Кіріспе

Жауын-шашын мен қар/мұз еріген кезде пайда болатын су.

Дауыл суы – жауын-шашыннан (дауылдан), оның ішінде қатты жаңбырдан және бұрқасын мен қардың еруінен түсетін су. Дауыл суы топыраққа сіңіп (инфильтрацияланып) жер асты суына айналуы, көлдер мен ойыстарда жиналуы, атмосфераға буланып қайта оралуы немесе жер бетімен ағып кетуі мүмкін. Ағып кетудің көп бөлігі тазаланбастан тікелей жақын маңдағы өзендерге, салаларға немесе ірі су қоймаларына (батқылықтар, көлдер, мұхиттар) құйылады. Орман сияқты табиғи ландшафттарда топырақ дауыл суының көп бөлігін сіңіреді. Өсімдіктер де инфильтрацияны жақсарту, жауын-шашынды түскен кезде тоқтату және тамырлары арқылы суды сіңіру арқылы дауыл суын азайтады. Қалалар сияқты дамыған аймақтарда басқарылмаған дауыл суы екі маңызды мәселе тудыруы мүмкін: бірі – ағынның көлемі мен уақыты (тасқын), екіншісі – сумен бірге келген зиянды заттар (судың ластануы). Дауыл суымен бірге ағып келетін ластағыштардан өзге, қалалық ағын суларының өзі де ластанудың себебі болып табылады. Сонымен қатар, дауыл суы – адам саны мен суға қажеттілік артып келе жатқан, әсіресе құрғақ және құрғақшылыққа бейім аймақтарда маңызды ресурс. Дауыл суын жинау және тазарту технологиялары кейбір қалалық аймақтарды сумен өздігінен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.

Жаңбыр суының ластануы

Өсімдік жамылғысы аз және су өткізбейтін беттер (автотұрақтар, жолдар, ғимараттар, тығыз топырақ) бар дамыған аумақтарда жаңбырдың жерге сіңуіне мүмкіндік азаяды, ал дамылмаған жағдайларға қарағанда ағынды сулар көбірек пайда болады. Сонымен қатар, арықтар мен кәріз жүйелері сауда және тұрғын үй аумақтарынан суды жақын маңдағы су нысандарына жылдам тасып жібереді. Бұл су жолдарындағы су көлемін және осы су жолдарының ағынын арттырады, эрозия мен су тасқынына әкеледі. Дауыл кезінде су су жиналатын алаптан ағып шығу себебінен, топыраққа аз мөлшерде сіңеді, жер асты суларын толықтырмайды және құрғақ ауа райында өзендердің табиғи ағысын қамтамасыз етпейді. Жаңбырдың алғашқы ағыны – бұл жаңбырдың бастапқы кезіндегі су ағыны. Осы кезеңде, су өткізбейтін беттердің үлесі жоғары аумақтардағы кәріздерге түсетін ластанған су, дауылдың қалған бөлігімен салыстырғанда әдетте көбірек шоғырланған болады. Осының салдарынан, қалалық ағынды судың жоғары концентрациясы кәріздерден су нысандарына көп мөлшерде ластаушы заттардың түсуіне себеп болады. Адамның күнделікті қызметі салдарынан жолдарға, көгалдарға, үй шатырларына, егістіктерге және басқа да жер беттеріне ластаушы заттар жиналады. Мұндай ластаушы заттарға қоқыс, шөгінді, қоректік заттар, бактериялар, пестицидтер, металдар және мұнай өнімдері жатады. Жаңбыр жауғанда немесе суарғанда су ағып, әрі қарай өзенге, көлге немесе мұхитқа жетеді. Бұл ластаушы заттардың қабылдаушы су нысандарына түсер алдында белгілі бір деңгейде азайтылуы мүмкін болғанымен, ластанған ағынды сулар қабылдаушы су нысандарын ластауға жеткілікті мөлшерде ластаушы заттарды шығарады.

Ауаның ағынды сулары ластану көзі

Жауын-шашын суларының ағып кетуімен бірге қалалық ағын сулары да ластанудың өзіндік себебі ретінде мойындалуда. Табиғи су жинағыш (су бассейндері) аумақтарында жер бетінен су жолдарына ағып кету салыстырмалы түрде сирек болады, жылына бірнеше рет және көбінесе ірі дауылдардан кейін ғана орын алады. Құрылыс жүргізілгенге дейін жауын-шашынның көп бөлігі топыраққа сіңіп, жер асты суларын толықтыруға немесе өсімдіктер арқылы булану арқылы атмосфераға қайта оралуға көмектесетін. Қазіргі дренаждық жүйелер, су өткізбейтін беттерден (мысалы, шатырлар және жолдар) ағып түсетін суды жинап, құбыр желілері арқылы су арналарына тиімді жеткізеді, осының салдарынан тіпті шағын дауылдар да су арналары ағынының күшеюіне әкеледі. Қалалық су жинағыштан жоғары концентрацияда ластаушы заттарды жеткізуден басқа, жауын-шашын сулары ағынының артуы өзендердің эрозиясына, бейкөпір шөптердің таралуына және табиғи ағын режимдерінің өзгеруіне алып келуі мүмкін. Жергілікті түрлер көбінесе шағылысу, жас организмдердің дамуы және көші-қон үшін осындай ағын режимдеріне тәуелді болады. Жолдардан ағып шыққан жауын-шашын суларында мырыш (Zn), кадмий (Cd), мыс (Cu), никель (Ni), қорғасын (Pb), хром (Cr), марганец (Mn), темір (Fe), ванадий (V), кобальт (Co) және алюминий (Al) (Сансалоне және Букбергер, 1997; Вестерлунд және Викландер, 2006) және басқа да компоненттер кездеседі. Кейбір аймақтарда, әсіресе АҚШ жағалауында, жолдар мен тас жолдардан ағып жатқан ластанған сулар судың ластануының ең ірі көзі болуы мүмкін. Мысалы, Сиэтл (Вашингтон штаты) қаласына жететін улы химиялық заттардың шамамен 75 пайызы төселген жолдар мен жол бойындағы үйлердің шатырларынан, аулаларынан және басқа да дамыған жерлерден ағып түскен жауын-шашын суларымен тасымалданады. Өнеркәсіптік жауын-шашын сулары – өнеркәсіптік объектілерге (мысалы, өндіріс орындары, кен орындары, әуежайлар) түсетін жауын-шашыннан ағып шығатын су. Бұл ағынды сулар көбінесе объектілерде өңделінетін немесе сақталатын материалдармен ластанады, ал объектілер төгілуді бақылауға бағытталған регламенттерге жатады.

Қалалық су басу

Жаңбыр сулары қалаларды су басудың басты себебі болып табылады. Қалалық су басу – бұл құрылыс ортасындағы жердің немесе мүліктің, дауыл суларының дренаж жүйелерінің (мысалы, дауылды су ағызу каналдарының) сыйымдылығын басып кеткенінен суға батуы. Кенеттен су тасу немесе қардың еруі сияқты жекелеген оқиғалармен туындаса да, қалалық су басу – бұл қайталамалы, қымбат және жүйелі түрде қоғамға әсер ететін жағдай. Қалалық су басуға бейім аймақтарда шығындарды азайту үшін кері клапанды жүйелер және басқа да инфрақұрылым орнатылуы мүмкін. Жертөлесі бар үйлер салынған жерлерде қалалық су басу – жертөле мен кәріздің толуының басты себебі. Қалалық су басудан қаза тапқандардың саны көбінесе шектеулі болғанымен, экономикалық, әлеуметтік және экологиялық салдары айтарлықтай болуы мүмкін: мүлік пен инфрақұрылымға (жолдар, коммуналдық желілер және қызметтер) тікелей зиян келтіруден басқа, ылғалды үйлер тыныс алу проблемалары мен басқа да аурулардың көбеюімен байланысты. Кәріздің толуы көбінесе санитарлық кәріз жүйесінен болады, ол инфильтрация/ағын нәтижесінде жаңбыр суларын сіңіріп алады.

Ауа райынан пайда болған шұңқырлар құлады

Қалалық жауын суларының құлап кетуіне мысал ретінде 2002 жылғы 25 ақпанда Кентукки штатының Боулинг-Грин қаласындағы Дишман-Лейн көшесінде болған оқиға келтіріледі, онда кенеттен ашылған жер асты ойығына төрт көлік түсіп кетті. Дишман-Лейн көшесіндегі құлап кетуді жөндеуге тоғыз ай уақыт жұмсалып, миллион доллар қаражат сарпталды, бірақ болашақта проблемалар туындауы әлі де мүмкін. Табиғи жер асты (карст) дренажы бар бұзылмаған аймақтарда топырақ пен тау жынысының сынықтары карст ойықтарын бітеп, осылайша ойықтардың өсуіне белгілі бір шектеу қояды. Бұзылмаған карст дренаж жүйесі климатқа бейімделіп, тепе-теңдікке келеді, сондықтан көптеген дауылдардың нәтижесінде пайда болатын суды қабылдай алады. Дегенмен, ландшафт қалалық құрылыс салдарынан өзгерген кезде мәселелер туындайды. Табиғи жер асты (карст) дренажы бар қалалық аймақтарда, шатырлар, тұрақтар және көшелер сияқты су өткізбейтін беттерден артық жауын сулары үшін жер бетінде ағынға түсуге арналған өзендер немесе арналар жоқ. Оның орнына, жауын сулары жерге сіңіп, жер асты дренаж жүйесіне енеді. Жер асты су ағыны топырақ пен тау жынысының сынықтарын тасымалдауға жеткілікті күшке ие болғанда, карст ойықтары тез өседі. Ең жақсы басқару тәсілдері (ЖЖТ) немесе тасқын суды бақылау шаралары (ТҚШ) термині ластанған жауын суларын тазалау немесе сақтау үшін арналған құрылымдық немесе инженерлік құрылғылар мен жүйелерге (мысалы, жинақтағыш тоғандарға), сондай-ақ операциялық немесе процедуралық тәжірибелерге (мысалы, көшелерді тазалауға) қатысты қолданылады. Жауын суларын басқару техникалық және институционалдық аспектілерді қамтиды.

Суды кешенді басқару

Суды біріктірілген басқару (IWM) нөсер суларын басқару арқылы су жолдарының денсаулығына және қазіргі заманғы қалалардың сумен жабдықтауға қатысты мәселелерін шешуге мүмкіндік береді. IWM жобалау процесінде қарастырылған кезде көбінесе жасыл инфрақұрылыммен байланысты. Қалалық жоспарлаушылар, сәулетшілер, ландшафт сәулетшілері, интерьер дизайнерлері және инженерлер сияқты өз салаларындағы мамандар суды біріктірілген басқаруды жобалау процесінің негізі ретінде қарастырады. АҚШ-та төмен әсерлі даму (LID) немесе Австралияда Суға сезімтал қалалық жоспарлау (WSUD) деп аталатын IWM ағынды судың сапасын жақсартуға, су басу қаупі мен салдарына төмендетуге және ауыз сумен қамтамасыз етуді арттыру үшін қосымша су ресурсы жеткізуге мүмкіндік береді. Қазіргі заманғы қаланың дамуы көбінесе халықтың өсуіне байланысты сумен жабдықтауқа сұраныстың артуына әкеледі, ал климаттың өзгеруіне байланысты күтілетін ағынды судың өзгеруі, дренаж және су басу проблемаларына себеп болатын нөсер суының көлемін арттыруы мүмкін. IWM бірнеше техникаларды ұсынады, соның ішінде нөсер суын жинау (су тасқынын тудыратын су мөлшерін азайту үшін), инфильтрация (жер асты суларының табиғи толықтырылуын қалпына келтіру үшін), биофильтрация немесе биотенция (мысалы, жаңбыр бақшалары), ағынды суды сақтау және тазалау және оны бақыланатын жылдамдықпен босату (өзендерге және батпақ жерлерге тигізетін әсерді азайту үшін), сондай-ақ ағынды су мөлшерін сақтау және бақылау және қалалық жерлерде тіршілік ортасын қамтамасыз ету үшін батпақ жерлерді пайдалану. LID-ге жетудің көптеген жолдары бар. Ең танымал жолы – нөсер суының ағып кетуін азайту үшін жердегі шешімдерді қолдану, оның ішінде суды ұстап тұратын тоғандар, биосаялар, инфильтрациялық траншеялар, өткізгіш асфальт сияқты тұрақты асфальт жабулар және жоғарыда аталғандар. LID инженерлік және өндірілген өнімдерді пайдалану арқылы да қол жеткізілуі мүмкін, бұл жердегі жүйелермен салыстырылатын немесе одан да жақсы нәтижелерге қол жеткізуге мүмкіндік береді (жер асты сақтау резервуарлары, нөсер суын тазартатын жүйелер, биофильтрлер және т.б.). Дұрыс LID шешімі – қажетті нәтижелерді (ағынды суларды және ластануды бақылау) байланысты шығындармен (жердегі жүйелер үшін пайдаланылатын жерді жоғалту және өндірілген шешімдердің бастапқы құны) теңестіретін шешім. Жасыл (өсімдіктермен жабылған) шатырлар да төмен құнды шешім болып табылады. IWM қозғалысы әлі де бастапқы сатысында және дренаж ғылымы, экология элементтерін біріктіреді, сонымен қатар дәстүрлі дренаж шешімдерінің проблемаларды төменгі ағымға жылдырып, қоршаған орта мен су ресурстарына зиян келтіретінін түсінуге негізделген.

Федералды талаптар

АҚШ-та Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) Таза су туралы заңға сәйкес нөсер суларын реттеуге жауапты. Таза су туралы заңның мақсаты – барлық «АҚШ суларын» «балық аулауға» және «шомылуға» жарамды жағдайға келтіру. Көбінесе коммуналдық (көзге көрінбейтін) және өнеркәсіптік ағынды сулардан шығатын нүктелік ластану көздері 1972 жылы Таза су туралы заң қабылданғаннан бері реттеледі. Бұл көздерден шығатын ластаушы заттардың мөлшері Ұлттық ластануды жою жүйесі (NPDES) рұқсаттары арқылы қатаң бақыланады. Дегенмен, осы бақылауларға қарамастан, АҚШ-тағы мыңдаған су объектілері «бұзылған» деп танылды, яғни оларда EPA судың мақсатты пайдалануы үшін қауіпсіз деп санайтын деңгейден жоғары ластаушы заттар бар. Бұл бұзылудың көп бөлігі қалалық су алаптарында (басқа АҚШ су алаптарында ауыл шаруашылығының ластануы басты себеп) ластанған ағынға байланысты. Ел бойынша нөсер суының ластану мәселесін шешу үшін Конгресс 1987 жылы Таза су туралы заңдағы «нүктелік көз» анықтамасын кеңейтіп, өнеркәсіптік нөсер суларын және қалалық жеке нөсерлік кәріз жүйелерін («MS4») қамтыды. Бұл объектілер NPDES рұқсатын алуға міндетті. 2017 жылы 855 ірі қалалық жүйе (100 000 және одан көп халқы бар) және 6695 шағын жүйе рұқсат беру жүйесімен реттелді.

Мемлекеттік және жергілікті талаптар

EPA 47 штатқа NPDES рұқсаттарын беруге уәкілдік берді. NPDES талаптарын іске асырумен қатар, көптеген штаттар мен жергілікті билік органдары өздерінің жаңбыр суларын басқару заңдары мен ережелерін қабылдады, ал кейбіреулері жаңбыр суларын тазарту бойынша жобалау нұсқаулықтарын жариялады. Кейбір штаттық және жергілікті талаптар федералдық талаптардан асып түседі. Мысалы, Мэриленд штаты 5000 шаршы фут (460 м2) немесе одан да көп ауданы бар құрылыс алаңдарында топырақ эрозиясын және шөгінділерді бақылауды міндеттейді. Мемлекеттік органдар өз талаптарын қайта қарастырып, округтер мен қалаларға жүктеуі әдеттегі жайт; мысалы, құрылыс алаңдары үшін жергілікті жаңбыр суларын рұқсат етуді өзгертуге келмеген жағдайда, күніне 25 000 долларға дейін айыппұл салынуы мүмкін.

Тоқтамалы емес көздерден ластануды басқару

Ауыл шаруашылығынан ағып келетін сулар (жинақталған мал шаруашылығы объектілерінен басқа) CWA бойынша нүктелік емес ластану көзі ретінде жіктеледі. Ол CWA-дағы "нүктелік көз" анықтамасына кірмейді, демек NPDES рұқсаты талаптарына бағынбайды. 1987 жылғы CWA-ға енгізілген өзгерістер EPA-да нүктелік емес ластануды басқару бойынша нормативтік емес бағдарламаны құрды, ол ғылыми-зерттеу және демонстрациялық жобалардан тұрады. Қосымша бағдарламалар, мысалы, Экологиялық сапаны жақсарту бағдарламасы, АҚШ Ауыл шаруашылығы министрлігінің Табиғи ресурстарды сақтау қызметі (NRCS) тарапынан жүзеге асырылады.

Халыққа білім беру науқандары

Білім беру – тасқын суды басқарудың маңызды құралы. Көптеген агенттіктер мен ұйымдар халыққа нөсер судың ластануы және оны шешуге қалай үлес қосуға болатыны туралы білім беру науқандарын бастады. АҚШ-тағы мыңдаған жергілікті басқару органдары NPDES тасқын суы рұқсаты талаптарына сәйкес білім беру бағдарламаларын жасады. Жергілікті білім беру бағдарламасының бір мысалы – Батыс Мичиган Экологиялық әрекеттер кеңесі (WMEAC), ол "15-ке өзенге" науқаны аясында нөсер судың ластануын сипаттау үшін "Hydrofilth" терминін енгізді. (Жаңбыр кезінде Мичиган штатының Гранд-Рапидс қаласындағы ластанған судың Гранд-Риверге жетуіне бар болғаны 15 минут уақыт қажет болуы мүмкін.) Оның іс-шараларына жаңбыр жинағыштарды тарату бағдарламасы және үй иелеріне жаңбыр бақтарын орнату бойынша материалдар кіреді. Басқа да халыққа білім беру науқандары жасыл инфрақұрылымның нөсер су ағынын баяулату және тазалаудағы маңыздылығын көрсетеді. Дупейдж округінің тасқын суды басқару басқармасы әлеуметтік желілерде "Көкке сүйіс, жасыл өмір сүр!" науқанын іске қосты, ол халыққа жасыл инфрақұрылым және нөсер суды басқарудың басқа да тиімді тәсілдері туралы ақпарат береді. Мақалалар, веб-сайттар, суреттер, бейнелер және басқа да медиа материалдар осы науқан арқылы жұртшылыққа таратылады.

Тарих

Ауа-жаңбыр инфрақұрылымы – бұл қымбат, ұзақ мерзімдік инвестиция, және негізгі жағдайлар өзгерген кезде оны алмастыру қиын. Осының салдарынан, жүйе уақыт өте келе нашар жұмыс істеуі немесе жиі істен шығуы мүмкін. Дәл осы жағдай Еуропа және Балтық теңізі маңындағы аймақта байқалып отыр, онда климаттың өзгеру қарқынының артуы, қалаланудың дамуы және қатаң талаптар жүйелерге күш түсіруде. Осы қарқынды өзгеріп жатқан жағдайларға бейімделу үшін жауын-шашын суларын басқару тәсілдерін қайта қарастыру және жауын-шашын сулары инфрақұрылымына инвестицияларды арттыру қажет. Адамдар шоғырланған ауылдық немесе қалалық жерлерде өмір сүргеннен бастап, жауын-шашын суларының ағыны мәселе болып келген. Қола дәуірінде тұрғын үйлер көбірек шоғырланды, ал су өткізбейтін беттер ертедегі адамдардың қоныстарын жобалауда маңызды фактор ретінде пайда болды. Жауын-шашын суларын басқаруға қатысты алғашқы жұмыстардың мысалдары ежелгі Грекияда кездеседі. Жауын-шашын сулары ағынын басқарудың ертедегі жүйесін жобалаудың нақты мысалы Криті аралындағы Минойский Фаистос қаласынан табылған археологиялық зерттеулерде кездеседі.