CC BY
35
Комплексное использование дренажных стоков на городских территориях
Б.М.Дегтярев, почётный член РААСН, Москва
Сброс дренажных стоков непосредственно в водные объекты - водоприёмники недопустим. Перед сбросом должна осуществляться их очистка. Однако при этом нерационально теряются те объёмы стока, которые могли бы использоваться для повторной (оборотной) водоподачи в систему водоснабжения.
Обычно дренажный сток отводится в водоприёмные очистные сооружения и, после очистки, сбрасывается в открытые источники: водоёмы, реки, пруды.
В данной статье рассматривается комплексный метод геоэкологической охраны территорий и водных объектов.
Система мероприятий, определяемых данным методом, включает понижение уровней грунтовых вод, упорядочение, очистку и утилизацию дренажного стока, которые рассматриваются как меры по водопонижению, экологической охране грунтовых вод и водоёмов и их повторному использоанию.
В соответствии с рассматриваемым методом, дренажный сток может быть сохранён для питания в водооборотном цикле, и использован повторно в системе водоснабжения. особенно в производственных целях.
Практическая организация мероприятий для использования рассматриваемого метода, определяется последовательным решением предлагаемых в статье организационно-деятельностных мер.
Предложенный алгоритм позволяет решать геоэкологические задачи при инженерно-строительном проектировании.
Ключевые слова: дренажные стоки, водные объекты, геоэкологическая охрана.
Integrated Use of Drainage Effluents in Urban Areas
B.M.Degtyarev, honorary member of RAACS, Moscow
Discharge of drainage flows directly into water bodies and intakes is inadmissible. Water treatment must be carried out before discharge. However, at the same time irrationally those flow volumes that could be used for re-circulating water supply into the system arelost.
Usually drainage is diverted to water intake treatment facilities and, after treatment, is discharged into open sources: reservoirs, rivers, ponds.
In this article, a comprehensive method of geoecological protection of territories and water bodies is considered.
The system of measures defined by this method includes lowering groundwater levels, streamlining, cleaning and
utilization of drainage flow, which are considered as measures for waterloss, ecological protection of groundwater and reservoirs and their reuse.
According to the method under consideration, the drainage flow can be stored for usage in the water process including production purposes.
The practical organization of events for the use of the method under consideration is determined by a consistent decision in the article of organizational and activity measures.
Keywords: drainage flows, water objects, geoecological protection.
Вопросы охраны окружающей среды в городах чрезвычайно разнообразны. Можно выделить целый ряд условий и причин, которые изменяют первоначальные свойства среды. Они возникают сразу после внедрения городских объектов на осваиваемую территорию. Любые городские объекты - здания, дороги, инженерная инфраструктура - привносят на территорию нагрузки (физические, химические, биологические и пр.) и отражаются в территориальном пространстве - как в плановом: геоморфологическом, гидрологическом, покровном: растительном, так и в профильном - геологическом, гидрогеологическом, почвенно-биотическом.
Большинство современных работ освещает наиболее животрепещущую проблему химических и биологических загрязнений, так как она наиболее остро отражается на жизнедеятельности человека и всего живого.
Наряду с этим при техногенных воздействиях на среду города в связи с процессами урбанизации проявляются и всё более широко распространяются изменения геологической среды, которые влияют на свойства горных пород, режимы подземных водотоков, их химические составы [1].
Для установления взаимосвязи всех этих процессов целесообразно сначала рассматривать частные вопросы экологии. Один из них относится к проблеме геоэкологии.
В этом аспекте, наряду с вопросами сохранения территориального ресурса, обеспечивающего физическую устойчивость геологической среды путём регулирования уровенного режима уровня грунтовых вод, также могут решаться вопросы охраны грунтовых вод и поверхностных водных объектов.
Рассмотрим один из примеров: функционирование дренажной сети, влияние на городскую среду и возможности
охраны составляющих среды по двум аспектам - охрана грунтовых вод, охрана открытых водных источников.
В первом случае требуется регулировать уровни грунтовых вод для исключения их физического воздействия на грунты.
Во втором случае требуется предотвратить распространение вредных стоков в водные источники и через них также на другие объекты окружающей среды.
На рисунке 1 изображена схема, определяющая взаимосвязи в системе защитных и охранных мероприятий для охраны водных источников и связанной с ними окружающей среды.
Как следует из этой схемы, система мероприятий включает как мероприятия по упорядочению, очистке и утилизации дренажного стока, которые рассматриваются как меры по охране грунтовых вод и водоёмов, а через них и других составляющих окружающей среды, так и мероприятия по управлению системой и по её контролю.
Подсистема управления включает блоки: информационный, моделирования и проектирования. Подсистема регулирования представляет собой совокупность защитных сооружений и мероприятий, а подсистема контроля - мониторинг грунтовых вод и дренажного стока.
Рис. 1
Рассмотрим содержание схемы и условия её функционирования.
Загрязнение грунтовых вод возникает вследствие инфильтрации из сетей, хранилищ и резервуаров, несущих производственные стоки. Поступление стоков в грунтовые воды существенно изменяет их химический состав: они приобретают агрессивные свойства по отношению к подземным строительным конструкциям и коммуникациям, а также способствуют выщелачиванию минеральных соединений в грунтах. Вследствие этого понижаются несущие свойства оснований, возникают просадки и набухание грунтов, и в результате это приводит к деформациям зданий и сооружений, что отражено в многочисленных научных исследованиях
Одной из проблем защиты геологической среды в целом (включая грунтовые воды) является подтопление территорий, загрязнение геологической среды и открытых водных объектов: рек, водоёмов, водохранилищ. При этом возникает частная проблема: загрязнение подземных вод инфиль-трующимися стоками с поверхности, особенно на участках промпредпрятий, химических производств и пр.
Защита от проникающих в грунт загрязнённых стоков осуществляется путём устройства экранов, пртивофильтрационных завес на участках различного рода, накопителей промстоков и пр.
На территориях промпредприятий защищать грунтовые воды от поступающих в них загрязнённых стоков возможно путём улавливания их системами дренажа [ 2 ].
Утилизированный дренами сток может быть собран и отведён в водоприёмные очистные сооружения и после очистки сброшен в открытые источники: водоёмы, реки, пруды и т.п.
На примере фактических данных можно приближённо оценить объёмы дренажного стока и требуемого водопотре-бления промышленными приедпрятими.
Проиллюстрируем это следующим примером.
Наблюдения и расчёты показывают, что если максимальная водоподача в городе приближённо составит 0,75 куб. м в сутки на человека, а промышленное водопотребление - примерно до 25% от общего, то есть примерно 0,2 куб. м/сутки, и 70% этого расхода поступает из водооборота, то для функционирования системы промышленного водопо-требления потребуется грубо-приближённо 0,06 куб. м/сутки дополнительной воды.
Эта величина вполне покрывается дренажным стоком, который, исходя из протяжённости дренажа, относящегося к подтопленным участкам территории, по выполненным расчётам в рассмотренном примере составляет 0,07 куб. м на одного человека.
Таким образом, проблема дополнительных источников, во всяком случае для промышленного водопотребления, вполне может быть решена за счёт утилизации дренажного стока или части его.
Безусловно, важнейшей задачей для недопущения загрязнения грунтовых вод и окружающей среды должна быть эффективная очистка дренажного стока, который поступит в систему водоподачи.
4 2017 87
Эффект очистки должен быть обеспечен на территориях в зонах гидрохимических аномалий. Процессы формирования гидрохимических аномалий активно изучались ещё в прошлом веке (Ф.И. Тютюнова, И.В. Галицкая, Ю.Е. Сает, З.П. Гавшина и др.).
Эти аномалии определяются пространственным размещением предприятий, использующих или производящих химически агрессивные продукты: кислоты, щёлочи, аммиак и их соли, продукты нефтехимии, цементной промышленности, коксохимических производств и пр.
Установлены факторы, определяющие гидрохимические аномалии, которые в обобщённой форме можно представить в следующем виде:
- интенсивность воздушной и водной миграции химических продуктов;
- периодичность выброса загрязнителей;
- интенсивность процессов поступления химических веществ на территорию;
- пути геохимической миграции загрязнителей.
Естественно, что наибольшие концентрации химически
агрессивных ингредиентов приходятся непосредственно на площадки, где имеются сбросы стоков, и поэтому характер изменения их содержания зависит от условий эксплуатации производств и может существенно изменяться во времени.
Все эти условия должны быть учтены в организационных мероприятиях охраны окружающей среды при функционировании дренажа для регулирования подземных вод на городских территориях.
Алгоритм организации этих мероприятий по охране городской среды представляется последовательным решением системы защитных и охранных мероприятий при функционировании городских дренажных систем, включающим нижеследующие позиции.
• Общие положения охраны окружающей среды при функционировании систем городской инфраструктуры и определение частных задач, относящихся к дренажной сети.
• Разработка системы показателей и методики формирования базы данных.
• Разработка концепции системы охранных и защитных мероприятий.
• Разработка требований к защитным и охранным мероприятиям.
• Обоснование системы дренажа, конструкций дренажных устройств, водоотведения, очистки, утилизации дренажного стока.
• Разработка методики расчётов, правил проектирования, формирования базы исходных данных и методов моделирования.
• Теоретические, экспериментальные и натурные исследования.
• Определение вариантов проектных решений.
• Разработка и создание имитационных моделей.
• Типизация условий объекта проектирования.
• Типизация оцифрованных моделей и выполнение моделирования по вариантам.
• Анализ результатов моделирования для обоснования параметров дренажных систем.
• Расчёты по утилизации дренажного стока.
• Обоснование параметров дренажных систем, технологии водоотведения, очистки и утилизации дренажного стока и обеспечения водоподачи в городские сети.
Предложенный алгоритм позволяет решать геоэкологические задачи в общей структуре управления системой городского хозяйства.
Однако, являясь частью этой структуры, он должен быть увязан с другими звеньями организационно-деятельностного обеспечения, входящими в структуру управления.
Результат реализации данного деятельностного алгоритма позволит вносить корректировки и дополнения в проекты охранных мероприятий по защите городских водных объектов в комплексе с решением вопросов использования утилизированного дренажного стока с городских территорий.
Литература
1. Дегтярев, Б.М. Процессы урбанизации и градостроительство XXI века / Б.М. Дегтярёв // «A potiori»: сб. научных статей РААСН. - М., 2002. - С. 197-203.
2. Protection des eaux sontenrraines contreles pollunions industrielles / Z.P. Gavchina, S.K. Abramoff B.M Degtyarieff E.S. Dzektser // Hydrogeologues. Sep. 14. Compterendu 10 Congres del'Association Int. des Hydrogeologues - 2 parts. - Monpellier, France. - Vol. 10. - 1974. - P. 76-79.
Literatura
1. DegtyarevB.M. Protsessy urbanizatsii i gradostroitel'stvo XXI veka / B.M. Degtyarev // «A potiori»: sb. nauchnyh statej RAASN. - M., 2002. - S. 197-203.
Дегтярев Борис Михайлович, 1932 г.р. (Москва). Доктор технических наук, профессор, почётный член РААСН. Сфера научных интересов: градостроительная геоэкология, инженерно-строительная безопасность городских территорий и технические средства и методы их защиты. Автор более 160 публикаций и изобретений. Тел.: 8 (499 ) 373-33- 15. E-mail: bmdegtyarev@rambler.ru.
Degtyarev Boris Mikhailovich, born in 1932. Moscow. Doctor of technical sciences, professor, honorary member of RAACS. Sphere of scientific interests: urban geoecology, engineering and construction safety of urban areas and technical means and methods for their protection. The author of more than 160 publications and inventions. Tel.: +7 (499) 373-33-15. E-mail: bmdegtyarev@rambler.ru.
