Системы отвода поверхностных вод. Отвод поверхностных вод. Строительство недорогого дренажа и осушение заболоченного участка

Раз мы говорим об обустройстве водоотвода, значит, дом у нас уже стоит (запроектирован) и мы переходим к благоустройству или ландшафтному дизайну. Я искренне рад за Вас, Господа! Ровно как рад и тому факту, что Вас интересует вопрос: "Как оптимальным образом реализовать отвод воды с участка и от дома?". Разобравшись с этим, Вы сэкономите море времени и средств.

Начну с того, что отвод воды является комплексной задачей и должен включать в себя взаимодополняющие системы:

1. Кровельную водосточную систему.
2. Систему поверхностного водоотвода.
3. В случае если уровень грунтовых вод (УГВ) на участке высокий, а дом имеет, например, подвал или подземный гараж, есть необходимость устроить глубинную дренажную систему для отвода грунтовых вод.

Первые две системы предусматривают отвод дождевой воды (для устранения негативного воздействия атмосферных осадков), отвод талых вод (таяния снега) и, соответственно, препятствуют появлению т.н. «верховодки». Верховодка, наряду с грунтовыми водами, является видом почвенных вод, имеет сезонный характер и появляется вследствие выпадения осадков, таяния снега, избыточного полива и т. п. Как правило, к середине лета она вообще исчезает и может ненадолго появиться только после сильных ливней.

Верховодка представляет собой неприятную проблему для домов с фундаментом (подвалом), а также является причиной быстрой наполняемости негерметичного септика (выгребной ямы) в весенний период и во время сильных осадков.

Задача кровельной водосточной системы – собрать всю дождевую воду с крыши зданий и подвести ее к нужным точкам водосбора. Если сэкономить на кровельном водостоке – дожди постепенно разобьют вам дорожки, отмостку, ступени и будут забрызгивать ровным слоем грязи фундамент здания на высоту до 50 см.

Ну а если Ваш подвал подтоплен, его стены пропитаны влагой, а септик нужно откачивать раз в 7-10 дней – без глубинного дренажа Вам не обойтись.

1. Какова структура грунта и уровень грунтовых вод (далее УГВ) на Вашем участке? Ответ на этот вопрос прояснит необходимость обустройства подземного (глубинного) дренажа и гидроизоляции подвала, если таковой имеется. Носителями сих таинственных знаний обычно являются те же люди, которые пробурили Вам скважину для воды либо специализированные геодезические организации.
2. Куда будет выполнен отвод поверхностных и грунтовых вод ? Этот ответ поможет разобраться с точкой сброса воды (она может быть одной как для поверхностных, так и для грунтовых вод) и упростит подготовку технического решения. Мне знакомы следующие варианты:
   • Ливневая канализация. Как правило, это бетонная труба большого диаметра. В идеале, она закопана ниже глубины промерзания грунта и оборудована коллекторами, т.е. местами подсоединения отдельных систем ливневого водоотвода, например, с Вашего участка. Отвод ливневых вод выполняется в природные водоемы.
   • Смешанная канализация. Отводит поверхностные и, собственно, канализационные стоки. Также оборудована коллекторами. Предусматривает обустройство систем очистки сточных вод перед их сбросом, например, в водоемы.
   • Дренажное поле (система инфильтрации). Оборудуется в случае отсутствия вариантов, указанных выше. Система, которая обеспечивает равномерное и природное «впитывание» ливневых вод в грунт непосредственно на участке их сбора.
   • Соседский участок:). Самый простой и быстрый способ, который к тому же позволяет «сблизиться» с соседями в кратчайшие сроки.
3. Будет ли вода отводиться самотеком или нужен дренажный колодец и насос? Для этого нужно ответить на предыдущие вопросы, а также определить уклоны территории участка. Точку сброса следует предусмотреть в самой нижней части участка.

Если Ваш участок расположен на склоне и Вы хотите сделать отвод поверхностных вод, стекающих с вышерасположенного участка, то для перехвата воды Вам следует предусмотреть в верхней части участка систему перпендикулярных склону водоотводных лотков (тогда участок выглядит благоустроенным и имеет ровную поверхность) либо вырыть дренажную канаву вдоль верхней границы участка и соединить ее с боковыми канавами (участок становится похожим на средневековый форпост).

4. Какова площадь водосборной территории? От этого зависит пропускная способность и, соответственно, стоимость водосборных систем. Зная площадь своего участка, Вы можете самостоятельно просчитать расчетный расход дождевых вод, который следует убрать системами водоотвода. Используйте для этого программу .
5. Какую нагрузку (поверхностное давление) должны выдерживать инженерные сооружения для отвода воды ? Перефразирую. Кто будет по ним ходить (ездить)? От этого зависит т.н. класс нагрузки и все та же стоимость. Класс нагрузки важен как для глубинного, так и для поверхностного дренажа.

После того как Вы ответили на подготовительные теоретические вопросы, следует браться за реализацию. Настоятельно рекомендую разработать проект или просто техническое решение. Для этого следует либо обратиться в проектную организацию (отдел водоотведения и канализации), либо начертить эскиз самому…. и найти невозмутимого строителя, который возьмется за воплощение его в жизнь.

Спрашивайте и вникайте в детали! Строители в большинстве случаев устанавливают водосточную систему для отвода воды с крыши, но при этом не считают нужным отвести эту воду далеко от фундамента. Мне известны случаи, когда подрядчик установил дождеприемники, но собранную воду «отводил» через дно этих же дождеприемников в землю у фундамента. В этом случае нет принципиальной разницы между тем, если вода будет просто стекать с крыши и мочить фундамент, либо течь по водосточной системе (собираться в дождеприемник) и … мочить фундамент. Грунт, прилегающий к фундаменту, после проведения строительных работ обычно более рыхлый, чем грунт естественного сложения, поэтому дождевые воды накапливаются в пазухах и проникают в бетон. Зимой вода замерзает и разрушает бетонные конструкции.

Поэтому, кроме устройства отмостки вокруг дома шириной 80-100см, собранную водосточной системой воду необходимо отвести в ливневую канализацию. Сделать это можно системой водоотводных лотков (рис. 1) либо устройством точечных дождеприемников (рис. 2).

В первом случае у нас меньше земляных работ, система будет всегда доступна для осмотра и ремонта. Во втором случае мы можем трубу от дождеприемников проложить в одной траншее с дренажной трубой.

При этом ни в коем случае нельзя соединять систему поверхностного водоотвода с дренажом основания дома. В противном случае дождевая вода будет попадать в дренаж и наоборот - смачивать фундамент!!!

Сверху пескоуловители и водоотводные каналы закрываются съемными защитно-декоративными решетками, которые предотвращают попадание в систему мусора, листьев, и не препятствуют движению пешеходов и транспорта. Система линейного дренажа соединяется с ливневой канализацией через систему вертикальных и горизонтальных отводов.

Важно!!! При установке поверхностного водоотвода следует предусмотреть уклоны (минимум 0,005, т.е. 5 мм на метр длины) для движения воды самотеком! Сделать это возможно двумя способами:

1. За счет использования уклона поверхности.
2. За счет использования каналов, у которых внутренняя поверхность с уклоном (такая функция предусмотрена в бетонных каналах некоторых производителей: Standartpark, Hauraton, ACO), а также за счет ступенчатого уклона организованного с применением каналов разной высоты.

Обустройство подземной дренажной системы наиболее целесообразно совместить с фундаментными работами - стоить это будет не дорого. Если же в процессе эксплуатации дома выясняется, что уровень грунтовых вод очень высок, а отвод воды от дома не организован - это выльется Вам в копеечку.

Подземный дренаж – это система дренажных труб (дрен, т.е. труб с дырочками, засыпанных щебнем и завернутых в геотекстиль) и дренажных колодцев. Геотекстиль предохраняет дрены от заиливания.

Дренажные колодцы предназначены для технического обслуживания дренажной системы, например, прочистки струей воды. Дренажный колодец предусматривается на каждом втором изгибе трубы, так чтобы через него можно было обслуживать и подводящий, и отводящий участки труб.

Колодцы собраны из бетонных колец диаметром 400 мм и 700 мм. В последнее время все чаще применяются готовые пластиковые колодцы диаметром 315 мм.

Собранная дренажными трубами вода поступает в коллекторный колодец (сюда же можно подвести и воды, собранные поверхностным водоотводом), снабженный обратным клапаном, который предотвращает попадание воды из колодца обратно в дренажную систему. Из общего колодца воду выводят (например, выкачивают) в коммунальную ливневую канализацию, открытую дрену, или она впитывается в почву через специально отсыпанный слой щебня (дренажное поле).

Ну, в целом, на первый раз хватит (особенно если у Вас нет специального образования). Вывод: Обустройство поверхностного, а при необходимости и глубинного водоотвода задача посильная, но… если сомневаетесь – доверьте ее профессионалам. Если Вы собираетесь обезопасить подвалы, фундаменты и т.д., и столкнулись с верховодкой (грунтовыми водами), то в силу комплексности и сложности задачи, советую выбрать одного подрядчика, который будет отвечать за разработку и монтаж всей системы в целом. Это важно, т.к. отдельные работы, выполненные разными подрядчиками, как правило, не решают задачу в целом, а у подрядчика всегда есть возможность заявить: «Это не я!». Постарайтесь договориться о гарантии на водоотводные системы не менее чем на год. Только полный сезон докажет их жизнеспособность!

Раз уж вы платите деньги, не поручайте столь непростую задачу, например, плиточникам, которые мостят Вам дорожки! Они могут быть исполнителями – но руководить ими должен профессионал.

Владимир Полевой .

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

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

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

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

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.

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).

Отвод поверхностных и понижение уровня грунтовых вод выполняют для защиты строительных площадок и котлованов будущих сооружений от затопления их ливневыми и талыми водами.

Работы по отводу поверхностных и грунтовых вод включают: устройство нагорных и водоотводных канав, обвалование; устройство дренажа; планировку поверхности складских и монтажных площадок.

Канавы или лотки устраивают вдоль границ строительной площадки с нагорной стороны с продольным уклоном не менее 0,002, а их размеры и виды креплений принимают в зависимости от расхода ливневых или талых вод и предельных значений неразмывающих скоростей их течения.

Канаву устраивают на расстоянии не менее 5 м от постоянной выемки и 3 м – от временной. Стенки и дно канавы защищают дерном, камнями, фашинами. Воду из всех водоотводящих устройств, резервов и кавальеров отводят в пониженные места, удаленные от возводимых и существующих сооружений.

При сильном обводнении площадки грунтовыми водами с высоким уровнем горизонта используют дренажные системы открытого и закрытого типов.

Открытый дренаж применяют в грунтах с малым коэффициентом фильтрации при необходимости понижения уровня грунтовых вод (УГВ) на глубину 0,3–0,4 м. Дренаж устраивают в виде канав глубиной 0,5–0,7 м, на дно которых укладывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной 10–15 см.

Закрытый дренаж – это обычно траншеи глубокого заложения с устройством колодцев для ревизии системы и с уклоном в сторону сброса воды, заполняемые дренируемым материалом. Иногда на дно такой траншеи укладывают перфорированные в боковых поверхностях трубы. Поверху дренажную канаву закрывают местным грунтом.

Устройство дренажа необходимо выполнять до начала возведения зданий и сооружений.

Организация водоотлива и искусственного понижения

Уровня грунтовых вод

Выемки (котлованы и траншеи) при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива.

При значительном притоке грунтовых вод и большой толщине водонасыщенного слоя до начала производства работ УГВ искусственно понижают.

Работы по водопонижению зависят от принятого метода механизированной разработки котлованов и траншей. Соответственно устанавливают очередность работ как по монтажу водоотливных и водопонизительных установок, их эксплуатации, так и по разработке котлованов и траншей. При размещении котлована на берегу в пределах поймы реки разработку его начинают после монтажа водопонизительного оборудования, чтобы понижение УГВ опережало заглубление котлована на 1–1,5 м. Если котлован расположен непосредственно в русле реки, то до работ по водопонижению его ограждают со стороны воды специальными дамбами (перемычками). Работы по осушению при этом складываются из удаления воды из отгороженного котлована и последующей откачки воды, фильтрующей в котлован.

В процессе осушения котлована важно правильно выбрать скорость откачки воды, так как очень быстрое осушение может вызывать повреждение перемычек, откосов и дна котлована. В первые дни откачки интенсивность понижения уровня воды в котлованах из крупнозернистых и скальных грунтов не должна превышать 0,5–0,7 м/сут, из среднезернистых – 0,3–0,4 м/сут и в котлованах из мелкозернистых грунтов 0,15–0,2 м/сут. В дальнейшем откачку воды можно увеличить до 1–1,5 м/сут, но на последних 1,2–2 м глубины откачку воды следует замедлить.

В открытом водоотливе предусмотрена откачка притекающей воды непосредственно из котлована или траншей насосами. Он применим в устойчивых против фильтрационных деформаций грунтах (скальных, гравийных и т. п.). При открытом водоотливе грунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в приямки (зумпфы), откуда ее откачивают насосами. Размеры приямков в плане принимают 1×1 или 1,5×1,5 м, а глубину – от 2 до 5 м в зависимости от требуемой глубины погружения водоприемного рукава насоса. Минимальные размеры приямка назначают из условия обеспечения непрерывной работы насоса в течение 10 мин. Приямки в устойчивых грунтах крепят деревянным срубом из бревен (без дна), а в оплывающих – шпунтовой стенкой и на дне его устраивают обратный фильтр. Примерно так же крепят траншеи в неустойчивых грунтах. Число приямков зависит от расчетного притока воды к котловану и производительности насосного оборудования.

Приток воды к котловану (или дебит) рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод. По полученным данным уточняют тип и марку насосов, их количество.

Открытый водоотлив – эффективный и простой способ осушения. Однако возможно разрыхление или разжижение грунтов в основании и унос части грунта фильтрующейся водой.

Искусственное понижение УГВ предполагает устройство системы дренажей, трубчатых колодцев, скважин, использование иглофильтров, расположенных в непосредственной близости от будущего котлована или траншеи. При этом УГВ резко понижается, ранее насыщенный водой грунт и теперь обезвоженный разрабатывается как грунт естественной влажности.

Существуют следующие способы искусственного водопонижения: иглофильтровый, вакуумный и электроосмотический.

Способы искусственного водопонижения исключают просачивание воды через откосы и дно котлована, поэтому откосы выемок сохраняются в целостности, отсутствует вынос частиц грунта из-под фундаментов ближайших зданий.

Выбор способа водопонижения и типа применяемого оборудования зависит от глубины разработки котлована (траншеи), инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки, сроков строительства, конструкции сооружения и ТЭП.

Искусственное водопонижение осуществляют, когда осушаемые породы имеют достаточную водопроницаемость, характеризующуюся коэффициентами фильтрации более 1–2 м/сут, применять его в грунтах с меньшим коэффициентом фильтрации нельзя из-за малых скоростей движения грунтовых вод. В этих случаях используют вакуумирование или способ электроосушения (электроосмос).

Иглофильтровый способ предусматривает использование для откачки воды из грунта часто расположенных скважин с трубчатыми водоприемниками малого диаметра – иглофильтров , соединенных общим всасывающим коллектором с общей (для группы иглофильтров) насосной станцией. Для искусственного понижения УГВ на глубину 4–5 м в песчаных грунтах применяют легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) . Для осушения траншей шириной до 4,5 м используют однорядные иглофильтровые установки (рис. 2.1, а ), при более широких траншеях – двухрядные (рис. 2.1, б ).

Для осушения котлованов применяют замкнутые по контуру установки. При понижении УВ на глубину более 5 м применяют двух- и трехъярусные иглофильтровые установки (рис. 2.2).

В случае применения двухъярусных иглофильтровых установок вначале вводят в действие первый (верхний) ярус иглофильтров и под его защитой отрывают верхний уступ котлована, после монтируют второй (нижний) ярус иглофильтров и отрывают второй уступ котлована и т.д. После ввода в действие каждого последующего яруса иглофильтров предыдущие можно отключить и демонтировать.

Применение иглофильтров эффективно и для водопонижения в слабопроницаемых грунтах, при залегании под ними более водопроницаемого слоя. При этом иглофильтры заглубляют в нижний слой с обязательной их обсыпкой.

Рис. 2.1. Водопонижение легкими иглофильтровыми установками: а – одно-

рядные иглофильтровые установки; б – двухрядные иглофильтровые установки;

1 – траншея с креплением; 2 – шланг; 3 – вентиль; 4 – насосный агрегат;

5 – всасывающий коллектор; 6 – иглофильтры; 7 – пониженный УГВ;

8 – водоприемное фильтровое звено иглофильтра

Рис. 2.2. Схема ярусного водопонижения иглофиль-

трами: 1 , 2 – соответственно иглофильтры верхнего и

нижнего яруса; 3 – конечное понижение депрессионной

поверхности грунтовых вод

ЛИУ помимо иглофильтров включают также водосборный коллектор, объединяющий иглофильтры в одну водопонизительную систему, центробежные насосные агрегаты и отводящий трубопровод.

Для опускания иглофильтра в рабочее положение при сложных грунтах применяют пробуривание скважин, в которые опускают иглофильтры (при глубинах до 6–9 м).

В песках и супесчаных грунтах иглофильтры погружают гидравли-ческим способом, путем подмыва грунта под фрезерным наконечником водой с напором до 0,3 МПа. После погружения иглофильтра на рабочую глубину полое пространство вокруг трубы частично заполняется просевшим грунтом, частично засыпается крупнозернистым песком или гравием.

Расстояния между иглофильтрами принимают в зависимости от схемы их расположения, глубины водопонижения, типа насосного агрегата и гидрогеологических условий, но обычно эти расстояния равны 0,75; 1,5, а иногда и 3 м.

Вакуумный способ водопонижения основан на использовании эжекторных водопонизительных установок (ЭИУ), которые откачивают воду из скважин с помощью водоструйных насосов-эжекторов. Эти установки используют для понижения УГВ в мелкозернистых грунтах с коэффициентом фильтрации 0,02–1 м/сут. Глубина понижения УГВ одним ярусом составляет от 8 до 20 м.

ЭИУ состоят из иглофильтров с эжекторными водоподъемниками, распределительного трубопровода (коллектора) и центробежных насосов. Эжекторные водоприемники, помещенные внутри иглофильтров, приводятся в действие струей рабочей воды, нагнетаемой в них насосом под давлением 0,6–1,0 МПа через коллектор.

Погружают эжекторные иглофильтры гидравлическим способом. Расстояние между иглофильтрами определяется расчетом, но в среднем оно равно 5–15 м. Выбор оборудования иглофильтровых установок, а также типа и числа насосных агрегатов производят в зависимости от величины ожидаемого притока грунтовых вод и требований ограничения длины коллектора, обслуживаемого одним насосом.

Электроосмотическое водопонижение, или электроосушение , основано на явлении электроосмоса. Его используют в слабопроницаемых грунтах, имеющих коэффициент фильтрации К ф менее 0,05 м/сут.

Вначале по периметру котлована (рис. 2.3) на расстоянии 1,5 м от его бровки и с шагом 0,75–1,5 м погружают иглофильтры-катоды, с внутренней стороны контура этих иглофильтров на расстоянии 0,8 м от них с таким же шагом, но в шахматном порядке, погружают стальные трубы (стержни-аноды), соединенные с положительным полюсом, иглофильтры и трубы погружают на 3 м ниже необходимого уровня водопонижения. При пропускании постоянного тока вода, заключенная в порах грунта, передвигается от анода к катоду, при этом коэффициент фильтрации грунта возрастает в 5–25 раз. Котлованы начинают разрабатывать обычно через трое суток после включения системы электроосушения, а в дальнейшем работы в котловане можно вести при включенной системе.

Открытые (соединяющиеся с атмосферой) водопонизительные скважины применяют при большой глубине понижения УГВ, а также

когда использование иглофильтров затруднительно из-за больших притоков, необходимости осушения больших площадей и стесненности территории. Для откачки воды из скважин применяют артезианские турбинные насосы типа АТН, а также глубинные насосы погружного типа.

Рис. 2.3. Схема электроосушения грунтов:

1 – трубы-аноды; 2 – иглофильтры-катоды;

3 – насосный агрегат; 4 – пониженный УГВ

Применение методов понижения УГВ зависит от мощности водоносного слоя, коэффициента фильтрации грунта, параметров земляного сооружения и строительной площадки, способа производства работ.

Неотъемлемой частью частного дома или дачи является ливневая канализация, обеспечивающая эстетичный вид жилого строения и участка, прилегающего к нему. А также предупреждающая преждевременное разрушение фундамента зданий и корней растений, растущих на участке. Неопытному человеку в области «водоотведения» данный момент может показаться темным лесом. В этой статье мы разберём все по пунктам: отвод поверхностных, ливневых и талых вод, со строений и участка.

Для создания ливневой канализации она же система отвода поверхностных вод требуются элементарные знания в строительстве и данные о самой благоустраиваемой территории. Ливневая канализация является самотечной, т.е. устроена под наклоном, и включает в себя следующие элементы:

1. Кровельный водоотвод;
2. Дренажный водоотвод;
3. Коллектор или место выброса водоотвода.

Кровельный водоотвод принимает атмосферные осадки на уровне крыши, посредством лотков, желобов, воронок и отправляет их в дренажную поверхностную систему.

Проектирование системы отвода поверхностных вод

Для проектирования необходимо знать:

• среднее количество выпадаемых осадков (как в виде дождя, так и в виде снега, талой воды), узнать это можно в СниПе 2.04.03-85;
• площадь кровли;
• наличие иных коммуникаций и объектов на обустраиваемой территории.

Для проектирования необходимо определиться в каких местах будут располагаться водосточные трубы и сколько их будет. Составляется схема, на которой отображены перепады высот поверхности участка, строения на нём. На схеме обозначаются места прокладки всех элементов ливневой канализации, включая трубы, смотровые колодцы и места сброса воды. При проектировании также рассчитывается количество требуемых материалов и затраты на них.

Отвод воды с кровли

Материал кровельного слива разнообразен: сталь, медь, сталь с полимерным покрытием, алюминий и т.д. Особенной популярностью пользуется пластик. Он экономичен, устойчив к повреждениям, является шумоизолирующим материалом, герметичен, легок как в весе, так и в монтаже. Для правильного конструирования кровельного слива понадобиться:

1. Кронштейн металлический;
2. Шпилька со специальной гайкой;
3. Регулируемое крепление;
4. Кронштейн желоба;
5. Наконечник;
6. Муфта соединительная;
7. Колено;
8. Заглушка воронки;
9. Заглушка желоба;
10. Угловой элемент;
11. Воронка;
12. Соединитель желоба;
13. Желоб водосточный;
14. Труба водосточная.

Количество и тип каждого элемента зависит от периметра кровли и количества перекачиваемой жидкости, т.к. слишком мощный водоотвод нерационален с точки зрения финансовых затрат, а слабый — не будет справляться с поставленной задачей. Необходимо найти оптимальный вариант. На рисунке указаны необходимые размеры, характерные для средней полосы России.

Монтаж системы отвода воды с кровли дома

Монтаж производится после разработки проекта всей системы водоотлива, ознакомления с инструкцией приложенной магазином-поставщиком (каждая система имеет свои особенности конструирования, которые необходимо учесть). Общая последовательность монтажа и выполняемые работы:

1. Монтаж начинается с крепления кронштейна со стороны стропильной стены или лобовой доски, с учетом наклона желобов.
2. Затем укладываются сами желоба при помощи специальных пластин и крепятся друг с другом методом холодной сварки или резиновыми уплотнителями. Метод холодной сварки предпочтителен для соединения желобов из-за устойчивости к деформации.
3. В угловых соединениях и соединениях с воронками устанавливается дополнительный кронштейн.
4. Производится монтаж труб, соблюдая расстояние от стены в 3-4 см. Кронштейны по вертикали крепятся на расстоянии в 1.5-2 м. Сам слив должен находиться в полуметре от поверхности земли.

Советы от профессионалов:

• Желоба начинают укладывать от воронки, чтобы края желоба были ниже края кровли.
• В случае если эксплуатировать трубу для сбора из трех направлений желобов (если кровля нестандартной формы), необходимо вместо стандартных воронок предусмотреть тройники.
• Расстояние между кронштейнами должно составлять не больше 0.50-0.60 м.
• Рекомендуется заранее сделать разметку наклона желобов. Например, ориентиром может служить веревка, натянутая от начальной до конечной точки.
• Пластиковые отливы монтируются при температуре от + 5◦,иначе материал потрескается при нарезке. Отливы из других материалов монтировать можно при любой температуре окружающей среды.

Устройство системы отвода поверхностных вод

Система отвода поверхностных вод или поверхностный дренаж состоит из точечных водоотводов и линеных каналов.

Точечные водоотводы представляют собой небольшие колодцы локально соединенные с кровельным стоком. Лотки прокладываются ниже уровня промерзания труб. Монтаж такого дренажа схож с монтажом кровельного слива. Готовится траншея (ниже чем глубина промерзания труб, узнать можно все в том же СниПе) под уклоном к коллектору. Засыпается песок слоем в 20 см. Укладываются трубы при помощи фитингов. При соблюдении герметизации трубы засыпаются.

Линейные каналы бывают двух типов — открытые или закрытые, оснащенных решетками или сетками для задержания крупного мусора. Решетки должны быть преимущественно из металла, т.к. выдерживают большие нагрузки (особенно в местах у въезда в гараж).

Совет от профессионалов. Для эффективности сбора поверхностных вод необходимо комплексное устройство ливневого и точечного дренажа. В случае сильных осадков основная масса воды будет отводиться поверхностным дренажом .

Посмотреть как выглядит процесс монтажа системы отвода поверхностных вод Вы можете в видеоролике:

Глубинная дренажная система предусматривается, если местность где расположен участок предрасположена к затяжным дождям. Такая система защитит участок от размыва, убережет деревья от преждевременной гибели (из-за гниения корней), защитит фундамент от губительного действия воды.

Система отвода грунтовых вод

Дренаж грунтовых вод отличается от вышеописанных систем тем, что укладывается на большей глубине и в случае близкорасположенных к поверхности земли грунтовых вод, которыми могут подтапливаться подвал или подземный гараж. Дренаж делают комбинированным с ливнёвкой, причем трубы ливнёвки прокладываются выше, чем дренаж. Необходимо понимать разницу ливнёвки и дренажа. Ливнёвка для отвода дождевой, талой воды и паводков, а глубинный дренаж для отвода грунтовых вод и возможных затоплений. Поверхностный и глубинный дренаж соединяются при помощи специальных узловых соединений для скопления лишней воды в одном месте и последующего ее выброса, переработки или повторного использования. Монтируются дренажи параллельно друг другу.

Это важно: при обильных осадках вода в больших количествах за короткое время проходит через ливневую канализацию. При попадании такого потока воды в систему отвода грунтовых вода эта вода попадает из труб в грунт, тем самым не осушает его а затапливает, то есть начинает выполнять противоположенную функцию. Поэтому систему отвода поверхностных вод следует соединять с системой отвода грунтовых вод не ранее мест, где проходят трубы именно отведения воды а не осушения, если смотреть по ходу движения воды в системы. Осушение грунта производится в местах укладки перфорированных труб. Отвод воды осуществляется герметичными трубами.

По способу отбора грунтовых вод разделяют: вертикальный, горизонтальный и комбинированный дренаж. Вертикальный дренаж состоит из вертикальных рубчатых колодцев, опущенных в слой грунтовых вод. Они оснащены насосами и фильтрами, соответственно для очистки и откачки грунтовых вод за пределы территории. Такая схема достаточна сложна как в монтаже, так и в эксплуатации.

Горизонтальный дренаж состоит из перфорированных труб, уложенных на оптимальной глубине вывода откачки в выкопанных канавах, просыпанных щебенкой. Канавы выкапываются по всей территории участка в виде елочки.

Устройство дренажа вне зависимости от типа участка начинается с обустройства дренажного колодца в самой дальней части участка, подальше от дома. Можно использовать уже готовые пластиковые колодцы.

В местах угловых соединений устраиваются смотровые колодцы, для облегчения обслуживания коммуникации.

Глубина заложения дренажа выбирается исходя из ее задач: если цель — сбор грунтовых вод для защиты подвала, то глубина должна соответствовать уровню пола подвала; если цель — отвод обильных вод опускающихся в грунт- глубина соответствует глубине фундамента.

Трубы обматываются специальным материалом () для исключения попадания в трубы песка, гравия, которыми труба засыпается слоем в 20-30 см. После этого трубу можно засыпать обычным грунтом. В отличии от вертикального дренажа вода, собранная через отверстия в трубах, отводится самотеком под уклоном, а не насосами.

Горизонтальный дренаж наиболее популярен чем вертикальный или даже комбинированный из-за экономичности и простоты монтажа.

Более подробно об устройстве системы отвода грунтовых вод Вы можете прочитать в статье:

Отвод собранной воды

излишки воды удаляют за пределы участка, в канаву, водоем. Если такой возможности нет, то в пределах участка устраивается колодец или водоем, откуда воду можно использовать повторно.

Совет:

Рекомендуется дренаж укладывать в канавы с V образными стенками с уклоном стенок в 30◦ в поперечном разрезе канавы. Ширина в 50 см. Рекомендуемый уклон канавы 1-3 см. на метр длины. Колодцы можно оборудовать из любого материала, не подвергающегося коррозии.

Обслуживание систем водоотведения

Обслуживание приведенных выше систем не составляет труда при их грамотном проектировании и конструкции. Основные пункты в обслуживании:

1. Раз в десять лет осуществлять с помощью насоса капитальную промывку труб для профилактики отложений на их стенках.
2. Регулярный визуальный осмотр колодцев, коллекторов и очистка при необходимости.

Срок годности правильно рассчитанной, уложенной, обслуживаемой системы водоотвода составляет в среднем пятьдесят, а то и намного больше лет.

Советы от профессионалов:

1. Обязательно проверяйте, чтобы трубы были уложены под уклоном.Уклон должен быть в сторону от дома.
2. В случае невозможности монтажа самотечного водоотвода устраиваются напорный отлив оснащенный насосом.
3. Не забывайте про оптимальность конструирования и соответствие цена = качество. Очень часто хочется большего, лучшего, однако бюджет не всегда позволяет осуществить задуманное. Поэтому рекомендуется спроектировать, соотнести проект с ценами, делать закупку и производить монтаж в соответствии с приведенными здесь рекомендациями .