A csapadékvíz összegyűjtési modellek a tetőkről, teraszokról, udvarokról és egyéb át nem eresztő épületfelületekről származó esővizek koncentrálására, összegyűjtésére, tárolására és kezelésére irányuló különböző technikai megoldásokat foglalják magukban.
Az összegyűjtött esővíz polgári felhasználása eltérő (pl. WC-öblítés, mosás, kerti öntözés, terasztakarítás és egyéb szórványos kültéri felhasználás, mint például az autómosás), de mindegyik célja a központi forrásból származó ivóvíz fogyasztásának csökkentése. (Hatt et al., 2006; Campisano et al., 2017). Ghaffarian Hoseini et al. (2016) azt sugallják, hogy ezek a felhasználások globálisan a háztartások teljes vízfogyasztásának 80–90%-át teszik ki.
A csapadékvíz-gyűjtés a vízellátás kiegészítő eszköze lehet, különösen a vízhiányos településeken. Hammes et al. (2018) úgy becsülte, hogy egy egyetemi központban 45 m3 -es csapadékvíz tartály (összesen 5500 m2csapadékvíz gyűjtőterület) alkalmas porózus aszfaltburkolatról szűrt csapadékvíz fogadására, mellyel akár 54%-os ivóvíz megtakarítás is elérhető lenne, ha a gyűjtött csapadékvizet újra felhasználnák például a toalettek öblítésére.
Ha a jövőben folytatódik a mezőgazdasági vízigény jelenlegi csökkenő tendenciája, akkor a talajvíz felhasználás több mint 20%-kal csökkenhet, amely valószínűleg a víztartó réteg biztonságos hozamát és a víz energiaigényének csökkenését eredményezné. Ha a mezőgazdasági tevékenység lassabban csökken, vagy több évtizedes aszály lép fel, akkor további energiaigényes forrásokból származó vízre lesz szükség. Ez veszélyezteti a biztonságos hozam elérését, és akár 15%-kal növeli a víz energiaigényét. Éppen ezért az ivóvízforrások csökkenése miatt a csapadékvíz értékes erőforrássá vált. A csapadékvíz összegyűjtése magában foglalja a csapadékeseményekből származó elfolyások összegyűjtését növényzettel borított rendszereken keresztül, beleértve a bioretenciót és a vízelvezető rendszereket, valamint a vízelvezető rendszereket, például a cső- és csatornahálózatokat (Mitchell et al., 2007).
A kutatók ugyanakkor azt is hangsúlyozzák, hogy a városi csapadékvíz lefolyás jelentősen hozzájárul a nehézfémek (Cu, Pb, Ni és Zn), a lebegő anyagok és a tápanyag (nitrogén és foszfor) szennyezéshez (Ermolin et al., 2018). A stratégiai területeken elhelyezett beszivárgó árkok, növényzettel borított pufferek, zöldtetők és fadoboz-szűrők alkalmazása csökkentheti az ilyen természetű szennyezést (Zhang et al., 2020).
A csapadékvíz tetőtéri összegyűjtésének hatékonyságát több kutatás is vizsgálta: a folyamatos csapadékvíz-kezelési kiáramlási modellt (CSTORM) Hardin és munkatársai fejlesztették ki (2012) csapadékvíz-gazdálkodási zöldtető tervezésének tömegmérleg-szemléleteként a csapadékvíz elfolyás mennyiségének csökkentésére és minőségének javítására. A tudományos irodalom azt mutatja, hogy az épületben kiválasztott esővíz-felhasználás és a megvalósítási projekt típusa (felújítás vagy új építés) jelentősen befolyásolja a rendszer gazdasági életképességét (Devkota et al., 2015).
Az esővízgyűjtő rendszerek között általában hagyományos és innovatív technológiai rendszereket különböztet meg a szakirodalom. Alberto et al. (2017.) tanulmányí a hagyományos esővízgyűjtő rendszerek tervezési konfigurációit és telepítési protokolljait vizsgálta. Az ilyen rendszer központi eleme az esővíztartály, amely lehetővé teszi az összegyűjtött esővíz tárolásának és kezelésének alapvető funkcióinak megvalósítását. A gyűjtőfelület jellemzően az épület teteje, de a tartályhoz más át nem eresztő vízgyűjtő felületek (általában az épülethez szorosan kapcsolódóak) is csatlakoztathatók. Eső esetén a keletkezett lefolyás a gyűjtőrendszeren (általában ereszcsatornák és ejtőcsövek rendszerén) keresztül a tartályba kerül, és ideiglenesen eltárolódik, hogy az épület beltéri és kültéri felhasználásához szükséges esővíz-igényt kielégítse. Általában külön csőhálózatra van szükség ahhoz, hogy az esővíztartályt a készülékekhez és csapokhoz csatlakoztassa az esővíz használatához. A gyakorlatban egy vagy több szivattyút alkalmaznak a megfelelő nyomásmagasság biztosítására terelők, törmelékszűrők és szűrők beiktatáásval. Az elterelők leválasztják és a szennyezettebb részt és a csatornarendszerbe továbbítják, míg szilárd anyagok (üledék, törmelék, levelek stb.) és részecskék felfogására szolgálnak (Abbasi et al. 2011.).
A rendszerkonfiguráció terén globálisan zajlik az innováció a rendszerekkel, kezdve a tároló részekre bontásától az egymással összefüggő moduláris rendszerek és összecsukható tartályok használatával, az ereszcsatorna-alapú gyűjtésig és tárolásig (Hardie, 2010 ). A közelmúltbeli kutatási projektek a kettős tároló létesítmények beépíthetőségét vizsgálták az esővízgyűjtő-rendszerekbe, külön tartályegységekkel, amelyeket a csapadékvíz visszatartására és a visszatartási tárolási célokra egyaránt kijelöltek. A visszatartó tároló térfogatot úgy tervezték, hogy megfeleljen a felhasználói igényeknek, és a visszatartási tároló térfogat (amely általában a tárolótartály felső részét tartalmazza) ideiglenes tárolótérként szolgál a lefolyás szabályozásához. A két tárolótér egy kis nyílással köthető össze, amely lehetővé teszi, hogy a visszatartó részben lévő víz lassan kifolyjon, és helyet hagyjon a tartályban a következő esőzés előtt. A kutatások másik irányvonala e rendszerek testre szabására irányul. Az ilyen bonyolultabb rendszerekbe bele lehet foglalni más rendszerelemeket is (pl. infiltrációs rendszerek, esőkertek, bioretenciós cellák stb.) való kombinált használatát. Az ilyen létesítmények lehetővé teszik a tartály túlcsordulásának kezelését, az első öblítés eltérítését vagy a kettős tárolási kibocsátást. Ezeket a rendszereket különböző okos eszközökkel is kiegészítik egyes projektek, így például szenzorok. felügyeleti vezérlési és adatgyűjtési rendszer hozzáadásával az esővízgyűjtő rendszerek automatizálása és vezérlése, valamint a tárolt esővízkészletek optimális kezelése érdekében.
Forrás:
Abbasi, T., & Abbasi, S. A. (2011). Sources of pollution in rooftop rainwater harvesting systems and their control. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 41(23), 2097-2167.
Campisano, A., Butler, D., Ward, S., Burns, M. J., Friedler, E., DeBusk, K., … & Han, M. (2017). Urban rainwater harvesting systems: Research, implementation and future perspectives. Water research, 115, 195-209.
Devkota, J., Schlachter, H., & Apul, D. (2015). Life cycle based evaluation of harvested rainwater use in toilets and for irrigation. Journal of cleaner Production, 95, 311-321.
GhaffarianHoseini, A., Tookey, J., GhaffarianHoseini, A., Yusoff, S. M., & Hassan, N. B. (2016). State of the art of rainwater harvesting systems towards promoting green built environments: a review. Desalination and Water Treatment, 57(1), 95-104.
Hammes, G., Thives, L. P., & Ghisi, E. (2018). Application of stormwater collected from porous asphalt pavements for non-potable uses in buildings. Journal of environmental management, 222, 338-347.
Hatt, B. E., Deletic, A., & Fletcher, T. D. (2006). Integrated treatment and recycling of stormwater: a review of Australian practice. Journal of environmental management, 79(1), 102-113. Mitchell, V., Deletic, A., Fletcher, T. D., Hatt, B. E., & McCarthy, D. T. (2007). Achieving multiple benefits from stormwater harvesting. Water science and technology, 55(4), 135-144.
