Устойчиви системи за градско отводняване

Зелени покриви, промокаеми настилки и дъждовни градини са тенденции, които се срещат все по-често в Европа. Комбинации от тези решения, оказват позитивен ефект върху проблемите, свързани с отводняването на градската среда. Те не заместват напълно традиционните канализационни системи, но могат успешно да подпомогнат работата им и да увеличат ефективността на използване на дъждовната вода. Те са израз на нарастващия стремеж към устойчиво развитие. Предлагат икономически изгодни решения, които добавят функционалност и естетическа стойност на разработвания район.

Статистиката сочи, че за градовете и селищата са характерни по-високи средни температури отколкото в заобикалящите ги райони. Това, в комбинация с увеличената концентрация на дъждо-образуващи ядра във въздуха (прах, заредени частици), води до по-голяма честота на проливни дъждове и бури в сравнение с предградията и незастроените райони. За градовете е характерно използването на непромокаеми (непропускливи) настилки за пътища и паважи. Техните здравина и издръжливост са определящи за изпълняваната от тях роля. В същото време обаче, те обуславят увеличения повърхностен отток в градската среда. Водата, която не успява да се просмуче и отведе успешно в почвата, се събира в локви, тече по улиците и може да се превърне в истински проблем, особено при недостатъчни и зле поддържани отводнителни системи, които не могат да смогнат на количеството отток. Наличието на отводнителни съоръжения е задължително за всяко по-голямо населено място. Нуждата от мащабна изкопна дейност за изграждането им и трудностите при осигуряване на достъп до тях ги правят скъпи и трудни за поддръжка.

Традиционните методи за отводняване залагат на отвеждането на оттока посредством подземни системи от тръби и канали. Целта им е да осигурят на оттичащата се вода свободно течение до естествените отводнителни пътища на града. Канализационните системи събират дъжда, паднал върху голяма площ, на едно място, създавайки голяма водна маса, течаща с голяма скорост. Включването на градския отток в отводнителните пътища може драстично да промени количеството и качеството на тяхното течение. Първоначалният пик на течението по земната повърхност в градовете отмива отложените върху нея замърсители. Частици, тежки метали и химикали навлизат във водата и затрудняват по-нататъшното й третиране. Разтворените в отвежданата вода замърсители, скоростта и температурата й, могат да окажат вредно влияние върху екосистемите по протежение на водния път. Увеличаването на водния поток крие и други сериозни рискове. Наводнения са възможни на места, където каналите не са разчетени да понесат по-голямото натоварване. В случай на силни валежи, бреговете на естествените отводнителни пътища са изложени на опасност от ерозия. Това влошава качеството както на водния, така и на почвения ресурс.

Прилагани технологии и образци
Ще разгледаме някои от най-често прилаганите технологии, наложили се и прилагани по света, които могат да служат за образец.

Зелени покриви
Зелените покриви (също познати като покривни градини) добиват все по-голяма популярност в редица държави като САЩ, Канада, Австралия, Великобритания и др. В Германия е учредена Fachvereinigung Bauwerksbegrϋnnung (FBB) още през 1990 г., в качеството на първата асоциация за зелени покриви в света. Оттогава тя е движеща сила в разработването на стандарти за разпространяването на покривните градини.

Пример за успешна политика за озеленяването на покриви е общината на Торонто, Канада. През 2009 г. тя приема закон, който задължава изграждането на градини на покривите на високи жилищни сгради и на процент от площта на индустриални обекти. Опитът, натрупан от тези акции, свидетелства за преимуществата в хидро-, топло- и шумо-изолациониите свойства спрямо традиционните покриви. В практиките за устойчиво градско отводняване също играят важна роля. Покривните пространства заемат около 20% от градската площ, като върху тях пада съответното количество дъжд. За разлика от традиционните покриви, от които водата изтича директно към канализационните системи, покривните градини задържат 50-90% от валежа. Впоследствие те позволяват на голяма част от него да се изпари в атмосферата, а останалото да се отдели постепенно и подхранва градината.

Според дебелината на почвения слой и засадените растителни видове, покривите се делят на екстензивни, полу-интензивни и интензивни. От това зависят цените за изграждане, поддръжка и нуждата от подсилване на носещата конструкция. За сметка на по-високата начална инвестиция, зелените покриви предлагат икономии за поддръжка и отопление на горните етажи на сградата, като същевременно удължават живота на покривната настилка. Проучвания сочат, че инсталирането на зелен покрив може да намали нуждата от охлаждане през лятото и отопление през зимата с до 26%. Растителността понижава повърхностната температура на покривната площ и има позитивен ефект върху местния микроклимат.

В момента задължаващи законови механизми за изграждането на зелени покриви съществуват на малко места в Европа. Въпреки това, инсталирането им е фактор, който може да помогне на сграда да постигне целите за намаляване на потреблението на енергия и вода, поставени от Европейския съюз, както и да постигне по-висок рейтинг за енергийна ефективност.

Ретензионни, детензионни и инфилтрационни басейни
Това са структури, позволяващи забавянето и подобряването на качеството на събрания отток, преди изпускането му в близките водни пътища. Ретензионните басейни са тела, в които постоянно има вода. Това спомага за ефективното абсорбиране на различни замърсители и същевременно крие натрупаните по бреговете утайки. Често се изграждат на места, чието развитие и застрояване е премахнало естествените им начини за справяне с дъждовните води като просмукване в почвата и растителност. При подходящо проектиране могат да бъдат ключов естетически елемент в облагородяването на жилищни райони. Предлагат допълнителен обем за съхранение на отток. Обикновено се нуждаят от малък постоянен източник на течение и осигуряват постоянно постепенно отдаване на вода към естествените отводнителни канали.

Детензионните басейни (detention basin), също познати като сухи басейни са структури, проектирани за временното задържане на отток, преди постепенното му изпускане. В нормални условия те седят празни, като целият им обем е наличен да поеме отточните води. Тези басейни също спомагат за пречистването на събраната вода, като позволяват на съдържаните частици да се отложат на дъното. Бреговете се залесяват с растения, които усвояват разтворени хранителни вещества.

За насочване на оттока към подпочвените води се използват инфилтрационните басейни (infiltration basin). Това става чрез просмукване през няколко слоя пропускливи почви. Обикновено се проектират със система за изпускане на водите директно към близко водно тяло в случай на условия за наводнение. Могат да се използват успешно в комбинация с другите типове басейни, които предварително да подобряват качеството на водата. Ефективността на инфилтрацията се намалява в райони с високи нива на подпочвени води и съдържание на седименти и глинени частици в оттока.

Промокаеми настилки
Промокаемите повърхности позволяват на водата, падаща под формата на дъжд, да прониква през почвените слоеве и ефективно я отвеждат в дълбочина или към подпочвените води. Могат да се комбинират с подземни дренажни решения за съхранение или насочване на получения поток. В зависимост от характера и натовареността на обекта се използват различни техники. За всички изброени промокаеми повърхности важат подобни правила при поддръжката, особено през зимния сезон. Важно е да не се използва луга с цел предпазване на покритието, а в случаите където е уместно – снегорини с вдигнати лопати.

Затревените чакълени площи са приложими за паркинги, в паркове, жилищни комплекси, а също и по трамвайни релси без натоварен автомобилен трафик. Те представляват тревна площ, изградена върху основа от чакъл или рециклиран строителен материал. За тях е характерен много висок коефициент на пропускливост, цената за изграждането им е ниска в сравнение с асфалтовите настилки и предлагат възможността за използване без нужда от подземни дренажни системи.

Пластмасовите и бетонни тревни решетки са други техники, приложими за пешеходни алеи, портали и паркинги с ниска до средна натовареност. Предлагат възможността за намаляване на повърхностния отток и на съоръженията за справяне с него, като същевременно увеличават затревената площ и могат да изпълняват естетическа роля. Цената за поставянето им е съизмерима с тази на асфалтовата настилка.

Трайно решение за пешеходни пътища и такива с малък автомобилен трафик могат да представляват настилките от макадам. Материалите за тях са естествено налични навсякъде в Европа, а за изграждането им могат да се използват също рециклирани строителни отпадъци. Освен по-ниските си цени за изпълнение, те осигуряват отвеждане на до 50% от повърхностния отток и имат намалена нужда от допълнителни отводнителни съоръжения. Потенциален проблем при тях може да представлява прахът, който се натрупва по пътя, заради което използването им в близост до жилища не се препоръчва.

Промокаемите циментови паважи се делят на два вида. Едните разчитат на разстоянията между отделни плътни плочки, откъдето водата да прониква, докато другите се изграждат от порести плочки без пролуки между тях. Издръжливостта им ги прави подходящи за натоварени паркинги, пешеходни и индустриални зони. Цените им са близки до тези на асфалтовите настилки, но паважите често предлагат по-изгодната опция в дългосрочен план, тъй като материалът може да бъде напълно рециклиран и използван за други проекти. Могат да бъдат използвани успешно в комбинация с подземни дренажи и дъждовни градини.

Промокаемите асфалтови покрития са алтернатива на традиционните пътни настилки. На вид, те не се различават, притежават сходни механични качества и предназначение, но вторите са повишена водна-пропускливост. Това се дължи на порестата им структура и в дадени случаи може да предизвика проблеми при поддръжката им като задръстване на порите с кал, лед и др. Близката или понякога по-висока цена за изпълнение и по-краткия живот на покритието ги правят избор за специфични приложения. Подходящи са за места, които често са мокри, тъй като предлагат възможността за по-суха и безопасна пътна повърхност.

Дъждовни градини
Дъждовните градини са решение за справяне с повърхностния отток близо до източника. Могат да се използват за задържане и отвеждане на водата, оттичаща се от сграда, площад или паркинг, като същевременно подобряват нейното качество и прибавят естетическа стойност на обекта. Представляват градини, засадени с растителни видове, които са издръжливи на екстремни условия като наводнения и суши. Има два основни вида дъждовни градини – оттичащи се и самостоятелни. Първите изпълняват функцията да забавят и намалят количеството отток, който в последствие бива отведен към канализацията посредством дренажна система. Самостоятелните градини задържат влагата за по-дълго и не се нуждаят от отводнителна система. Изборът между тях зависи от количеството вода, което се прогнозира да минава през градината, местния почвен характер и наличния бюджет. Филтрираната вода може да се събира, пречиства на обекта и използва за битови цели.

Ползи
Изброените в статията са част от „устойчивите” системи за градско отводняване, които предлагат комплексни решения за борбата с проблеми, характерни за градските и силно застроени райони. Комбинации от тези техники могат да се използват успешно за намаляване на негативните ефекти от силната урбанизация като увеличения повърхностен отток и влошеното качество на дъждовната вода, достигаща местния водоносен хоризонт. Предлагат възможността за намаляване на разходите за изграждане и поддръжка, тъй като повърхностната и плитко-изкопна работа е по-евтина от прокопаването на канали за отводняване. Възможно е редуциране на разходите за свързване към съществуващите отводнителни системи и намаляване на разходите за поддръжка, която може да се извършва като част от ландшафтната поддръжка на терена, без нужда от участието на специализирана техника. Освен това могат да служат като действащи елементи в проекти за облагородяване, да подобряват местния микроклимат и качеството на живот.

Важно качество на тези системи е и тяхната екологична съобразност. В същността им е заложено да намаляват пиковите скорост и обем на събирания отток, преди изпускането му в естествените отводнителни пътища или използването му за битови цели след филтриране на самия обект. Пренасочването на дъждовна вода към подпочвените течения също е желан ефект на системите за устойчиво оттичане. Пречистването на водата става посредством филтриране през промокаеми почвени слоеве, утаяване на носените частици по дъната на басейни и абсорбирането на хранителни вещества и тежки метали от растителност. По този начин може да се постигне по-голяма ефективност в използването сладководния ресурс. Примери за използването на дъждовна вода за битови цели са налични на много места в Европа. Промотирането и изграждането на „зелена” инфраструктура и устойчиви системи за отводняване са заложени сред целите на Европейската комисия.