Организация стока поверхностных вод. Общие сведения и нормы водоотвода

Благоустройство городов включает в качестве одного из важных мероприятий отвод поверхностных вод с городских территорий. Круговорот воды в природе обеспечивает постоянное более или менее интенсивное выпадение осадков. Оказавшись на земле, вода частично впитывается в грунт, частично испаряется, оставшаяся часть (избытки) стекает по поверхности земли в самые низкие места - тальвеги. Эти воды способствуют развитию физико-геологических процессов, разрушающих грунт, снижающих тем самым его несущую способность. В результате их действия активизируются процессы эрозии (т.е. разрушение) почв, оврагообразования, повышается уровень грунтовых вод, возникают просадочные и карстовые явления, т.е. вымывание отдельных пространств в грунте, оползневые процессы. Избыточное увлажнение бессточных территорий способствует их заболачиванию и подтоплению. Все эти процессы являются нежелательными на участках предполагаемого или осуществляемого строительства, требуют применения особых мер по инженерной подготовке.

Поэтому для нового строительства выбирают, прежде всего, так называемые благоприятные территории, не требующие специальных мероприятий для улучшения состояния грунта, но при необходимости используют и неблагоприятные территории, предварительно улучшив их состояние. При помощи инженерной подготовки городских территорий защищают их от подтопления, затопления, ведут борьбу с оврагообразованием, карстовыми и просадочными явлениями, проводят противооползневые мероприятия, понижают уровень грунтовых вод, сооружая дренажные системы. Такие же мероприятия могут проводиться и при развитии нежелательных процессов на территориях существующего города. Первое и важнейшее мероприятие - ликвидация основной причины этих явлений, т.е. действия поверхностных вод.

Сток поверхностных вод происходит на земле при осадках слоем более 2 мм. Число дней с такими осадками на территории РФ различно (см. СНиП 23-01-99).

В центральной европейской части России такие осадки выпадают около 70 дней в году. Ливневые осадки имеют интенсивность около 0,5 мм/мин в течение 10 мин и 0,3 мм/мин в течение 20 мин. Основные параметры, характеризующие осадки данного района, - это интенсивность, продолжительность и повторяемость дождей.

Интенсивность i (мм/мин) определяется количеством осадков, выпавших в единицу времени, по слою i = h/t (h - толщина слоя выпавшего дождя, мм; t - продолжительность дождя, мин) или по объему q = V/t (л/с) (V - объем воды, выпавшей в виде дождя на площади 1 га), которые находятся в следующей зависимости:

где 166,7 - переводной модуль интенсивности по слою к интенсивности по объему; 0,01 - высота слоя осадков, м; 10 000 - единица площади 1 га, м²; 1000 - объем 1 м³, л; 60 - количество секунд в 1 мин.

Продолжительность определяется временем выпадения осадков t.

Интенсивность и продолжительность определяют с помощью приборов дождемеров, автоматически записывающих в виде графика высоту осадков и время их выпадения.

Повторяемость дождей определяют по графику выпавших дождей за много лет. Эта величина показывает вероятность повторения дождя за определенный период наблюдения (1, 3, 5, 10 лет).

По наблюдениям выведена следующая зависимость:

где q - максимальная интенсивность на 1 га, л/с; A и n - коэффициенты, зависящие от конкретных условий климатического района и повторяемости дождей; t - период продолжительности осадков, мин.

Эти данные используют в расчете при организации системы отвода поверхностных вод.

Сток поверхностных вод в городах осуществляется в системе городской канализации: при общесплавной - совместно с хозяйственно-фекальной, при раздельной - в разных трубопроводах, при полураздельной - в одном трубопроводе с периодическим отделением последних избыточных и сравнительно чистых порций осадков через специально приспособленные колодцы-интерцентры для выброса их в ближайший водоем, минуя очистные сооружения.

В малых городах допускается создание общесплавного и полураздельного канализирования городских территорий. Для общесплавной и полураздельной систем канализации требуется только один трубопровод, но при этом значительно возрастают размеры очистных сооружений. Кроме того, выбросы относительно больших порций дождевых вод ухудшают санитарно-гигиеническое состояние ближайших водоемов. Поэтому для больших городов принята раздельная система городской канализации.

При раздельной системе сток поверхностных вод может осуществляться тремя способами: открытым, закрытым, смешанным.

Открытая система отвода поверхностных вод с городских территорий собирает воду в лотки, кюветы, канавы и каналы и отводит ее без очистки в ближайший водоем. Эта система - простейший способ водоотвода. Она несовершенна, так как лотки, кюветы, канавы и каналы требуют постоянной очистки. Если они имеют большие габариты, то ухудшают эстетический облик улицы, при малых габаритах не всегда вмещают весь сток. При пересечении улиц необходимо сооружать мостики или прокладывать трубы больших диаметров.

Закрытая система отводит воду через сеть подземных трубопроводов и очистных сооружений. Такая сеть носит название дождевой или ливневой канализации или водостока. В закрытую систему вода попадает, стекая по территориям и лоткам проездов через дождеприемные решетки, расположенные на водоприемных колодцах для задержания мусора. Эта система наиболее прогрессивна и применяется в городах с повышенными требованиями к благоустройству и санитарно-гигиеническому состоянию (большие города, города-спутники, курортные города).

Смешанная система водоотвода включает элементы закрытой и открытой систем. Она представляет собой переходный этап от открытой системы к закрытой, как более совершенной.

Условия применения той или иной системы водоотвода в городе содержатся в СНиП 2.07.01-89*. По настоящим нормам применение открытой системы водоотводящих устройств допускается в районах 1...2-этажной застройки, в сельских населенных пунктах и на территории парков с устройством мостиков или труб на пересечениях с улицами, дорогами, проездами и тротуарами.