К вопросу формирования природно-техногенной системы водоотведения поверхностных стоков

К ВОПРОСУ ФОРМИРОВАНИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОКОВ

C.B. Кривицкий

МГСУ

H.A. Опекунова

ООО «ИК «Экология и природа»

Рассматривается природно-техногенная система формирования качества воды в искусственных водоёмах.

The nature-technogenic system of water quality in artificial reservoirs is considered.

В России проблеме сохранения и развития водных ресурсов уделяется особое внимание. В частности в 2010 году в РФ началась реализация государственной программы "Чистая вода". Среди задач программы - сохранение водных ресурсов России, а также технологическое и инновационное развитие водной инфраструктуры в стране. Так, в докладе [1] делается вывод, что на мировом рынке в ближайшем будущем будут развиваться сектора интенсификации водопользования: водосберегающих и водоэф-фективных технологий, - а также методов обеспечения высокого качества воды в природных объектах.

Система отведения стоков с территории

Водоотведение различных стоков с территории промышленных предприятий и селитебных зон обычно осуществляется на рельеф или в ближайшие водотоки. Однако в связи с ощущающейся в настоящее время нехваткой пресной воды необходимо совершенствование системы управления водоснабжением и сточными водами.

Развитие экологически безопасных систем при комплексном подходе к утилизации загрязнённых стоков при рассмотрении всего водного цикла - от водопотребления до водоотведения, очистки и повторного использования - является оптимальным вариантом водосберегающей технологии [2].

В статье предлагаются биоинженерные технологии сохранения и обеспечения высокого качества воды с использованием природно-техногенных систем, осуществляющих цикл водоотведения, очистки и накопления водных ресурсов для вторичного использования. Предлагается отводимую с любой территории воду посредством дренажных, ливневых и хозяйственно-бытовых сетей после очистки на локальных сооружениях сбрасывать не на рельеф или в водоток, а собирать в пруды-накопители (с учётом имеющихся свободных площадей) для дальнейшего использования в рекреационных целях, для рыборазведения, пожаротушения и др.

Блок-схема такой системы показана на рис.1.

Стоки, очищенные на локальном очистном сооружении (ЛОС), направляются на гидроботаническую площадку (ГБП), которая является элементом эффективной биоинженерной доочистки загрязнённых стоков. После очистки стоков на ЛОС и прохож-

дения стоков через ГБП очищенная до рыбохозяйственной ПДК вода попадает в водоём-накопитель, в котором специальным образом формируется гидроэкосистема, позволяющая со временем создать в водоёме воду, близкую по качеству природной.

Рис.1. Схема водоотведения.

Проектирование ириродно-техногенной системы (ПТС) водоотведения

Создание ПТС отведения поверхностного стока рассмотрено на примере проекта «Обоснование возможности сброса в пруд-накопитель поверхностного стока с земельных участков, расположенных по адресу: Московская область, Красногорский район, п. Отрадное,», разработанного специалистами ООО «ИК «Экология и природа» в 2009 г.

Рис. 2. План территории застройки и системы водоотведения

Рассмотрена территория застройки площадью 5,8 га, на которой проектируются здания физкультурно-оздоровительного комплекса. На участке проектирования имеется искусственный водоём, который был создан в 1952 г. для целей орошения сельскохозяйственных угодий. Площадь зеркала пруда около 1,0 га, средняя глубина 1,8 м. Естественный водосбор площадью 16 га расположен на почти плоском слабо расчлененном водораздельном пространстве местной речной сети. Пруд практически изолирован в гидравлическом отношении от других водотоков и водоемов. Заполнение водоема происходит за счет талых вод в период весеннего снеготаяния и вод верхнего водоносного горизонта в меженные периоды.

Перед началом проектных работ были выполнены комплексные инженерно-экологические изыскания. В геолого-литологическом строении до глубины бурения 5.0 - 10.0 м принимают участие (сверху-вниз): почвенно-растительный слой (рОГУ); озерно-болотные отложения (1Ъ0П-Ш) (представлены суглинками), подстилаемые ледниковыми отложениями московского оледенения Ш8). В южной стороне пруда вскрыты прослои песка. Питание грунтовых вод возможно за счет перетекания и просачивания из пруда по прослоям песка.

Для организации поверхностного стока был выполнен проект вертикальной планировки исходя из того, что водовыпуск из сетей ливневой и дренажной канализации осуществляется в 2 точки сброса на локальные очистные сооружения (ЛОС), расположенные на входе в ГБП с северной и южной стороны от водоёма.

Рис. 3. Природно-техногенная система водоотведения и накопления поверхностных и дренажных стоков

Для доочистки поверхностного стока после ЛОС запроектированы две гидроботанические площадки (ГБП). Основная технология очищения загрязненных стоков с использованием ГБП заключается в создании и культивировании гидроэкосистемы в зарослях высшей водной растительности (макрофитов), способной осуществлять биодеструкцию нефтепродуктов, соединений тяжелых металлов и органики. Восстановление биологической полноценности воды носит название «биоремедиация».

Практика показала [3], что при прохождении через заросли макрофитов концентрация загрязняющих и взвешенных веществ снижается в 5 - 20 раз, а скорость их окисления при концентрации 1 г/л повышается в 3 - 5 раз.

Для задания проектных глубин и заложения откосов водоёма, а также определения размеров ГБП была выполнена оценка объёмов стоков, поступающих с водосборной площади.

Расчёт объёма поверхностного стока с собственной площади водосбора пруда 16 га с учётом поступления стоков от зданий и сооружений приведен в таблице.

Таблица. Расчет отметок уровня воды в пруду при различной водности года.

Водность года Среднегодовой объем воды, тыс. м3 Среднегодовая отметка уровня воды, м Максимальная отметка уровня воды, м Минимальная отметка уровня ВОДЫ, м Годовая амплитуда колебания уровня воды, м Среднегодовая глубина, м

Высокая 25,34 192,85 193,8 192,22 1,58 2,25

Малая 12,1 191,55 191,92 191,44 0,48 1,2

Средняя 21,16 192,48 193,0 192,18 0,82 1,95

Из рассмотрения табл. следует, что в год высокой водности (5% обеспеченности) среднегодовая отметка уровня воды составляет 192,85 м абс., а отметка минимального и максимального уровня воды меняется соответственно от 192,22 и до 193,8 м абс. В маловодный год (95% обеспеченности) среднегодовая отметка уровня воды 191,55 м абс., а отметка минимального и максимального уровня воды меняется соответственно от 191,44 до 191,92 м абс. Таким образом, годовая амплитуда колебания уровня воды колеблется от 0,48 в маловодный год и до 1,58 м абс. в многоводный год. Средняя глубина пруда колеблется от 1,2 м в маловодный год до 2,25 м - в многоводный год. Отметка среднегодового НПУ в этом случае располагается близко к существующему уровню и имеет значение 192,48 м абс.

Анализ поступления объемов поверхностного стока в пруд показал, что для нормального функционирования водоёма при сбросе в него очищенного ливнёвого и дренажного стоков, водоем следует углубить на 0,5 м. Причём основные работы по дноуглублению следует выполнить в восточной части пруда, где геологические скважины не выявили наличия песчаных прослоев.

Для того чтобы исключить подтопление территории при форсированном поднятии уровня воды в пруду в качестве берегоукрепительного сооружения запроектирована шпунтовая стенка из пластика ПВХ, которая обладает гидроизоляционными свойствами. Кроме того, запроектированный ПВХ шпунт наилучшим образом подходит для рекреационных целей в силу своей декоративности (рис.4)._

Рис. 4. Вид берегозащитного сооружения с использованием ПВХ шпунта

Выводы

1. Предложена водосберегающая технология рециклинга воды: природно-техногенная система для повторного использования воды, получаемой после очистки поверхностного стока с территории застройки.

2. Для восстановления биологической полноценности воды используется биоинженерная технология, называемая «биоремедиацией». Задача такой технологии заключается в формировании гидроэкосистемы, позволяющая использовать способности организмов-фильтраторов подвергать биодеструкции загрязняющие вещества.

Литература

1. http://eco.rian.ru/shortage/20081113/154978910.html.

2. http://www.gwpcacena.net/en/pdf/tec_paper13_e.pdf

3. Кривицкий C.B. Гидроэкология: улучшение качества воды в водоёме/Экология и промышленность России, 2007, июль. С.18-21.

Ключевые слова: природно-техногенная система, качество воды, искусственный водоём, гидроботаническая площадка.

Keywords: nature-technogenic system, water quality, artificial reservoirs, constracted wetland.

Krivitskiy Sergey <ecopriroda@yandex.ru>

Статья представлена Редакционным советом «Вестника МГСУ»