Введение
Устойчивые дренажные системы (также известные как SuDS, SUDS или устойчивые городские дренажные системы) - это набор методов управления водными ресурсами, которые направлены на согласование современных дренажных систем с естественными водными процессами и являются частью более широкой стратегии зеленой инфраструктуры. Усилия SuDS делают городские дренажные системы более совместимыми с компонентами естественного водного цикла, такими как переполнение штормовых волн, просачивание почвы и биофильтрация. Эти усилия направлены на смягчение последствий, которые человеческое развитие оказало или может оказать на естественный цикл водных ресурсов, в частности на тенденции поверхностного стока и загрязнения вод. В последние десятилетия СУД стали популярными, поскольку возросло понимание того, как городское развитие влияет на природную среду, а также повысилась озабоченность по поводу изменения климата и устойчивости. В СУД часто используются конструктивные компоненты, имитирующие природные особенности, чтобы интегрировать городские дренажные системы в естественные дренажные системы или участок как можно более эффективно и быстро. Инфраструктура SUDS стала важной частью демонстрационного проекта "Голубо-зеленые города" в Ньюкасле-на-Тайне.
История дренажных систем
Дренажные системы были найдены в древних городах, которым более 5000 лет, включая минойскую, индусскую, персидскую и месопотамскую цивилизации. Эти дренажные системы были сосредоточены в основном на уменьшении помех от локализованных наводнений и сточных вод. Рудиментарные системы, сделанные из кирпичных или каменных каналов, составляли объем городских дренажных технологий на протяжении веков. В древнем Риме также использовались дренажные системы для защиты низменных районов от избыточного количества осадков. Когда строители начали строить акведуки для импорта пресной воды в города, городские дренажные системы впервые были интегрированы в инфраструктуру водоснабжения в качестве единого городского водного цикла. Современные дренажные системы появились в Западной Европе только в 19 веке, хотя большинство из них были построены в первую очередь для решения проблем с сточными водами, возникающих в результате быстрой урбанизации. Один из таких примеров - лондонская канализационная система, построенная для борьбы с массовым загрязнением реки Темзы. В то время Темза была основным компонентом лондонской системы водоотведения, а человеческие отходы концентрировались в водах, прилегающих к густонаселенному городскому центру. В результате несколько эпидемий поразили жителей Лондона и даже членов парламента, в том числе вспышка холеры на Брод-стрит в 1854 году и Великая вонь 1858 года. Забота о здоровье населения и качестве жизни породила несколько инициатив, которые в конечном итоге привели к созданию современной лондонской канализационной системы, разработанной Джозефом Базалгеттом. Эта новая система была специально разработана для того, чтобы обеспечить перенаправление сточных вод как можно дальше от источников водоснабжения, чтобы уменьшить угрозу возникновения патогенных микроорганизмов, передающихся через воду. С тех пор большинство городских систем дренажа преследовали аналогичные цели предотвращения кризисов общественного здравоохранения. В последние десятилетия, когда изменение климата и городское наводнение стали все более насущными проблемами, дренажные системы, разработанные специально для экологической устойчивости, стали более популярными как в научных кругах, так и на практике. Первой устойчивой системой дренажа, использующей полный управляющий поезд, включая контроль источника, в Великобритании была автострадная станция Oxford Services, разработанная специалистами SuDS Robert Bray Associates. Первоначально термин SUDS описывал подход Великобритании к устойчивым городским дренажным системам. Эти события могут не обязательно происходить в "городских" районах, и поэтому "городская" часть SuDS теперь обычно отбрасывается, чтобы уменьшить путаницу. В других странах используются аналогичные подходы с использованием другой терминологии, такие как лучшая практика управления (BMP) и развитие с низким воздействием в Соединенных Штатах, водочувствительный городской дизайн (WSUD) в Австралии, городской дизайн и развитие с низким воздействием (LIUDD) в Новой Зеландии и всеобъемлющее управление городским бассейном рек в Японии. Управление городскими ливневыми водами начало развиваться в 1970-х годах, когда ландшафтные архитекторы сосредоточились на развитии с низким уровнем воздействия и начали использовать такие методы, как каналы проникновения. Именно в начале 21 века стала популярной инфраструктура для сточных вод, позволяющая стоку проникать близко к источнику. Это было примерно в то же время, когда был придуман термин "зеленая инфраструктура".
Предыстория
Традиционные городские дренажные системы ограничены различными факторами, включая объемную емкость, повреждение или блокировку от мусора и загрязнение питьевой воды. Многие из этих проблем решаются системами SuDS, полностью обходя традиционные системы дренажа и возвращая дождевую воду в естественные источники воды или ручьи как можно скорее. Увеличение урбанизации вызвало проблемы с увеличением количества внезапных наводнений после внезапных дождей. Когда растительные участки заменяются бетонными, асфальтовыми или крытыми конструкциями, что приводит к непроницаемым поверхностям, область теряет способность поглощать дождевую воду. Эти дожди вместо этого направляются в системы дренажа поверхностных вод, часто перегружая их и вызывая наводнения. Целью всех устойчивых дренажных систем является использование осадков для пополнения источников воды на данном участке. Эти источники воды часто лежат в основе грунтовых вод, близлежащих ручьев, озер или других подобных источников пресной воды. Например, если объект находится над неконсолидированным водоносным горизонтом, то SuDS будет стремиться как можно быстрее направить весь дождь, который падает на поверхностный слой, в подземный водоносный горизонт. Для этого в СУД используются различные формы проницаемых слоев, чтобы гарантировать, что вода не будет захвачена или перенаправлена в другое место. Часто эти слои включают почву и растительность, хотя они также могут быть искусственными материалами. Парадигмой решений SuDS должна быть система, которой легко управлять, требующая малого или никакого энергопотребления (за исключением источников окружающей среды, таких как солнечный свет и т. д.). ), устойчивы к использованию и экологически привлекательны, а также эстетически привлекательны. Примерами такого типа систем являются бассейны (неглубокие ландшафтные депрессии, которые в большинстве случаев сухи, когда не идет дождь), дождевые сады (неглубокие ландшафтные депрессии с кустарниками или травянистыми насаждениями), швалы (неглубокие обычно сухие, широкие канавы), фильтрующие канавы (гравийный канавный канав), биоретенционные бассейны (неглубокие депрессии с гравием и / или песчаными слоями фильтрации под растительной средой), тростниковые полы и другие водно-болотные угодья, которые собирают, хранят и фильтруют грязную воду, а также обеспечивают среду обитания для дикой природы. Распространенное заблуждение о SuDS заключается в том, что они уменьшают затопление на площадке разработки. На самом деле, система SuDS предназначена для уменьшения воздействия системы дренажа поверхностных вод на одном участке на другие участки. Например, во многих местах проблема затопления канализации. Наводнение может произойти, если вы нанесёте мостовой или построите здание на земле. Это происходит, когда потоки, поступающие в канализацию, превышают ее емкость и она переполняется. Система SuDS направлена на то, чтобы свести к минимуму или исключить сбросы с участка, тем самым уменьшая воздействие, поскольку если бы все участки разработки включали SuDS, то затопление городских канализационных сетей было бы меньшей проблемой. В отличие от традиционных городских систем стока ливневых вод, СУДС также могут помочь защитить и повысить качество грунтовых вод.
Дождевые сады
Дождевые сады - это форма управления ливневыми водами с использованием захвата воды. Дождевые сады - это мелкие угнетенные участки в ландшафте, заложенные кустарниками и растениями, которые используются для сбора дождевой воды с крыш или тротуара и позволяют ливневой воде медленно проникать в землю Дождевые сады имитируют естественные ландшафтные функции, улавливая ливневую воду, фильтруя загрязняющие вещества и перезаряжая подземные воды. Исследование, проведенное в 2008 году, объясняет, как дождевые сады и дождевые плантаторы легко интегрировать в городские районы, где они улучшат улицы, минимизируя последствия засухи и помогая с стоком дождевых вод. Растения для дождевой воды легко помещаются между другими уличными ландшафтами и идеально подходят в районах с ограниченным расстоянием.
Отключение нижнего русла
Отключение водостока - это форма зеленой инфраструктуры, которая отделяет водостоки крыши от канализационной системы и перенаправляет сток воды с крыши на проницаемые поверхности.
Преимущества для управления ливневыми водами
Зеленая инфраструктура поддерживает чистоту и здоровье водных путей двумя основными способами: удержанием воды и качеством воды. Различные стратегии зеленой инфраструктуры предотвращают сток, улавливая дождь там, где он лежит, позволяя ему фильтроваться в землю для пополнения грунтовых вод, возвращения в атмосферу через испарение или повторного использования для других целей, таких как озеленение. Качество воды также улучшается за счет уменьшения количества ливневой воды, которая попадает в другие водные пути, и удаления загрязняющих веществ. Растительность и почва помогают улавливать и удалять загрязняющие вещества из ливневой воды во многих отношениях, таких как адсорбция, фильтрация и поглощение растениями. Эти процессы разрушают или улавливают многие из распространенных загрязняющих веществ, обнаруженных в стоке.
Снижение наводнений
С усилением изменения климата, сильные штормы становятся все более частыми, а также возрастает риск наводнений и переполнения канализационных систем. По данным Агентства по охране окружающей среды, средний размер 100-летней поймы, вероятно, увеличится на 45% в ближайшие десять лет. Еще одна растущая проблема - городское наводнение, вызванное слишком большим количеством дождя на непроницаемых поверхностях, городские наводнения могут разрушить районы. Они особенно затрагивают меньшинства и районы с низким уровнем дохода и могут оставить позади проблемы со здоровьем, такие как астма и болезни, вызванные плесени. Зеленая инфраструктура снижает риск наводнений и укрепляет устойчивость сообществ к изменению климата, удерживая дождь от канализации и водных путей, улавливая его там, где он падает.
Увеличение водоснабжения
Более половины дождей, которые выпадают в городских районах, покрытых преимущественно непроницаемыми поверхностями, попадают в виде стока. Практика зеленой инфраструктуры сокращает сток, улавливая ливневую воду и позволяя ей пополнять запасы грунтовых вод или собирать их для таких целей, как озеленение. Зеленая инфраструктура способствует сохранению осадков с помощью методов захвата и методов инфильтрации, например, биосалей. До 75 процентов осадков, которые выпадают на крышу, могут быть собраны и использованы для других целей.
Управление теплом
Город с километрами тёмной горячей тротуары поглощает и излучает тепло в окружающую атмосферу с большей скоростью, чем природные ландшафты. Это городской тепловой остров, который вызывает повышение температуры воздуха. По оценкам Агентства по охране окружающей среды, средняя температура воздуха в городе с населением в миллион человек и более может быть выше, чем в окрестностях. Зеленые крыши и другие формы зеленой инфраструктуры помогают улучшить качество воздуха и уменьшить смог за счет использования растительности. Растения не только обеспечивают тень для охлаждения, но и поглощают загрязняющие вещества, такие как углекислый газ, и помогают снизить температуру воздуха путем испарения и испаротранспирации.
Пособия по здоровью
Благодаря улучшению качества воды, снижению температуры воздуха и загрязнения, зеленая инфраструктура обеспечивает много преимуществ для общественного здравоохранения. Прохладительный и чистый воздух может помочь уменьшить заболевания, связанные с жарой, такие как истощение и тепловой удар, а также респираторные проблемы, такие как астма. Чистые и здоровые водные пути также означают меньше болезней, вызванных загрязненными водами и морепродуктами. Зеленые участки также способствуют физической активности и могут улучшить психическое здоровье. Расходы на внедрение зеленой инфраструктуры часто меньше, посадка дождевого сада для устранения дренажа стоит меньше, чем рытье туннелей и установка труб. Но даже если она не дешевле, зеленая инфраструктура все равно имеет хороший долгосрочный эффект. Зеленая крыша продержится вдвое дольше обычной крыши, а низкие затраты на обслуживание проницаемой тротуара могут стать хорошим долгосрочным вложением. Город Вест-Юнион в Айове определил, что он может сэкономить 2,5 миллиона долларов за срок службы одной парковки, используя проницаемый тротуар вместо традиционного асфальта. Зеленая инфраструктура также улучшает качество воды, извлекаемой из рек и озер для питья, что снижает затраты на очистку и очистку, в некоторых случаях более чем на 25 процентов. А зеленые крыши могут сократить расходы на отопление и охлаждение, что позволяет сэкономить до 15 процентов энергии.