Ποσοτική εκτίμηση της συμβολής των οικολογικών μεθόδων στη διαχείριση ομβρίων σε αστικές περιοχές: διερεύνηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών της απορροής

Abstract

Sewer systems are integral parts of urban infrastructure. Their aim is to transfer rainwater quickly and safety to sewage treatment facilities or, in cases of heavy rain, directly to surface water bodies as well. Even, in developed countries, though, sewer networks may fail to fully protect all parts of urban areas during heavy rain events. In such cases, water accumulating on street surfaces and sidewalks renders their use by pedestrians a challenging task and car driving unsafe. The first investigation area is part of the Saranta Ekklesies neighborhood, which is characterized by rather large slopes. The search ended up with identifying 8 rain garden sites. The second area is part of the Toumpa neighborhood, where ground slopes are large too. Proper locations for 4 rain gardens have been identified, using the aforementioned criteria.Results indicate that rain garden construction at the selected sites can alleviate street and sidewalk inundation problems. A novel simulation of an urban street network as a river network is presented. This approach allows use of the hydrologic modeling system Hec-Hms in order to calculate rain runoff. The Ethnikis Amynis Street, which runs along the historical city center and suffers from inundation problems during rain events, has been considered as the main stream. Other streets, which slope towards Ehnikis Amynis Street and meet it at 6 junctions, have been considered as secondary streams. Evaluation of rain runoff quality is essential for proper rain water management. Rain runoff quality has been investigated, by means physical, chemical and microbiological measurements. Rain runoff samples have been collected from a building downspout, located at the City center, and from the area of Aristotle University campus, which is located inside the urban fabric. Results are based on a questionnaire research, which has been conducted in the city centre of Thessaloniki, Greece, during Spring of 2018. The questionnaire results showed that:a) Ninety-one (91%) percent the respondents acknowledged that there is serious problem caused even by medium rain events, b) Most participants (95%) have a positive attitude towardsthe use of rain gardens and other ecological rain water management techniques, c) 76% of the respondents are not disposed to pay anything for new ecological rainwater management infrastructure to reduce the hazard. 3% are disposed to pay 1€ more in their bills for the Thessaloniki Water Supply and Sewerage Co. S.A., 6% to pay 5€, 4% to pay 10€ and 10% to pay 20€ or more. This result was rather disappointing, in particular when combined with high awareness of the problem, rather young age and above average educational level of the participants. Finally, elaboration of a new plan for the protection of Thessaloniki from floods is proposed, taking into account ecological rain water management techniques.

Τα αποχετευτικά δίκτυα των ομβρίων υδάτων και των οικιακών λυμάτων είναι αναπόσπαστο κομμάτι της αστικής υποδομής. Παρόλα αυτά σήμερα στις αναπτυγμένες χώρες τα δίκτυα αυτά μπορεί να αποτύχουν να προστατέψουν πλήρως όλα τα μέρη των αστικών περιοχών σε περίπτωση έντονων καιρικών φαινομένων. Σε αυτές τις περιπτώσεις το νερό συσσωρεύεται στην επιφάνεια των δρόμων και στα πεζοδρόμια θέτοντας τη ζωή των πεζών, καθώς και την ασφάλεια των οδηγών σε κίνδυνο. Τέτοιου είδους προβλήματα μπορούν να περιορισθούν με την εφαρμογή ενός ολοκληρωμένου συστήματος διαχείρισης ομβρίων. Αυτό μπορεί να συνδυάσει αποχετευτικά δίκτυα με σύγχρονες μεθόδους οικολογικής διαχείρισης, όπως είναι οι κήποι βροχής, τα πράσινα δώματα και τα υδροπερατά πεζοδρόμια. Ο συνδυασμός τους μπορεί να επιφέρει καθαρό οικονομικό όφελος, εξαιτίας της μείωσης των δαπανών για επέκταση και συντήρηση των δικτύων αποχέτευσης, καθώς και του περιορισμού του κόστους λειτουργίας των εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων. Όλα αυτά έχουν ως στόχο: α) τη μείωση της συνολικής απορροής β) τη μείωση της μέγιστης απορροής γ) την αξιοποίηση του νερού της βροχής σε δευτερεύουσες χρήσεις, όπου δεν απαιτείται νερό καλών ποιοτικών χαρακτηριστικών δ) τη βελτίωση του αστικού περιβάλλοντος, ε) τη βελτίωση της ποιότητας της απορροής και κυρίως τη μείωση της ζημίας ή της όχλησης που δημιουργείται από την ανεπάρκεια του αποχετευτικού δικτύου. Τα κριτήρια χωροθέτησης των κήπων βροχής, ο σχεδιασμός, η κατασκευή, η συντήρηση το κόστος τους, καθώς και η συνεισφορά τους στη διαχείριση των ομβρίων υδάτων εξετάστηκαν διεξοδικά και παρουσιάστηκαν μέσω δύο παραδειγμάτων εφαρμογής, που αφορούσαν στις περιοχές Σαράντα Εκκλησιές και Τούμπα στη Θεσσαλονίκη. Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι το υπάρχον αποχετευτικό δίκτυο είναι ανεπαρκές και η κατασκευή των κήπων βροχής μπορεί να μετριάσει σημαντικά το πρόβλημα των πλημμυρών που δημιουργείται κατά τη διάρκεια γεγονότων βροχόπτωσης στη Θεσσαλονίκη. Στη συνέχεια έγινε διερεύνηση της επιφανειακής απορροής ομβρίων στην οδό Εθνικής Αμύνης, στο κέντρο της Θεσσαλονίκης, που παρουσιάζει πολλά προβλήματα κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων. Το οδικό δίκτυο της περιοχής θεωρήθηκε ανάλογο με δίκτυο ανοικτών αγωγών, με κεντρικό υδατόρρευμα την οδό Εθνικής Αμύνης, και η απορροή της βροχής προσομοιώθηκε μέσω του προγράμματος Hec-Hms. Εξετάσθηκαν τρία σενάρια, σε σχέση με τη λειτουργία του αποχετευτικού δικτύου και την πιθανή συμβολή κήπων βροχής: Στο πρώτο σενάριο έγινε η υπόθεση ότι δύο από τα φρεάτια υδροσυλλογής ήταν βουλωμένα, όπως συνέβαινε κατά την επιτόπια εξέταση που έγινε στις 6/3/2020. Στο δεύτερο σενάριο έγινε η υπόθεση ότι λειτουργούν κανονικά όλα τα φρεάτια, ενώ στο τρίτο συνυπολογίστηκε η μείωση της απορροής που θα προέκυπτε από την κατασκευή πέντε κήπων βροχής στην περιοχή της εξεταζόμενης οδού. Η διερεύνηση της ποιότητας του νερού της απορροής καθώς και η σύνδεσή της με την ποιότητα του υπογείου νερού θεωρήθηκε επιτακτική ανάγκη. Γι’ αυτό τον λόγο πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες και μετρήσεις φυσικοχημικών και μικροβιολογικών παραμέτρων στο νερό της βροχής στο ΑΠΘ και στο κέντρο της Θεσσαλονίκης, καθώς και στα υπόγεια νερά της Πολυτεχνικής Σχολής και της Κεντρικής Βιβλιοθήκης του Α.Π.Θ. Τα δείγματα έδειξαν ότι με την απορροή του νερού της βροχής στο έδαφος, αυτό επιβαρύνεται με έντονο μικροβιολογικό φορτίο. Η γνώμη των πολιτών για τις οικολογικές μεθόδους διαχείρισης ομβρίων εξετάστηκε με την εφαρμογή ερωτηματολογίου, το οποίο αφορούσε το κεντρικό κομμάτι της Θεσσαλονίκης. Τα αποτελέσματα του ερωτηματολογίου έδειξαν ότι: α) το 91% των ερωτηθέντων αναγνωρίζει ότι υπάρχει σοβαρό πρόβλημα κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων μέτριας έντασης, β) οι περισσότεροι από τους ερωτηθέντες (95%) είναι θετικοί για τη χρήση κήπων βροχής και άλλων οικολογικών μεθόδων διαχείρισης, οι οποίες μπορούν να μετριάσουν τα προβλήματα σε δρόμους και πεζοδρόμια σε περιόδους βροχόπτωσης και γ) 76% των ερωτηθέντων δεν είναι διατεθειμένοι να πληρώσουν κανένα χρηματικό ποσό για την κατασκευή των νέων οικολογικών υποδομών, ώστε να περιορίσουν τον κίνδυνο. Μόνο το 3% προτίθεται να πληρώσει 1€ περισσότερο στους λογαριασμούς τους στην ΕΥΑΘ Α.Ε, 6% να πληρώσει 5€, 4% να πληρώσει 10€ και 10% να πληρώσει 20€ και παραπάνω. Συμπερασματικά, καταδείχθηκε η σπουδαιότητα του ρόλου των οικολογικών μεθόδων διαχείρισης ομβρίων υδάτων και ιδίως των κήπων βροχής στον μετριασμό των προβλημάτων που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια γεγονότων βροχόπτωσης και διερευνήθηκαν βασικές πτυχές της εφαρμογής τους.