Generel odvodnění hlavního města Prahy

Úvod

Generelní řešení odkanalizování má v hlavním městě dlouhou tradici. První koncepční návrh vznikl již v druhé polovině 19. století a díky velkorysému řešení z něj mohli Pražané těžit poměrně dlouhou dobu. Cíle koncepčních studií a generelů kanalizace, pro které v současnosti vzhledem k rozsahu zpracování používáme komplexnější název Generely odvodnění, se v průběhu doby měnily, a to v závislosti na prioritách města. Generel kanalizace vždy úzce souvisel s plánovaným rozvojem města a s řešením umístění i velikosti čistírenské kapacity.

Historický vývoj generelních řešení pražské kanalizace v souvislosti s umístěním čistírenské kapacity

Koncepčnímu návrhu odkanalizování v Praze předcházela výstavba několika historických stok, realizovaných už od 14. století. V 18. a 19. století byla kanalizace budována ve větším rozsahu, především na území Starého Města, ale nahodile, bez celkového plánu, výpočtů, většinou o malém spádu a nekvalitně. Narůstající znečištění Vltavy, způsobené zaústěním nečištěných splašků na více než čtyřiceti místech do Vltavy, která se využívala i pro zásobování pitnou vodou, donutilo v druhé polovině 19. století pražské radní řešit odvádění a likvidaci odpadních vod z rozrůstajícího se města. Soustavná stoková síť začala být v Praze budována na přelomu 19. a 20. století. Základ současného kanalizačního systému položil W. H. Lindley, který v letech 1896–1909 řídil výstavbu kanalizační sítě na základě svého projektu z roku 1893 (pozn. redakce: podrobnosti viz předchozí článek Pražská kanalizace a čistírna odpadních vod v Bubenči). Na svou dobu navrhl a vybudoval kanalizaci velkoryse, takže její základní kostra slouží až do současnosti. Lindleyův návrh předpokládal celkový počet 800 000 obyvatel a maximální specifické množství odpadních vod 150 l/obyv. na den. Součástí Lindleyova návrhu bylo též vybudování Ústřední čistírny odpadních vod v Praze-Bubenči, ze které však byla v tomto období realizována pouze její mechanická část.

V roce 1920, po připojení aglomerovaných měst a obcí k historické části Prahy a následném prudkém územním rozvoji zastavěné oblasti města, vznikla potřeba podstatného rozšíření stokové sítě. Z toho důvodu v roce 1920 vypracoval Ing. Máslo nový návrh na ideové řešení pražské kanalizace pro výhledové osídlení 1 700 000 obyvatel a specifické množství odpadních vod 200 l/obyv. na den. Generel nově počítal s výstavbou Ústřední čistírny odpadních vod v Řeži a druhé čistírny pro Prahu-jih v oblasti Braník – Hodkovičky. Na základě generelu kanalizace došlo k prodloužení kmenové stoky A o sběrač CXII vedený údolím Botiče, o sběrač CXXVII vedený údolím Kunratického potoka  k výstavbě nových kmenových stok C a D (Dejvice, Břevnov). Na pravém břehu Vltavy byla vybudována kmenová stoka E, samostatně vyústěná do Vltavy v Troji proti tehdejší ÚČOV v Bubenči, postupně prodlužovaná údolím  Rokytky  (sběrače  CCI,  CCII)  až  do  Hrdlořez  a Hloubětína. Po 2. světové válce bylo významné zahájení výstavby Ústřední čistírny odpadních vod v Bubenči na Císařském ostrově. Její první etapa byla dokončena v roce 1966 včetně přepojení kmenové stoky E novou shybkou pod Vltavou.

V letech 1959–1968 byly zpracovány generely stokové sítě (Ing. Staňka z roku 1959, PPÚ – Ing. Knotka z let 1964–1966 a další dílčí studie z let 1966–1968), které však z důvodů neustálých změn urbanistických záměrů rozvoje města rychle zastaraly. S narůstající vyčerpanou kapacitou historických sběračů  byla  přijata zásada začít pro pražská sídliště budovat kanalizaci oddílné soustavy. Podle těchto zásad byl ve firmě Hydroprojekt zpracován  v letech 1968–1972 nový generel pražské kanalizace, který vycházel  z nově zpracovaného Směrného územního plánu (SÚP) z roku 1970.  V SÚP byl uvažován celkový počet 1 150 000 obyvatel, po započtení územních rezerv došlo k navýšení na 1 325 000 obyvatel. Specifická hodnota splaškového odtoku byla uvažována celkem 700 l/obyv. den, z toho obyvatelstvo a vybavenost 530 l/obyv. na den. K odstranění nejtíživějších závad na stokové síti byla navržena výstavba nové kmenové stoky K, probíhající od jihu města k ÚČOV v Bubenči, která odpojila část povodí nekapacitní kmenové stoky A, a to dosavadní historickou páteřní stoku pražské kanalizace.

Na stoku K byla prostřednictvím nových sběračů – Modřanského, Lhotecko-libušského, Kunratického, Motolského a Pankrácké štoly, sběrače P a dalších napojena nová pražská sídliště. Současně se věnovala pozornost přetížené kmenové stoce E. Byla navržena výstavba nové souběžné stoky horního pásma F, na kterou bylo navrženo přepojení celého povodí v okolí Rokytky nad ulicí Podvinný mlýn, a jednotná kanalizace sídlištního komplexu Severní město (Prosek, Ďáblice, Kobylisy, Bohnice). Kmenová stoka F pak byla v následujícím období postupně vybudována, avšak bez původně zamýšleného propojení na ÚČOV novou shybkou pod Vltavou z prostoru zoologické zahrady v Praze-Troji. Důvodem k tomu bylo rozhodnutí vybudovat novou Ústřední čistírnu odpadních vod mimo území hlavního města severně od Prahy. Dočasně byla proto ukončena v úrovni ulice Pod Havránkou v Troji a propojena s kmenovou stokou E v Povltavské ulici. Definitivním řešením pak mělo být připojení kmenové stoky F na stokový přivaděč na novou ÚČOV mimo území Prahy, severně od areálu ZOO. Pro zajištění aktuálních potřeb byla kmenová stoka F prodloužena o horní úsek do Kyjí a následně vybudována i nová tzv. Hrdlořezská štola mezi údolím Rokytky ve Vysočanech a Hrdlořezích. Jedním z nejdůležitějších závěrů tohoto generelu byla potřeba rozšíření ÚČOV, která již koncem šedesátých let přestala kapacitně postačovat narůstajícímu množství odpadních vod. Počátkem sedmdesátých let bylo rozhodnuto, že celá Praha bude i nadále napojena na jednu ústřední čistírnu, ne však v krajinářsky cenné Trojské kotlině. Nejvhodnější lokalita byla vybrána na území obce Hostín v okrese Mělník.

Nový SÚP z roku 1975 již předpokládal další rozvoj městské zástavby převážně směrem východním, jihovýchodním a jižním. Na základě těchto změn v roce 1976 firma Hydroprojekt zpracovala nový generel, který oproti jeho předchůdci z roku 1972 uvažoval výhledový počet obyvatel ve výši 1 400 000 k roku 2010 a konečný výhled 1 592 000  k roku 2050, specifickou produkci odpadních vod 1030 l/obyv. na den, z toho 720 l/obyv. na den pro obyvatelstvo a vybavenost. Nově byly do řešení zahrnuty sběrače G – pro připojení Uhříněvsi – Kolovrat  a Říčan a H pro připojení Běchovic – Újezdu nad Lesy a Úval, také se uvažovalo o připojení Rudné na pražský stokový systém. S ohledem na oddalování výstavby nové čistírny pro Prahu u Hostína proběhla v letech 1974–1983 první intenzifikace ÚČOV na Císařském ostrově. Teprve před rokem 1990 byla zahájena realizace 1. stavby souboru ÚČOV zahrnující shybku pod Vltavou a úsek přivaděče po připojení kmenové stoky F.

V druhé polovině osmdesátých let 20. století se zpracovával nový generel pražské kanalizace (autorem byl PPÚ), vycházející ze zásad návrhu aktualizace SÚP hl. m. Prahy z roku 1986. Nový generel byl řešen k cílovému roku 2000 a pro 1 186 000 připojených obyvatel. Specifická hodnota pro obyvatelstvo byla navržena 300 l/obyv. na den, úhrnem tedy na 492 l/obyv. na den, tj. cca na polovinu výchozího údaje generelu 1976. Koncepce kladla důraz i na ekologické požadavky na návrh uspořádání a provoz stokové sítě, hlavně z hlediska udržení přijatelné čistoty recipientů, především malých vodních toků. Generel byl zpracován do větší hloubky než generely předchozí, což bylo umožněno počítačovým zpracováním hydrotechnických výpočtů Máslovou početně-grafickou metodou. Nově byly v generelu 1988 řešeny především rekonstrukce kmenové stoky B (Karlín – Holešovice), sběrače M (Kotlářka – Kartouzská) a výstavba nového sběrače Folimanka po pravém břehu Botiče (Výtoň – Vršovická ulice). Generel dále předpokládal prodloužení sběrače P na území Jihozápadního Města II, úplnou dostavbu sběračů G a H v jihovýchodní části města a realizaci nového Severního sběrače s připojením na přivaděč    na NČOV Hostín v prostoru Brnky.

Po roce 1989 došlo k zásadním změnám podmínek pro prosazování jednotné koncepce kanalizačního systému na území hlavního města Prahy. Plány výstavby nových kanalizačních sběračů v okrajových částech města byly nahrazeny investičně méně náročnými a územně jednoduššími pobočnými čistírnami odpadních vod (PČOV), realizace NČOV poblíž Hostína byla odložena na neurčito a následně zastavena rozhodnutím o umístění Nové vodní linky ÚČOV Praha na Císařském ostrově.

Koncepční a detailní fáze odvodnění hl. m. Prahy zpracované v letech 1999–2019

S rozvojem výpočetní techniky se začaly využívat moderní metody posuzování odvodnění urbanizovaných území. V roce 1995 zahájilo hl. m. Praha přípravu nového moderního generelu, který by podle vzoru zahraničních projektů navrhl koncepci ne již pouze odkanalizování, ale odvodnění území na základě plně digitálních technologií geografického informačního systému GIS stokové sítě s využitím hydrologického a hydrodynamického simulačního modelu. Práce byly zahájeny definováním pravidel generelu (1995), zadáním generelu (1996) a jeho ověřením na pilotním projektu (1997).

V roce 1998 byla za účelem správy a rozvoje vodohospodářské infrastruktury hl. m. Prahy založena Pražská vodohospodářská společnost a.s. (PVS). Ta byla v roce 1998 pověřena usnesením Rady ZHMP č. 733 z 21. července 1998 pořízením I. koncepční fáze Generelu odvodnění hl. m. Prahy (GO HMP). Na základě tohoto usnesení PVS vypsala v roce 1998 obchodní veřejnou soutěž na zpracovatele. Po posouzení všech nabídek a výběru projektanta se vítězem soutěže stalo sdružení akciových společností Hydroprojekt a.s. a Hydroinform a.s., zastoupené Hydroprojektem a.s. Na základě zadání Generelu odvodnění hl. m. Prahy byl v roce 1998 celý projekt rozdělen na dvě části, a sice:
■     první, koncepční část GO HMP;
■     a druhou, detailní část GO HMP.

Koncepční část GO HMP
První, koncepční část GO HMP byla zahájena v lednu 1999 a dokončena v listopadu 2001. Jedním z cílů koncepční fáze bylo vypracování chybějící metodiky do té doby nepoužívaného simulačního modelování. Pro vlastní zpracování simulačních modelů bylo třeba mít k dispozici GIS stokové sítě a pro kalibraci i verifikaci modelů bylo třeba měření reálných srážek a jim odpovídajících průtoků, hladin a jakostních parametrů vody ve stokové síti. Na základě kalibrovaných a verifikovaných zjednodušených (koncepčních) modelů jednotlivých povodí kmenových stok a jejich sběračů bylo možno provádět i simulování dlouhodobé reálné řady historických událostí včetně extrémních srážek. Požadavek „odvádět maximální množství dešťových vod k čistírně“ byl konkretizován parametrem přípustného počtu přepadů přes odlehčovací komory za průměrně deštný rok, kterým byla stanovena na základě analýzy srážková řada z roku 1994. Maximální počet přepadů z odlehčovacích komor (OK) byl stanoven individuálně pro jednotlivé toky, a to s ohledem na jejich vodnost a význam z hlediska ekologicko-biologického hodnocení. Na základě simulace průtoků z roku 1994 (jako vybraného zatěžovacího roku) a požadavku maximálního počtu přepadů bylo na základě vypracované metodiky možné jednoznačně určit potřebnou velikost retenčního prostoru pro zachycení přepadajících vod u jednotlivých odlehčovacích komor. Pro splnění nastavených parametrů bylo navrženo celkem 24 retenčních nádrží různých velikostí.

Rozdíl od předcházejících generelů spočíval nejen v použitých metodikách, programových prostředcích, ale i v tom, že GO HMP byl zpracováván v návaznosti na dopady odvodnění na vodní toky. Byla provedena multikriteriální analýza jednotlivých pobočných čistíren odpadních vod (PČOV). Metoda aplikace simulačního prostředku umožňovala nejen prověřit správnou dimenzi navržených  stok,  ale i ověřit vliv technických opatření na fungování celého systému odvodnění a  nakládání  s  odpadními  vodami.  Například  generel z roku 1988 se zmiňuje o tom, že se snižování zatížení recipientu znečištěním bude v budoucnosti řešit retencí a retardací v povodí. Nicméně dále konstatuje, že v době zpracování generelu z roku 1988 neexistují spolehlivé metody, jak tato opatření navrhovat, dimenzovat a posuzovat. Kombinace měření a aplikace simulačního modelu již umožnila stanovit, jaký dopad budou mít navržená opatření (retence v povodí, retence u jednotlivých OK) na vodní toky. Výstupem GO HMP byla ucelená koncepce odvodnění v povodí Ústřední čistírny odpadních vod ve dvou časových horizontech:
■    krátkodobém, do roku 2010;
■    a vzdáleném, do roku 2020, s přesahem některých opatřeních až do roku 2030.

Zatímco krátkodobý horizont řešil převážně opatření na stokové síti  v centrální části Prahy, vzdálené časové horizonty se zabývaly problematikou budování páteřních kanalizačních sběračů do okrajových částí Prahy v souvislosti s rozvojem zástavby podle územního plánu   a rozhodnutím o zrušení nebo intenzifikaci až 29 pobočných čistíren odpadních vod, které byly v té době ve funkci. Součástí výstupů generelu odvodnění byl v té době ještě schematizovaný matematický model stokové sítě v povodí ÚČOV, zpracovaný jak pro současný stav, tak pro výhled. Tento matematický model se stal základem pro posuzování stávající funkce stokové sítě, návrh výhledové koncepce rozvoje stokového systému, návrh investic včetně etapizace a umožnil zpracování dalších úloh, například „protipovodňové ochrany stokové sítě“.

Koncepce protipovodňové ochrany stokové sítě
Vytvořený matematický model pražské kanalizace v povodí ÚČOV se stal podkladem pro návrh koncepce protipovodňové ochrany stokové sítě, vytvořené v lednu 2004. Projekt posoudil navrženou protipovodňovou ochranu města a na základě simulací navrhl koncepci ochrany kanalizace před „vnitřními vodami“ za povodňových stavů. Posouzení spočívalo v simulacích povodňového stavu ve Vltavě, kdy při uzavřených výpustech do vodního toku je nutné odvést a odčerpat splaškové a srážkové vody, aby nedocházelo k vyplavení chráněného území. Navržená opatření na kanalizaci byla zahrnuta do etapy 0009 protipovodňové ochrany města a byla otestována při povodni v roce 2013.

Přepočet koncepční fáze GO HMP v souvislosti s rozhodnutím o umístění ÚČOV Praha
V termínu předání koncepční fáze generelu odvodnění v roce 2001 nebylo definitivně rozhodnuto o konečném umístění ÚČOV Praha na Císařském ostrově, proto byla také posouzena varianta umístění NČOV mimo Prahu. Z tohoto pohledu byl dalším významným dokumentem, který vycházel z generelu z roku 2001, Přepočet koncepční fáze GO HMP v souvislosti s rozhodnutím o umístění ÚČOV Praha z roku 2005. Součástí přepočtu byl také první koncepční návrh tzv. Nátokového labyrintu  ÚČOV,  tedy  spojení  pravobřežních  kmenových  stok  EF  a levobřežních ACK + BD do nátoku na hlavní čerpací stanici. Tato již stávající a od roku 2018 uvedená do zkušebního provozu hlavní čerpací stanice odpadních vod (HČS) umožní rozdělení všech odpadních vod z centrálního stokového systému mezi Stávající vodní linku (SVL) ÚČOV a Novou vodní linku (NVL) ÚČOV Praha.

Z důvodů zachycení prvních splachů z jednotné kanalizace a snahy    o zlepšení kvality vody ve Vltavě byl vypracován návrh retenčních kapacit pro přitékající dešťové vody před ÚČOV z jednotné kanalizační soustavy. Na pravém břehu, na území MČ Praha-Troja, je navržena retenční nádrž pro kmenové stoky E a F,  na levém břehu v Bubenči, blízko areálu ÚČOV, je další retenční nádrž pro kolektor ACK + kmenové stoky BD. Všechna tato navržená opatření se později stala jednotlivými etapami významné investiční akce nazvané Celková přestavba a rozšíření ÚČOV na Císařském ostrově.

Detailní část GO HMP
Po dokončení I. koncepční fáze generelu odvodnění v roce 2001 zahájila PVS zpracování II. detailní fáze, řešící podrobně odvodnění jednotlivých dílčích území HMP, a to na základě aktuálních potřeb zadavatele. Složitá problematika odvodnění okrajových částí Prahy byla jedním z témat detailní fáze generelu, které se PVS věnuje od roku 2002. Splaškové vody z přilehlých okrajových částí města, především ze sídlištní zástavby, jsou napojeny kanalizačními sběrači na centrální stokový systém ÚČOV. Pro zajištění čištění odpadních vod z jednotlivých městských částí a dalších lokalit  je  na  území  HMP vybudováno celkem 29 pobočných čistíren odpadních vod s rozdílnou kapacitou od několika set ekvivalentních obyvatel EO až po cca 30 000 EO.

Jedním z cílů detailní fáze generelu odvodnění bylo stanovení výhledové koncepce intenzifikace těchto pobočných ČOV v závislosti na plánovaném územním rozvoji, nebo pokud to bylo technicky možné a investičně výhodné, k jejich výhledovému přepojení na centrální kanalizační systém a ÚČOV Praha. Kromě vyhodnocení stavu splaškové a jednotné stokové sítě i návrhu její obnovy, zkapacitnění a dalšího rozšíření bylo důležité zmapování i posouzení oddílné dešťové kanalizace a jejího vlivu na drobné vodní toky. V rámci řešení II. detailní fáze generelu je od samého počátku uvažováno pokud možno s povrchovým odváděním srážkových vod jejich retencí a využitím v řešeném území.

Po pozitivních zkušenostech s detailním simulačním modelováním okrajových částí a hlavně s rozvojem kapacitních možností výpočetní techniky se přistoupilo k postupnému detailnímu řešení jednotlivých kmenových stok v centrální části Prahy. Současně jsou detailní modely jednotlivých kmenových stok a jejich okrajových částí spojovány do logických, vzájemně se ovlivňujících celků. Postupně vznikly detailní modely celé stokové sítě v povodí ÚČOV Praha, ve kterých jsou posuzovány a navrhovány významné investiční akce, jako například dostavba kmenové stoky B a Karlínské shybky včetně retenční nádrže v Karlíně, pokračování nové kmenové stoky B v Holešovicích, retenční nádrž v Šáreckém údolí, nebo výstavba sběrače Folimanka.

Závěr

Generel odvodnění hl. m. Prahy (GO HMP) je základním celoměstským koncepčním dokumentem v oblasti odvádění a čištění odpadních vod a odvádění srážkových povrchových vod. V generelu odvodnění jsou řešeny a stanoveny hlavní směry rozvoje systému odvodnění města. Odvodnění se řeší jako variantní multioborový projekt a předkládá soubor technických opatření vedoucích k minimalizaci dopadů odvodnění na životní prostředí. Jedná se mimo jiné i o zadržení srážkové vody v území, její zasakování, akumulaci a retenci, využívání v místě spadu (závlahy, splachování) a následné regulované odvádění. Navržená koncepce představuje nástroj pro řídicí a rozhodovací procesy při údržbě a rozvoji systému odvodnění města. Umožňuje postupovat systémově a zároveň operativně v investiční činnosti. Jedním z mnoha výstupů generelu je zasakovací mapa, posouzení vlivu odvodnění na vodní toky, plán investic i návrh protipovodňové ochrany stokové sítě.

Generel odvodnění hl. m. Prahy není v současné době jeden konkrétní dokument, ale dvacetiletý kontinuální projekt, který umožňuje PVS, jakožto správci technické infrastruktury, neustále zpřesňovat podklady o funkci stokové sítě, hledat optimální varianty řešení a na základě nich připravovat zadání nových aktuálních investičních úkolů. Záměr, který byl nastartován v roce 1999, inspiroval řadu dalších měst v České republice k podobným, v současnosti již standardním projektům. Za období těchto dvaceti let se podařilo generelu položit základ k množství velkých a v našem měřítku unikátních vodohospodářských staveb, z nichž některé již byly realizovány a další jsou v projektové přípravě. Stále aktuálnější stav matematických modelů, které spravuje PVS, umožňuje jejich využití i pro budoucí náročné investiční úkoly, které budoucnost jistě přinese.

Zdroje:
[1]  Hydroprojekt a.s., DHI Hydroinform  a.s.,  Generel  odvodnění  hl. m. Prahy, I. fáze, koncepční část, 2001.