Устойчивая дренажная система
Устойчивая дренажная система предназначена для снижения потенциального воздействия новых и существующих разработок на сброс сточных вод. Термин «устойчивая городская дренажная система» не является общепринятым названием, «Урбанская» ссылка была удалена, с тем чтобы учесть практику устойчивого управления водными ресурсами в сельских районах.
Альтернативные дренажные системы включают методы, используемые для минимизации воздействия урбанизации на естественный водный цикл. В естественной среде часть воды просачивается в почву или проходит через испарение растений, а излишки стекают в реки и озера. Тем не менее, рост городов приводит к появлению непроницаемых областей, поэтому поток становится более громоздким и быстрым. Обычные дренажные системы стремятся к быстрому удалению воды из городской среды. Тем не менее, они часто не могут противостоять истощенному объему, что вызывает наводнения.
Альтернативные дренажные системы стремятся максимально воспроизводить естественные условия гидрологического цикла за счет удержания и инфильтрации почвенной воды. Эти методы могут быть применены локально, через структуры хранения, повторное использование дождевой воды и создание проницаемых участков в партиях. В городской среде большие структуры, которые временно хранят объем или способствуют проникновению в почву, также важны для уменьшения общего оттока, скорости потока и переноса осадка. Эти структуры, как правило, легко интегрируются в городской ландшафт.
Контекстуализация
В природной среде водный цикл способствует циркуляции воды между атмосферой, поверхностью и подземным течением. Частота солнечной энергии вызывает испарение воды, которая образует облака, которые приносят дождь. Вода также возвращает атмосферу через пот растений. На поверхности дождевая вода может протекать через поверхность и, согласно топографии, идти в долины, где находятся реки. Некоторая часть воды может также просачиваться в более глубокие слои почвы, которые впоследствии возвращаются на поверхность на пружинах, достигает водоносных горизонтов. Вода, хранящаяся в водоносных горизонтах, обычно выступает в качестве резервуаров для поддержания уровня рек в периоды засухи. Этот цикл происходит непрерывно.
Ряд факторов может изменить естественный гидрологический цикл, включая деятельность человека. Среди них урбанизация вызывает наибольшие последствия. За последние несколько столетий население все более и более населяется городскими центрами. Этот процесс становится еще более интенсивным из-за роста населения. Однако особенно в развивающихся странах рост городов в мегаполисах и крупных городах происходит беспорядочно, что приводит к нерегулярным занятиям.
Строительство зданий и мощеных дорог, среди других характерных структур в городах, вызывает гидроизоляцию грунта. Таким образом, дождевая вода, которая ранее проникает в почву, становится поверхностным стоком, объем которого становится больше по отношению к природной среде. Большой объем осушенной воды быстро достигает нижних областей, что вызывает наводнения. В дополнение к экономическим потерям, наводнение создает риски для здоровья и ухудшает качество жизни населения.
Качество воды, протекающей в результате осаждения, несет в себе большое количество осадка и подстилки, нанесенных на дорогах общего пользования и в зданиях. Этот заряд выше в начале осаждения. Хотя было решено, что ливневые канализационные сети и канализационные сети должны быть разделены, подпольные соединения могут вводить отходы в сток, способствуя распространению заболеваний, передающихся через воду.
Задний план
Усиление урбанизации вызвало проблемы с увеличением внезапного наводнения после внезапного дождя. Поскольку участки растительности заменяются бетонными, асфальтовыми или кровельными конструкциями, что приводит к непроницаемым поверхностям, площадь теряет способность поглощать дождевую воду. Этот дождь вместо этого направляется в системы поверхностного водоотвода, часто перегружая их и вызывая наводнения.
Идея, лежащая в основе SuDS, — попытаться воспроизвести модели дренажа естественных систем, используя экономичные решения с низким воздействием на окружающую среду для слива грязных и поверхностных стоков воды путем сбора, хранения и очистки, прежде чем позволить ему медленно отпустить в окружающую среду, например, в водоемы. Это должно противодействовать эффектам традиционных дренажных систем, которые часто позволяют наводнениям, загрязнению окружающей среды — в результате этого вреда для дикой природы — и загрязнению источников подземных вод, используемых для обеспечения питьевой водой. Парадигмой решений SuDS должна быть система управления, которая легко управляется, требуя мало или вообще не потребляя энергию (за исключением источников окружающей среды, таких как солнечный свет и т. Д.), Устойчивых к использованию и экологически чистых, а также эстетически привлекательных. Примерами такого типа систем являются бассейны (мелкие ландшафтные впадины, которые в большинстве случаев сухие, когда не идет дождь), дождевые сады (мелкие ландшафтные впадины с кустарниковыми или травянистыми посадками), кусты (мелкие обычно сухие, широкозахватные канавы) , дренажи фильтров (дренажные канавы с гравийным заполнением), биореактивные бассейны (мелкие углубления с гравийными и / или песчаными фильтрационными слоями под растущей средой), тростниковые слои и другие места обитания водно-болотных угодий, которые собирают, хранят и фильтруют грязную воду, а также обеспечивают среду обитания для Дикая жизнь.
Первоначально термин SUDS описывал подход Великобритании к устойчивым городским системам дренажа. Эти разработки могут не обязательно находиться в «городских» районах, и, таким образом, «городская» часть СУДС теперь обычно снижается, чтобы уменьшить путаницу. В других странах существуют аналогичные подходы с использованием другой терминологии, такой как лучшая практика управления (БМП) и малоэффективное развитие в Соединенных Штатах, а также урбанистический дизайн с учетом воды в Австралии.
SuDS использует следующие методы:
управления источником
проницаемое мощение, такое как прочный бетон
лихорадка
ливневая вода
эвапо-транспирация (например, с зеленой крыши)
Распространенным заблуждением SuDS является то, что они уменьшают наводнения на сайте разработки. Фактически, SuDS предназначен для снижения воздействия, которое система дренажа поверхностных вод на одном участке имеет на других объектах. Например, затопление канализации является проблемой во многих местах. Мощение или строительство над землей может привести к внезапному наводнению. Это происходит, когда потоки, поступающие в канализацию, превышают его пропускную способность и переполняются. Система SuDS нацелена на минимизацию или устранение утечек с места, что уменьшает воздействие, и идея состоит в том, что если бы все сайты разработки включали SuDS, то затопление городских канализационных сетей было бы менее проблематичным. В отличие от традиционных городских дренажных систем ливневых вод, SuDS также может помочь защитить и улучшить качество грунтовых вод.
Обычные дренажные системы
Обычные дренажные системы формируются сетью трубопроводов, которые облегчают максимальный поток воды из города. Однако скорость потока значительно выше. С гидроизоляцией городских районов большие объемы воды направляются из зданий и путей непосредственно в дренажную сеть, которые иногда должны выдерживать большие оттоки. Когда это не так, вода переполняется и вызывает наводнения.
Долгое время системы дренажа дождевой воды использовались как вторичные, а не исключительно необходимые для развития городов. Тем не менее, городские структуры, созданные римлянами более двух тысяч лет, имеют дренажные сети. В девятнадцатом веке в Италии начали устанавливаться трубопроводные сети с целью удаления дождевой воды, а также сточных вод, исключая использование септиков и районов накопления воды, возникновение которых напрямую связано с распространением болезней и смертности людей и животных. Подобные работы распространялись по всей Европе как превентивная мера. Таким образом, предполагалось, что удаление ливневой канализации и сточных вод из города было бы лучшим способом решения проблем дренажа.
Однако последствия, вызванные быстрым удалением воды из городской зоны, не рассматривались до 1960-х годов. В развитых странах ущерб, который эта форма дренажа привела в окружающую среду, была воспринята из-за большого объема, который был введен в воду ниже по течению, такой как эрозия и загрязнение водных ресурсов.
Особенности
Естественный гидрологический цикл состоит из баланса между инфильтрацией, эвапотранспирации и течением, непосредственно под влиянием топографии, растительного покрова и температуры, среди прочих. Формирование городов сильно мешает этим переменным. Альтернативные дренажные системы направлены на минимизацию воздействия, вызванного урбанизацией, способствующей проникновению воды в почву и ее удержанию. Альтернативные дренажные системы имеют принципы, которые противоречат традиционным системам дренажа, стремясь задерживать воду, а не вытеснять ее из городской среды как можно быстрее. Таким образом, общий объем стока уменьшается, а также скорость воды и пиковый поток, что делает районы ниже по течению менее подверженными наводнениям и эрозии. Имплантация этих систем также позволяет избежать перегрузки традиционной дренажной сети. Другие преимущества включают улучшение качества воды, которая становится менее загрязненной, когда она проходит через естественную фильтрацию для проникновения в почву. Его имплантация также приносит пользу городскому ландшафту, поскольку воспроизводство природных условий имеет положительный ландшафтный эффект.
В последние десятилетия исследования по применению альтернативных дренажных систем стали важными, особенно в развитых странах, таких как Соединенные Штаты и Канада (Low Impact Development, LID), Соединенное Королевство (Устойчивые системы городского дренажа, SUDS), Австралия (чувствительная к воде Urban Design, WSUD) и Новой Зеландии (Low Impact Urban Design and Development, LIUDD), все с теми же основными принципами. Однако в развивающихся странах количественный контроль за уровнем поверхностного стока в городах плохо распределен, а контроль качества поверхностных вод практически отсутствует.
методы
Существует ряд процедур, которые способствуют поддержанию естественных условий стока, включая удержание или проникновение воды в почву. Стратегии для внедрения альтернативных дренажных систем должны осуществляться совместно в целях повышения эффективности. Его применение производится в соответствии с местными условиями, такими как проницаемость почвы, характеристики этих почв и риски загрязнения химическими продуктами. Со стороны государственных органов все еще есть нежелание в отношении внедрения этих устройств, главным образом потому, что их долговременное поведение неизвестно. Его применение должно соответствовать местным условиям, в том числе связанным с обычными дренажными сетями.
принципы
Они основаны на тройном принципе:
временно хранить дождевую воду вверх по течению для буферизации и замедлять потоки течения.
Инфильтрировать незагрязненную воду в почву, когда это возможно, для уменьшения объемов ниже по течению
Отделяйте и обрабатывайте загрязненную воду, ливневую воду и стоковую воду отдельно и убедитесь, что те, которые работают на загрязненных субстратах (дороги, заводские дворы, загрязненные почвы и т. Д.), Обрабатываются в соответствии с их характеристиками (загрузка в микробы, детергенты, тяжелые металлы, пестициды, загрязнители дорожного движения и т. д.)
Это включает:
управлять и, по возможности, очищать воду как можно ближе к ее точке падения, с пассивными растворами (не зависящими от насосов, клапанов, клапанов и труб, которые могут забиваться и т. д.), с крыши, например, с растительным террасами или рядом с домом, с системами долин и восстановлением функциональных водно-болотных угодий (таких как естественные лагуны, которые также очищают воду, что не касается канализационных коллекций, собирающих дождевую воду)
избегать или ограничивать сток, который является мощным фактором загрязнения воды и быстрой передачи загрязняющих веществ вниз по течению и в море (мутность воды стала одним из наиболее важных параметров для водотоков, воды из северной Франции и многих городских или сельскохозяйственных районов, вспаханных) ,
Локальный контроль
Местный контроль стока — это альтернативные методы дренажа, применяемые к городским участкам или вблизи них. Эти методы включают хранение воды на крыше. На зданиях относительно плоские участки могут использоваться для временного хранения дождевой воды. Однако для его применения следует учитывать надлежащий уход с изоляцией и конструктивную способность поддерживать вес.
Зеленые крыши, почвенный покров, который позволяет выращивать растения на крыше, обладают соответствующей емкостью хранения, а также благоприятствуют эвапотранспирации и улучшают качество воды, которая фильтруется почвенным слоем. Таким образом, они уменьшают максимальный расход и общий объем слива.
Повторное использование дождевой воды также может оказать положительное влияние на сокращение стока, поскольку оно уменьшает количество воды, покидающей участок. Хранимая вода, в то время как не питьевая, может использоваться во множестве домашних задач, а также для сохранения очищенной воды.
Инфильтрационные устройства
Эти системы способствуют проникновению воды в почву через инфильтрацию. Инфильтрационные траншеи представляют собой линейные траншеи, заполненные камнями, которые обеспечивают проникновение воды, а также способствуют их хранению. Они, как правило, интегрированы в среду, в которой они развернуты. В дополнение к повышению качества почвы за счет фильтрации, траншеи проникновения также способствуют пополнению водоносного горизонта. Французские дренажи похожи на окопы, но внутри он проходит пробуренную трубу, которая позволяет воде вырваться из нее и просачиваться в почву. Затопленные наземные канавы могут использоваться для сбора дождевой воды и временного хранения, пока не произойдет полная инфильтрация. Они в основном используются вдоль автомагистралей, но могут использоваться в садах и даже включаться в зоны отдыха. Инфильтрационные колодцы глубже и менее обширны, чем инфильтрационные траншеи, но также заполнены камнями. Большое количество осадка в этих устройствах может скомпрометировать его эффективность, поскольку частицы блокируют прохождение воды.
Проницаемые тротуары позволяют прохождению воды через себя, которые могут храниться под тротуаром или проникать в подземные слои. Среди типов дорожных покрытий — проницаемый асфальт и проницаемый бетон, которые используются в зонах легкого движения, таких как автостоянки. Полупроницаемые покрытия образованы полыми бетонными блоками, полость которых заполнена зернистым материалом, что также способствует прохождению воды в почву. био-удерживающие слои или «дождевой сад», предназначены для сбора дождевой воды из окружающей области и позволяют ей проникать или уменьшать скорость потока, что уменьшает количество осадка, переносимого водой, в дополнение к функции ландшафта. В целом, зеленые зоны с наличием травы и деревьев в городских районах способны значительно снизить скорость потока и уменьшить его объем за счет инфильтрации. Они также могут удерживать большое количество осадка, поэтому требуется периодическое техническое обслуживание.
Удерживающие устройства
Удерживающие устройства имеют основную цель хранения воды, поступающей из потока, а затем выпускают ее с меньшим расходом и скоростью. Удерживающие бассейны имеют то преимущество, что их легко интегрировать в городскую среду, и их можно использовать в качестве зоны досуга, поскольку их заполнение происходит только с осадками, а после прекращения — опорожнениями. Однако они неэффективны для удаления загрязняющих веществ. Инфильтрационные бассейны аналогичны, но, помимо хранения воды, они позволяют проникать в почву, уменьшая объем слива. Обычно травянистые участки сухие. Однако эти устройства имеют недостаток в накоплении большого количества осадка и мусора, которые загружаются и депонируются в этих местах, что требует периодической очистки.
Искусственные водно-болотные угодья — это районы, особенно заполненные землей, камнем и гравием, которые насыщены водой, где вводятся водные растения. Они дешевы, чтобы строить и приносить много преимуществ. В дополнение к значительному уменьшению скорости потока качество воды улучшается за счет удаления растворимых или загрязненных частиц (включая металлы) биологическим действием и седиментацией. Они также предоставляют убежище для диких видов и могут служить в качестве образовательных и рекреационных зон. Однако его обработка должна осуществляться с осторожностью, потому что живые существа, которые обычно обитают там, чувствительны.
преимущества
Борьба с наводнениями и засухами
Пополнение грунтовых вод
Снижение затрат по сравнению с обычными решениями (трубы, насосы)
Меньше загрязняющих выбросов в окружающую среду
Надежность (путем создания наиболее самоподдерживающихся пассивных систем и экотехнических решений, которые могут быть реализованы через естественные экосистемные процессы.
Примеры технических «альтернативных»
Они сочетают различные решения, такие как
дороги — водохранилище
чей высокопористый материал предназначен для временного хранения дождевой воды, с медленным выпуском, чтобы засорить наводнения. Вода очищается — в определенной степени — путем просачивания через бактерии в субстрате.
Эквивалентные скрытые структуры могут получать воду из тротуаров, впрыскиваемых надлежащим образом отводимыми стоками, если покрытие является водонепроницаемым.
После хранения, если есть риск загрязнения, вода может быть эвакуирована в выход, предназначенный для его очистки (очистная установка или природная лагуна в зависимости от типа риска …)
Абсорбционная скважина
они являются нагнетательными скважинами в водоносном горизонте. Поэтому они требуют, чтобы вода была очень чистой, поэтому для них предпочтительны инфильтрационные лунки, вода очищается путем просачивания в почву и / или очищающий субстрат, приготовленный до достижения водоносного горизонта.
Отверстия и / или долины
они позволяют хранить на открытом воздухе перед инфильтрацией и / или эвапотранспирации растениями, которые очищают воду от нитратов, фосфатов и некоторых ее загрязняющих веществ;
Слив окопов
линейные структуры, поверхностные с объемом буфера, позволяющие временное хранение воды, которое затем можно обрабатывать, заливать или проникать в землю.
Инфильтрационные бассейны
(Это может быть даже сад с наводнениями, спроектированный таким образом, чтобы не было острова, где дети могут быть удивлены подъемом воды): они имеют более важный размер, чем предыдущие решения, и расположены для сбора массивных притоков сточной воды перед очисткой их и медленно просачиваются в почву после временного хранения.
Плиты сотовые engazonnables
Например, в HDPE, устойчивом к ультрафиолетовому излучению, а для некоторых моделей 100% перерабатывается и перерабатывается. Правильно уложенные, они разрешают 90% издевательства или растительного покрова дикой флорой (при условии, что вы не выращиваете древесный). Некоторые модели облегчают поток земляных червей из одной ячейки в другую. Дождевая вода частично очищается и проникает в почву. поддерживая до 200 тонн на м², они предотвращают эрозию рутинной и, возможно, склонов. Если количество транспортных средств не слишком важно, они позволяют строить зеленые автостоянки или реальные постоянные растительные дороги (например, в некоторых эко-районах). Лошади могут быть смущены необычным ощущением, которое они испытывают на этой почве.
Условия для успеха
Это хорошая трансверсальность услуг дорог, санитарии, зеленых насаждений, которые должны работать вверх по течению и могут с пользой связывать услуги ландшафтного дизайнера и эколога с целью разработки экологического и, таким образом, дифференцированного управления, благоприятного для лучшего управления и очистки воды. ADOPTA показало, что эти решения обеспечивают очень значительную экономию, если выполняются следующие условия:
решения основаны на соответствующем диагнозе;
они учитывают растущий климатический риск, а также ограничения и возможности соответствующих участков;
они интегрированы согласованным образом и вверх по течению от проектов;
они интегрированы в масштабе водораздела.