Биоканавы для управления ливневыми стоками и очистки воды

Введение

Ландшафтные элементы, предназначенные для управления поверхностным стоком воды.

Биоканалы – это каналы, предназначенные для концентрации и отвода ливневого стока, одновременно удаляя мусор и загрязнения. Биоканалы также могут способствовать пополнению грунтовых вод. Обычно биоканалы засаживают растительностью, мульчируют или используют ксерискапинг. Они состоят из дренажного русла с пологими склонами (менее 6%). Конструкция биоканала направлена на безопасное увеличение времени пребывания воды в канале, что способствует сбору и удалению загрязняющих веществ, ила и мусора. В зависимости от топографии участка, русло биоканала может быть прямым или извилистым. Для увеличения инфильтрации ливневых вод вдоль биоканалов часто устанавливают поперечные дамбы. Состав биоканала может зависеть от множества факторов, включая климат, режим осадков, размер участка, бюджет и пригодность используемой растительности. Важно проводить обслуживание биоканалов для обеспечения максимальной эффективности удаления загрязняющих веществ из ливневого стока. Планирование обслуживания – важный этап, который может включать установку фильтров или крупных камней для предотвращения засорения. Ежегодное обслуживание, включающее анализ почвы, визуальный осмотр и механические испытания, также имеет решающее значение для поддержания здоровья биоканала. Биоканалы часто применяют вдоль дорог и вокруг парковок, где на поверхности скапливается значительное количество автомобильных загрязнений, которые смываются первым дождем, известным как «первичный сток». Биоканалы или другие типы биофильтров могут быть созданы по краям парковок для сбора и очистки ливневого стока перед его сбросом в водосборный бассейн или ливневую канализацию.

Загрязняющие вещества

Биоволоки работают над удалением загрязняющих веществ посредством растительности и почвы. Когда ливневой сток протекает через биоволок, загрязнители улавливаются и оседают на листьях и стеблях растений. Затем загрязнители попадают в почву, где они разлагаются или могут быть расщеплены бактериями в здоровой почве. Существует несколько классов загрязнителей воды, которые могут быть собраны или задержаны биоволками. Они относятся к категориям ила, неорганических загрязнителей, органических химических веществ и патогенов. Ил. Конструкция биоволок и высаженные растения замедляют перенос ила и снижают мутность принимающих вод. Можно установить фильтры для улавливания мусора и ила в процессе. Органические вещества. Многие органические загрязнители, включая полициклические ароматические углеводороды, со временем будут испаряться или разлагаться, и биоволоки замедляют перенос этих веществ в водоемы, прежде чем они смогут повлиять на водную жизнь. Хотя не все органические вещества будут уловлены, концентрация органических веществ значительно снижается биоволками. Распространенными неорганическими соединениями являются макроэлементы, такие как фосфаты и нитраты. Основными источниками этих питательных веществ являются сельскохозяйственные стоки, вызванные избыточным внесением удобрений. Избыток фосфатов и нитратов может вызвать эвтрофикацию в зонах сброса и принимающих водах. Определенные растения, используемые в биоволках, поглощают эти избыточные питательные вещества. Металлические соединения, такие как ртуть, свинец, хром, кадмий и другие тяжелые металлы, концентрируются в этих сооружениях. К сожалению, эти металлы медленно отравляют окружающую почву. Для предотвращения растворения и повторного высвобождения металлов в окружающую среду требуется регулярное удаление почвы. Некоторые биоволоки спроектированы с использованием видов растений-гипераккумуляторов. Эти растения поглощают, но не преобразуют металлы. Черенки этих растений часто возвращаются в пруд или обрезаются садоводческими службами, которые не знают, что собираемый ими компост ядовит.

Лучшие места

Биоканавы могут быть внедрены в зонах, требующих управления ливневыми стоками для регулирования скорости стока и очистки сточных вод. Биоканавы создаются для улавливания и очистки первого потока загрязнений во время дождя, поэтому места с большими площадями непроницаемых поверхностей, таких как дороги, парковки или крыши, могут получить пользу от установки биоканав. Их также можно интегрировать в разделительные полосы дорог, выемки в бордюрах, тротуары или любое общественное пространство.

Преимущества

Биоводоотводные каналы – это полезное природоохранное мероприятие, направленное на снижение скорости стока ливневых вод и удаление загрязняющих веществ из стоков. Они чрезвычайно полезны для защиты поверхностных вод и местных водотоков от избыточного загрязнения ливневыми стоками. Чем дольше сток задерживается в биоводоотводном канале, тем эффективнее происходит удаление загрязняющих веществ. Также это способствует устранению стоячих водоемов, которые могут привлекать комаров. Биоводоотводные каналы могут быть спроектированы с учетом эстетики и для привлечения животных, а также создания среды их обитания. Кроме того, биоводоотводные каналы могут способствовать пополнению запасов подземных вод.

Содержание

Неправильное обслуживание может привести к высоким затратам на восстановление неэффективных биофильтров. Накопление крупных отложений, мусора и ненадлежащий рост растительности могут негативно сказаться на качестве и эффективности биофильтров. На этапе планирования целесообразно предусмотреть сервитуты для облегчения обслуживания биофильтров, будь то достаточное пространство для размещения техники или обеспечение безопасности рабочих. Для улавливания отложений можно использовать различные типы фильтров. Для фильтрации отложений и взвешенных частиц можно использовать травяные фильтрующие полосы или каменистые приемники; однако без надлежащего обслуживания сток может обходить биофильтр из-за засорения. Конструктивные приемники становятся все более распространенными благодаря простоте обслуживания, удобству использования и эффективности. Избегая использования плавучей мульчи и выбирая наиболее подходящие растения с низкими требованиями к уходу, можно обеспечить более высокую эффективность биофильтров. В зависимости от потребностей сообщества в биофильтре, можно разработать четырехэтапную программу оценки. Визуальный осмотр, тестирование пропускной способности, искусственный сток и мониторинг – это четыре этапа, которые можно использовать для оценки эффективности и обслуживания биофильтров. Существуют различные методы определения необходимости обслуживания биофильтра. Биофильтры оцениваются по достижению определенного уровня инфильтрации для определения необходимости обслуживания. Штатив используется для измерения скорости инфильтрации. Также необходимо проводить химический анализ почвы для определения наличия повышенного уровня каких-либо загрязняющих веществ. Фосфор и высокий уровень засоленности почвы – два распространенных загрязнителя, которым следует уделять внимание. Анализ концентрации загрязняющих веществ на входе и выходе также является способом определения эффективности биофильтра. Биофильтры с низкорослой травой используют низкорастущую траву, которую можно обустраивать как газоны. Такие биофильтры, как правило, менее эффективны, чем биофильтры с растительностью, в очистке ливневого стока и обеспечении достаточного времени удержания. Биофильтры с растительностью создаются с использованием более высоких растений, декоративной растительности, кустарников и даже деревьев. Эти типы также могут быть укреплены камнями для замедления скорости ливневого стока, проходящего через биофильтр, чтобы увеличить время удержания для обеззараживания. Биофильтры с растительностью также могут включать растения, которые очень эффективно удаляют определенные химические вещества из стока. Биофильтры с низким водопотреблением полезны в засушливых районах с жарким климатом. Ксерискапные биофильтры заполняются стоком, как правило, только после дождей и штормов, а в остальное время остаются сухими. Влажные биофильтры похожи на водно-болотные угодья, поскольку они удерживают воду в течение более длительного периода времени, что способствует инфильтрации ливневого стока, а не просто сбросу воды в конце биофильтра в ливневые стоки. Биофильтры требуют определенного состава почвы, содержащего не более 5% глины. Сама почва до реализации не должна быть загрязнена. Биофильтры должны быть построены с продольным уклоном для осаждения отложений. Максимальный уклон биофильтров составляет 3:1. Требуется минимальный зазор для обеспечения безопасности другой инфраструктуры. Переливной дренаж должен быть расположен не менее чем на 15 см выше уровня земли для обеспечения максимального времени концентрации ливневого стока в биофильтре. Камни также могут использоваться для замедления скорости стока. Важно использовать фильтры для предотвращения засорения приемников отложениями или мусором. В качестве второго примера крупномасштабного биофильтра можно привести биофильтр в Бизнес-парке Карнерос, округ Сонома, штат Калифорния. Начиная с 1997 года проектная группа работала с Департаментом рыбы и дикой природы Калифорнии и округом Сонома над созданием детального проекта для отвода поверхностного стока с периметра большой парковки. Поверхностный сток состоит из стока с крыш зданий, стока с парковочных мест и поверхностного стока с участков, расположенных к северу от площадки проекта. В проект было включено в общей сложности около 3,2 км биофильтра. Целью биофильтра было минимизировать загрязнение стока, попадающего в Сонома-Крик. Канал биофильтра покрыт травой и имеет почти прямую форму. Уклон вниз по течению составляет примерно 4%, а поперечный уклон – примерно 6%. Относительно недавним проектом является проект "Альтернативы уличным обочинам" (SEA) в Сиэтле, штат Вашингтон, завершенный в 2001 году. Вместо традиционной трубопроводной системы SEA ставила своей целью создать естественный ландшафт, отражающий состояние местности до застройки. Улица была на 11% более проницаемой, чем стандартная улица, и характеризовалась вечнозелеными деревьями и биофильтрами. Биофильтры были высажены на откосах с использованием растений, характерных для водно-болотных и возвышенных местностей. Другие элементы ландшафтного дизайна также были сосредоточены на местных и благоприятных для лосося растениях. SEA обеспечила значительное снижение ливневого стока, что помогло сохранить экологию ручьев Сиэтла. Улица проекта также создала более привлекательное и эстетичное пространство по сравнению с твердым ландшафтом. Департамент охраны окружающей среды Нью-Йорка (NYC DEP) построил более 11 000 обочных биофильтров, которые называются "дождевыми садами". Дождевые сады строятся по всему городу для управления ливневыми стоками и улучшения качества воды в городских водоемах. Уход и обслуживание дождевых садов осуществляется в партнерстве между NYC DEP и группой волонтеров-граждан под названием "защитники гавани". Дождевые сады осматриваются и очищаются не реже одного раза в неделю.

Improper maintenance can lead to high restoration costs to address inefficient bioswales. An accumulation of large sediments, trash, and improper growth of vegetation can all affect the quality and performance of bioswales. It is beneficial at the planning stages to set apart easements to allow for easier maintenance of biowales, whether it be adequate space to locate machinery or safety to those working. Different types of filters can be used to catch sediments. Grass filter strips or rock inlets can be used to filter sediments and particulates; however, without proper maintenance, runoff could flow away from the bioswales due to blockage. Structural inlets have become more common due to the ease of maintenance, use, and its effectiveness. Avoiding the use of floating mulch and selecting the best fit low maintenance plants ensure better efficiency in the bioswales. Depending on a community's needs for a bioswale, a four step assessment program can be developed. Visual inspection, capacity testing, synthetic runoff, and monitoring are the four steps that can be used to evaluate performance and maintenance of bioswales. There are different methods to determine if a bioswale needs maintenance. Bioswales are benchmarked to meet a specific level of infiltration to determine if maintenance is required. A staff gauge is used to measure the infiltration rate. Soil chemistry testing is also required to determine if the soil has a certain off level of any pollutant. Phosphorus and high levels of salinity in the soil are two common pollutants that should be attended to. Analysis of inflow and outflow pollutant concentration is also another way to determine the performance level of bioswales. Low grass bioswales utilize low growing grass that can be landscaped, similar to lawns. These types of bioswales tend to be less effective than vegetated bioswales in treating stormwater runoff and sustaining an adequate collection time. Vegetated bioswales are created with taller growing plants, ornamental vegetations, shrubs, and even trees. These types can also be lined with rocks to slow down the velocity of stormwater runoff that is flowing through bioswales to increase collection time for decontamination. Vegetated bioswales can also include vegetation that is highly useful in removing certain chemicals in runoffs very efficiently. Low water use bioswales are helpful in areas that tend to be drier with hotter climate. Xeriscape bioswales are populated with runoff generally only after rain and storms and stay dry otherwise. Wet bioswales are similar to wetlands in which they retain water for a much longer period of time that allows for infiltration of stormwater instead of simply emptying the water at the end of the bioswale into storm drain inlets. Bioswales require a certain soil composition that does not contain more than 5% clay. The soil itself before implementation should not be contaminated. Bioswales should be constructed with a longitudinal slope to allow sediments to settle. Maximum slope of bioswales is 3:1. A minimum clearance is required to ensure that other infrastructure would not be damaged. The overfill drain should be located at least 6 inches above the ground plane to allow for maximum concentration time of stormwater runoff in the bioswales. Rocks can also be used to slow down the runoff velocity. The use of filters is important to prevent inlets from becoming blocked by sediments or trash. A second example of a large scale designed bioswale is at the Carneros Business Park, Sonoma County, California. Starting in 1997 the project design team worked with the California Department of Fish and Game and County of Sonoma to produce a detailed design to channel surface runoff at the perimeter of a large parking area. Surface runoff consists of building roof runoff, parking lot runoff and overland flow from properties to the north of the project site. A total of two lineal miles of bioswale was designed into the project. The purpose of the bioswale was to minimize runoff contaminants from entering Sonoma Creek. The bioswale channel is grass lined and nearly linear in form. Downslope gradient is approximately 4% and cross slope gradient is approximately 6%. A relatively recent project established was the "Street Edge Alternatives" (SEA) project in Seattle, Washington, completed in 2001. Rather than using traditional piping, SEA's goal was to create a natural landscape that represented what the area was like before development. The street was 11% more pervious than a standard street and was characterized with evergreen trees and bioswales. The bioswales were planted on graded slopes with wetland and upland plants. Other landscaping also focused on native and salmon friendly plants. SEA provided a strong benefit for stormwater runoff mitigation that helped continue to protect Seattle's creek ecology. The project street also created a more inviting and aesthetically pleasing site as opposed to hard landscaping. The New York City Department of Environmental Protection (NYC DEP) has built more than 11,000 curbside bioswales, which are referred to as 'rain gardens'. Rain gardens are constructed throughout the city to manage storm water and to improve the water quality of city waterways. The care and tending of rain gardens is a partnership between the NYC DEP and a group of citizen volunteers called "harbor protectors". Rain gardens are inspected and cleaned at least once a week.

Пермакультура

В пермакультуре, свалы используются для сбора воды.