לפני כשלוש שנים, בסופה שפקדה את תל אביב, שני צעירים נספו באסון שבו מעלית הוצפה בחניון תת-קרקעי. המאורע הזה התרחש אחרי שבמשך שנים רבות החורף הישראלי התאפיין בימים שבהם כבישים הפכו לנהרות ורחובות ערים הומרו לנחלים. הפתרון למצב הבעייתי הזה כבר ידוע ומוכר: שדרוג מערכות הניקוז העירוניות, שלא עומדות בעומס הגשמים.
על אף שמאז מותם של הצעירים נעשה ברור לכול עד כמה ההצפות בערים עלולות להיות מסוכנות – השדרוג המדובר הוא מהלך מסובך ויקר, ועל כן ברשויות השונות לא ממהרים לבצעו. במחקר חדש שנערך בטכניון ושהוצג לאחרונה בכנס הארצי הדו-שנתי לתלמידי מחקר במכון לחקר המים ע"ש גרנד בטכניון – הועלה פתרון נוסף למצב. מדובר על פיתוח פשוט, זול ומהיר שעשוי להקל את הלחץ שמופעל על התשתיות העירוניות בימים הגשומים: הצבה של מכלים שיאגרו את הגשם שנוחת על גגות הבניינים, ומערכת חכמה שתבצע שחרור מחושב של המים האלה לתעלות הניקוז. האם מדובר בפיתוח שישים קץ להצפות העירוניות?
הרבה גשם, מעט זמן
בחורפים האחרונים כולנו חזינו בתמונות של רחובות מוצפים ומכוניות שקועות במים; חלקנו אף מצאנו את עצמנו בעיצומם של אירועים כאלה. אבל כיצד הם בכלל מתרחשים? איך נוצרות הצפות בשטחים הבנויים בישראל?
הסיבה הראשונה לכך היא שאירועי הגשם שלנו נוטים להיות חזקים וקצרים – כלומר, כמות גדולה של גשם יורדת על הקרקע בזמן מועט. לשם השוואה, כמות המשקעים השנתית הממוצעת בלונדון הגשומה דומה לזו שמאפיינת את תל אביב, אך בעוד שבלונדון כמות זו מתפרסת על פני כל חודשי השנה – בתל אביב היא מתנקזת לחודשי החורף בלבד. בעיה זו צפויה להחמיר עקב משבר האקלים, שגורם להקצנה בעוצמתם של אירועי הגשם בישראל.
שנית, כשגשם יורד באזורים בנויים הוא זורם גם למשטחי בטון או אספלט אטומים, שלא מאפשרים למים לחלחל ולהיספג בקרקע. כך נוצר נגר עירוני: מי גשם שנעים על פני המדרכות והכבישים ושמתנקזים לאזורים הנמוכים או למערכת הניקוז העירונית. אותם שטחים בנויים ואטומים, שאליהם מי הגשמים לא מחלחלים, הולכים ומתרחבים בקצב מהיר – עם ההתפתחות העירונית והעליה המתמדת בקצב הבינוי ברחבי ישראל, שבא גם על חשבון שטחים פתוחים.
הפיתוח החדש עשוי לעזור במניעת ההצפות שנוצרות כתוצאה מריבוי של אותם מי נגר עירוניים. הוא מתבסס על הצבה של מכלים שיאגרו את הגשם שנוחת על גגות בניינים, ועל מערכת חכמה שתשלוט בשחרור המים למערכת הניקוז העירונית בזמנים שבהם היא פנויה באופן יחסי. עד כמה הפיתוח הזה משמעותי? הוא עשוי להפחית את העומס על התשתיות ב-30-20 אחוז. בנוסף, המים שייאגרו במכלים יוכלו לשמש את דיירי הבניין למטרות שונות, כמו הדחת אסלות או שימוש במדיח כלים.
יצאו לחפש יתרונות, ומצאו פתרונות
המחקר החדש נערך בהובלתם של פרופ' ערן פרידלר מהיחידה להנדסת הסביבה, מים וחקלאות מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון, ועופר שניר, דוקטורנט בפקולטה, ובשיתוף עם פרופ' לוקה ווזארו מהאוניברסיטה הטכנית של דנמרק. במקור, החוקרים לא תכננו למצוא פתרון אפשרי להצפות בערים. למעשה, המחקר הראשון שהם ביצעו יועד למטרה אחרת: בחינת יתרונות השימוש במי גשמים עבור צריכת מים של תושבים בערים.
"המחקר התמקד בנושא החיסכון במי שתייה – מוצר יקר שנמצא במחסור בישראל", מסביר פרידלר. לדבריו, גם צריכת מים מותפלים עבור שימושים כמו הדחת אסלות – מהווה בזבוז. "לכן, פיתוח שיקטין את הדרישה למים מותפלים ובעקבותיה את צריכת האנרגיה שנדרשת עבור ההתפלה, בעזרת אמצעי פשוט שהופך את העיר למקיימת יותר – הוא מבורך", הוא אומר. ואכן, המערכת הממוחשבת מעריכה את צריכת המים של הדיירים – ומנסה לספק להם ממכלי האגירה את הכמות הנחוצה עבורם, שתמנע שימוש במי שתייה או במים מותפלים לשימושים שלא מחייבים זאת.
במחקר ההמשך, שהוצג כאמור בכנס, נבדקה יעילותם של המכלים בעזרת מודל ממוחשב. "דימינו שכונת מגורים ממרכז הארץ שיש בה כ-150 בנייני מגורים: מיפינו את גגותיה, ומדדנו את יכולותיה של מערכת הניקוז המרכזית שלה", מספר פרידלר. "דימינו מצב שבו בשכונה כזאת יש בכל בניין מכל אגירה של 10 מטרים מעוקבים (10 אלף ליטר – י"ש)". בנוסף לנתוני השכונה, החוקרים הזינו לתוך המערכת הממוחשבת גם את תנאי מזג האוויר ששררו בשכונה בשני אירועי גשם קיצוניים שהתרחשו בישראל: הסופות של סוף פברואר 2010 ושל סוף נובמבר 2020.
מכלים – כפטריות אחרי הגשם?
כאמור, תוצאות הניסוי הממוחשב הראו שבזכות הפיתוח החדש הייתה הפחתה של יותר מ-20 אחוז בעומס על מערכת הניקוז בשכונה שהחוקרים דימו. הנתון הזה מדגיש את כדאיותו של הפיתוח החדש: מכיוון שמדובר במערכת פשוטה יחסית, ייתכן שמדובר בפתרון הזול והמהיר ביותר ליישום עבור הפחתת ההצפות בערים. לדברי פרידלר, בשכונות בנויות רבות כבר קיימים מרזבים שמנקזים את מי הגשם, ועל כן הצעד הבא הוא פשוט: לחבר אותם למכלים שמוצבים בתחתית הבניין או מתחת לקרקע.
על פי פרידלר, הגגות מהווים כ-40 אחוז מהשטח הבלתי חדיר למים בעיר, כך שמדובר בשטחים גדולים. "אם הפיתוח הזה ייכנס לשכונות חדשות, אפשר יהיה לתכנן מערכות ניקוז יותר קטנות מלכתחילה – כך שהחיסכון הכספי עשוי להיות גדול", הוא מסביר.
יחד עם זאת, החוקרים מדגישים שלא מדובר בפיתוח שיכול לפתור את כלל אירועי ההצפות בערים. אחת הסיבות לכך היא שבאירועים שבהם הגשם יורד בעוצמה גבוהה ללא הפסקה, למכלים אין רגע דל – שבו הם יכולים לשחרר את עודפי המים למערכות הניקוז. "לכן, שיטה כזאת של איסוף מי גשם יכולה להוות 'קו הגנה ראשון' במערכת של שליטה ובקרה על מערכת הניקוז – אבל לאירועים קיצוניים מאוד (כמו אירועי סוף נובמבר 2020 – י"ש), היא לא תספיק", מסביר שניר.
שיטה נוספת ועמידה מאוד, שמיושמת כבר שנים רבות ברחבי העולם (כולל באזורים גשומים יותר מישראל), היא קציר גשם – יצירת חלחול של המשקעים לאדמה, בסמוך למקום נפילתם. עבור כך, יש להפוך משטחים אטומים (חניות, מדרכות, איי תנועה ועוד) – למחלחלים; זאת על ידי בנייתם מחומרים שמאפשרים חלחול או על ידי הוספת מעברים למים בתוך המשטחים האטומים, וגם בעזרת שתילת צמחייה רב-שנתית ששורשיה מאיצים את החלחול.
בימים אלה החוקרים כבר עובדים על מחקרי המשך שבהם השימוש במערכת ייבחן בטווח זמן גדול יותר ובקנה מידה נרחב יותר. אז אם בעוד מספר שנים מכלים לאגירת מי גשמים יהפכו למראה שכיח בכניסה לבניינים רב-קומתיים בישראל – תזכרו איפה שמעתם עליהם לראשונה.
