Отвод поверхностных вод в города

Поддержание в хорошем состоянии и на должном санитарно-техническом уровне территории города во многом определяется правильностью решения задач отвода поверхностных и грунтовых вод, и в первую очередь, быстрым и полным удалением вод поверхностного стока.

Благоприятные условия поверхностного водоотвода создаются при хорошо выраженных уклонах поверхности - в пределах от 5 до 30 %о, при небольших водосборных бассейнах, отсутствии заболоченных участков, глубоких тальвегов, протоков и оползневых косогоров.

Необеспеченный отвод поверхностных вод создает застой на улицах и в кварталах. Весной и осенью, когда заморозки и оттепели сменяют друг друга, вода, проникая в дорожные конструкции, способствует их быстрому износу и разрушению.

Улицы, являющиеся водосбором поверхностного стока, в условиях необеспеченного водоотвода при сильных ливнях затапливаются, движение по ним затрудняется, происходит подтопление подвалов жилых и промышленных зданий.

Водоотвод с улиц, дорог, площадей и внутриквартальных территорий обеспечивается соответствующей вертикальной планировкой их поверхности с последующим сбросом воды в водосточную сеть.

Виды водостоков в городах.

Основная задача водостоков – удаление поверхностных вод с городской территории, отвод производственных вод после предварительной очистки на местных очистных сооружениях, прием и удаление в водоемы грунтовых вод: урегулирование стока, сооружение искусственных русел или заключение их в каналы или трубы.

Водоотвод поверхностного стока осуществляется:

- открытой

- закрытой

- смешанной системой водостоков.

Открытая система состоит из лотков, канав (кюветов, арыков), переездных труб и мостиков в местах пересечения улиц, естественных протоков. Эта система не отвечает современным требованиям благоустройства города.

Закрытая система водостоков состоит из подземной сети трубопроводов, дождеприемных колодцев, принимающих воду из открытых лотков, смотровых колодцев, камер и водовыпусков.

Смешанная система водостоков состоит из закрытой сети, главным образом в устьевых участках, и открытой сети на большей части бассейна .

Система водоотвода в городах.

В целях удовлетворения санитарно-технических требований с городской территории необходимо отводить не только поверхностные воды, но также промышленные и хозяйственно-бытовые.

Канализование сточных вод может производиться по:

- раздельной

- полураздельной

- общесплавной

- комбинированной системам.

Полная раздельная система канализования предусматривает отведение хозбытовых и производственных вод, подлежащих очистке по закрытой канализационной сети, а поверхностных (атмосферных) вод – с помощью водосточной сети в открытые водоемы.

Схема полной раздельной системы канализации	Схема полураздельной системы канализации	Водосборсная камера
1. хозбытовая сеть 2. дождевая сеть	1.хозбытовая + производст- венная сеть. 2. дождевая сеть 3. водосбросная камера

Полураздельная система канализации предусматривает строительство одной разветвленной сети труб, которая принимает хозбытовой сток и поверхностный сток от поливки улиц, мытья машин и небольших дождей, и направляет его на очистные сооружения, а ливневой сток попадает в самостоятельную сеть водостоков и направляется в открытые водоемы.

Расположение ливнеспусков в канализационной сети определяется наиболее удобным местом сброса в водоем.

Общесплавная система канализации предусматривает отведение всех сточных и поверхностных вод одной сетью закрытых труб канализации. Такую систему целесообразно применять, если вблизи города есть водотоки с расходом воды более 5 м³/с, и если стоки могут быть сброшены в водоем после механической очистки.

Комбинированные системы предусматривают возможность применение различных систем канализации в разных районах крупного города.

Элементы водосточной сети.

Уличные лотки, обусловленные поперечным профилем дороги, являются неотъемлемым элементом любой водосточной сети.

Вода по лоткам из кюветов поступает в водоприемный колодец. Если водоприемные колодцы размещены в пределах квартала или микрорайона, то сети отводящие воду называют дворовой или внутриквартальной. Если производится сбор стоков со всего бассейна или нескольких бассейнов и отводят воду в водоемы, трубопроводы называют коллекторами. Диаметр сечения главных коллекторов принимают не менее 1.5 м. На водосточных трубопроводах устанавливают смотровые колодцы, всевозможные камеры, перепадные колодцы, быстротоки, камеры для сброса снега. Совокупность всех этих элементов и сооружений, предназначенных для сбора поверхностного стока и отведения его с городской территории в водоем, составляет водосточную сеть города.

Выпуск воды из водостока.

Вода по сети водостоков отводится в водоемы и лощины самотеком, для чего трубопроводам придаются достаточные уклоны.

Не допускается выпуск воды в водоемы в границах зоны санитарной охраны источников водоснабжения, у мест для купания, в малые непроточные пруды. Выпуски в водоемы проектируют незатопленными. Затопленные выпуски проектируют только в случае, чтобы погасить скорость течения воды при выходе из оголовка. Однако не всегда представляется возможным отвести воду самотеком в нужное место, в этом случае строят станции перекачки.

Размещение колодцев.

Проектирование водостоков начинают с определения границ бассейна стока с заданной территории. Границами бассейна являются водоразделы. Водоприемные колодцы устанавливают в пониженных местах лотков и на пересечениях улиц в зависимости от направления уклонов.

Расстояние между колодцами на прямых участках улицы вне перекрестков должно быть:

Этими расстояниями при расстановке колодцев можно пользоваться, если приток воды в лоток не превышает нормы.

Помимо водоприемных на трубах водосточной сети сооружают смотровые колодцы, предназначенные для наблюдения за состоянием трубопроводов и их прочистки.

Расстояния между смотровыми колодцами зависит от диаметров труб и не должны превышать следующих величин:

Поворот трасс водостоков диаметром до 0.6 м осуществляется в смотровых колодцах. Повороты трасс водостоков диаметром большего сечения проектируют по кривым радиусом не менее 5 м.

Минимальные скорости движения воды – не менее 0.6…0.7 м/с; максимальные скорости воды: для бетонных труб – 4м/с; для металлических – 8м/с. Присоединение водоприемных колодцев к водосточной сети осуществляется трубами диаметром не менее 0.3 м.

Глубина заложения водостока зависит от глубины промерзания грунта: H_b=H_пром-0.5м.

В соответствии со СниП «Канализация. Наружные сети и сооружения» расчет канализационных систем всех сетей производят по формулам:

I=(lV²)/(4R2g), где I –гидравлический уклон

R- гидравлический радиус, м

V – ср. скорость воды, м/с

l -коэф. трения по длине

g = 9.81 м/с²–ускорение силы тяжести.

Коэффициент трения по длине lопределяют в зависимости от степени турбулентности потока .

1/Öl=2lg(D_экв/13.68R +a₂/Re)

R –гидравлический радиус, см

Re – число Рейнольдса

D_экв – эквивалентная шероховатость, см

a₂ – безразмерный коэффициент, учитывающий характер шероховатости труб.

Расчет водостоков ведут по формулам гидравлики:

V=CÖRI(м/с); Q=V*w=CwÖRI,м³/с

C –коэффициент Шези, C=R^y/n; y=2.5Ön-0.13-0.75ÖR(Ön-0.1)

Коэффициенты n,y,a₂, D- определяются по графикам и таблицам справочников.

Величина Q – расчетный расход воды.

При проектировании водостоков производят гидрологический расчет расхода дождевых вод и гидравлический расчет, которым определяется сечения труб, способных пропустить расчетный расход.

Водостоки предназначены для пропуска атмосферных вод. Самыми большими расходами обладают ливневые воды, которые намного превышают расходы от таяния снега.

Поэтому расчетный расход воды может быть выражен формулой:

Q_расч=qj_ср.yF, л/с

где q – расчетная интенсивность дождя, л/с на 1 га;

j_ср –средний коэффициент стока;

y -коэффициент, учитывающий неравномерность интенсивности дождя по площади бассейнов;

F – площадь водосборного бассейна, га.

Значения коэффициентов приводятся в специальной литературе и Снипах «Строительная климатология» и «Канализация. Наружные сети».