Совершенствование системы водоотвода с автомобильных дорог в Сибирском регионе

Негативными последствиями глобального изменения климата и быстрой урбанизации среди прочих является необходимость борьбы с городскими наводнениями, подтоплениями, а также повышения уровня безопасности сооружений, прилегающих к водным объектам, из-за смыва в них ливневых сточных вод и городского мусора. Решение данных проблем происходит медленно и малоэффективно. Это объясняется суровыми климатическими условиями для большой части территории и ростом числа аномальных ливней, недостаточным финансированием строительства ливневых систем со стороны государства и бизнес-структур, несовершенством нормативно-правовой базы, в основе которой заложены устаревшие сведения для расчета проектов.
Актуальность исследования обусловлена необходимостью совершенствования системы отведения атмосферных сточных вод с поверхности автомобильных дорог и урбанизированных зон, особенно в условиях аномального объема дождевых вод.
Цель работы ‒ оценка эколого-экономического и технологического потенциала доступных отечественных и зарубежных технологий для обеспечения эффективного ливневого водоотвода и первичной очистки поверхностных стоков.
Задачи исследования: проанализировать современное состояние и перспективы реализации лучших зарубежных практик сбора и удаления ливневых стоков с урбанизированной территории, эффективных водоотводных устройств; выявить и дать сравнительную оценку практик, наиболее приемлемых для условий континентального климата с продолжительным холодным периодом и значительным количеством осадков; предложить мероприятия, повышающие эффективность ливневого водоотвода.
Методы. В работе применены теоретические методы исследования: изучение литературных источников, теоретический анализ, междисциплинарный синтез, методы логических обобщений, патентный анализ, поисковые и статистические методы.
Результаты. Освещены зарубежные достижения и проблемы в сфере функционирования водоотвода от городских автомобильных дорог и очистки ливневых вод. Выявлен тренд повышения интереса к биофильным инженерным технологиям, предусматривающим стадии сбора и отведения поверхностной сточной воды, первичной ее очистки, а также обеспечения испарения или инфильтрации в глубокие водоносные горизонты.
Проанализировано состояние проблемы водоотвода в России. Приведены данные о современных технических средствах, способных обеспечить организацию системы дорожного водоотвода и при необходимости – очистки ливневых сточных вод. Выявлены основные причины неудовлетворительного состояния и недостаточности систем дорожного водоотвода. Предложены возможные варианты технических решений для повышения эффективности сбора и отведения ливневых вод.
Сформулированы выводы о путях выхода из кризисной ситуации на примере г. Томска (Западная Сибирь). Предложена конструкция для улучшения сбора и отведения атмосферных вод с дорожных участков.
Выводы. Систематизация и обобщение подходов к борьбе с избыточными городскими ливневыми водами служат основой для совершенствования современных российских систем водоотвода. Зарубежный опыт отвода, изолирования, утилизации ливневых вод может применяться и получить развитие в разных природно-климатических зонах России при условии учета специфики их геоэкологической обстановки.

1. Kea K., Dymond R., Campbell W. An analysis of patterns and trends in United States stormwater utility systems // JAWRA Journal of the American Water Resources Association. 2016. V. 52. № 6. P. 1433–1449. DOI: 10.1111/1752-1688.12462

2. Peng Y., Reilly K. Using nature to reshape cities and live with water: an overview of the Chinese Sponge City programme and its implementation in Wuhan // European project, Grow Green. 2021.

3. Bertram N.P. et al. Synergistic benefits between stormwater management measures and a new pricing system for stormwater in the City of Hamburg // Water Science and Technology. 2017. V. 76. № 6. P. 1523–1534. DOI: 10.2166/wst.2017.337

4. Geyler S., Bedtke N., Gawel E. Sustainable stormwater management in existing settlements – Municipal strategies and current governance trends in Germany // Sustainability. 2019. V. 11. № 19. P. 5510. DOI: 10.3390/su11195510

5. Walski T.M., Barnard T.E., Harold E., et al. Wastewater collection system modeling and design. Bentley Institute Press : Pennsylvania USA: Exton, 2007. 606 p.

6. Kus B., Kandasamy J., Vigneswaran S., et al. Analysis of first flush to improve the water quality in rainwater tanks // Water Science and Technology. 2010. V. 61. P. 421–428. DOI: 10.2166/wst.2010.823

7. Nickel D., Schoenfelder W., Medearis D., et al. German experience in managing stormwater with green infrastructure // Journal of Environmental Planning and Management. 2013. DOI: 10.1080/09640568.2012.748652

8. Сергеев В.В., Папурин Н.М. Очистка сточных вод, отводимых с автомагистрали // Экология производства. 2012. № 3. С. 75–77.

9. Мягков С.В., Дергачева И.В., Мягков С.С. Влияние городского ландшафта на опасность наводнений от ливневых осадков // Центральноазиатский журнал географических исследований. 2021. № 3–4. С. 105–112.

10. Пупырев Е.И., Шеломков А.С. Экономическое обоснование экологически безопасных технологий очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2014. № 1. С. 5–13.

11. Пупырев Е.И. Комплексные решения в системах ливневой канализации // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. Вып. 5 (116). С. 651–659. DOI: www.dx.doi.org/10.22227/1997–0935.2018.5.651-659

12. Борткевич В.С., Миркис В.И., Драчиков С.А., Удовиченко Р.А. Развитие системы городской дождевой канализации на примере города Тюмени // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение. 2017. № 12. С. 44–52. EDN: ZXFUER

13. Сиваев С.Б., Абдуллаев А.М., Смирнов О.О., Залян Э.С., Андреева Е.С., Летуновский А.В. Ливневая канализация в современном городе. От тарификации до инфильтрации: коллект. моногр. Москва : Изд. дом Высшей школы экономики, 2023. 120 с.

14. Логинова О.А., Азаревич Э.Н. Улучшение организации водоотвода на улично-дорожной сети Казани // Известия КазГАСУ. 2020. № 4 (54). С. 112–121. EDN: IRWPCZ

15. Бобнева А.Н. Способы отвода ливневых вод с проезжей части на равнинных городских территориях // Строительные материалы и изделия. 2022. Т. 5. № 6. С. 19–31. DOI: 10.58224/2618-7183-2022-5-6-19-31

16. Патент № 173885 Российская Федерация, МПК E01F 5/00 (2006.01). Водоотводной лоток : № 2016149872 : заявл. 20.12.2016 : опубл. 18.09.2017 / Раннев А.К., Аликина З.Н., Сикоренко А.С., Азизов Р.Т. Бюл. № 26. 10 с.

17. Патент № 133853 Российская Федерация, МПК E03F 5/04 (2006.01), E03F 5/14 (2006.01). Устройство для приема поверхностных вод на заиливаемых участках канализационной сети водоотведения : № 2012125931/13 : заявл. 21.06.2012 : опубл. 27.10.2013 / Серпокрылов Н.С., Мкртчян Т.М. Бюл. № 30. 15 с.

18. Примин О.Г., Тэн А.Э. Анализ методов гидравлического расчета систем сбора и отвода поверхностных сточных вод // Системные технологии. 2022. № 1. С. 155–165. DOI: 10.55287/22275398_2022_1_155

19. Верещагина Л.М., Громов Г.Н., Тен А.Э., Худякова Д.Д. Анализ зарубежных и отечественных подходов к гидравлическому расчету самотечных сетей дождевой канализации // Водоснабжение и санитарная техника. 2020. № 10. С. 27–34. DOI: 10.55287/22275398_2022_1_155

20. Галкин Ю.А. Основные решения по системе сбора, регулирования и очистки сточных вод промышленно-ливневой канализации Екатеринбурга // Водоснабжение и канализация. 2014. № 1–2. С. 71–75.

21. Громов Г.Н., Тен А.Э., Джумагулова Н.Т., Брянская Ю.В. Гидравлические характеристики и расчет инновационных систем отвода поверхностных сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 2. C. 46–52. DOI: 10.35776/VST.2021.02.05

22. Linke U. HM162. Experimental Flume 309x450mm. Hamburg : GUNT Geräte-bau GmbH, 2013. 52 p.