czasie.
Czy zmieniają się kierunki spływu?
Projektowana droga, plac albo nasyp mogą przeciąć istniejącą drogę spływu, a nowa niweleta może skierować wodę do innej części działki.
Jeżeli przez środek niezabudowanego terenu przebiega naturalne obniżenie, woda podczas opadu będzie podążała właśnie nim. Po wykonaniu drogi na nasypie ta droga odpływu zostaje przecięta. Woda zaczyna gromadzić się po jednej stronie albo szuka innego przejścia.
Podobny efekt daje wyrównanie terenu. Likwidacja lokalnego zagłębienia zmniejsza retencję powierzchniową, a nowe spadki mogą przenieść miejsce koncentracji odpływu o kilkadziesiąt lub kilkaset metrów.
Dlatego porównujemy numeryczny model terenu istniejącego z powierzchnią projektowaną. W QGIS i SCALGO sprawdzamy zmiany zlewni oraz dróg spływu, a przy bardziej złożonym układzie wykorzystujemy HEC-RAS 2D. Model pokazuje wtedy, którędy popłynie woda po wykonaniu projektowanej niwelety oraz gdzie powstaną miejsca gromadzenia się wody.
Co dzieje się na granicy działki?
Woda ostatecznie musi gdzieś odpłynąć. Dlatego jednym z ważniejszych elementów analizy jest bilans na granicy inwestycji.
Sprawdzamy, ile wody opuszcza działkę przed zabudową, ile po realizacji projektu i w których miejscach przekracza jej granicę. Jeżeli stan istniejący rozprowadza odpływ w kilku kierunkach, a projekt zbiera go do jednego punktu, zmieniają się warunki dla sąsiednich terenów i odbiornika.
Wróćmy do wcześniejszego przykładu. Jeżeli z 10-hektarowego terenu odpływało około 200 l/s, a po zabudowie otrzymujemy 750 l/s, różnica nie znika po doprowadzeniu wody do granicy działki. Trzeba sprawdzić, czy istniejący rów, ciek albo kanalizacja deszczowa są w stanie ten przepływ przyjąć.
Ma to również znaczenie z punktu widzenia Prawa wodnego. Zgodnie z art. 234 ust. 1 właściciel gruntu nie może zmieniać kierunku ani natężenia odpływu wód opadowych lub roztopowych ze szkodą dla gruntów sąsiednich ani odprowadzać wód na grunty sąsiednie. Przy wzroście odpływu z 200 do 750 l/s nie jest to więc wyłącznie problem do rozwiązania przez projektanta odwodnienia.
Jak porównać wariant istniejący i projektowany?
Najbardziej czytelne jest zestawienie dwóch modeli tego samego terenu.
Pierwszy model opisuje stan istniejący i uwzględnia aktualne zagospodarowanie, rzeźbę terenu, powierzchnie przepuszczalne oraz istniejące drogi odpływu.
Drugi model uwzględnia projekt, czyli budynki, drogi, place, projektowaną niweletę i sposób odwodnienia.
Porównanie obu wariantów pozwala określić, gdzie zmieniają się zlewnie cząstkowe, w których miejscach rośnie odpływ, jak przesuwają się drogi spływu oraz gdzie pojawiają się nowe miejsca koncentracji wody.
Na etapie masterplanu można w ten sam sposób porównać kilka koncepcji zagospodarowania. Niewielka zmiana układu drogi, rzędnych albo lokalizacji obiektu może pozwolić zachować istniejący kierunek odpływu i uprościć późniejsze rozwiązania odwodnieniowe.
Największe pole do takich korekt jest na etapie koncepcji, kiedy układ zagospodarowania nie jest jeszcze zamknięty.
Co z tych obliczeń dostaje projektant?
Projektant potrzebuje parametrów, które można wykorzystać w dalszych obliczeniach. Analiza powinna więc określać powierzchnie zlewni, przepływy dla stanu istniejącego i projektowanego, hydrogramy odpływu, kierunki spływu oraz miejsca koncentracji wody.
Jeżeli wykonujemy model hydrauliczny, dochodzą do tego zasięgi podtopień, głębokości i prędkości przepływu. Przy analizie odbiornika sprawdzamy również warunki odprowadzenia wody poza teren inwestycji.
Na tej podstawie można projektować odwodnienie, ocenić projektowaną niweletę i określić, ile wody trzeba zatrzymać na działce, aby ograniczyć wzrost odpływu.
I to prowadzi do kolejnego pytania: ile retencji potrzebuje inwestycja?
Jeżeli chcesz sprawdzić, jak planowana zabudowa zmieni odpływ na analizowanym terenie, zakres obliczeń możemy dobrać do etapu projektu – od wstępnego screeningu po pełną analizę hydrologiczną działki inwestycyjnej.
HydroBIM specjalizuje się w hydrotechnice dla infrastruktury liniowej – od obliczeń hydrologiczno-hydraulicznych po kompleksową dokumentację projektową. Zespół zdobywał doświadczenie przy największych inwestycjach w Polsce, w tym przy Programie Ochrony Przeciwpowodziowej Górnej Wisły i Odry oraz projektach kolejowych CPK. Zapraszamy do kontaktu.
