עיר רגישת מים
ממטרד למשאב: המרת מפגעי השטפונות למשאב מים ציבורי חדש
על-ידי טכנולוגיות מבוססות טבע
ירון זינגר
ד"ר ירון זינגר - מייסד ומנהל המרכז לערים רגישות מים בישראל. החל את דרכו כמהנדס ביוטכנולוגיה באונ׳ בן גוריון. עבודת הדוקטורט שלו, שנכתבה באונ׳ מונאש באוסטרליה (המובילה את המחקר בתחום בעולם), עסקה בפיתוח ביופילטרים לקצירת טיהור והחדרה של מי נגר עירוני למי התהום לצד שיקום מי תהום בתקופה היבשה. מאז 2010 הקים בארץ שלושה מתקני פיילוט בקנה מידה עירוני. מקדם מול משרדי הממשלה יוזמה לגיבוש רגולציית ״מונה נטו״ לקיזוז נפח ההחדרה מנפח הצריכה. כיום מקדם פרויקט ״גן רגיש מים״ הראשון בארץ בשיתוף רבקה גרושקא מגו חופים בחדרה.
רקע
בעידן של שינויי אקלים, התחממות גלובלית ובניה מואצת, פעולות האדם נוגסות בשטחים הפתוחים ומכסות את פני הקרקע באספלט, ריצוף ובטון בלתי חדירים הגורמים לבעיית נגר עילי מזוהם, הצפות ומחסור במים. במחצית המאה הנוכחית 80% מאוכלוסיית העולם צפויה להתרכז בערים, האם מקור הבעיה יכול להיות גם המקור לפתרון?
אופני הניהול של משאבי המים העירוניים משפיעים השפעה ישירה על עיצוב העיר ועל איכות החיים בה. העיור המואץ ושינויי האקלים מציבים ארבעה אתגרים מרכזיים ליצירת חוסן עירוני:
1. התמודדות עם תופעות מזג-אוויר קיצוניות המתבטאות במשטר גשם מרוכז ואלים הגורם לשיטפונות תכופים ומעמיס על מערכות הניקוז הקיימות. צדה השני של תופעה זו הוא גלי חום תדירים, אירועי אובך, תקופות יובש ובצורות ממושכות.
2. עלייה בצפיפות בערים מעמיסה על התשתיות העירוניות - אספקת מים וחשמל, ניקוז, פינוי פסולת ועוד. פעילות אנושית אינטנסיבית במקום מרוכז גוררת עלייה בזיהומים מסוגים שונים בעיר ובשטחים הפתוחים שבה ושמחוצה לה.
3. דרדור אקולוגי וזיהום של גופי המים במורד הנחלים, האגמים והים.
4. התחממות הערים והיווצרות 'איי-חום עירוניים' - כיסי חום נוצרים בעיר בעיקר באזורי בנייה רוויה, בהם עולה הטמפרטורה ב- 3-6 מעלות צלזיוס. תופעה זו מהווה סכנה בריאותית ממשית.
ניהול משק המים, אם כך, הוא חיוני לעתיד החיים המשותפים. לא ניתן לדון בקיימות באופן כללי ובקיימות עירונית באופן ספציפי מבלי להכליל את משאב המים כנושא מרכזי.
עיר רגישת מים
'עיר רגישת מים' הוא שמה של גישה הוליסטית-יישומית לניהול מים, שפותחה באוסטרליה. מטרתה לתת מענה לאתגרים האקלימיים בערים, תוך יצירת חוסן עירוני מותאם לתנאים, לצרכים ולמנטליות של העיר ותושביה, באמצעות שילוב היבטים טכנולוגיים בתכנון ובעיצוב המרחב העירוני. אחד הנדבכים המרכזיים בעיר רגישת מים הוא המרת מטרד הניקוז במשאב מים חדש, בטוח ומניב תוך מניעת זיהום של גופי המים במורד הנחלים, באגמים, בחופים ובסביבה הימית. למודל האוסטרלי יש מספר ״אליפסות נרכשות״ המאופיינות בטווח של מניעים חברתיים-כלכליים אל מול פונקציות של אספקת שירותים, כפי שניתן לראות באיור 1: הדיאגרמה מציבה בבסיסה את היכולת לספק גישה ובטחון למים לתושבי העיר; במעגל השני העיר צריכה להגן סניטרית על תושביה באמצעות מערכת סילוק ביוב נפרדת; במעגל השלישי העיר זקוקה למערך ניקוז מרכזי על מנת לתת מענה לאירועי שטפון קיצוניים; במעגל הרביעי עיר רגישת מים מסוגלת לטפל במקורות זיהום במי הנגר בקרבה מקסימלית למקום בו הגשם יורד, באמצעות תיעול טבעי ומעטפת שימוש באספקת מים טבעיים ברשת העירונית; המעגל המסכם הינו מעגל מקיים לטווח ארוך, ומטרתו לתת מענה לאי הוודאות המאפיינת את תופעות שינויי האקלים והגמשת יכולת התגובה אליהם באמצעות תשתיות רב-שימושיות. הדיאגרמה לעיר רגישת מים מכוונת, אם כך, לעיר בה נתיב זרימת המים בנוף העירוני מנוהל בהתאם למקורו ויעודו, ומאגד עמו ערך חברתי, כלכלי וחינוכי לטובת כלל הציבור.
איור 1: סכימת מניעים ושירותים הבאים לידי ביטוי בעיר רגישת מים. תורגם מ-: Brown, R.R., Keath, N. and Tony Wong, T.H.F. (2009). Urban water management in cities: historical, current and future regimes. Water Science and Technology, 59 (5), 847-855.
כיום, מרבית הערים בעולם נמצאות במעגל השלישי. טיפוס במעלה השלבים בדיאגרמה המוצגת תלויה במספר תנאים חיוניים:
מודעות לעצם הבעיה ולבסיס הידע הדרוש לפתרונה בקרב בעלי העניין המרכזיים, ובהם אנשי מקצוע וניהול בעירייה ובאגפיה, תאגיד המים הרלוונטי בעיר ובמדינה, רשות המים, מנהלי התכנון ברמות השונות, משרדי ממשלה רלוונטיים ועוד. שימור מערכתי של המודעות לאורך זמן, גם עם התחלפות בעלי תפקידים, הוא נדבך משמעותי.
1. ניהול תהליכי תכנון בעלי יכולת מידול כמותי ואיכותי מתקדם, לצד שילוב ארגז כלים של טכנולוגיות ואמצעים רגישי מים כפי שיורחב בהמשך.
2. חוסן וקיימות כבסיס למענה ארוך-טווח לאי הוודאות המאפיינת את השלכות שינויי האקלים, באמצעות רזרבות של משאבים וגמישות תכנונית.
3. שותפות עם הציבור בהבנת הנושא ובמודעות אליו, לרבות זיהוי האלמנטים הבנויים במרחב העירוני הקשורים בתיעול ובטיהור המים.
איור 2: (ימין) מובל הצפוני מתוך 4 בבת-ים, שמאל, היווצרות מי נגר לפני ואחרי פיתוח.
איור 3: (שמאל) כניסת מי נגר מזוהמים לחוף הדולפינריום בתל אביב (27.10.2015) באדיבות עמותת צלול, צלם: ניצן מתן.
מי נגר עירוני: ממטרד ציבורי למשאב לאומי
מי נגר מוגדרים כמי הגשם הפוגשים בקרקע. כאשר הקרקע היא שטח פתוח כמחצית ממי הנגר מחלחלים לתת הקרקע (כתלות בתכונות הגיאולוגיות שלה), וכ- 10% מהם ניגרים לנחלים. לעומת זאת, כאשר הקרקע היא עירונית, רק 5-10% ממי הנגר מצליחים לחלחל ולמלא את מאגרי מי התהום, וכ- 80%-50% מהם מייצרים נגר עירוני. הנגר העירוני נערם מהר, כתלות בכמות התכסית הקשיחה, מואץ מהגגות ומהמרזבים ומייצר זרימה מיידית לאורך שיפועי הכבישים אל הקולטנים הממוקמים לאורכם. לעיתים תכופות קולטנים נסתמים מפסולות וגזם, ובכך מכפילים את כמות המים המגיעה לקולטן הבא, כ-50-70 מטרים בהמשך המורד. מהקולטנים מי הנגר מנותבים במערכת הניקוז התת קרקעית לצינורות מובלים, המסלקים אותם בספיקה גבוהה אל מחוץ לערים. זוהי מערכת שלמה שתפקידה לדחוק את מי הנגר אל מחוץ לעיר, ושמשקפת תפיסה של מי הנגר כגורם לא רצוי וחסר שימוש, ואף כמטרד, מקור לנזק וכסכנה. למעשה, גישה זו למים לא השתנתה מהותית במאה השנים האחרונות, על אף הגידול המשמעותי בכמות השטחים שאינם סופגים וחרף עליית המזהמים התעשייתיים הנמהלים במי הנגר.
צורת הניקוז שתוארה היא גישה נפסדת מארבעה שיקולים מרכזיים: איבוד הולך וגדל של מקור מים יקר; השקעה מיותרת במערכות הובלת מים גדולות ותת קרקעיות המצריכות תחזוקה שוטפת; אנרגיה רבה המתבזבזת בשינוע לאורך קילומטרים רבים, בהתפלה ובשאיבה בחזרה אל העיר; זיהום מי נגר המהווה סכנה מוחשית לבריאות גופי המים במורד בשל תהליך הקרוי יוטריפקיציה (eutrification), שבו המים מסיעים נוטריינטים - זרחן וחנקן - מהעיר וגורמים לגדילה מואצת של אצות המשתלטות על גופי המים, ולמוות המוני של דגים ובעלי חיים אחרים עקב חוסר חמצן.
לצד זרחן וחנקן, מי הנגר העירוני מכילים עוד קשת רחבה של מזהמים ובהם מתכות כבדות (כתוצאה מבלאי של צמיגים, רפידות בלם של רכבים, צבע, סוללות וציוד חשמלי), שמנים ודלקים (הנפלטים מצינורות מפלט של דלק שאינו נשרף לרבות נזילות), וסדימנטים (מוצקים מרחפים- חלקיקי אבק טעונים חשמלית השוקעים בעיר תוך שהם סופחים יונים של מתכות וחומרים אורגניים). בישראל ריכוז המוצקים המרחפים המצוי בנגר העירוני גבוה פי 6-15 מערים אחרות בעולם כתוצאה מאירועי אובך רבים המגיעים בעיקר ממצרים, וכן בשל שקיעת תוצרי שריפה כגון פליטת פיח מתחנות כוח, והם אחראים לסתימה ולכישלון של בורות ובארות חלחול והחדרה. נוסף על מזהמים אלה, ניתן למצוא במי הנגר בישראל ריכוז גבוה של חיידקים גורמי מחלות וחיידקים צואתיים, לרבות וירוסים, בשל חיבורים הידראוליים בין מערכת הניקוז ומערכת הביוב. מחקרים מהעולם ומישראל מצביעים על כך שמי נגר עירוניים במצבם הגולמי לא מאפשרים שימוש כלשהו. מחקרים שהוביל המרכז לערים רגישות מים בישראל לאורך העשור האחרון (מ-2009) מראים שמי נגר עירוני אינם עומדים באף תקן איכות מים ידוע בישראל, ולמעשה לא ניתן לעשות בהם שימוש כלשהו לצריכה, השקיה ואף לשחרור לנחלים. בכדי להפוך את מי הנגר ממטרד המסולק מחוץ לעיר למשאב זמין, יש לטפל בהם כבר במקור (היכן שהגשם יורד), ובאופן שיאפשר להם לעמוד בתקני האיכות הרלוונטיים לשימוש הרצוי.
איור 3 (ימין): כניסת מי נגר מזוהמים לחוף הדולפינריום בתל אביב (27.10.2015) באדיבות עמותת צלול, צלם: ניצן מתן.
איור 4 (שמאל): זרימה לקולטן מי נגר עירוני בחדרה
איור 5: סכימת ביופילטר במתכונת של אי תנועה, וביצועו באוסטרליה.
איור 6: חתך עקרוני של הביופליטר (דור שני)
אמצעי מרכזי לטיפול במי נגר במקור הוא הביופילטר (או בשמות אחרים כמו bioretention או raingarden). ביופילטריזציה מסווגת כ'הנדסה רכה' וכ'מערכת מבוססת טבע' (NBS– nature base systems), והיא מושתתת על רתימת תהליכים טבעיים בשימוש חיידקים, צמחים וסינון על ידי גודל גרגר לטיהור מי הנגר העירוני. מבחינה הנדסית הביופילטר הוא אלמנט גמיש במרחב העירוני, ומותקן בד״כ מפני קרקע עד ל-50-130 ס"מ מתחת לפני הקרקע (כתלות באילוצים), מעל לתשתיות כגון ביוב וחשמל, כפרויקט פשוט של שדרוג תשתיתי. בשל כך הוא יכול להתמקם בשטחים ציבוריים פתוחים מכל סוג, איי תנועה ומרחבי ביניים לא מוגדרים ולהפוך אותם מפאסיביים לאקטיביים. ככל שמתאפשר למקם את הביופילר בשטח גדול יותר ללא אילוצי מערכות אחרות, כגון בפארקים שכונתיים או עירוניים, עומקו יכול לגדול עד ל-150 ס"מ ולאפשר יכולת השהייה וטיפול מיטביים.
תכנון ביופילטר ועקרון פעולתו
טיהור המים:
ראשית יש לתחום את אגן ההיקוות ממנו מתנקז נגר אל הביופילטר, ולערוך מסד נתונים של משקעים בתחום זה. מסד אידיאלי יהיה של 10 שנים אחרונות במרווחים של 6 דקות, שיאפשר מידול ממוחשב של כמויות, ממוצעים ומגמות ברזולוציה גבוהה. את הנתונים טוענים בתוכנת מידול נגר בשם MUSIC, הממדלת את ביצועי הביופילטר וממדיו תחת הנחה לפיה עליו לטפל סטטיסטית ב- 90% מאירועי הגשם באגן ההיקוות שלו. ככלל, ממדיו של הביופילטר צריכים להיות כ- 2.5% מהשטח הבלתי-חדיר באגן. על גג של 100 מ״ר, לדוגמא, נצטרך ביופילטר של 2.5 מ״ר על-מנת לתת מענה ל-90% מאירועי הגשם. גמישותו של הביופילטר מבחינת מיקומו בעיר מאפשר לו להשתלב בתצורות שונות, ולהתאים עצמו לצרכים נוספים בעיר. כך, אחת התובנות המרכזיות של מחקר שנערך במסגרת המרכז לערים רגישות מים בישראל על אי החום העירוני בהובלתו של פרופ׳ אביתר אראל מאונ׳ בן גוריון, היתה כי ניתן לשלב ביופילטר כבית גידול לעץ ובכך להפוך לכל עץ לאלמנט אקטיבי בקצירת נגר במקור (איור 89).
מי הנגר הנקצרים על-ידי הביופילטר ישירות מהכביש - באמצעות קולטן קיים או ניתוב מים ייעודי – פוגשים 4-5 שכבות של מצעים ושכבות טיפול. המים נכנסים אל הביופילטר באופן המאפשר את פיזורם תוך בלימת אנרגיית הזרימה הגבוהה על-ידי צמחייה, בכדי למנוע שחיקה בשכבות השונות. בחלק העליון נמצא מתקן גלישה השומר על גובה מקסימלי של מים, כאשר העודפים מועברים אל מערכת הניקוז העירונית. מרגע שנקלטו, המים נפרסים כמו שמיכה על פני הביופילטר ומיד מתחילים לחלחל. השכבה הראשונה בה הם פוגשים מכילה צמחים שנבחנו ונבחרו בקפידה ככאלה העומדים בעקה של זיהום, וברוויה של גשם לצד תקופות יובש ארוכות. בשכבה זו מתקיימים תהליכים ביולוגיים תלויי-חמצן של פירוק שמנים, דלקים, חומר אורגני וספיחה של מתכות. השכבה השנייה היא שכבת מעבר אל השכבה השלישית, המבצעת טיפול באמצעות תהליכים דלי חמצן כגון הרחקת ניטראט. השכבות התחתנות מאפשרות את האצת הזרימה אל מחוץ לביופילטר, על-מנת לפנות מקום לאירוע גשם חדש. בתחתית הביופילטר ממוקם מתקן צינורות לאיסוף המים המטוהרים, שמנותבים בהגבהה אל באר החלחול או ההחדרה הצמודה. משך הטיפול המתואר אורך בין שעה לשעתיים, כתלות בעומק הביופילטר.
שילוב מערכות רגישות מים כדוגמת ביופילטר מאפשרות לחתוך את שיא הספיקה (קו המקווקו באיור 8), ולצמצם אותה לכמות הניתנת לחלחול בקרקע בסמיכות להיווצרות הגשם, וטרם התגבשות הספיקות הגבוהות. מערכות אלה יוצרות השהייה, מקטינות את הסיכוי להצפות במורד וממקסמות את טיהור המים באמצעות הארכת זמן המגע של המזהם בבקטריה בתוך הביופילטר.
איור 7: שילוב ביופלטרים בקונפיגורציות שונות
איור 8: ביופילטר בתצורת אמפיתאטרון,
איור 9 (שמאל): הידרוגרף של אירוע גשם בעיר קונבנציונלית (באדום) אל מול עיר רגישת מים בה מותקן ביופילטר (בשחור).
בכורה רגישת מים עולמית בכפר סבא
הפיילוט רגיש המים הראשון בישראל נבחר להיות בשכונה הירוקה החדשה בצפון-מערב כפר סבא בשיתוף קק"ל. בעונת החורף הביופילטר מקבל חלק ניכר מהנגר של אגן ההיקוות, המנקז כשליש משטח העיר - כ-3,300 דונם - למובל ענק שמוצאו בנחל גן חיים ומשם ממשיך לנחל פולג ולים. הביופילטר קצר והחדיר 90% מאירועי הגשם בחורף, ובקיץ קיבל מי תהום מזוהמים בניטראט, שבגינם הושבתו שלוש בארות למי שתייה בקרבתו. הביופילטר חובר לקו הלחץ של שלוש הבארות, כך שניתן להזרים אליו מי תהום מזוהמים בעונה היבשה, לטפל בהם ולהחדירם חזרה למי התהום. בנקודת הכניסה של המים ובנקודת יציאתם הותקנה שוחת ניטור לדגימה בזמן אמת של מי הנגר. בהמלצת חברת מקורות וההידרולוג הראשי לשעבר ד״ר יוסי גוטמן, קודם פרויקט קידוח להחדרת המים לשכבת הכורכר, שהנה המוליכה ביותר באקוויפר. עומקה של שכבה זו הוא 60-90 מטרים, והקידוח אליה באופן ישיר יקר יחסית. בשל כך, הוחלט לבצע קידוח החדרה מחקרי, ולצדו שלוש בארות חלחול רדודות בעומק של 23 מטרים - כמטר אחד מעל פני התהום - ולבחון את שני הפתרונות זה לצד זה. מערך ההחדרה והחלחול נבחן בשתי עונות גשם עוקבות.
איור 10: עקרון פעולה של ביופילטר ההיברדי בכפר-סבא
הפיילוט רגיש המים הראשון בישראל נבחר להיות בשכונה הירוקה החדשה בצפון-מערב כפר סבא בשיתוף קק"ל. בעונת החורף הביופילטר מקבל חלק ניכר מהנגר של אגן ההיקוות, המנקז כשליש משטח העיר - כ-3,300 דונם - למובל ענק שמוצאו בנחל גן חיים ומשם ממשיך לנחל פולג ולים. הביופילטר קצר והחדיר 90% מאירועי הגשם בחורף, ובקיץ קיבל מי תהום מזוהמים בניטראט, שבגינם הושבתו שלוש בארות למי שתייה בקרבתו. הביופילטר חובר לקו הלחץ של שלוש הבארות, כך שניתן להזרים אליו מי תהום מזוהמים בעונה היבשה, לטפל בהם ולהחדירם חזרה למי התהום. בנקודת הכניסה של המים ובנקודת יציאתם הותקנה שוחת ניטור לדגימה בזמן אמת של מי הנגר. בהמלצת חברת מקורות וההידרולוג הראשי לשעבר ד״ר יוסי גוטמן, קודם פרויקט קידוח להחדרת המים לשכבת הכורכר, שהנה המוליכה ביותר באקוויפר. עומקה של שכבה זו הוא 60-90 מטרים, והקידוח אליה באופן ישיר יקר יחסית. בשל כך, הוחלט לבצע קידוח החדרה מחקרי, ולצדו שלוש בארות חלחול רדודות בעומק של 23 מטרים - כמטר אחד מעל פני התהום - ולבחון את שני הפתרונות זה לצד זה. מערך ההחדרה והחלחול נבחן בשתי עונות גשם עוקבות.
תוצאות ומסקנות המחקר
בחורף 2010-2011, בו כמות המשקעים היתה מתחת לממוצע השנתי, קצר הביופילטר 1,411 מ״ק של מי נגר, מתוכם 85% טופלו והוחדרו למי תהום. כמות זו קטנה ב- 5% מערך המטרה של מערכות דומות באוסטרליה, והסיבה לכך היא זיהום מחומרי בניה שחדרו לביופילטר מהשכונה הסמוכה שנמצאת בבנייה. בשל כך בוצע מעקף זמני לניקוז של אזור הבניה והחומרים המפריעים, בעיקר מלט וחרסית, נשאבו, והפיילוט החסיר כשלושה שבועות גשומים.
המחקר מצא שמי הנגר בכפר-סבא מזוהמים בהשוואה למי נגר ׳אופייניים׳ בהשוואה לנמצא במספר מחקרים בערים בעולם:
• חציון של ריכוזי מזהמים שלTSS - (מוצקים מרחפים), TN (חנקן כללי) ו- TP (זרחן כללי) היה גבוה כפי שניים בהשוואה למי נגר אופייניים באירופה, ארה״ב ואוסטרליה.
• נרשמו ריכוזי מתכות גבוהים, כאשר ברזל ואלומיניום היו חריגים באופן בולט מעל תקן ההשקיה בישראל (ועדת ענבר 2010).
• ריכוזי חיידקי האי-קולי שנמצאו במי הנגר היו בטווח של 10,000 חיידקים ל-100 מ״ל של מי נגר, שמשמעם רמה גבוהה מדי של זיהום המגביל שימוש ישיר במי נגר להשקיה.
• ריכוזי המתכות הכבדות של כספית Hg, עופרת Pb, ונחושת Cu, היו גבוהים מתקן איכות מים של קולחים, באופן האוסר על סילוק מי הנגר הגולמיים לנחלים, בריכות חורף, אגמים וכד׳.
ריכוז המוצקים המרחפים שנמדד היה גבוה פי 3 - 15 מערכים שנמדדו בערים אחרות בעולם.
ניתוח הדגימות מנקודת היציאה של הביופילטר הראה כי מעבר המים דרכו הפחית במידה ניכרת את רמת הזיהום של מי הנגר. למעט אי-קולי וכלל הקוליפורמים, כל הפרמטרים שנבחנו הציגו עמידה בתקן מי שתייה (משרד הבריאות, 2000). כל המתכות הכבדות שנדגמו ביציאה מהביופילטר היו מתחת לערכי התקן המקסימליים המותרים במי שתייה; ערכי הניטראט צומצמו בכ-73% לכמות העומדת בתקן הישראלי (רמת הניטראט במי התהום של כפר סבא היא מהגבוהות בישראל- כפי-2 מהתקן הישראלי למי שתייה); כמות החיידקים הצוואתיים עמדה בתקנות ענבר ברוב המקרים; נרשמה הפחתה של יותר משני סדרי גדול במרבית המדדים; נרשמה עמידה בכל יעדי התקן של שחרור מים לנחלים. איכות המים של מי הנגר המטוהרים הקבילה לאיכות מי קולחים שעברו טיפול אקסטנסיבי (שלישוני), המאפשר החדרה לאקוויפר לשם העשרתו בישראל. לאור תוצאות אלו התקבל בסיס איתן להמשך במטרה למחזר מי נגר לצורכי שתיה.
המחקר העלה מספר תובנות ומסקנות מרכזיות:
• מי נגר עירוני במצבם הגולמי (טרום טיפול) אינו עומד באף תקן איכות מים קיים בישראל ועל כן לא ניתן לעשות בו שימוש להשקיה, לשחרור לנחלים ולכל שימוש אחר.
• לאחר הטיפול בביופילטר המים עמדו בתקן השקיה בלתי מוגבלת, שחרור לנחלים ואף תקן מי שתייה ברמה הכימית.
• בחודשי הקיץ הביופילטר הצליח לטהר את מי התהום ולעמוד בתקן איכות מים למי שתיה.
• קידוחי החלחול נמצאו כאפקטיביים ביותר להחדרה.
• עלות מ״ק מי נגר מטוהרים נמוך ב-20% ממ״ק מים מותפלים.
איור 12: ביופילטר בת-ים
איור 13: ביופילטר ברמלה ועקרון הפעולה שלו
בהמשך לפיילוט המוצלח הוחלט על קפיצת קנה-מידה, וקידום תכנון רגיש מים לכל הפארק הסמוך. בפארק בן 80 הדונמים תוכננו עוד שבעה אלמנטים רגישי מים, לרבות ביופילטרים המסוגלים לקצור כ-100,000 מ״ק בשנה. הביופילטרים יושמו בגינת כלבים, בטראסות, באלמנט נחל מלאכותי, ובאגן ירוק שעודפים ממנו מוזרמים להחדרה למי תהום. האסטרטגיה לפיה תוכנן הפארק היתה כי מתוך 100,000 מ"ק של מים מטוהרים, כ- 40,000 מ"ק יוחזרו אל הפארק, ויספקו את כל צורכי ההשקיה שלו (שעלותם היא בת כ- של 400,000 ש״ח בשנה בהשקיית רשת סטנדרטית), ויאפשרו משק מים אוטונומי וחסכון כספי גדול. שאר המים יוחדרו באופן סטנדרטי לקרקע. נכון להיום, יוזמה זו מתעכבת מאחר והפארק מושקה במי תהום מזוהמים, להם רשות המים מאפשרת פטור מהיטל שאיבה.
במטרה לייצר בסיס רחב לגיבוש מדיניות לאומית, הושק קמפיין לשני מקרי בוחן נוספים. מתוך 8 ערים שביקשו לארח פרויקטים רגישי מים נבחרו בת-ים ורמלה. על-פי ההסכם, קק״ל היתה שותפה לפרויקטים, והיא מימנה את המחקר בעוד שתי הערים מימנו את התכנון והביצוע של הפרויקט בתחומן. הפרויקט בבת-ים הווה מקרה בוחן של עיר חוף ושולב בפיתוח קיים, ואילו ברמלה קודם מקרה בוחן לקצירת נגר מכביש בין עירוני עמוס בתנועה ובעקה של זיהום. שני הפרויקטים תוכננו במופע נופי שונה, בהתאם למיקום, ובקנה-מידה דומה לפרויקט בכפר-סבא (ביופילטר בגודל של 100-125 מ״ר). בדומה לפיילוט בכפר-סבא גם בבת ים וברמלה התבצע ניטור ודיגום בזמן אמת, כאשר פתרון הקצה למים המטוהרים היה חלחול למי תהום. בשני המקרים הביופילטרים הציגו ביצועים דומים בהיבט של טיהור המים ויכולת קצירת הנגר לאלו שנמדדו בכפר סבא.
הקמת פלטפורמות המחקר במתקני הפיילוט בבת-ים וברמלה, הוכיחו כי ניתן לעבור משלב הוכחות הביצוע של הטכנולוגיה (Proof Of Concept) למבט אל תמונה רחבה הרבה יותר של היבטים אקלימיים, אנרגטיים, רווחתיים, תכנוניים ועיצוביים, לרבות רגולציה. מי נגר בישראל מנוהלים לרוב על-ידי הרשויות המקומיות, שעם החלת חוק תאגידי המים העבירו את אספקת המים והביוב לתאגידים עם ניהול מקצועי והנחיה מרשות המים. הוכחת היכולת בשלושת הפיילוטים הכניסה כעת לתמונה מקור מים חדש - מי הנגר העירוני, ולמעשה משאב חדש ללא ניהול. יתרה מכך, נוצרה אנומליה לפיה הרשות המקומית משקיעה במתקנים רגישי מים המעשירים את מי התהום הלאומיים ללא יכולת של העיר ליהנות מהם. מתוך כך, ביוזמה ייחודית של הכותב עם קק״ל ו- JNF Australia הוקם "המרכז לערים רגישות מים בישראל". במרכז, בשיתוף פעולה עם אוניברסיטת בן גוריון בנגב, האוניברסיטה העברית בירושלים, הטכניון ואוניברסיטת מונאש מאוסטרליה, גובשה תוכנית מחקר ייעודית בשם ״יצירת ערים רגישות מים בישראל״: תוכנית מחקר בין-תחומית יישומית ארבע-שנתית (2015 -2020) שמטרתה ליצור סביבה עירונית איכותית ובת קיימא באמצעות ניהול מים עירוני חדשני. במסגרת המרכז התקיימו ששה פרויקטים מרכזיים תחת ארבעה נדבכים שונים (כמופיע באיור 14). תיאור המחקרים השונים, תוצאותיהם ומסקנותיהם מופיעים באתר המרכז: wsc.org.il.
פעילותו של המרכז לערים רגישות מים בישראל - בשטח ובמעבדות מחקר – שהתמקדה עד כה בפתרון במקור (טיפול במים במקום פגיעתם בקרקע), מתרחבת כיום להיבטים אורבניים נוספים. כאמור, אחד האתגרים המרכזיים בניקוז בעיר הוא השהיית מי הנגר, קליטתם המהירה ושחרורם האיטי בכדי למנוע הצפות. תוכנית 'עיר משהה מים', שפותחה במרכז במסגרת תחרות עבור העיר מיאמי, עושה צעד נוסף אל המקור באמצעות קצירת מים כבר בבניינים על-גבי גגות וקירות, ובדרך זו מקטינה משמעותית את האצת המים מהצינורות והמרזבים.
איור 14: תרשים עבודה - ״יצירת ערים רגישות מים בישראל״
תכנון ועיצוב רגיש מים לאן?
תכנון ועיצוב רגיש מים הוא ארגז כלים גמיש ופתוח, המתרחב ומשתכלל כתלות באתגרים מקומיים וביצירתיות של מתכננים. לאחר הוכחת הפעולה של המערכת הפאסיבית בשטח הפתוח, אנו סבורים, כמו בדוגמא של מיאמי, שיש לעבור לחשיבה על המבנים עצמם. בימים אלו מושלמת עריכת מאמר מדעי לאחר בחינת POC בסין של ביופילטר היברדי לקצירה, טיפול והשהייה של מי נגר עירוני לצד טיהור מים אפורים. באופן זה ניתן להפוך כל בניין בכל פרוגרמה למשק מים עצמאי. הבניה הרוויה-מגדלית הרווחת בישראל מחייבת מבנים להחזיק בריכות כיבוי אש בנפח של עשרות מ״ק, המצריכות שטיפה קבועה על-מנת למנוע היווצרות בקטריות. במקרה של תכנון רגיש מים ניתן להעביר את מי בריכות כיבוי האש דרך הביופילטר וממנו לבצע שאיבה בחזרה לבריכות, ובכך למנוע בזבוז עצום ולמנוע נזקים.
הסטודנטיות ענבר אסא וסלי ליפשיץ, להן סייעתי במסגרת פרויקט הגמר שלהן במחלקה לארכיטקטורה בבצלאל, ביקשו להתמקד בתכנון רגיש מים ב'בניין כלל' בירושלים - מתחם מסחר ומשרדים בן 15 קומות מוכר וידוע בלב העיר בתכנונו של זוכה פרס ישראל, דן איתן. המרכז, שנפתח לציבור בינואר 1978, סבל לאורך השנים מבעיות שונות – תשתיתיות וארגוניות – שהביאו להזנחה מסוימת ולהפיכתו ל'פיל לבן' ירושלמי. עבודתן של ענבר וסאלי התמקדה בגיבוש מודל רגיש מים לבניין, שכלל בין השאר עיצוב מרפסות שהן ביופילטר, מקווה כביופילטר, מרחבים ציבוריים משהי-מים וצורות שונות של חקלאות עירונית (איור 15).
איור 15: אלמנטים רגישי מים באדיבות ענבר אסא ואדריכלית סלי ליפשיץ, בית ספר לארכיטקטורה בצלאל.
פרויקט גמר נוסף מהשנה החולפת במחלקה לארכיטקטורה בבצלאל, שהובילו נרקיס יפה ואינה ברנפלד, הציג חזון רגיש מים לחתך רחוב סלמה בת״א. בעבודתן הוצג הרחוב כערוץ רגיש מים לקליטת מי נגר עירוני, טיהורם על-ידי רצועות ביופילטרים בדפנות והעברת המים המטוהרים למרכז התעלה, כאשר עודפים מועברים להחדרה. באופן זה יצרו הסטודנטיות אלמנט מים מרכזי לעיר, המשלב מערך הצללה וריאה אקולוגית לטיפול בזיהום המים והשהייתם, תוך טיפול במי תהום מזוהמים בחודשי הקיץ והזרמתם בחזרה אל התעלה. לצד ארגון הביופילטרים בקונפיגורציה לינארית לאורך ערוץ הרחוב-תעלה-נחל, הוצבו גם ביופילטרים בשטח ציבורי פתוח רחב אליהם הוצמדה מערכת פוטו-וולטאית לקצירת אנרגית שמש.
עיר רגישת מים מהווה כר פורה ליצירתיות לא רק בתכנון, עיצוב והנדסה. עקרונות של קיימות, מעגל הגשם והמים, ושמירה על בריאות הם גם נושאים בעלי עניין כללי והזדמנות לשילוב תוכן עירוני בתכנים חינוכיים. בימים אלו מתגבש במרכז לערים רגישות מים פרויקט ״קיט רגיש מים״ לגיל הרך, המבקש להפעיל תלמידים בנושאים סביבתיים ובכך לסייע לפתח בהם תחושת כבוד ואחריות לסביבה ולחיים בה. התוכנית מנסה להקנות מספר עוגנים חינוכיים: ביטוי אישי והשתתפות פעילה; קהילתיות והגדלת ההשפעה של ילדים על הורים; יזמות ויצרנות על-ידי יצירה עצמית של מתקני מים; למידה ב'מרחבי החיים' והקניית הרגלים לצרכנות נבונה. עבור הפיילוט נבנה קיט פדגוגי שנתי, המכיל ערכות הפעלה מותאמות.
איור 17: איור גן רגיש מים: מי נגר גגות, מי כיורים ומי מזגנים. מאיירת: דפנה אברהם מירון
סיכום
עיר רגישת מים הינו חזון הוליסטי-יישומי פורץ דרך לניהול משק מים עירוני. באמצעות מגוון אמצעים של השהייה וטיהור, ממירה עיר רגישת מים את מי הנגר העירוני ממים שיש לסלקם כמטרד למים ברי שימוש. כפי שהראו הפיילוטים שנערכו בארץ, לטיהור מי הנגר בביופילטרים יתרונות מגוונים: שחרור בטוח לנחלים ולגופי המים במורד, השקיית שטחים פתוחים, חיסכון משמעותי במי רשת ומניעת קריסת תשתיות שתחזוקתן יקרה מאד. המעבר לעיר רגישת מים אינו רק שילוב של מערכת חדשה בעיר. הוא דורש שינוי תפיסתי וארגוני, שראשיתו ראייה של המים כמשאב משותף, המשכו בחינוך וברישות קהילתי וסופו בהתארגנות מקצועית ובירוקרטית של הרשות באופן שמאפשר לה לנהל את משק המים באופן הוליסטי. עם השלמת מחקר והוכחות היתכנות בני עשור בישראל (ובני 15 שנים באוסטרליה), תוך שיתוף פעולה איכותי עם רשויות מקומיות ועם קק"ל, פנינו במרכז לערים רגישות מים בישראל מופנות כעת להעמקת התפיסה, השרתה והרחבתה, לצד הטמעה לאומית.
