Осушение сельскохозяйственных населенных пунктов и промышленных площадок

Строительство населенных пунктов и промыш­ленных объектов изменяет водный режим поверхностных и грунтовых вод. При этом могут возникнуть новые источники избыточных поверхностных и грунтовых вод вследствие разных причин.

Для благоустройства застраиваемых территорий необходима орга­низация поверхностного стока. Своевременное удаление этих вод сни­жает инфильтрацию воды в грунты, не допуская уменьшения ее проч­ности. Отведение поверхностной воды от частей зданий и сооружений увеличивает продолжительность их службы. Уменьшение притока по­верхностной воды на строительные и промышленные площадки до­стигается ограждением их от притока воды извне, планировкой повер­хности, сооружением сети ливнестоков.

Для ограждения территории от притока поверхностных вод при­меняют нагорные каналы или лотки. Вода из оградительной сети отво­дится самотеком по специальным сбросам в водоприемники, минуя внутреннюю водоотводящую сеть. Параметры каналов устанавливают на основании гидрологических и гидравлических расчетов. Получен­ную расчетом глубину каналов увеличивают на 0,1-0,2 м для учета возможного заиления и еще на 0,25-0,30 м для превышения бровки над наивысшим уровнем воды в канале. Чтобы каналы работали эффективно, уклон дна должен быть не менее 0,0005. Максимальная скорость движения воды не должна превышать допустимую на размыв: в песках - 0,5 м/с, суглинках - 1,0 м/с, в глинах - 1,5 м/с. Каналы и лотки рассчитывают на пропуск максимальных расходов весеннего или летне-осеннего паводка 10%-ной обеспеченности.

Организацию стока поверхностной воды внутри участков осуще­ствляют путем соответствующей планировки улиц, проездов. Продо­льные уклоны улиц и проездов на территориях промышленных пред­приятий должны быть в пределах 0,003-0,008 в зависимости от типов покрытий. Отвод ливневых и талых вод с территории осуществляется водосточной сетью открытого, закрытого или смешанного типов. Открытая водосточная сеть устраивается в небольших поселках с малой плотностью застройки и при незначительной протяженности дорог и тротуаров с твердым покрытием. Она также применяется на вспомогательных территориях предприятий и на территориях живот­новодческих комплексов. Открытая сеть состоит из ряда неглубоких каналов или лотков-собирателей поверхностных вод и магистральных каналов. На улицах и проездах поверхностные воды отводят по кюве­там. Каналы-собиратели или кюветы должны быть глубиной не менее 0,5 м (максимальная устанавливается из условий рельефа местности, расходов воды и не должна превышать 2,0 м). Они имеют трапецеида­льное поперечное сечение.

При пересечении каналов с улицами и тротуарами применяют тру­бы или устраивают мостовые переходы. Ливневые воды, стекающие с крыш зданий, внутри кварталов при плотной многоэтажной застройке отводятся открытыми лотками.

Закрытая система ливнестоков применяется при плотной много­этажной застройке с твердым покрытием улиц и внутриквартальных проездов. Такую же сеть применяют на территории промышленных предприятий при высокой плотности застройки и разветвленной сети проездов. Закрытая сеть включает уличные лотки, из которых вода по­ступает в дождеприемный колодец, магистральный и соединительный коллекторы.

Дождеприемные колодцы устраивают по обеим сторонам улиц че­рез 50-150 м по длине в зависимости от характера профиля трассы улиц. Эти колодцы выполняют глубиной до 2 м из сборного железо­бетона, а сверху перекрывают чугунной решеткой. Вода из них посту­пает по соединительным коллекторам в магистральный (главный) кол­лектор, проходящий под центром улицы. Диаметр соединительных коллекторов составляет 300-400 мм, а магистральный - до 900 мм. Для устройства коллекторной сети применяют асбестоцементные, железобетонные и бетонные трубы. Верх трубы должен находиться на глубине не менее 1,5 м, а их основание заглубляется под уровень про­мерзания грунта. Минимальные уклоны дна коллекторов должны со­ставлять 0,004-0,005. При проектировании водосточной сети терри­тория населенных и промышленных предприятий разбивается на отдельные водосборные участки площадью не более 100 га, чтобы не перегружать проводящую сеть. Внутри каждого участка прокладывают магистральный коллектор, к которому подводят коллекторы младших порядков.

Существенное изменение водного режима дает подтопление тер­риторий. Подтопление вызывает подпоры воды в водотоках, водохра­нилищах, приток грунтовых и грунтово-напорных вод со стороны. Кроме этих причин создавать подтопление могут утечки воды из тру­бопроводов, резервуаров, фильтрация из очистных сооружений. К по­добным последствиям приводят также просадки поверхности земли при добыче полезных ископаемых.

При покрытии территории (дорог, площадок) слабоводопрони­цаемыми материалами снижается расходование грунтовой воды на ис­парение и поэтому усиливается пополнение запасов грунтовых вод. Изменение рельефа территорий при ее планировке и застройке приво­дит к нарушению исторически сложившегося баланса водных ресур­сов. Наличие насыпей, дорог и других искусственных сооружений увеличивает инфильтрацию к грунтовым водам, поднимая их уровень. Подъем грунтовых вод приводит к уменьшению несущей способности грунтов. Иногда возникают осадки и просадки основания, приводящие к деформации сооружений. Поднимающиеся грунтовые воды могут затапливать подземные части зданий - подвалы, галереи с коммуни­кациями. Минерализованные грунтовые воды, вступая в контакт с под­земными сооружениями, вызывают их разрушение вследствие корро­зии. При близком залегании грунтовых вод уменьшается несущая спо­собность дорожных покрытий, возможна гибель зеленых насаждений. Поэтому при изысканиях и проектировании населенных пунктов и промышленных предприятий тщательно изучают возможное изме­нение водного режима, прогнозируют величину подъема уровня грун­товых вод. При недоступном подъеме уровня грунтовых вод необхо­димо принимать меры по борьбе с подтоплением. Эти меры подразде­ляются на предупредительные и защитные.

Предупредительные меры предусматривают уменьшение питания грунтовых вод или отвод воды от оснований сооружений. Это дости­гается развитием защитных сооружений - оградительной и ливне- сточной сети. Нельзя допустить утечек воды из сооружений, служащих для ее хранения или перемещения. К предупредительным мерам относят также расчистку и сохранение естественной гидрографической сети. Понижению уровня грунтовых вод способствуют посадки дере­вьев и кустарников в виде полос или зеленых массивов. К предуп­редительным мерам относят уплотнение грунта при обратной засыпке.

Оно необходимо для предупреждения конденсации водяных паров в основании зданий и сооружений. Эту задачу можно решить также применением вентиляционного дренажа.

К защитным мероприятиям относят: искусственное повышение поверхности застраиваемой территории; защиту отдельных зданий и сооружений; устройство гидроизоляции, пристенного, пластового и контурного дренажей; устройство головных, береговых перехватываю­щих каналов и дрен; систематический дренаж на всей застраиваемой территории или на части ее; защиту подземных коммуникаций, частей зданий и сооружений, котлованов, траншей и прочих выработок с помощью вакуумного дренажа.

Повышение поверхности применяется при строительстве зданий и сооружений на пониженных участках. Проектная отметка новой поверхности назначается такой, чтобы уровень грунтовых вод не подтапливал сооружения. Для отсыпки применяют местный грунт, который через каждые 15-20 см уплотняется. Гидроизоляция приме­няется для защиты подземных частей зданий и сооружений от воздей­ствия грунтовых вод и от повышенной влажности окружающих грунтов.

Глубина понижения уровня грунтовых вод (норма осушения) должна составлять для жилой застройки и общественных зданий 2 м; парков, скверов и других зеленых насаждений - 1 м, промышленных площадок - не менее 3,0-3,5 м. Эта глубина достигается применением ранее перечисленных сооружений.

Пристенный дренаж применяют при неглубоком залегании водоупора. Он служит для перехвата притекающих к сооружению грунтовых вод (рис. 3.19). В качестве дренажных применяют пористые трубы.

Пластовый дренаж устраивают при глубоком залегании водоупора. Он принимает воду всей своей фильтрующей гравийной засыпкой, а отводится она дренажной трубой.

Контурный дренаж предназначается для защиты от подтопления отдельных зданий и сооружений или для устранения подтопления со стороны локальных источников питания грунтовых вод (искусст­венных водоемов, отстойников, бассейнов и т. д.). В отличие от при­стенного и пластового контурный дренаж может сооружаться и на застроенной территории при опасном подъеме уровня грунтовых вод. Контурный дренаж выполняют в виде горизонтальных или вертикаль­ных дрен. Если под слабопроницаемым грунтом толщиной 10-15 м залегает водоносный напорный пласт, возможно применение комбини­рованного дренажа, состоящего из горизонтальных дрен, дополненных самоизливающимися вертикальными скважинами. Контурный дренаж может быть замкнутым, который ограждает объект со всех сторон, или линейным, при котором дренаж укладывают вдоль длинных сторон объекта.

Систематический дренаж на территориях сельскохозяйственных населенных пунктов и промышленных предприятий применяют в тех случаях, когда перечисленные выше меры борьбы с подтоплением ока­зываются недостаточными. Систематический дренаж может быть го­ризонтальным (трубчатым) и вертикальным.

Выбор типа дренажа обосновывается технико-экономическими рас­четами и зависит от природных условий и степени освоенности терри­тории.

Для строительства горизонтального дренажа применяют керамические, асбестоцементные, а также трубы с пористыми стен­ками - трубофильтры керамические и пластмассовые трубы. Асбес- тоцементные безнапорные трубы применяют при необходимости укладки их на большие глубины.

Трубофильтры диаметром 250-740 мм и толщиной стенок 50­120 мм изготавливают из пористого бетона. Длина этих труб равна 1 м. Их применяют при устройстве дренажа на глубинах 2,5-12,0 м в неаг­рессивных по отношению к бетону средах. Трубофильтры применяют в средне- и крупнозернистых песках с диаметром частиц более 0,2 мм с обратной засыпкой этим же грунтом. Если их требуется уложить в супесчаные грунты и мелкозернистые пылеватые пески, трубофильтры необходимо обсыпать слоем крупнозернистого песка. Делается это с целью увеличения водоприемной способности и защиты дрен от заиления.

Все дренажные трубы укладывают на песчано-гравийную подго­товку, которая является составной частью фильтра. Фильтры дренаж­ных труб устраивают в виде рыхлых обсыпок, состоящих из двух слоев по 15 см толщиной каждый - из гравия и крупнозернистого песка.

Фильтры из минеральных волокнистых материалов применяют в слабокислых и слабощелочных грунтовых водах с минерализацией до 50 мг/л и при наличии железистых соединений в грунтовой воде не более 5 мг/л. В сжатом состоянии коэффициент фильтрации нетканых фильтров должен в 5 раз превышать коэффициент фильтрации естест­венных несвязных грунтов и в 20 раз - связных. После укладки вокруг труб волокнистые материалы присыпают песчаным неотсортиро­ванным грунтом.

Вакуумный дренаж представляет собой осушительную сеть, с по­мощью которой в почве создается искусственное гравитационное поле, увеличивающее осушающий эффект дрены. Искусственное гравита­ционное поле получают путем образования вакуума в полости закры­тых дрен. Вакуумирование дрен позволяет свободную поверхность воды опускать ниже глубины заложения дренажных труб. Вакуумный дренаж эффективен в почвогрунтах с коэффициентом фильтрации от 0,01 до 0,3 м/сут. В этом диапазоне его эффект по сравнению с обыч­ным дренажем увеличивается с уменьшением коэффициента фильт­рации. Вакуумный дренаж рекомендуется для локальной защиты от подтопления подземных коммуникаций, частей зданий и сооружений, котлованов, траншей и прочих выработок.

Осушение теплиц. Дренажные системы в теплицах применяются для регулирования водного режима почвы или субстрата, на котором возделываются растения. Обычно они сочетают функции осушительной и увлажнительной сети. В грунтовых теплицах обычно сеть состоит из нескольких параллельных дренажных полиэтиленовых или керамических труб с диаметром 63-75 мм, глубиной 25 см, уклоном 0,003-0,005 и расстоянием между ними 0,5-0,7 м.

В стеллажных теплицах трубы укладывают непосредственно на дно стеллажа в один или два ряда в зависимости от ширины стеллажа. В современных тепличных комбинатах по объему дренажа (до 30 %) судят о необходимости прекращения полива и подачи субстрата растениям.

Технически и экономически вертикальный дренаж эффективен только в том случае, если одна скважина может обеспечить требуемый уровень грунтовых вод на площади не менее 20 га за период откачки 10-15 сут.

Системы вертикального дренажа подразделяются на осушительные и осушительно-оросительные. В состав системы входят: вертикальные скважины с насосно-силовым оборудованием, каналы, трубопроводы, водорегулирующие и переездные сооружения, насосные станции, ли­нии электропередач, пункты и средства управления автоматики, теле­механики и связи. Осушительно-оросительные системы дополнитель­но включают дождевальные агрегаты, аккумулирующие бассейны и напорные трубопроводы.

Плановое расположение скважин вертикального дренажа необхо­димо увязывать с геологическим и гидрогеологическим строением, рельефом, границами мелиорируемого участка, применяемой дожде­вальной техникой, намечаемым сельскохозяйственным использовани­ем мелиорируемых земель.