Дъждовната канализация – невидимата защита от наводнения
Всеки път, когато вали силен дъжд и улицата не се наводнява, дъждовната канализация си върши работата. Тя улавя, транспортира и изхвърля дъждовните води бързо и безопасно. Но когато е недостатъчна или претоварена – резултатът е наводнения, щети на имуществото и риск за живота.
В България наводненията са сред най-честите и разрушителни природни бедствия. Причините са комплексни: недостатъчна или амортизирана дъждовна канализация, нарасналата непропускливост на урбанизираните терени, климатичните промени (по-интензивни бури) и недостатъчна поддръжка на съществуващата инфраструктура.
Основни понятия в хидрологията
Проектен дъжд
Дъждовната канализация се проектира за „проектен дъжд" – дъжд с определена интензивност и период на повторяемост. За вътрешни дворни системи – 2–5 години. За главни канализационни колектори в градовете – 10–25 години. За особено важни обекти (летища, болници) – 50–100 години. Данните за интензивността на дъждовете се получават от хидрологичен анализ на историческите записи на НИМХ.
Коефициент на оттичане
Коефициентът на оттичане (ψ) описва каква част от дъждовните води стича по повърхността (а не се просмуква). Стойностите варират: покриви – 0,85–0,95, асфалт и бетон – 0,85–0,95, чакълест паркинг – 0,40–0,60, тревни площи – 0,10–0,35, горски терени – 0,05–0,20. Урбанизираните терени имат много по-висок общ коефициент от естествените – затова при застрояване дъждовните потоци нарастват значително.
Пиков отток
Методът на рационалната формула е стандарт при проектиране на малки водосборни басейни: Q = ψ · i · A, където Q е пиковият отток (л/с), ψ е коефициентът на оттичане, i е интензивността на дъжда (л/с/хa) и A е площта на водосбора (хa). При по-сложни и по-големи системи се прилагат хидрологични модели (SWMM, InfoWorks ICM, MIKE URBAN).
Видове дъждовни канализационни системи
Разделна система
При разделната система дъждовните и отпадъчните води текат в отделни канализационни мрежи. Дъждовните води могат да се изхвърлят директно в реки и езера (след евентуално пречистване при замърсени водосбори), а отпадъчните – само към пречиствателната станция. Разделната система е стандарт при нови строителства – по-икономична за пречиствателните станции и по-екологична.
Обща система
При общата (смесена) система дъждовни и отпадъчни води текат в обща мрежа. При силен дъжд мрежата се претоварва и смесените води могат да преливат директно в реките (CSO – combined sewer overflow) – сериозен екологичен проблем. По-голяма част от съществуващата канализация в старите части на българските градове е обща система – нейната рехабилитация е скъп и дългогодишен процес.
Хидравлично оразмеряване на тръбите
Тръбите на дъждовната канализация се оразмеряват по уравнението на Манинг за напълнено сечение: Q = (1/n) · A · R^(2/3) · S^(1/2), където n е коефициентът на Манинг (за PVC тръби ≈ 0,010, за бетонни ≈ 0,012), A е напречното сечение, R е хидравличният радиус и S е наклонът. Минималният наклон за самопочистваща скорост (0,7–1,0 м/с) при PVC тръби е около 0,3–0,5%. Максималната скорост не трябва да надвишава 3,0–5,0 м/с за избягване на ерозия.
Задържателни резервоари
Задържателните резервоари (retention/detention basins) са съоръжения за временно задържане на пиковия отток при дъждовни бури. Те „изравняват" пиковия поток – приемат голямо количество вода за кратко и я освобождават бавно в канализацията или в близкия воден обект. Задължителни при нови квартали и при преустройство на стари, за да не се увеличи натоварването на надолу лежащата канализация.
Видовете задържателни резервоари са: подземни (бетонни, пластмасови – невидими, не заемат площ), открити (езерца, сухи дерета – с естетическа и екологична стойност) и „зелени" резервоари (биосвале, дъждовни градини – интегрирани в озеленяването).
SuDS – Устойчиви системи за дренаж
SuDS (Sustainable Drainage Systems) е обединяващото понятие за природно-базираните решения за управление на дъждовните води. Основните принципи са: задържане на водата там, където пада (source control), забавяне на оттичането (slow the flow), инфилтриране (когато качеството на почвата позволява) и пречистване (отстраняване на замърсители преди изхвърляне). Примери за SuDS елементи: зелени покриви, пропускливи настилки, биосвале (vegetated swales), дъждовни градини, инфилтрационни траншеи и открити езерца.
Ревизионни шахти при дъждовна канализация
Ревизионните шахти осигуряват достъп за проверка, почистване и поддръжка на канализацията. Изискванията включват: шахта на всеки завой, кръстовище и смяна на диаметъра; максимално разстояние между шахти по права отсечка – 50 м за малки диаметри, до 100–150 м за по-големи. Материалите са стоманобетон (стандарт за по-голяма дълбочина) или полипропилен (лесен монтаж, за по-малка дълбочина). Коритата на шахтите трябва да осигуряват плавен преход и минимална турбуленция.
Поддръжка на дъждовна канализация
Дъждовната канализация изисква редовна поддръжка: почистване на утайки от шахтите (ежегодно или по-често при замърсена зона), хидравлично промиване на тръбите (хидроджетинг – на всеки 3–5 години), видеоинспекция (CCTV) за установяване на повреди, пукнатини и деформации, и поддръжка на шахтарски решетки (чистене, подмяна при повреда). Запушването на решетките при силен дъжд е чест причинител на локални наводнения – прочистването трябва да предхожда очакваните интензивни бури.
Управление на дъждовните води при климатичните промени
Климатичните промени изискват преосмисляне на традиционното проектиране на дъждовна канализация. По-интензивните и по-чести екстремни дъждове изискват: увеличен капацитет на системите (преоразмеряване), увеличен капацитет на задържателните резервоари, интегриране на SuDS в градското пространство, планиране на „пътищата на наводнение" (flood paths) – когато канализацията е превишена, водата да тече по планирани маршрути, без да застрашава хора и имущество, и цифрово моделиране на наводненията за идентифициране на уязвимите точки.