Дренаж для отвода поверхностных вод. Поверхностный водоотвод: пошаговая инструкция. Отвод грунтовых вод

Фундамент любого здания может подвергаться воздействию грунтовых вод. Они же в свою очередь включают в себя особые компоненты, которые могут разрушать фундамент. Даже если в здании предусмотрена гидроизоляция внутри и снаружи и имеются опорные стенки, они не способны защитить в подобной ситуации. Грунтовые и поверхностные воды могут значительно навредить зданию, поэтому нужно позаботиться о дренаже на вашем участке.

Правильно оценить ситуацию на конкретном участке может только специалист. Для этого нужно изучить состав грунта, сделать плановую и высотную топографическую съемку, распланировать местоположение сооружений. В этих работах могут помочь гидролог, архитектор, ботаник и геодезист. Только при комплексном подходе отвод поверхностных и грунтовых вод решит проблемы и даст положительный результат.

Виды систем

Сооружение систем дренажа может осуществляться двумя способами: поверхностным и глубинным. Первый способ предусматривает планировку территории и проведение работ, включающих создание специальных уклонов от конкретного сооружения, также и устройство водосточной сети для перехвата воды. Второй же способ включает в себя отвод воды с использованием особых труб и расходных материалов.

При обустройстве современных придомовых участках используется закрытый вид дренажа. Он позволяет сохранить внешний вид территории, но в то же время можно использовать почву над системой для дальнейшей посадки огорода или обустройства клумб.

Простой вариант дренажа грунтовых вод предусматривает подготовку траншей, куда впоследствии засыпают первым слоем песок, затем щебень, а только после этого можно устанавливать дрены. Сверху нужно будет засыпать слой щебня, потом песка. Снаружи необходимо обложить дерном.

Нужно тщательно соблюдать всю последовательность слоев, так как рядом с водой должен находиться слой песка, а не щебня. Это покрытие из щебня и песка на самом дне будет использоваться в качестве амортизатора, а также позволит создать уклон, куда будет стекать ненужная вода. Фильтр нужен для пропуска воды и предотвращения попадания частиц грунта. Если не соблюсти правильную последовательность, то дренажные отверстия придут в негодность.

Защита площадки от поступления поверхностных вод: 1 – бассейн стока воды; 2 – нагорная канава; 3 – строительная площадка.

Можно применять для отвода грунтовых или поверхностных вод с участка каменный дренаж. В этом случае полость заполняется камнем, а не щебнем.

Современные системы дренажа предполагают применение асбестоцементных или пластиковых труб. Такая конструкция считается более надежной.

Часто случаются ситуации, когда для работ по устройству бассейна на участке и для дренажа приглашают разные фирмы. В таких случаях происходит внедрение в подземную среду, что опять-таки негативно сказывается на гидрогеологической ситуации на участке. Это может привести к порче дренажной системы.

Вернуться к оглавлению

Нормы монтажа

Технически грамотно будет осуществлять глубинный отвод вод с участка. Такая работа способна защитить не только фундамент, но и подвальные, и другие подземные сооружения от подтопления поверхностными или грунтовыми водами. По нормам обязательно должен быть ниже подвала не менее чем на полметра. Дренажные трубы отличаются по своему расположению. Они могут быть однолинейными, двухлинейными, площадными или контурными.

Дренажная система имеет свою основу – трубу со специальными отверстиями, куда будет стекать вода. По периметру такой трубы насыпают подушку из гравия и песка. Трубы подразделяются на бетонные, пластиковые, асбестоцементные и керамические. Отверстия в подобных трубах должны быть такого размера, чтобы вместе с водой туда не могли попасть сыпучие материалы. Располагаются они по бокам труб.

Появление современных труб в корне изменило всю ситуацию в установке дренажных систем. Такие трубы по сравнению с предыдущим поколением имеют ряд преимуществ: гибкость, прочность, надежность, долговечность, жесткость. Причем все эти свойства удачно сочетаются одновременно.

Качественные дренажные трубы предполагают перфорированную структуру. Это нужно для того, чтобы грунтовые воды полностью попадали в трубу. Также трубы должны быть гофрированы. Это делает их еще прочнее и позволяет выдерживать большие нагрузки, неизбежные при отводе воды.

При проведении дренажных работ по отводу воды нужно использовать только чистый гравий и гранитный щебень. Нельзя использовать песчано-гравийную смесь или известковый щебень, так как они могут забивать пустоты в грунте. Поэтому дренажная система не будет иметь никакого эффекта.

В результате действия солнечной энергии происходит постоянное испарение воды с земной поверхности. Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88%) и значительно меньше (12%) - с поверхности суши. Испарившаяся влага перемещается воздушными потоками. При встрече с холодными потоками воздуха она конденсируется и выпадает на поверхность океана или суши в виде дождя и снега. Осадки, выпавшие на поверхность суши, частично испаряются, частично просачиваются в грунт, а остальная часть выпавших осадков стекает по склонам в наиболее низкие места поверхности, питая ручьи, речки и большие реки, которые несут этот сток снова в моря и океаны. При неполном замкнутом цикле перемещения влаги (океан - атмосфера - океан) происходит малый круговорот воды в природе. При полном замкнутом цикле (океан - атмосфера - суша - океан) происходит полный круговорот воды в природе (рис.1). Районы, в которых все количество выпавших осадков испаряется (сток отсутствует), называют бессточными районами (пустыни, полупустыни).

При постоянном круговом обращении воды между сушей и океаном общее количество осадков X, выпавших на поверхность суши, равняется количеству потерь на испарение Z, подземному стоку Y 1 и поверхностному стоку Y 2 Уравнение водного баланса может быть выражено формулой

X = Z + Y 1 + Y 2

Или, принимая общий сток Y = Y 1 + Y 2

Рис.1. Схема кругового обращения воды в природе

1-испарение с поверхности океана; 2 - осадки, выпадающие в океан; 3 - осадки, выпадающие на сушу; 4 - испарение с поверхности суши; 5 - инфильтрация; 6 - подземный сток; 7 - речной сток в океан

В нашей стране существует положительный водный баланс: т.е. среднее годовое количество осадков превышает среднее годовое количество испарений влаги. Это подтверждается наличием в стране развитой сети больших и малых рек и их притоков, т.е. существует постоянный речной сток с поверхности суши. Исключение составляют отдельные засушливые районы, где среднегодовое количество выпадающих осадков меньше среднегодового количества испарений влаги с поверхности суши.

Ускорению образования водяных капель в атмосфере способствует ряд условий, из которых следует отметить засорение воздушного бассейна продуктами горения, выбрасываемыми в воздух трубами промышленных предприятий, а также городской пылью. Наблюдениями установлено, что над промышленными районами и центрами больших городов часто проходят короткие интенсивные ливни, тогда как в пригородных и близко расположенных сельских местностях выпадения осадков в это время не наблюдается.

Количество выпавших на поверхность почвы осадков измеряют в линейных и объемных единицах. В линейных единицах измеряют среднегодовое и среднемесячное количество осадков Н, мм, характерное для данного климатического района, а также интенсивность отдельных дождей i, мм/мин. В технических расчетах принимают объемную единицу измерения количества выпавших осадков g выраженную в л/с на 1 га. Для перехода от одной единицы измерения к другой используют зависимость

где: к = 166,7 - переводной объемный коэффициент, т.е. объем осадков, л/с, выпавших на площадь 1 га при дожде интенсивностью 1 мм/мин; к =0,001·10000·1000/60= 166,7 л/с на 1 га, здесь 0,001 - высота слоя осадков, м; 10 000 - площадь 1 га, выраженная в м; 1000 - объем 1м, выраженный в л; 60 - число секунд в 1 мин.

Характеристику выпавшего дождя записывают самопишущими приборами - дождемерами, которые отмечают высоту слоя осадков h, мм, выпавших за промежуток времени t, мин. Количество осадков, выпавших в единицу времени, определяет интенсивность дождя. Средняя интенсивность дождя, мм/мин,

Каждый дождь характеризуется интенсивностью (i или g), количеством осадков, выпавших за единицу времени, периодом продолжительности дождя и вероятностью его выпадения, т.е. вероятностью повторения такого дождя за тот или иной период наблюдений с, лет. Практически при расчетах сети ливневой канализации вероятность повторения интенсивности дождей данной продолжительсти принимают с = 1 год, с = 3 года, с = 5 лет, с = 10 лет еще более редкую повторяемость.

Между интенсивностью дождя и его продолжительностью существует определенная зависимость, которая выражается формулой

g - интенсивность дождя, л/с на 1 га; t - период продолжительности дождя, мин; A и n - параметры, зависящие от климатического района расположения населенного пункта и принятого периода с.

Из приведенной зависимости следует, что более продолжительные дожди имеют меньшую интенсивность, и наоборот.

Атмосферные осадки влияют на условия эксплуатации и благоустройство городской территории. Общее количество осадков, выпадающих на земную поверхность в течение года, изменяется в широких пределах. Наибольшее количество выпавших на земном шаре осадков отмечено в Черрапунджи (Индия, штат Ассам): среднее многолетнее количество за год здесь составило 11 013 мм, максимальное за год - 16 305 мм (1899 г.) и 24 326 мм (1947 г.). В центральной части европейской территории России среднегодовое количество осадков постепенно убывает при движении с запада на восток. У западных границ России среднегодовая норма осадков достигает 650-700 мм в год, постепенно уменьшаясь в восточном направлении до 500-400 мм в год. У западных склонов Уральского хребта среднегодовая норма осадков снова увеличивается до 600-700 мм в год.

На Дальнем Востоке уменьшение количества осадков идет от побережья Тихого океана до восточных склонов Уральских гор. Наибольшее количество осадков в год на территории России выпадает на восточном берегу Черного моря, а также в горах Алтая, на склонах, обращенных к Тихому океану. В горах Алтая сказывается влияние возникшей преграды - высоких гор на пути движения ветров несущих большие запасы влаги со стороны океана.

Формирование поверхностного стока и его организация

Формирование поверхностного стока зависит от условий рельефа местности, а расход стока - от размеров водосборной площади бассейна и характера использования его территории. Границы водосборной площади бассейна определяют на топографическом плане с учетом рельефа местности и проводят их по водораздельным гребням, расположенным на пересечении двух склонов, один из которых обращен к главному тальвегу конкретной водосборной площади. Главный тальвег бассейна имеет выход в более значительные по размерам тальвеги, ручьи и речки.

В пределах водосборной площади формируются ливневый сток и сток весеннего снеготаяния. В градостроительной практике организацию поверхностного стока рассматривают в пределах сравнительно небольших водосборных площадей (300, 500, 1000 га), в которых наибольшие расходы будут формироваться от ливневого стока. На незастроенной территории, расположенной в естественных условиях стока, основными направлениями отвода поверхностного стока будут являться тальвеги небольших бассейнов. В процессе застройки и благоустройства городской территории естественная система водоотвода нарушается. Взамен ее создают организованную закрытую систему водоотвода.

Главный коллектор бассейна располагают в полосе, свободной от городской застройки, т.е. в пределах "красных линий" и улиц или специально выделенной для этих целей технической полосе, которую располагают по направлению основного тальвега (рис.2). Данное условие необходимо учитывать в планировке и застройке городской территории. При этом создаются благоприятные условия для размещения магистральных прокладок подземных коммуникаций (ливневая и фекальная канализация и др.).

Для отвода поверхностного стока с боковых склонов бассейна в соответствии с планировкой улиц проектируют боковую сеть водостоков.

Рис.2. Схема организованной (закрытой) системы водостока

1 - главный коллектор бассейна; 2 - боковая сеть; 3 - смотровые колодцы; 4 - дождеприемные колодцы; 5 - линия водораздела; 6 - проектируемые кюветы; 7 - существующий тальвег на незастроенной территории

Организующей системой водоотвода являются лотки внутриквартальных проездов и городских улиц, обеспечивающие поступление поверхностного стока в закрытую сеть ливневой канализации. В практике планировки и застройки городской территории встречаются различные случаи формирования поверхностного стока, условия формирования зависят от размеров застраиваемой территории и характера ее использования.

Первый случай. Поверхностный сток формируют в пределах полностью застроенной водосборной площади бассейна. При этом естественные водостоки (ручьи и небольшие речки), проточные и непроточные водоемы (пруды), расположенные в пределах застраиваемой территории, упраздняют. Загрязненный поверхностный сток, поступающий с застроенной и благоустроенной территории, уже не может быть использован для питания открытых водотоков и водоемов. Взамен упраздняемой естественной системы водоотвода устраивают закрытую сеть городской ливневой канализации, которая должна обеспечить отвод поверхностного стока с площади жилых микрорайонов, а также внутриквартальных и городских проездов.

Поверхностный сток из закрытой сети ливневой канализации выпускают в проточные водотоки (реки) или специальные береговые каналы, отводящие поверхностный сток для осветления за пределы городской застройки в систему технических водоемов отстойников, из которых осветленный сток поступает в реки (рис.3).

Второй случай. Поверхностный сток формируется в пределах большой водосборной площади, значительно превышающей площадь застраиваемой территории. При этом для застройки используют низовую часть бассейна, а верхняя часть его остается в естественных условиях.

По условиям формирования поверхностного стока общую водосборную площадь бассейна можно разделить на две частные площади - F 1 и F 2 (рис.4). В пределах водосборной площади F 1 сток формируется в естественных условиях поверхности. В пределах водосборной площади F 2 поверхностный сток формируют в пределах застроенной городской территории, что соответствует первому случаю (см. рис.4). Сток, сформированный в пределах водосборной площади F 1 , которая расположена в загородных условиях, пойдет по естественному тальвегу бассейна до границы городской застройки, а далее через городскую территорию его пропускают по подземному коллектору до места выпуска в проточный водоток (реку). Сечение городского коллектора должно обеспечивать пропуск расчетного расхода, поступающего с водосборной площади бассейна F 1 и расходов стока, формируемого в пределах застройки территории F 1 .

Рис.3. Схема организации поверхностного стока в пределах застроенной территории

1 - граница города; 2 - главная граница бассейна; 3 - водораздельный гребень; 4 - главный коллектор бассейна; 5 - береговой канал; 6 - технические пруды-отстойники; 7 - аварийные водосбросы

Для уменьшения размеров сечения городского коллектора в тальвеге бассейна у границ городской застройки Целесообразно предусмотреть устройство регулирующей емкости - водоема. В планировочном отношении такой водоем используют для различных целей (катание на лодках, спортивная ловля рыбы и т.д.), в том числе и как ёмкость для аккумуляции поверхностного стока, сформированного в загородных условиях на площади F. Размеры площади водоема, отметки зеркала воды и бровки откоса и берега определяют с учетом использования водоема как регулирующей емкости.

Рис.4. Схема организации поверхностного стока при застроенной низовой части бассейна; верховая часть бассейна сохраняется в естественных условиях

1 - граница города; 2 - главная граница бассейна; 3 - водораздельный гребень; 4 - главный тальвег бассейна; 5 - притон; 6 - обводной водосток; 7 - проектируемая регулирующая емкость; 8 - частная граница бассейна; 9 - главный коллектор бассейна; 10 - береговой коллектор; 11 - аварийный водосброс; 12 - технические пруды-отстойники; F 1 - незастраиваемая площадь бассейна; F 2 - застраиваемая площадь бассейна

Третий случай. Городская застройка отступает от берега пеки на значительное расстояние. Между берегом реки и границей городской застройки остается неблагоустроенная территория. Такие условия возникают, когда пойменная часть реки оказывается малопригодной для городского строительства: прибрежная часть затапливается паводковыми водами, поверхность почвенного слоя заболочена и имеет неблагоприятные геологические условия (торф, илистые отложения). Организацию и отвод поверхностного стока с застроенной городской территории осуществляют по закрытой системе водоотвода (как в первом случае). Сток ливневых вод от оголовка городского коллектора пропускают по комбинированной системе водоотвода, состоящей из открытого осушительного канала и закрытой трубы водостока. Длина этого пути может иметь значительно большее протяжение по сравнению с длиной основного городского коллектора (рис.5).

Рис.5. Схема организации поверхностного стока при застроенной верховой части бассейна

1 - граница города; 2 - главная граница бассейна; 3 - водораздельный гребень; 4 - главный коллектор бассейна; 5 - частная граница бассейна; 6 - открытый канал; 7 - водосбросный коллектор; 8 - аварийный водосброс; F - застраиваемая площадь бассейна; F - незастраиваемая площадь бассейна

Для общего благоустройства пойменной части территории предусматривают ее осушение с устройством неглубоких осушительных каналов и отводящего открытого канала. По санитарным условиям открытый канал не может быть использован для пропуска по нему загрязненного ливневого стока, поступающего из сети ливневой канализации. Для приема и отвода поверхностного стока, поступающего с городской территории, целесообразно устраивать сопутствующий коллектор водостока, расположенный рядом с открытым осушительным каналом. Таким образом, для полного инженерного благоустройства пойменной части города целесообразно проектировать комбинированную систему водоотвода, состоящую из открытого и закрытого каналов. Сечение отводящего водостока по экономическим соображениям намечают с учетом пропуска постоянных расходов, поступающих в сеть городского водостока (промышленные йоды, сток от полива улиц, выпуски дренажей и др.), а дождевые воды придают только от дождей частой повторяемости. В период прохождения дождевых паводков более редкой

повторяемости при переполнении отводящего водостока открытый канал и отводящий водосток будут работать совместно.

В больших и малых городах для отвода поверхностного стока устраивают закрытую систему водоотвода. Для дачных мест, небольших поселков и парковых территорий можно проектировать открытую систему водоотвода, состоящую из бетонных лотков, кюветов и укрепленных водоотводных каналов (рис.6). На перекрестках улиц и въездах во дворы кюветы заменяют переездными трубами мелкого заложения. Глубину кюветов устраивают не более 0,8-1 м. Минимальную ширину по дну кювета принимают 0,4 м

Рис.6. Схема открытой системы водоотвода

1 - кюветы; 2 - переездные трубы; 3 - смотровые колодцы

Достоинством открытой системы водоотвода следует считать возможность быстрого ее устройства при небольших затратах денежных средств и строительных материалов. Однако такая система обладает и рядом существенных недостатков, основными из которых являются необходимость устройства большого числа переездных труб и мостов, а также снижение санитарного уровня в жилых Районах, особенно при небольших уклонах местности.

При открытой системе водоотвода ширину улиц между "красными линиями" по отношению к расчетной ширине увеличивают на ширину, необходимую для размещения кюветов. Организованный сток из дорожных лотков и внутриквартальных проездов поступает в дождеприемные колодцы ливневой канализации. Длину свободного пробега потока воды от водораздельной точки до первых дождеприемных колодцев принимают 75-250 м в зависимости от уклонов лотка дороги и размера водосборной площади на этом участке стока. Высота наполнения лотков проезжей части не должна превышать 8-10 см при высоте борта 15 см. Количество пропускаемой по лотку воды зависит от наполнения лотка и уклона по лотку дороги.

Сеть ливневой канализации состоит из главного коллектора бассейна и присоединений боковой сети водостоков. Главный коллектор бассейна устраивают взамен упраздняемого тальвега бассейна. Трассу главного коллектора располагают в пределах "красных линий" улицы, бульвара или технической полосы, выделенной для прокладки магистральных подземных коммуникаций.

По эксплуатационным соображениям трассу сети ливневой канализации целесообразно располагать вне пределов проезжей части улиц, чтобы при присоединении боковой сети не разрушить дорожное покрытие. Для нормальной эксплуатации сети ливневой канализации на углах поворотов, в местах присоединений боковой сети, а также в местах изменения размеров и уклонов труб устанавливают смотровые колодцы. Для приема организованного стока в лотках дороги и на перекрестках улиц устанавливают дождеприемные колодцы. При этом стремятся к созданию удобных условий для движения пешеходов и транспорта, а также к удовлетворению требований общего благоустройства территории и защиты городских сооружений от вредного влияния поверхностных вод.

Главное внимание при этом следует уделять защите от поверхностного стока перекрестков улиц, городских и транспортных площадей, а также путей движения пешеходов. Расстояние между дождеприемными колодцами, устанавливаемыми в лотках дороги, принимают в среднем 50-60 м. Схемы размещения этих колодцев на перекрестках улиц в зависимости от направления стока представлены на рис.7. Кроме дождевых и талых вод, в закрытую сеть ливневой канализации принимают выпуски дренажных вод, а также условно чистых вод (т.е. не требующих специальной очистки перед сбросом их в водостоки) промышленных предприятий по согласованию с органами санитарного надзора.

Рис.7. Схемы расстановки дождеприемных колодцев на перекрестках улиц

Конструкции водостоков

При открытой системе водоотвода поперечные разрезы улиц выполняют с учетом намеченного уровня благоустройства городской территории.

Типовой поперечный профиль дороги с обочинами и кюветами показан на рис.8. Поверхностный сток с проезжей части дороги, а также с площади прилегающей территории отводят в кюветы, расположенные вдоль проезжей части улицы. Кюветы устраивают земляные с укреплением их откосов камнем или бетонными плитами, а также из готовых железобетонных блоков с вертикальными стенками.

Рис.8. Типовой поперечный профиль дороги с обочинами и кюветами

1 - проезжая часть дороги; 2 - обочина; 3 - земляной кювет

Общая ширина улицы между "красными линиями" сокращается (при сохранении общих размеров основных элементов ее членения) за счет полосы, необходимой для устройства откосных кюветов общего профиля (рис.9).

Рис.9. Схема открытого водоотвода на дорогах с лотками

1 - проезжая часть улицы; 2 - поток дороги; 3 - мощеный кювет; 4 - сборный железобетонный кювет; 5 - перепускной лоток; 6 - бортовой камень

Размеры главного отводящего канала при открытой системе водоотвода определяют расчетом. При усовершенствованных типах дорожных покрытий устраивают закрытую систему водоотвода - кюветы заменяют железобетонными трубами и прокладывают их на глубине, обеспечивающей непромерзание водостоков (рис.10).

Рис.10. Схема закрытого водоотвода на дорогах с усовершенствованными покрытиями

1 - дождеприемный колодец; 2 - смотровой колодец; 3 - труба водоотвода; 4 - выпуск от дождеприемного колодца; 5 - бортовой камень

Поверхностные воды из лотков дороги поступают в дождеприемные колодцы, сток из которых поступает в основную сеть водостоков. Дождеприемные и смотровые колодцы устраивают из сборных железобетонных блоков. Размеры их назначают исходя из условий эксплуатации сети (рис.11, 12). По конструктивным соображениям сборные смотровые колодцы устраивают трех типов в зависимости от диаметра труб

Рис.11. Схема дождеприемного колодца

1 - рабочая камера; 2 - днище; 3 - песчаное основание; 4 - выпуск от дождеприемного колодца; 5 - заделка отверстия бетоном; 6 - чугунная решетка; 7 - бортовой камень

На коллекторах, имеющих большие размеры, устраивают специальные горловины, на которых устанавливают чугунные люки. Для прокладки сети ливневой канализации применяют круглые железобетонные трубы, сборные прямоугольные каналы, а при устройстве коллекторов больших размеров проектируют нетиповые сборные конструкции.

Рис.12. Схемы сборных смотровых колодцев в зависимости от диаметра труб

а - 300-500 мм; б - 600-700 мм; в - 800-1100 мм; 1 - плита перекрытия; 2 - кольцо горловины; 3 - опорное кольцо; 4 - люк с крышкой; 5 - отверстие для укладки труб; 6 - рабочая камера

При прокладке труб большого диаметра и недостаточной глубине их заложения вместо одной прокладывают две трубы меньшего диаметра, имеющие ту же суммарную отводящую способность (рис.13).

Рис.13. Схема укладки двух труб рядом

1 - железобетонная труба; 2 - бетонное основание; 3 - подготовка из щебня

Минимальную засыпку над верхом конструкции труб водостока принимают не менее 1 м. Укладка круглых труб с заделкой стыков вчетверть и враструб показана на рис.14.

Рис.14. Схема укладки круглой трубы с заделкой стыка враструб и деталь

1 - железобетонная труба; 2 - бетонное основание; 3 - подготовка из щебня; 4 - раструб трубы

Санитарно-техническое состояние поверхностного стока и защита открытых водотоков от загрязнения

Поверхностный сток, сформированный в пределах застроенной и благоустроенной городской территории, по санитарному состоянию значительно отличается от стока сформированного в естественных условиях поверхности. Поверхность незастроенной территории обычно занята лугами, пашнями, лесом или другой растительностью, в этих условиях поверхностный сток формируется малозагрязненным.

При освоении территории в градостроительных целях характер использования территории резко изменяется: возникает жилая застройка, сооружают комплексы промышленных предприятий, городские улицы оборудуются дорогами для движения автотранспорта. Создаются коммунальные зоны, автобазы, различные малые или большие предприятия и т.д. Воздушный бассейн городов загрязняется отработанными продуктами горения, поступающими в воздух из дымовых труб промышленных предприятий, а также из выхлопных труб автотранспорта. В результате этого на поверхность городской территории выпадает большое количество производственной пыли и сажи, а при движении автотранспорта на проезжей части улиц и дорог остаются остатки нефтепродуктов, смазочные материалы и другие вещества. Перечисленные загрязнения смываются поливочными и дождевыми водами с поверхности слабопроницаемых покрытии и попадают в сеть ливневой канализации.

Концентрация загрязнений дождевого стока взвешенными и эфирорастворимыми веществами будет зависеть от санитарно-технического состояния различных районов городской территории и количества выпадающих на поверхность осадков. В центральных районах города в районах новой жилой застройки с высоким уровнем благоустройства и хорошей эксплуатацией территории загрязненность дождевого стока будет меньше, чем в промышленных зонах и на проездах с интенсивным движением автотранспорта.

Кроме дождевых и талых вод, а также вод от поливки и мытья улиц в ливневую сеть поступают выпуски с территории автопарков от мойки автомобилей, слабозагрязненные отработанные воды промышленных предприятий, а также выпуски от снеготаялок.

Современное производство потребляет большое количество воды, которую забирают из озер, больших и малых речек. После завершения технологического процесса воду в виде загрязненного промышленного стока подчас сбрасывают в те же озера и реки. В зависимости от характера производства отработанная вода может содержать минеральные взвеси и отходы различных материалов, биологические отходы, химические и радиоактивные продукты. Количество потребляемой чистой воды, м, при производстве 1 т некоторых видов продукций:

Прокат- 1,5-10

Сахар - 13-16,5

Кокс - 1,5-30

Серная кислота - 60-139

Кожа- 82-110

Каучук (синтетический) - 250

Тонкое сукно- 300-600

Искусственный шелк - 1000-1500

Капрон- 2500

Как видно из приведенных данных, для производства 1 т новых материалов потребление чистой воды возрастает иногда во много раз.

В установившейся практике проектирования сети ливневой канализации каждому бассейну стока соответствует отдельный выпуск главного коллектора водостока. С увеличением площади застраиваемой территории число отдельных бассейнов стока, сбрасывающих загрязненный сток в проточные водоемы, будет соответственно увеличиваться. Одновременно с увеличением площади застраиваемой территории санитарно-гигиеническое состояние больших и малых речек, протекающих в пределах городской территории, ухудшается. Небольшие речки, расположенные в пределах застраиваемой территории, лишенныe естественных источников питания, превращаются в сточные канавы и их заключают в подземные трубы.

В составе проектов планировки и застройки городской территории, а также проектов реконструкции старых городов разрабатывают генеральную схему развития сети ливневой канализации. Для защиты открытых проточных водотоков от загрязнения намечают мероприятия для осветления поверхностного стока перед сбросом его в эти водотоки. Выбор мероприятий по защите городских водотоков от загрязнения должен быть экономически обоснован и технически оправдан. Он зависит от размеров площади застраиваемой территории, природных особенностей, а также от характера промышленных и других сооружений, размещаемых в пределах площади городской застройки. Для улучшения санитарно-технического состояния открытых водотоков, расположенных в пределах застроенной территории, предусматриваются:

а) переключение существующих выпусков сточных и промышленных вод в отводящий коллектор фекальной канализации (полураздельная сеть) с последующей очисткой загрязненного стока на очистных сооружениях;

б) локальная и кустовая очистка промышленных вод на территории промышленных предприятий;

в) мероприятия по предупреждению загрязнения поверхностных вод: хорошо организованная служба эксплуатации промышленных и автопарковых территорий, а также территорий нефтебаз и других загрязненных площадей;

г) очистка дна водоемов от наносов ила и грязи с заменой вынутого грунта песком.

При раздельной системе канализации, если по условиям сложившейся застройки невозможно проложить отводящий коллектор за пределы городской территории, а также по экономическим соображениям, осветление поверхностного стока производят на сооружениях, расположенных в пределах городской территории. В этом случае на устьевых участках отдельных коллекторов или объединенной их группы устраивают технические водоемы - отстойники. При централизованной системе очистки поверхностного стока сток из главных коллекторов отдельных бассейнов выпускают в береговые каналы, по которым загрязненный сток отводят на очистные сооружения, расположенные за пределами городской территории.

Более удобной в техническом и экономическом отношении следует считать комбинированную систему защиты проточных водотоков от загрязнения, разработанную с учетом местных особенностей застраиваемой территории. На менее загрязненных участках реки при вступлении ее на городскую территорию ограничиваются улучшением санитарно-гигиенических условий в реке, выполняя работы, перечисленные в пунктах а, б, в и г. Ниже этого участка с учетом местных особенностей территории устраивают сооружения для осветления поверхностного стока перед выпуском его в открытые городские водотоки. На нижнем участке течения реки, расположенном в пределах промышленной и коммунальной зон, устраивают централизованную систему защиты открытых водотоков с отводом загрязненного стока на очистные сооружения, расположенные за пределами городской территории. Границы отдельных зон при применении одинаковых решений будут зависеть от характера планировки и застройки территории. Основными типами рекомендуемых сооружений по осветлению поверхностного стока являются стационарные щитовые заграждения, располагаемые в прибрежной части русла реки (рис.15); пруды-отстойники (рис.16) и сооружения закрытого типа.

Рис.15. Схема стационарного щитового заграждения

1 - коллектор дождевой канализации; 2 - распределительная камера; 3 - подводящий трубопровод; 4 - плавающее бонное заграждение; 5 - железобетонный навес; 6 - щитовой затвор

Тип сооружения для осветления загрязненного стока принимают в зависимости от размеров водосборной площади бассейна, характера застройки и планировочных условий территории с учетом развития ливневой канализации. Стационарные щитовые заграждения устраивают непосредственно в русле реки вдоль ее берега, когда по условиям существующей застройки и другим особенностям территории устраивать другие типовые сооружения представляется возможным. Пруды-отстойники устраивают на устьевых участках водостоков. Очистные сооружения закрытого типа создают в пределах застроенной и благоустроенной территории при наличии бассейнов стока, имеющих площадь менее 300 га.

Рис.16. Схема пруда-отстойника на сопряжении с водоемом

1 - коллектор дождевой канализации; 2 - распределительная камера; 3 - отсек для задержания маслонефтепродуктов; 4 - водозаборный колодец; 5 - емкость для отстаивания маслонефтепродуктов; 6 - приемник маслонефтепродуктов; 7 - секция отстойника; 8 - полупогруженные щиты; 9 - разборная плотина; 10 - разделительная дамба; 11 - подъездная дорога

Принципы работы сооружений, устраиваемых для осветления загрязненного поверхностного стока

В задачу сооружений по осветлению поверхностного стока входит улавливание твердых продуктов и эфирорастворимых веществ, смываемых в ливневую сеть с дорожных и других покрытий, которые расположены в пределах застроенной территории.

Твердые частицы стока осаждаются в секциях отстойника. Эфирорастворимые вещества (остатки нефтепродуктов) улавливаются при помощи гидравлического затвора и фильтров доочистки, конструкции которых выполняют в зависимости от типов сооружений. В пределах больших озелененных площадей устраивают также пруды-отстойники, оборудованные водосбросными сооружениями с приспособлениями для улавливания остатков нефтепродуктов. Такие пруды-отстойники одновременно могут являться и емкостями для регулирования поверхностного стока. Пруды располагают на главных тальвегах бассейнов стока.

При эксплуатации сооружений, устраиваемых для осветления поверхностного стока, необходимо обеспечивать своевременное удаление с поверхности отдельных отсеков остатков задержанных нефтепродуктов, а из секций отстойной части сооружений - твердого осадка. Подъем твердого стока и погрузка его в автомобили производятся механическим путем, а съем с поверхности отдельных отсеков нефтепродуктов и слив их в емкости накопителя - при помощи поворотной щелевой трубы, смонтированной в сооружении.

При устройстве сооружения для очистки поверхностных вод необходимо выделить место для захоронения твердого стока, а также решить вопрос о способе утилизации задержанных нефтепродуктов. Без этого приступать к эксплуатации сооружения нельзя. Для захоронения твердого стока используют оставшиеся выработки карьеров или другие площади, сток с которых не будет поступать в открытые водотоки. Решение этой задачи в каждом отдельном случае будет зависеть от местных условий и должно быть согласовано с органами санитарного надзора. В том случае, если остатки нефтепродуктов не могут быть утилизированы, их сжигают в специальных печах или они подлежат глубокому захоронению.

Построенное сооружение оборудуют подъездными путями, которые должны обеспечивать хорошую работу эксплуатационного транспорта с выделением площадок для остановки пожарных машин. Для защиты от загрязнения окружающей территории и в противопожарных целях участок, выделенный для устройства очистных сооружений, ограждают зелеными насаждениями.

Вода является одной из самых частых причин повреждения земляных сооружений. Кроме того если в котлован или выемку попадает большое количество воды, то сильно затрудняется их разработка. Поэтому отвод воды должен, как правило, производится до приступа к производству земляных работ.

Отвод поверхностных вод

Отвод поверхностных вод может осуществляться следующими способами:

устройством с нагорной стороны у выемок и насыпей нагорных канав, собирающих воду, текущую по склону (рис 5б);
устройством кюветов в выемках, отводящих вод, выпадающую на полотно и откосы выемки (рис. 5б);
устройством у насыпей правильно разбитых резервов (рис. 5а) и правильно устроенных кавальеров у выемки (рис. 5б);
правильным устройством планировки полосы земли между насыпью и резервом или между выемкой и кавальером с уклоном поверхности этой полосы (бермы) в сторону от сооружения;
устройством с нагорной стороны валика из земли при копке траншеи;
укреплением откосов насыпей, выемок, плотин и прочих сооружений.

Если земляные работы необходимо вести в заболоченной местности, то до приступа к работам необходимо произвести ряд работ по осушению участка, иногда с целой системой (сетью) осушительных канав, собирающих воду из болота и отводящих ее в ближайшую реку, ручей, озеро и. т. д.

Отвод грунтовых вод

Грунтовые воды могут залегать на различной глубине.

При неглубоких грунтовых водах и малой толщине их слоя они могут отводиться от сооружения открытыми канавами, собирающими воду.

Иногда грунтовые воды залегают глубоко, и слой их имеет большую толщину. Тогда прибегают к устройству дренажей.

Дренажем называется узкая закрытая канава, заполненная хорошо пропускающими воду материалами. На дно этих канав укладывают трубы, собирающие грунтовую воду или крупный щебенистый хорошо проводящий воду материал.

Назначение дренажей бывает различное:

Отвод воды совместно с открытой канавой (подкюветные дренажи); в этом случае канаве придается минимальное сечение, а дренаж устраивается под дном канавы. Дренажные трубы могут быть деревянные, пластиковые, стальные, каменные, бетонные или гончарные (рис. 35). Для того чтобы дренаж не засорялся через колодцы, последние закрываются сверху решетками.
Понижение уровня грунтовых вод. Это понижение происходит сильнее всего около дренажа; по мере удаления от дренажа уровень опять повышается (рис.36). Для того, чтобы осушить значительную площадь, необходимо располагать дренажами в несколько линий на определенном расстоянии друг от друга в плане.

Каждый дренаж должен иметь продольный уклон (0,0025-0,015). Необходимо следить, чтобы вода из дренажа имела выход в пониженную точку местности, открытую канаву или в другой более глубокий дренаж. Дренажи устраиваются ниже линии промерзания грунта.

Дренажные канавы выкапываются специальными узкими лопатами. При отсутствии таких лопат рытье производится обыкновенными лопатами, и тогда ширину канавы приходится давать большую, что увеличивает объем работ.

Если при работе в котловане появляется грунтовая вода, приходится прибегать к откачиванию грунтовой воды (водоотливу). При этом котлован воды в котлован (шпунтовым креплением).

Эти два вида работ делаются обычно одновременно с самой разработкой грунта и являются не подготовительными, а вспомогательными работами и описаны ниже.

Заготовка инструмента и инвентаря для работы, хранение их и организация их ремонта

Перед началом работ должен быть заготовлен весь необходимый инструмент и инвентарь (тачки, грабарки и пр.) по числу рабочих, с запасом на случай поломки. Инструмент должен отвечать грунту и роду работ.

Инструменты, например лопаты, должны заготовляться с ручками различной авсоты, а ломы — различной тяжести, чтобы рабочий мог подобрать соответствующий инструмент. Инструменты и инвентарь должны быть прикреплены к определенной бригаде, звену или отдельному рабочему, отвечающим за их сохранность и состояние.

Для хранения инструмента надлежит иметь у места работы кладовые, а для хранения тачек, грабарок и вагонеток необходимы навесы.

Должен быть обеспечен своевременный ремонт инструмента и всего инвентаря.

Помимо перечисленных подготовительных работ до начала основных работ необходимо:

обеспечить рабочих жильем и питанием на месте работы;
обеспечить снабжение водой;
на месте будущей работы исследовать грунты и точно определить их категорию, наличие грунтовых вод и пр.;
определить точные объемы работ;
назначить способы производства работ и их организацию;
распределить рабочих по бригадам, звеньям.

ЛЕКЦИЯ 3

ОТВОД ПОВЕРХНОСТНЫХ (АТМОСФЕРНЫХ) ВОД

Организация стока поверхностных дождевых и талых вод на территориях жилых районов, микрорайонов и кварталов осуществляется с помощью открытой или закрытой системы водоотвода.

На городских улицах жилых районов водоотвод осуществляют, как правило, с помощью закрытой системы, т.е. городской водосточной сети (ливневой канализации). Устройство водосточных сетей является общегородским мероприятием.

На территориях микрорайонов и кварталов водоотвод осуществляется открытой системой и заключается в организации стока поверхностных вод с участков застройки, площадок разного назначения и территорий зеленых насаждений в лотки проездов, по которым вода направляется к лоткам проезжих частей прилегающих городских улиц. Такая организация водоотвода осуществляется с помощью вертикальной планировки всей территории, обеспечивающей сток создаваемыми продольными и поперечными уклонами на всех проездах, площадках и территориях микрорайона или квартала.

Если сеть проездов не представляет собой системы взаимосвязанных проездов или при недостаточности пропускной способности лотков на проездах при больших дождях, на территории микрорайонов предусматривается устройство более или менее развитой сети открытых лотков, кюветов и канав.

Открытая система водоотвода является простейшей системой, не требующей сложных и дорогих сооружений. В эксплуатации же эта система требует постоянного надзора и очистки.

Открытую систему применяют в микрорайонах и кварталах сравнительно небольшой площади при благоприятной для стока вод рельефе, не имеющем заниженных бессточных мест. В крупных микрорайонах открытая система не всегда обеспечивает сток поверхностных вод без переполнения лотков и затопления проездов, поэтому тогда применяют закрытую систему.

Закрытая система водоотвода предусматривает развитие на территории микрорайона подземной сети водосточных труб – коллекторов, с приемом поверхностных вод водоприемными колодцами и направлением собранных вод в городскую водосточную сеть.

В качестве возможного варианта применяют комбинированную систему, когда на территории микрорайона создают открытую сеть лотков, кюветов и канав, дополняемую подземной сетью водосточных коллекторов. Подземный водоотвод – весьма важный элемент инженерного благоустройства территорий жилых кварталов и микрорайонов, он соответствует высоким требованиям комфорта и общего благоустройства жилых территорий.

Поверхностный водоотвод на территории микрорайона должен быть обеспечен в такой мере, чтобы из любой точки территории сток воды беспрепятственно доходил до лотков проезжей части прилегающих улиц.

От зданий, как правило, воду отводят в сторону проездов, а при прилегании зеленых насаждений – к лоткам или кюветам, проходящим вдоль зданий.

На тупиковых проездах при направлении продольного уклона в сторону тупика образуются бессточные места, из которых вода не имеет выхода; иногда такие точки образуются и на проездах. Выпуск воды из таких мест осуществляют с помощью перепускных лотков, в направлении к проездам, расположенным на более низких отметках (рис. 3.1).

Лотки применяют также для отвода поверхностных вод от зданий, с площадок различного назначения, на территориях зеленых насаждений.

Перепускные лотки могут иметь треугольную, прямоугольную или трапецеидальную форму. Откосы лотков принимают в зависимости от грунта и способа укрепления их в пределах 1:1 до 1:1,5. Глубина лотка не менее, а чаще всего и не более 15-20 см. Продольный уклон лотка принимают не менее 0,5%.

Земляные лотки неустойчивы, их легко размывает дождь, при этом они теряют свою форму и продольный уклон. Поэтому более всего целесообразно применять лотки с укрепленными стенками или сборные, изготовленные из какого-либо устойчивого материала.

При значительном стоке вод лотки оказываются недостаточными по всей пропускной способности и их заменяют кюветами. Обычно кюветы имеют трапецеидальную форму с шириной по дну не менее 0,4 м и глубиной 0,5 м; боковые откосы имеют крутизну 1:1,5. Укрепляют откосы бетоном, мощением или одерновкой. При значительных размерах, при глубине 0,7-0,8 м и более, кюветы превращаются в канавы.

Следует иметь в виду, что кюветы и канавы на пересечениях с проездами и тротуарами должны быть заключены в трубы или над ними устраивают мостики. Выпускать воду из кюветов и канав в лотки проездов, вследствие различного заглубления и разности отметок, сложно и трудно.

Поэтому применение открытых кюветов и канав допустимо лишь в исключительных случаях, тем более что кюветы и канавы вообще нарушают благоустройство современных микрорайонов. Лотки же, при обычно малой глубине их, приемлемы, если они не создают больших неудобств для движения.

При сравнительно небольших территориях зеленых насаждений водоотвод может быть с успехом осуществлен открытым способом по лоткам дорожек и аллей.

При расположении дорожек и проездов среди зеленых насаждений на сравнительно коротком протяжении сток поверхностных вод можно осуществлять без устройства лотков или кюветов, непосредственно на участки насаждений. В таких случаях не устраивают ограждения бортиками для дорожек и проездов. При этом должно быть исключено образование застаивающихся вод и заболоченности. Такой сток особо целесообразен при необходимости искусственного орошения участков зеленых насаждений.

При проектировании подземной сети водостоков особое внимание необходимо уделять отводу поверхностных вод с основных дорог и пешеходных аллей, а также с мест массового скопления посетителей (главные площади парка; площади перед театрами, ресторанами и т.п.).

В местах выпуска поверхностных вод с территории микрорайонов на городские улицы за красной линией устанавливают водоприемный колодец, при этом присоединяют его сточную ветку к коллектору городской водосточной сети.

При закрытой системе водоотвода поверхностные воды направляются к водоприемным колодцам водосточной сети и поступают в них через водоприемные решетки.

Водоприемные колодцы на территории микрорайонов располагают во всех пониженных точках, не имеющих свободного стока, на прямых участках проездов в зависимости от продольного уклона с интервалом в 50-100 м, на пересечениях проездов со стороны притока воды.

Уклон водосточных веток принимают как минимум в 0,5%, но оптимальным уклоном является 1-2%. Диаметр водосточных веток принимают не менее 200 мм.

Трассы водосточных коллекторов на территории микрорайона прокладывают преимущественно вне проездов в полосах зеленых насаждений на расстоянии 1-1,5 м от бордюрного камня или проезжей части.

Глубину заложения коллекторов водосточной сети в микрорайоне принимают с учетом глубины промерзания грунта.

Водоприемные колодцы имеют водоприемные решетки, преимущественно прямоугольной формы. Эти колодцы сооружают из сборных бетонных и железобетонных элементов и только при отсутствии их – из кирпича (рис. 3.2).

Смотровые колодцы сооружают по типовым проектам из сборных элементов.

При выборе системы водоотвода в микрорайоне следует иметь в виду, что в современных благоустроенных микрорайонах развитие сети водосточных коллекторов предопределяется не только сбором и отведением поверхностных вод, но и использованием водосточной сети в других целях, как, например, для приема и отведения вод от снеготаялок и при снегосбросе в коллекторы сети, а также при сбросе в сеть воды при мойке проезжих частей проездов и площадок.

Целесообразно устраивать подземную водосточную сеть в микрорайоне при оборудовании зданий внутренними водостоками, а также при системе удаления вод с крыш зданий по наружным трубам со сбросом воды в подземную водосточную сеть.

В этих обоих случаях исключаются стекание воды из водосточных труб по тротуарам и прилегающим к зданиям территориям, а также улучшается внешний вид зданий. Исходя из этих соображений считают целесообразным развитие подземной водосточной сети на территории микрорайонов.

Подземная водосточная сеть в микрорайонах оправдана также при наличии на территории бессточных мест, не имеющих свободного выхода собирающихся в них дождевых и талых вод. Такие случаи сравнительно редки, но возможны при сложном пересеченном рельефе и не могут быть ликвидированы вертикальной планировкой из-за больших объемов земляных работ.

Почти всегда необходимо сооружать подземную водосточную сеть при большой глубине микрорайона и удалении водораздела от ближайшей прилегающей улицы на 150-200 м, а также во всех случаях, когда пропускная способность лотков на проездах недостаточна и проезды могут быть затоплены при относительно больших дождях; применение кюветов и канав в микрорайонах крайне нежелательно.

При вертикальной планировке и создании стока поверхностных вод очень существенное значение имеет расположение отдельных зданий относительно естественного рельефа. Так, например, недопустимо располагать здания поперек естественного тальвега, создавая тем самым бессточные места.

Избежать излишних и неоправданных земляных работ по подсыпкам в бессточных местах возможно только при отводе воды из таких мест с помощью подземного коллектора водосточной сети, с установкой в низкой точке водоприемного колодца. Однако направление продольного уклона такого коллектора будет обратным по отношению к рельефу. Это может привести к необходимости излишнего заглубления некоторых участков водосточной сети микрорайона.

В качестве неудачных примеров можно привести расположение зданий различной конфигурации в плане без учета естественного рельефа и стока вод от зданий (рис. 3.3).

Поверхностные воды - которые поступают на площадку в результате дождей или постоянно находящихся на площадке ручьев.

Грунтовые – которые постоянно находятся под землей на некотором уровне от поверхности земли.

Уровень грунтовых вод меняется в зависимости от времени года. Наиболее близко к поверхности земли грунтовые воды находятся осенью и весной.

Для отвода поверхностных вод от стройплощадки устраивают систему водоотводящих канав (кюветов). Кюветам придают уклоны, обеспечивающие отвод воды в заданном направлении.

Грунтовые воды со стройплощадки могут быть отведены временно или постоянно.

1. Временный отвод заключается в понижении уровня грунтовых вод, как правило, ниже отметок заложения фундаментов (только на время производства работ).

Водопонижения производят с помощью специальных установок – системы иглофильтров (обрезки труб небольшого диаметра, заостренные внизу и имеющие отверстия в стенках), которые устанавливают через 1, 5 – 2м по всему периметру здания. Иглофильтры соеденены общим трубопроводом, к которому присоединены насосы.

2. Постоянный отвод устраивают с помощью дренажа.

Дренаж – представляет собой систему траншей, находящихся со стороны поступления воды или по периметру сооружения.

Глубина траншей принимается такой, чтобы дно траншеи было несколько ниже требуемого уровня грунтовых вод.

Грунтовые воды, фильтруясь через грунт, попадают в слой гравия. Большое количество пустот в таком слое способствует дальнейшему движению воды. Вместо гравия, могут быть уложены на дно трубы.

Укрепление грунтов .

Грунты укрепляют различными способами.

1. Цементизация – используют в песчаных грунтах. В грунт закачивают через иглофильтры цементный раствор, который схватываясь с песком образует водонепроницаемое основание.

2. Силикатизация – применяется в суглинистых и глинистых грунтах. В грунт поочередно закачивают растворы хлористого кальция и силиката натрия, которые взаимодействуя с грунтом образуют прочные основания.

3. Битумизация – применяют при влажных песчаных грунтах. В грунт закачивают расплавленный битум. Он отжимает влагу из грунта, и застывая делает грунт более прочным.

4. Обжиг – применяют при различных грунтах. На концах иглофильтров имеется чаша в которой сжигается горючее. С помощью компрессора подается сжатый воздух, который закачивает в грунт горячий газ. Под действием высокой температуры грунт спекается и упрочняется.