Komplexní pohled od návrhu k realizaci odlehčovacích komor

18. 4. 2013

Objekty odlehčovacích komor jsou pro mnoho projektantů i úředníků stále tabu! Zatím co druhá skupina se má na co vymlouvat, protože legislativa v této problematice stále silně kulhá, projektanti by v mnoha ohledech mohli svoje návrhy zlepšit. Proto bych se v tomto článku chtěl podělit o praktické zkušenosti s komplexním projektovým návrhem odlehčovacích komor a jejich realizacemi, které jsem nabyl během let, po které nabízíme možnost dodání prefabrikovaných OK typu AS-BALOK a  AS-ŠOK . Tuto problematiku bych chtěl probrat spíše po praktické stránce, i když je jasné, že teorii vč. hydraulických výpočtů u této problematiky nelze ignorovat. V první, obsahově větší, části se proto věnuji problematice se kterou se projektant potýká při návrhu a v druhé části se podíváme na samotnou realizaci takovýchto objektů na stavbě.

Komplexní pohled
Z hlediska kvalitního návrhu je nejdůležitější neztratit nadhled a celou lokalitu řešit jako jeden systém. Tento systém je složen z různých kanalizačních objektů s odlišnými funkcemi, z čistíren odpadních vod a jejich trubního propojení. Zde je si nutné připomenout o co se to vlastně snažíme. Chceme spolehlivý stokový systém, který má minimální dopad na životní prostředí a je stále ekonomicky únosný. I dobře navržená komora, která je vyřešena mimo tento koncept, může a bude činit problém. Z hlediska této strategie by idealizovaný návrh stokového systému zjednodušeně vedl k systému, který by se vyznačoval minimálními profily kanalizačních trub, na kterých by po krátkých úsecích byly 100% funkční OK. Tedy objekty, které opravdu zbavují odpadní vody veškerého znečištění a to vše za podmínky, že náklady na tyto OK nebudou větší než uspořené náklady díky malým profilům kanalizace. I zde by se našli výjimky například v podobě malých, ale hustě osídlených povodí, kde by se spíše uplatnila kanalizace oddílná. Těchto případů je po naší zemi však méně a proto bychom se měli věnovat spíše zlepšení funkce jednotlivých OK.

Pojďme si tedy říci něco o samotném návrhu OK. Zde je opět nutné se nesoustředit pouze na fyzikální řešení objektu, ale uvědomit si, co se děje v blízkosti těchto objektů. Tj. náš úkol není pouze hydraulicky rozdělit 500 l/s na 30 l/s, které svedeme do ČOV a 470 l/s, které odvedeme do recipientu. Ne. Náš úkol je vybilancovat, jestli je 30 l/s optimálních a soustředit se na to, aby ve zbývajícím odtoku do recipientu bylo co nejmenší znečištění. Minimum plovoucích látek, které způsobují i estetické problémy, a hlavně nerozpuštěné látky, na které je většina znečistění navázána. Případně uvažovat i s určitým technickým opatřením pro odlehčené vody. Toto opatření ovšem nesmí působit kontraproduktivně na účinnost celkového systému. Například návrh retenční nádrže je určitě prospěšný, ale prospěšným přestává být v situaci, kdy celkový zachycený objem je větší než může ČOV zvládnout. Takto dobře míněné řešení končí snížením účinnosti ČOV nebo jejím kolapsem na celé týdny. V rámci technické pomoci, kterou poskytujeme projektantům při návrhu, se dostáváme pouze k té části návrhu, který řeší samotnou OK. A tak bych se nadále soustředil pouze na tuto část problematiky.

Nejčastější problémy při návrhu OK
Zde si probereme postupně nejčastější problémy při návrhu OK, se kterými se běžně setkáváme. Takže, pomoc, tj. hydrotechnický výpočet OK poskytujeme jako podporu projektantům, kteří jsou v situaci, kdy znají koncepci celé stokové sítě, poměry nad OK a v toku, tj. znají:

• max. hod. průtok odpadních vod (suchých splašků) Qsh [l/s],
• max. návrhový průtok srážkových vod Qdest (Qmax) [l/s],
• násobek ředění m = n+1 nebo přímo Qhr (Qzřed) [l/s],
• profil přívodní stoky - vnitřní světlost, D [mm],
• navržený spád přívodní stoky, JP [‰].

S prvním úskalím při samotném návrhu OK se potýkáme při ověřování typu proudění v přívodní stoce. Nezřídka se potkáváme i s návrhy, kde přítoková stoka je ve spádech větších než 20 promilí a kde se počítá s téměř 100% využitím kapacity potrubí. Musíme si uvědomit, že většina OK pracuje na principu dělení nehomogenního toku odpadních vod (sedimentace) tak, aby docházelo k zachycení co největšího znečištění. Proto by proudění v přívodní stoce mělo být v režimu říčního proudění tj. Froudovo číslo musí být Fr < 1.

Při nedodržení této podmínky většinou náprava spočívá ve zmenšení sklonu případně zvětšení DN tak, aby vyhovovalo svojí kapacitou. Většina návrhů má sklon přívodní stoky menší než 8 promile.

A naopak, proto aby nevznikl vodní skok, který má za následky vzdouvání hladiny v OK za přepadem, musíme dbát na to, aby v odlehčovací stoce vznikalo bystřinné proudění tj. Froudovo číslo musí být Fr > 1. Náprava pět spočívá ve změně sklonu, tentokráte však v jeho zvětšení.

S uklidněním proudu v přívodní stoce souvisí i druhé úskalí. V mnoha případech se setkáváme s tím, že před OK se nacházejí různé objekty, jako jsou směrové oblouky, soutokové šachty, spadiště a další objekty, které způsobují promísení (homogenizaci) přitékajících vod na OK, což má za následek nadměrný únik nerozpuštěných látek do toku. V různých publikacích se uvádějí odlišné hodnoty, které jsou většinou vázány na násobek jmenovité světlosti. Minimální požadavek, který je opravdu důležité dodržet je 10-ti násobek DN.

Třetí úskalí překonáváme při ověřování technických možností zvoleného typu OK. Je samozřejmé, že se při návrhu musí vycházet na základě možnosti osazení, jak situačního tak i výškového uspořádání jednotlivých typů OK, ale nesmí se taktéž zapomínat, že odlehčovací komory nejsou všemocné a že rozhodně nelze bez problémů oddělit ze 3 m ³ /s třeba 15 l/s. U štěrbinových OK se uvádí, že pro akceptovatelné překročení hraničního průtoku Qhr musí být dodržen poměr celkového přítoku na OK ku hraničnímu odtoku (do ČOV) v poměru 10 až 12 : 1 (to znamená, že na ČOV musí odtéci minimálně 1/12 návrhového průtoku). U OK s bočním přepadem je pak minimální hraniční odtok Qhr na ČOV limitován možností regulace. V obyčejných případech dimenzí škrtící tratě. Při použití potrubí DN 200 je min. Qh cca 40 l/s u DN 150 je min. Qh cca 20 l/s. Další možností regulace je použití regulátoru průtoku za OK, ale toto řešení je již investičně daleko náročnější. Pro srovnání, německá norma ATV-A 128 dokonce v těchto případech udává minimální odtok z OK na ČOV 50 l/s.

U většiny typů OK je též nutné dodržení podmínky neovlivňovat dění hladinou spodní vody v OK což je další úskalí, se kterým se občas potkáváme při návrhu. Bohužel zde neexistuje žádná fixní vzdálenost, jako je to u přítoku, protože ovlivnění vychází z výšky hladiny a ta je zase vázaná na ztráty především místní. Tyto ztráty jsou vždy odlišné v závislosti na součiniteli místních ztrát a rychlosti v daném profilu.

Stavební praxe
Z hlediska provozní spolehlivosti OK je nezanedbatelné taktéž kvalitní stavební provedení. Při hydrotechnickém výpočtu se počítá např. s koeficienty udávajícími místní ztráty na vtoku či odtoku, nastavením hrany a výšky odtoku. Odchylky od těchto hodnot mohou ovlivnit hladiny v OK i o několik desítek centimetrů a to pak může vést například ke vzdutí přívodní stoky a využití „sklepní retence“.

Nechci paušalizovat stavební firmy, ale v mnohých případech zejména u menších objektů OK neodpovídá výsledné dílo předpokládanému. Myslím si, že k tomu nevede ani tak laxnost jako zejména to, že stavebníci neznají funkci, natož pak princip a pak stačí malé opomenutí v projektu, například chybějící kóta, a s komentářem „co to bylo zase za inženýra“ je problém na světě. A to již nekomentuji ani ty, kteří sice pochopí princip, ale bez jakéhokoli výpočtu udělají něco, co se ani odlehčovací komorou nedá nazvat. Příklad takovéto svéhlavosti naleznete ve fotodokumentaci. Ale abych nebyl tak jízlivý, je jasné, že stavebníkům značně ztěžuje práci fakt, že OK jsou objekty velmi složité, individuelní a náchylné na přesnost. Toto vše skloubit na stavbě je velmi obtížné.

V praxi jsme si odzkoušeli, že výhodou v těchto případech je použití „prefabrikovaných“ OK. Samozřejmě jde o prefabrikaci pouze částečnou, protože vnitřní uspořádání OK je vždy individuálně odlišné. Jde pouze o to, že veškeré tvarové zpracování je provedeno v dílně. A zde je možno vše připravit přesně dle návrhu. S výhodou proto používáme dvouplášťové konstrukce OK včetně armovací výztuže (princip ztraceného bednění). Tyto objekty lze pak na stavbě snadno a jednoduše osadit a bez jakéhokoli dalšího bednění a armování se pouze určené části objektu vyplní betonem. Po té co beton získá požadovanou pevnost, převezme na sebe veškerou statiku objektu a vnější i vnitřní polypropylénový skelet nadále objektu slouží jako primární ochrana proti agresivním vodám.

Doufám, že výše uvedené připomínky a postřehy pomohou s řešením právě těchto menších komor, o kterých byla řeč. Jde přece jen o pár pravidel, která nám pomohou ke zlepšení funkčnosti a tím přispějí i k minimalizaci látkového znečištění, které se do toku dostává přes odlehčovací komory. Samozřejmě rádi Vám v těchto případech budeme k dispozici.

Ing. Milan Uher

Tento článek byl již v plném znění publikován ve sborníku k seminářům ASIO, spol. s r.o. „Srážkové a šedé vody aneb „colors of water““ (leden,únor 2013).