מה זה נגר עילי וכיצד הוא משפיע על תכנון ובנייה

נגר עילי (Runoff) הוא החלק ממי הגשם שאינו מחלחל אל הקרקע ואינו מתאדה, ולכן זורם על פני השטח אל הנקודות הנמוכות. בסביבה טבעית מדובר בתהליך מאוזן יחסית, אך בשטח בנוי כמות הנגר גדלה ומהירות הזרימה עולה. מכאן שהנגר הוא אחד המשתנים המרכזיים בתכנון פרויקטים של בנייה ותשתיות בישראל.
 

מה זה נגר עילי

כאשר יורד גשם, המים המגיעים אל פני הקרקע מתחלקים בין שלושה מסלולים: חלחול אל תוך הקרקע, התאדות חזרה לאטמוספרה, וזרימה על פני השטח. המסלול השלישי הוא הנגר העילי.
היחס בין שלושת המסלולים אינו קבוע. הוא נקבע לפי תכונות הקרקע, השיפועים בשטח, הצמחייה, מצב הרטיבות של הקרקע ברגע נתון, וכמובן לפי עוצמת הגשם ומשכו. גשם קל על קרקע יבשה ומחלחלת עשוי כמעט שלא לייצר נגר, בעוד אותו נפח מים היורד בזמן קצר על קרקע רוויה ייצר זרימה משמעותית.
בשלב הבא הנגר מתרכז. מים הזורמים במדרון מתאספים לערוצים קטנים, אלו מתחברים לערוצים גדולים יותר, והזרימה מגיעה בסופו של דבר אל נחל, אל מערכת ניקוז או אל נקודה נמוכה שבה המים מצטברים.
הנגר הוא אפוא חוליה אחת במחזור המים. המים שמחלחלים ממשיכים אל שכבות הקרקע ואל האקוויפרים ומזינים את מי התהום, המים שמתאדים חוזרים לאטמוספירה, והמים הזורמים על פני השטח מגיעים אל מערכות הניקוז ואל הנחלים. שינוי באחד המסלולים משפיע בהכרח על האחרים, וזו הסיבה שהגדלת שטחים אטומים אינה רק שאלה של הצפות אלא גם של החדרת מים לקרקע.
כדאי להבחין בין נגר עילי לבין מונחים סמוכים. מים עיליים הם כלל המים הנעים על פני השטח, ובכללם זרימה קבועה בנחלים, ואילו נגר עילי מתאר במיוחד את הזרימה הנוצרת בעקבות אירוע גשם. מי תהום, לעומת זאת, הם מים שחלחלו והצטברו בשכבות הקרקע. שלושת המונחים קשורים זה בזה, אך הם מתארים שלבים שונים באותו מחזור.

 

מה משפיע על כמות הנגר

בתכנון הידרולוגי בודקים כמה גורמים שקובעים כמה מים יזרמו בפועל:
▪ סוג הקרקע ויכולת החלחול שלה: קרקע חולית מחלחלת בדרך כלל טוב יותר מקרקע חרסיתית
▪ התכסית: משטחים אטומים כגון גגות, כבישים ומדרכות מונעים חלחול כמעט לחלוטין
▪ השיפועים: ככל שהשיפוע תלול יותר, המים זורמים מהר יותר ומספיקים לחלחל פחות
▪ הצמחייה: כיסוי צמחי מאט את הזרימה ומגדיל את זמן החלחול
▪ מאפייני אירוע הגשם: עוצמה, משך ותדירות
▪ מצב הקרקע לפני האירוע: קרקע רוויה מגשם קודם תייצר יותר נגר

▪ סוג הבינוי: באזורים בהם קיימת בניה לגובה במגדלים כמות גדולה של נגר נוצרת על קירות המבנה בגלל שהגשם מגיע לעיתים בשיפוע ושטח גדול של קיר גבוה יכול לגרום לכמויות גבוהות של נגר יורדות על הקיר ישירות לבסיס המבנה.

בפרקטיקה מתורגמים הגורמים האלה למקדם נגר, המבטא איזה חלק מהגשם צפוי להפוך לזרימה עילית בשטח נתון. שינוי בתכסית משנה את המקדם, ולכן פרויקט בנייה משנה את מאזן הנגר גם כאשר גבולות המגרש נשארים זהים.
להקשר הישראלי יש כאן משקל מיוחד. הגשם בישראל מרוכז בחודשי החורף ומגיע לא אחת באירועים קצרים ועזים, כך שכמות משמעותית של מים יורדת בפרק זמן קצר. במצב כזה קצב הגשם עולה על קצב החלחול של הקרקע גם בשטחים שאינם בנויים, והנגר נוצר מהר. בנוסף, השיפוע האקלימי בין צפון הארץ לדרומה יוצר הבדלים ניכרים באופי האירועים ובמאפייני הזרימה.
מכאן שאותו פתרון תכנוני אינו מתאים בהכרח בכל מקום. שטח באזור שבו יורדות כמויות גשם גדולות יחסית מציב אתגר שונה משטח באזור צחיח שבו האירועים נדירים אך עזים, ובשני המקרים נדרש להתאים את התכנון לאופי האירועים המקומיים ולתנאי הקרקע באתר.

​

מה קורה לנגר במרחב הבנוי

העיור משנה את התמונה בשני מובנים. ראשית, הגדלת השטחים האטומים מגדילה את נפח הנגר, משום שפחות מים מחלחלים. שנית, המים מגיעים מהר יותר: משטחים חלקים ומערכות תיעול מקצרים את זמן ההגעה של המים לנקודה הנמוכה, כך שאותו נפח מגיע בפרק זמן קצר יותר ויוצר ספיקת שיא גבוהה יותר.
שילוב שני האפקטים הוא שמסביר מדוע אזורים עירוניים חווים הצפות מקומיות גם באירועי גשם שאינם חריגים במיוחד. מערכת הניקוז מתוכננת לקיבולת מסוימת, וכשהזרימה מגיעה מרוכזת ומהר, הקיבולת הזו נבחנת בבת אחת.
היבט נוסף הוא איכות המים. נגר הזורם על פני שטחים מפותחים סוחף עמו חומרים מהמשטחים שעליהם עבר, ולכן ניהול נגר עוסק לא רק בכמות אלא גם באיכות המים המוזרמים אל מערכות הניקוז ואל הסביבה.
גם מחוץ למרחב העירוני יש לנגר השפעה. זרימה מרוכזת על מדרונות פוגעת בקרקע ומסיעה חלקיקים במורד, ובשטחים חקלאיים ופתוחים היא משפיעה על יציבות השטח. בהקשר התכנוני המשמעות היא שפרויקט אינו נבחן רק לפי מה שקורה בתוך גבולותיו, אלא גם לפי ההשפעה שלו על השטחים שבמורד הזרימה.
​

כיצד מכמתים נגר בתכנון

כדי לתכנן פתרון צריך לבצע חישובים ולכמת ערכים, ולכן שלב מרכזי בעבודה ההידרולוגית הוא תרגום התהליך הטבעי לנתונים. תחילה מתוחם אגן ההיקוות, כלומר השטח שממנו מגיעים המים אל הנקודה הנבחנת. לאחר מכן נקבע תרחיש הגשם, ובכלל זה תקופת החזרה שלפיה נבחן הפרויקט, שהיא ביטוי לתדירות האירוע שאליו מתכננים.
מנתונים אלו נגזרים שני ערכים מרכזיים: ספיקת השיא, כלומר כמות המים המרבית הזורמת ביחידת זמן, ונפח הנגר הכולל באירוע. פתרונות ניקוז קלאסיים נבחנים לרוב מול הספיקה, ואילו פתרונות ניהול נגר במגרש נבחנים לרוב מול הנפח.
תקופת החזרה ומתכונת החישוב נקבעות בהתאם לאופי הפרויקט ולדרישות הגורמים המוסמכים, ואינן אחידות לכל המקרים. בפרויקטים מורכבים או בשטחים רגישים להצפה נעשה שימוש גם במידול הצפות, המדמה את התנהגות המים בשטח ומציג את התפרסותם בפועל.
חשוב להבין שמדובר בהערכה הנדסית ולא בתחזית מדויקת. החישוב מתאר את מה שצפוי לקרות בתרחיש מוגדר, ואירוע חריג מעבר לתרחיש עשוי להתנהג אחרת. ערכו של החישוב הוא בכך שהוא הופך את הסיכון לכמותי ובר טיפול, ומאפשר לתכנן פתרונות בהיקף מתאים במקום להסתמך על הערכה כללית.
הנגר הוא נתון תכנוני שיש לברר מוקדם ככל הניתן. הוא משפיע על מפלסי הפיתוח, על שטחים שיש להקצות לפתרונות, ועל אופן החיבור למערכת הניקוז. כאשר הוא נבחן בשלב מאוחר, ההתאמות הנדרשות יקרות יותר ומרחב התמרון קטן.

​

מנגר כמטרד לנגר כמשאב

במשך שנים נתפס הנגר בעיקר כמים שיש לסלק מהשטח במהירות. בעשורים האחרונים התחזקה תפיסה משלימה, שלפיה כדאי להאט את המים, להשהות אותם ולאפשר להם לחלחל במקום שבו הם נוצרו. הגישה הזו מפחיתה את העומס על מערכות הניקוז, מצמצמת זרימות מרוכזות ותורמת להעשרת המים בקרקע.
מבחינה תכנונית משמעות הדבר היא שילוב פתרונות בתוך המגרש עצמו, ובכלל זה שטחי חלחול והשהיה, בורות החדרה, ארגזי חלחול, מאגרי ויסות וגגות ירוקים או כחולים. בחירת הפתרון תלויה בתנאי הקרקע, בשטח הזמין ובדרישות התכנוניות החלות על הפרויקט.
צוק הידרולוגיה וסביבה, הפועלת משנת 2008, עוסקת בתחום זה במסגרת חוות דעת הידרולוגית לניהול מי נגר, נספחי ניקוז לתב"ע ומידול הצפות, ומלווה פרויקטים משלב התכנון הראשוני ועד קבלת האישורים הנדרשים​.

​​

שאלות ותשובות

​​​

מה ההבדל בין נגר עילי לניקוז

נגר עילי הוא התופעה הטבעית של זרימת מים על פני השטח. ניקוז הוא המענה ההנדסי לתופעה, כלומר המערכות והתשתיות שנועדו להוביל את המים ולטפל בהם.
 

האם כל גשם מייצר נגר עילי

לא בהכרח. גשם קל היורד על קרקע יבשה ובעלת יכולת חלחול טובה עשוי לחלחל כמעט במלואו. נגר נוצר כאשר קצב הגשם עולה על קצב החלחול או כאשר הקרקע כבר רוויה.
 

מדוע בנייה מגדילה את כמות הנגר

משטחים אטומים כגון גגות וכבישים מונעים חלחול, ולכן חלק גדול יותר מהגשם הופך לזרימה על פני השטח. במקביל, משטחים חלקים ומערכות תיעול מזרזים את הגעת המים ומגדילים את ספיקת השיא.
 

מי מחשב את נפחי הנגר בפרויקט

החישוב נעשה על ידי הידרולוג או משרד ייעוץ ותכנון הידרולוגי, על בסיס נתוני האתר, תוכניות הפרויקט ותרחיש הגשם הנדרש, ומוצג במסמך המוגש לגורמים המאשרים.