Городские системы отведения поверхностных стоков (системы дождевой канализации) являются важнейшей системой жизнеобеспечения любого города. К основным функциям систем отведения относятся:
– приём и водоотведение поверхностного стока;
– приём и водоотведение дренажного стока (тем самым решается задача понижения уровня грунтовых вод);
– очистка принимаемого стока перед сбросом в водотоки.
Обособленной задачей городских систем отведения является максимальная интеграция элементов системы в архитектурный и декоративный ландшафт города. Здесь подразумевается, что отдельные элементы систем отведения стоков должны быть по возможности вписаны в городскую инфраструктуру с возможностью использования их для других целей — рекреации и удовлетворения архитектурно-эстетических задач. В основном это возможно для прудов, речных набережных и т.п. гидротехнических объектов.
В состав системы отведения поверхностных стоков обычно входят:
– сеть ливнесбросных трубопроводов и сооружений на них (дождеприёмные колодцы, смотровые колодцы, перепадные колодцы и др.);
– очистные сооружения;
– коллекторы;
– русловые пруды;
– реки — в виде открытых участков русел или закрытых коллекторов.
Сеть ливнесбросных трубопроводов — сеть водоводов в виде разветвлённой системы труб и колодцев, обеспечивающих первичный приём стока атмосферных осадков с территории водосбора, с последующей транспортировкой его на другие элементы системы отведения поверхностных стоков. Движение дождевого стока в ливнесбросных трубопроводах принимается в безнапорном режиме. Диаметр труб обычно составляет от 0,4 до 1,0 м. Сеть трубопроводов в крупных городах может иметь огромную протяжённость. К примеру, в Москве это около 6000 км.
Очистные сооружения системы отведения поверхностных стоков призваны обеспечить очистку поверхностного стока перед сбросом в городские реки. Необходимость проектирования очистных связана с очень высокой загрязнённостью городских поверхностных стоков. Основными загрязнителями являются нефтепродукты (как результат эрозии асфальтовых покрытий и автомобильных покрышек) и бактериальные загрязнения (кишечная палочка). Существует множество технологических и компоновочных схем очистных сооружений, различающихся степенью очистки воды.
Режимы работы и принципиальные схемы очистных сооружений двух типов:
а — накопительного; б — проточного
Коллекторы — закрытые участки водотоков. Коллекторы производят укрупнённый сбор стока от ливнесбросных водоводов, с дальнейшим сбросом в реки. Диаметр коллекторов относительно большой — от одного до нескольких метров. Вдоль трасс коллекторов размещаются различные сопрягающие сооружения: камеры, колодцы, перепады. Данные сооружения обеспечивают создание необходимого гидравлического режима течения (отчасти — его регулировку), возможность осмотра и ремонта. Замена естественных речных русел искусственными коллекторами объясняется объективными законами градостроительства — городская территория в процессе своего развития требует всё большего пространства под застройку и дорожную сеть, и естественные водотоки становятся преградой для антропогенного освоения территории.
Русловые пруды — особый элемент системы отведения. Изначально пруды устраивались на реках для самых различных целей — разведения рыбы и регулирования стока. К примеру, в Москве насчитывается свыше шестисот прудов. В настоящее время пруды в основном выполняют задачу создания условий для рекреации. Однако помимо этой новой функции большинство городских русловых прудов в той или иной степени задействованы для задачи отвода ливневого стока. Это связано с тем, что аккумулирующий объём чаш прудов позволяет в некоторой степени производить регулировку (перераспределение) поступающего стока, а также его первичную очистку. Городские пруды по большей части относятся к русловому типу, т.е. образованы подпором водотока посредством возведения небольшой грунтовой плотины и водосброса. Данные гидротехнические сооружения могут иметь самое различное конструктивное исполнение, что обуславливается различными топографическими условиями и необходимостью пропуска стока реки, на которой устроен пруд.
Реки являются конечным приёмным элементом дождевого стока. Сброс в реки допускается только для стока, уже прошедшего очистку на очистных сооружениях. Попавший в реку дождевой сток также интенсивно разбавляется речным стоком.