Woda, zieleń, miasto

Wielkie aglomeracje miejskie, ale także małe miasta borykają się z niekorzystnymi skutkami zmian klimatu. Nasilają się np. zjawiska związane z okresowym brakiem albo nadmiarem wody opadowej. Ekstremalna skala opadów przekracza możliwości miejskiej infrastruktury hydrotechnicznej. Aby wspomóc przeciążoną infrastrukturę, wdrażane są rozwiązania błękitno-zielone, czyli związane z retencją i infiltracją wód opadowych oraz z wykorzystaniem roślinności. Ich celem jest również podniesienie komfortu i jakości życia w mieście.

Nasza cywilizacja, mimo postępu technicznego, jest bardzo zależna od przyrody. O ile jesteśmy świadomi niszczycielskiej siły powodzi, to do społecznej świadomości powoli przebija się znaczenie wody zdatnej do picia. A przecież zanim znajdzie się ona w kranie, musi przejść przez szereg procesów. Zwiększające się zapotrzebowanie na wodę, wobec ograniczonej wydajności punktów jej poboru, wynikającej z obniżenia poziomu wód podziemnych lub powierzchniowych, w sposób nieunikniony powoduje wzrost kosztów, a nawet reglamentację. To nowa rzeczywistość, z którą muszą się liczyć nie tylko mieszkańcy miast.

Poza tym oprócz wielkich powodzi w miastach będą zdarzać się coraz częściej lokalne podtopienia — z uwagi na wyspy ciepła i wyższe zanieczyszczenie powietrza, sprzyjające destabilizacji atmosferycznej. Oba te czynniki wzmagają ryzyko powstawania burz i nawalnych deszczy na ograniczonym obszarze. Sytuację pogarsza podłączanie do starej infrastruktury kanalizacyjnej nowych osiedli. Są one projektowane z myślą o tym, by jak najlepiej wykorzystać powierzchnię działek pod zabudowę budynkami, drogami lub parkingami i powstają z minimalną, wymaganą prawem, powierzchnią naturalnie zieloną. Zjawisko to, nazywane potocznie „betonozą”, powoduje niekorzystne zmiany mikroklimatu. Skutkiem są wspomniane wyspy ciepła, tworzone przez nagrzewający się beton i asfalt. Sytuację pogarsza lokalizacja wielu nowych inwestycji na terenach, których wcześniej unikano, właśnie ze względu na zagrożenie powodziowe. Wszystko to pokazuje, jak tkanka miejskiej infrastruktury jest powiązana różnymi zależnościami — do jej planowania i do zarządzania nią potrzebne są więc interdyscyplinarne podejście i odpowiednie środki.

Mówiąc o infrastrukturze hydrotechnicznej, możemy ją rozpatrywać w różnych skalach. Duża infrastruktura obejmuje zarówno zbiorniki, zapory, wały, kanały, stopnie na rzekach, ale także zasoby wód podziemnych. Gospodarka budowlami hydrotechnicznymi i zasobami ma na celu zapewnienie bezpieczeństwa wodnego, czyli ograniczenia ryzyka powodzi lub suszy oraz zaopatrzenie w odpowiedniej jakości i w odpowiedniej ilości wodę. Najnowszym wyzwaniem jest jeszcze odporność na ataki terrorystyczne, w tym cyberataki. Tak zwana „mała” infrastruktura to np. system pozyskania, uzdatniania i dystrybucji wody poprzez wodociągi.

Podstawowym zadaniem takich systemów (błękit dotyczy wody, zaś zieleń jest oczywistym odwołaniem do roślinności) jest retencja, czyli opóźnienie spływu wody opadowej i roztopowej. Wprawdzie opady deszczu wiążą się z zagrożeniem powodziowym, nie zmienia to jednak faktu, że tylko one zasilają wody podziemne. Dotychczas praktykowane jak najszybsze pozbywanie się deszczówki jako problemu — zagrożenia powodzią, jest krótkowzroczne. Obecny niekorzystny bilans wodny zmusza do zatrzymywania lokalnie jak największej ilości wody, aby ją wykorzystać, a nie tylko opóźnić jej spływ. Takie podejście do obiegu wody nazywamy ekohydrologią. Jak wyjaśnia dr hab. inż. Jadwiga Królikowska, prof. PK: — Ekohydrologia, to rozwiązania, które nie zaburzają naturalnego obiegu wody w przyrodzie. Wszystko to robimy, żeby wrócić do warunków, które występowały w miastach jeszcze 70 lat temu. Wtedy to, co spadało z nieba, aż w 70 procentach odpływało do środowiska gruntowo-wodnego i zasilało obieg, a jedynie 30 procent spływało do kanalizacji. Teraz proporcje są odwrotne. Dąży się więc do tego, by woda deszczowa pozostała tam, gdzie doszło do opadu.

Wprowadzenie rozwiązań infrastruktury błękitno-zielonej wymaga uwzględnienia wielu czynników, aby działały one zgodnie z naturą. Przykładem jest odpowiednie zaprojektowanie i wykonanie systemu obiegu wody. Musi on uwzględniać jej swobodny dopływ do obiektu, właściwe spadki i przekroje przepływu, a także być zabezpieczony przed przepełnieniem lub zablokowaniem zanieczyszczeniami. Do filtracji służą separatory i osadniki, oddzielające od wody zanieczyszczenia stałe lub sypkie. Jest to szczególnie istotne w instalacjach zasilanych wodami roztopowymi, które mogą nieść piasek lub żwir. Należy też mieć na uwadze, że woda taka może być zasolona. Filtracja, a następnie pochłanianie i rozkładanie zanieczyszczeń są bardzo ważne na terenach narażonych na skażenie, jak choćby stacje paliwowe.

Dobór roślinności wymaga uwzględnienia także bardzo wielu czynników. Jest m.in. stopień nasłonecznienia, warunki wodne i glebowe, częstotliwość opieki i narażenie na ewentualne szkodliwe czynniki. Najmniej wymagające są uprawy ekstensywne roślin wieloletnich, odpornych na trudne warunki i o ograniczonym wzroście. Uprawa intensywna wymaga przeprowadzania wielu zabiegów, dbania o nawadnianie — przykładem są trawniki, ale także młode drzewa.

Właściwie stosowana błękitno-zielona infrastruktura pomaga zmniejszać zagrożenie powodziowe i poprawiać bilans wodny, może wpływać korzystnie na lokalny mikroklimat, oczyszczać wody opadowe, pozwalając na ich dalsze wykorzystanie. Wśród pozytywnych skutków znajdują się więc wymierne krótko- i długoterminowe zyski ekonomiczne oraz bardzo ważne społeczne korzyści: komfort i lepsza jakość życia w mieście. Urządzanie błękitno-zielonej infrastruktury sprzyja też integracji mieszkańców.

Trzeba pamiętać, że błękitno-zielona infrastruktura nie przyjmie całości opadów, ale wspomaga większą infrastrukturę hydrotechniczną. Dr hab. inż. Jadwiga Królikowska, prof. PK wyjaśnia:

— Kiedy zaczynałam studia, mówiło się, że kanalizację projektuje się na deszcz pojawiający się raz na 10–20 lat. W tej chwili takie deszcze pojawiają się nawet kilka razy w ciągu roku. W związku z tym musimy być świadomi, że nie zlikwidujemy wszystkich zjawisk, które nam zagrażają, ale możemy łagodzić ich skutki.

Jeśli błękitno-zielona infrastruktura jest powszechnie i efektywnie zastosowana, mówi się wtedy o mieście jak o gąbce. Porównanie jest obrazowe i dobrze oddaje ideę przyjęcia i zgromadzenia nadmiaru wody na całym obszarze miasta, zamiast kumulowania jej w niżej położonych miejscach.

Retencję można rozwiązać na wiele sposobów. Woda może być magazynowana w zbiornikach naziemnych lub podziemnych, ciekach, mokradłach (retencja powierzchniowa) lub w gruncie (retencja gruntowa). Deszczówka może być następnie odparowana, infiltrowana, czyli rozsączana w gruncie albo wprowadzana stopniowo i w sposób kontrolowany do kanalizacji lub innego odbiornika. Połączenie retencji wód opadowych z dalszym ich wykorzystaniem, zwłaszcza do uprawy roślin, jest bardzo pożytecznym aspektem błękitno-zielonej infrastruktury.

Najprostszym przykładem retencji w skali mikro jest podłączenie do rynien zbiorników na deszczówkę. Inwestycja jest tania i prosta w realizacji, pozwala uzyskać darmową wodę np. do podlewania. Praktycznie bezobsługowe są ogrody deszczowe lub zbiorniki bioretencyjne, również zasilane z rynny. Są one porośnięte roślinnością, która gromadzi, oczyszcza i wprowadza do gleby wodę deszczową. Ogród deszczowy można posadzić w donicy lub na specjalnie przygotowanym stanowisku gruntowym, a zbiornik biorentencyjny powstaje w odpowiednio ukształtowanym zagłębieniu w gruncie. Zbiorniki takie cechuje różnorodność kształtów, są łatwe w kompozycji, utrzymaniu i pielęgnacji. Ze względu na roślinność można je stosować na stanowiskach zacienionych lub słonecznych. Większe zbiorniki bioretencyjne mogą być zasilane nie tylko z dachu — deszczówka, zamiast do kanalizacji, może do nich wpływać np. wpustką uliczną z dowolnych powierzchni utwardzonych.

Bezpośrednio podlewane deszczem mogą być zielone dachy. Mają walory krajobrazowe i mikroklimatyczne (nawilżają i oczyszczają powietrze). Stanowią ochronę przeciwpożarową i tłumią hałas, izolują termicznie i łagodzą wahania temperatur. Są jednak kosztowne ze względu na duże obciążenie skomplikowaną wielowarstwową strukturą. Dzięki niej woda deszczowa jest częściowo gromadzona i wykorzystywana przez rośliny, a częściowo odparowywana i stopniowo oddawana do kanalizacji.

Gruby i ciężki zielony dach z roślinnością intensywną w postaci bylin i krzewów, rozchodników i traw ma nachylenie ograniczone do 5 proc., wymaga większej pielęgnacji, w tym nawadniania w czasie suszy oraz nawożenia, ale posiada zdolność retencyjną do 90 proc. Roślinność ekstensywna na zielonym dachu w postaci mchów, porostów, traw, rozchodników jest niska i bardzo odporna na niekorzystne warunki atmosferyczne. Nie wymaga specjalnej pielęgnacji i nawadniania, a niewielka grubość warstwy wegetacyjno-magazynującej i drenażowej powoduje, że taki dach jest stosunkowo lekki, od 50 do 150 kg/m², a zdolność retencyjna jest w zakresie 40 proc. — 80 proc.

Najprostszym sposobem na zagospodarowanie wody opadowej jest infiltracja, czyli wsiąkanie w grunt. Zaletą takiego sposobu retencji jest zasilanie wód podziemnych oraz poprawa wegetacji okolicznych roślin. Najbardziej naturalne jest wykorzystanie powierzchni zielonych. Jednak jeśli konieczne jest uzyskanie odpowiedniej nośności i przyczepności, to zamiast litego asfaltu lub betonu można odpowiednio przygotować nawierzchnie przepuszczalne. W przypadku chodników wystarczy zapewnić odpowiednio szerokie odstępy między płytami i przepuszczalny materiał wypełniający. Jeśli wymagana jest wyższa nośność, można ułożyć elementy z tworzywa sztucznego lub betonowe, na odpowiedniej podbudowie. Po wypełnieniu luk ziemią i trawą lub kruszywem tworzą strukturę, pozwalającą na przyjęcie dużych obciążeń.

Infiltrację można zintensyfikować. Głównym zadaniem jest polepszenie przepuszczalności podłoża i zwiększenie powierzchni, na której ten proces zachodzi. Można go także rozłożyć w czasie, stosując dodatkowe zbiorniki. W zależności od potrzeb zbiorniki gromadzące deszczówkę mogą być okresowo suche lub mokre, ze stałą strefą wodną, stosowane są także zbiorniki podziemne. Jeśli ukształtowanie terenu wymusza większe zapotrzebowanie na lokalne rozsączanie wody, można wykorzystać systemy infiltrujące lub wyparowujące.

Wsiąkanie do gruntu może być wspomagane drenażem podziemnym, dzięki czemu przesączanie nadmiaru deszczówki trwa od kilku do kilkudziesięciu godzin. Przykładem lokalnych zagłębień terenu przeznaczonych do okresowego gromadzenia wody są sadzawki deszczowe z bioretencją lub rowy chłonne z infiltracją. Stale wypełnione wodą stawy retencyjne mogą także oczyszczać wodę przez sedymentacje zanieczyszczeń i podczyszczanie przez rośliny w strefie wlotowej. Wyparowywanie wody wymaga większej powierzchni zbiornika, ale może być też wspomagane przez instalację fontanny. Ze względu na koszty budowy i eksploatacji takie efektowne rozwiązanie jeszcze nie jest często stosowane.

W dotychczas obowiązującym wzorze zadbanego ogrodu niezbędny jest krótko przystrzyżony trawnik. Chociaż ma on swoje walory estetyczne, to jednak ich utrzymanie wymaga wielu zabiegów. Przykładem efektownej, bioróżnorodnej, odpornej i taniej w utrzymaniu alternatywy jest łąka kwietna. Odpowiednio skomponowana mieszanka roślin raz wysiana może być uprawiana przez wiele lat, wymaga jedynie dwóch koszeń w ciągu roku. Łąka kwietna tworzy atrakcyjne środowisko dla owadów, przyciągając zapylacze w postaci pszczół lub motyli (parki motyli). Skutkiem „ubocznym” pojawienia się wielu owadów może być zwiększenie liczebności ptaków owadożernych.

Dr hab. inż. Jadwiga Królikowska prof. PK podsumowuje realizację łąki kwietnej na kampusie Politechniki Krakowskiej:

— Zielona infrastruktura pomiędzy budynkami WIL a WIŚiE powstała w zeszłym roku i teraz się odradza. Jest tam łąka kwietna, są ule — zamiast jałowego trawnika warunki dla bioróżnorodności i przyjemniej przechodzi się obok kwiatów. Zdecydowanie lepsza jest chłonność wodna. Jednak wciąż jeszcze na terenach zielonych w naszym mieście pokutuje skłonność do niskiego koszenia. Koszenie może wprawdzie sprzyjać infiltracji wód opadowych do wód gruntowych, ale tylko pod warunkiem że warstwa wierzchnia gleby nie jest przesuszona. Jeśli trawnik jest koszony, a gleba jest sucha — co niestety trwa przez większość roku — infiltracja jest bardzo ograniczona. Dodatkowym czynnikiem są koszty — utrzymanie upraw intensywnych, wymagających wielu zabiegów, kosztuje więcej niż upraw ekstensywnych.

Łąki kwietne w połączeniu z drzewami i wieloletnimi, odpornymi roślinami ozdobnymi są sprawdzonym przepisem na parki kieszonkowe, których liczba w Krakowie zbliża się do trzydziestu.

Bywa, że dysponuje się zaniedbanym terenem z niekorzystnymi warunkami glebowymi. Wtedy ratunkiem może być uprawa łąki ruderalnej z silnymi i odpornymi pionierskimi roślinami, regenerującymi glebę. Innym sposobem na „zazielenienie” trudnych stanowisk, np. zacienionych dużymi drzewami, są łąki z roślinami bylinowymi o korzeniu palowym. Wymagają wcześniejszego przygotowania stanowiska i pielęgnacji w pierwszych latach, ale w następnych wykazują się dużą wytrzymałością. Nawet betonowo-asfaltowo-szklaną pustynię centrów miast można zazielenić. Rozwiązaniem jest wykorzystanie trzeciego wymiaru przez rośliny pnące, na murach i ogrodzeniach, ale zielone ściany można też łatwo stworzyć, budując proste i tanie konstrukcje wsporcze. Nie zajmują wiele miejsca, a zapewniają dużą poprawę lokalnego mikroklimatu: zmniejszają amplitudy zmian wilgotności, asymilują CO₂ i produkują tlen, pochłaniają pyły, a odpowiednio usytuowane dają cień i izolują od hałasu.

Błękitno-zielona infrastruktura może też ukształtować krajobraz miasta. Tak jest w przypadku krakowskich „Malediwów”, czyli malowniczych stawów bioretencyjnych, powstałych na łąkach przy Tauron Arenie. W tej okolicy znajdują się inne wielkopowierzchniowe budynki z wielkimi parkingami, powstają nowe osiedla. Skanalizowanie wód opadowych z tych terenów do Kanału Nowohuckiego spowodowałoby jego przeciążenie. Powstał więc system retencyjny w postaci suchych i mokrych zbiorników. Udało się stworzyć bardzo efektowne rekreacyjne miejsce, przyciągające wielu odwiedzających.

Przykładem błękitno-zielonej infrastruktury są miejskie ogrody społeczne. Stworzone zgodnie z ideą samowystarczalności żywnościowej dają użytkownikom możliwość okresowej produkcji warzyw na własne potrzeby, własnymi siłami, w najbliższym otoczeniu. Jeden z pierwszych takich ogrodów powstał właśnie w Krakowie na dotychczasowych nieużytkach, przekazanych przez miasto. Użytkownicy otrzymali w drodze naboru 25 m² ziemi do indywidualnej uprawy oraz możliwość korzystania ze wspólnej infrastruktury. Taka mikroobszarowa formuła sprawia, że ogrody społeczne mogą powstać w miejscach innych niż tradycyjne rodzinne ogródki działkowe. Istotnym wymogiem jest bliskość miejsca zamieszkania użytkowników. Ma sprawić, że ogródki będą stale zadbane i nie tylko dostarczą żywności, ale także podniosą estetyczną wartość otoczenia oraz przyczynią się do integracji lokalnej społeczności.

Innym trendem związanym z inicjatywami społecznymi i lokalną produkcją żywności są ogrody pionowe. Wykorzystując w nich odpowiednie instalacje oraz wybrane gatunki warzyw możliwa jest uprawa np. pomidorów na klatkach schodowych. Pokazuje to, że błękitno-zielona infrastruktura otwiera nowe możliwości.

Nowe podejście do gospodarowania wodami opadowymi wprowadzone ustawą „Prawo wodne” z 2017 r. kładzie nacisk na zwiększenie retencji terenowej i wykorzystanie wód opadowych. Również prawo budowlane i warunki techniczne, zapisy Komisji Europejskiej, a także wprowadzone w Krakowie zalecenia dotyczące rozwoju infrastruktury technicznej w „Studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego Miasta Krakowa” nakazują retencjonowanie wód opadowych, regulację lub chwilowe wstrzymanie dopływu wód opadowych oraz redukcję ich zanieczyszczeń.

W 2024 r. Katedra Geoinżynierii i Gospodarki Wodnej Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki oraz Katedra Architektury Krajobrazu Wydziału Architektury na Politechnice Krakowskiej przygotowały opracowanie „Program zielono-błękitny Kampus PK” dla kampusu Warszawska. Obecnie trwają prace nad takim opracowaniem dla kampusu Czyżyny.

Infrastruktura błękitno-zielona w miejskiej praktyce rozwojowej była również tematem wiodącym I Ogólnopolskiej Konferencji Naukowo-Technicznej „Woda — Zieleń — Miasto”, zorganizowanej przez Katedrę Geoinżynierii i Gospodarki Wodnej WIŚiE PK, Państwowe Gospodarstwo Wodne „Wody Polskie” — Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Krakowie, Wodociągi Miasta Krakowa i Zarząd Zieleni Miejskiej w Krakowie. Patronat honorowy nad konferencją sprawowali: rektor PK prof. Andrzej Szarata, minister infrastruktury Dariusz Klimczak, wojewoda małopolski Krzysztof Jan Klęczar, prezydent miasta Krakowa Aleksander Miszalski, marszałek województwa małopolskiego Łukasz Smółka, prezes Izby Gospodarczej Wodociągi Polskie Paweł Sikorski oraz prezes Krajowego Zarządu Gospodarki Wodnej PGW „Wody Polskie” Mateusz Balcerowicz. Przewodniczącym komitetu naukowego konferencji był dr hab. inż. Tomisław Gołębiowski, prof. PK, kierownik Katedry Geoinżynierii i Gospodarki Wodnej WIŚiE, a komitetowi organizacyjnemu przewodniczyła dr hab. inż. Jadwiga Królikowska, prof. PK.

Spotkanie, które odbyło się w dniach 8–9 maja w Urzędzie Miasta Krakowa oraz w Pawilonie Konferencyjno-Wystawowym „Kotłownia”, wpisało się w jubileusz 80-lecia Politechniki Krakowskiej i było jednym z punktów obchodów miesiąca Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki PK.

Podczas konferencji omówiono problemy miast dotkniętych skutkami zmian klimatu. Przedstawiono krajowe i zagraniczne przykłady rozwiązań dotyczących infrastruktury wodnej i zieleni miejskiej, na rzecz polepszenia retencji i wykorzystania wód deszczowych. Nie wszystkie sposoby są uniwersalne i łatwe do zastosowania, dlatego ważnym tematem było uwzględnienie lokalnej specyfiki w realizacji optymalnych rozwiązań. Podniesiono znaczenie wieloskalowego podejścia — skutki miejscowych działań mogą być nie tylko lokalne, ale także regionalne. Sesje plenarne i panelowe uzupełnione były przez sesje posterowe, a w czasie zajęć warsztatowych można było zwiedzić zrealizowane w Krakowie parki kieszonkowe i ogrody deszczowe, po których oprowadzał dyrektor krakowskiego Zarządu Zieleni Miejskiej Łukasz Pawlik. Możliwe było także zapoznanie się z ofertą firm branżowych.

Ważną część konferencji stanowiło omówienie współpracy pomiędzy instytucjami samorządowymi, rządowymi oraz środowiskiem naukowym i biznesowym. Ma ona służyć tworzeniu spójnych rozwiązań technicznych, ekonomicznych i prawnych. Podkreślano konieczność równoważenia ładu gospodarczo-społecznego z wodno-środowiskowym już na etapie planowania przestrzennego, co wymaga dalekosiężnej strategii. Jej elementem jest także konieczności kształcenia kadr specjalistów w tym obszarze.

Dr hab. inż. Jadwiga Królikowska, prof. PK podkreśliła potrzebę planowania rozwoju miast z uwzględnieniem infrastruktury błękitno-zielonej:

— Gospodarka wodna, wspomagana przez rozwiązania bazujące na naturze, nie funkcjonuje niezależnie, w oderwaniu od tkanki miasta. Miasto jest dynamicznym systemem, cały czas się rozwija. Rozwiązanie stworzone pięć lat temu mogło się wydawać wysokim standardem funkcjonowania, jednak w tym czasie mogło się już wyczerpać. Wymaga to więc pracy decydentów odpowiedzialnych za planowanie, stąd udział w naszej konferencji głównego architekta miasta Krakowa Janusza Sepioła. Mówiąc o błękitno-zielonej infrastrukturze miasta, nie możemy uciec od zagadnień związanych z zagospodarowaniem i planowaniem przestrzennym. Dopiero to wszystko daje możliwość wdrażania rozwiązań polepszających komfort życia.