Сбор ливневых вод

Сбор ливневых вод или повторное использование ливневых вод — это сбор, накопление, обработка или очистка и хранение ливневых вод для их последующего повторного использования. В то время как сбор дождевой воды в основном собирает осадки с крыш, сбор ливневых вод касается сбора стоков из ручьев, оврагов, эфемерных потоков и подземных трубопроводов. Он также может включать водосборные площади с развитых поверхностей, таких как дороги или парковки, или другие городские среды, такие как парки, сады и игровые площадки .

Вода, которая вступает в контакт с непроницаемыми поверхностями или насыщенными поверхностями, неспособными впитывать больше воды, называется поверхностным стоком . Поскольку поверхностный сток проходит большее расстояние по непроницаемым поверхностям, он часто загрязняется и собирает все большее количество загрязняющих веществ . Основной проблемой сбора ливневых вод является удаление загрязняющих веществ, чтобы сделать эту воду доступной для повторного использования. ^[1]

Проекты по сбору ливневых вод часто преследуют несколько целей, например, сокращение загрязненных стоков в уязвимые воды, содействие пополнению запасов грунтовых вод и непитьевое применение, например, смыв в туалетах и орошение. ^[2] Сбор ливневых вод также практикуется в некоторых районах Соединенных Штатов как способ решения проблемы растущих потребностей в воде по мере роста населения. ^[2] На международном уровне Австралия известна своим активным стремлением к сбору ливневых вод.

Системы

Системы сбора грунтовых вод направляют воду из подготовленной водосборной площади в хранилище. Эти системы часто рассматриваются в районах, где дождевой воды мало и другие источники воды недоступны. При правильном проектировании системы сбора грунтовых вод могут собирать большие объемы дождевой воды. На засушливых землях ранчо водосборный резервуар или резервуар для скота могут быть построены через неглубокие эфемерные промывки, чтобы задерживать и собирать то немногое количество ливневой воды, которое там образуется. К этой неочищенной воде легко получить доступ и использовать скот. Для сбора ливневой воды, которая может быть повторно использована человеком, необходимы более сложные системы сбора и обработки.

Сбор ливневых вод

Пять основных шагов: конечное использование, сбор, обработка, хранение и распределение ^[3]

Конечное использование
- Водные ресурсы становятся все более дефицитными по мере роста численности населения. Населению необходимо создавать системы и методы для минимизации потребления воды на всех уровнях, одновременно разрабатывая новые методы повторного использования воды . Для непитьевых целей с более низкими потребностями в качестве воды люди могут использовать ливневую воду для смыва туалетов, садоводства, пожаротушения , орошения и т. д. Для использования питьевой воды более высокого качества ливневую воду необходимо подвергать тщательной очистке перед окончательным использованием. Последнее редко использовалось во всем мире. ^[1] Некоторые системы сбора ливневых вод направлены на простое сокращение количества ливневых стоков, которые попадают в близлежащий водный путь. Преимущества этих систем включают снижение загрязнения ^[4] в ручьях, озерах и прибрежных зонах, а также содействие пополнению запасов грунтовых вод. Предполагаемое конечное использование системы будет определять уровень очистки и переработки собранных ливневых вод.
Коллекции
- Сбор ливневых вод — это процесс направления воды в хранилище из ливневых стоков, таких как городские стоки . Как правило, существует два типа: онлайн-хранилища и офлайн-хранилища. Онлайн-хранилища — это традиционный способ получения ливневых вод непосредственно из водостоков или стоков. Например, городская дренажная система каналов и труб проводит ливневые воды в хранилища, ^[2] часто с очисткой во время или непосредственно перед хранением. Одним из недостатков этой конструкции сбора является необходимое обслуживание, которое может потребоваться системам для обеспечения структурной целостности, чтобы предотвратить отказ трубопровода, приводящий к утечке ливневых вод. Проектирование городов с учетом водопотребления, или WSUD , — это один из комплексных процессов планирования и проектирования, который включает онлайн-хранилища ливневых вод в модели городского развития. Офлайн-хранилища требуют дополнительных сооружений для косвенного отвода воды из водотоков и могут служить хранилищем ливневых вод до очистки. ^[5] Например, водосливы направляют потоки в зону сдерживания ливневых вод и вносят большой вклад в сбор ливневых вод для города, где они затем хранятся для будущей очистки и распределения. Сбор ливневых вод широко практикуется также в целях очистки городских стоков и смягчения последствий наводнений. ^[6]
Уход
- Очистка методом флотации растворенного воздуха на предприятии по переработке городских стоков в Санта-Монике
  Очистка ливневых вод является самой большой проблемой для сбора ливневых вод. Процессы очистки воды зависят от предполагаемого конечного использования и водосборного оборудования, которое определяет уровень загрязняющих веществ, которые необходимо отфильтровать и удалить. Например, для строительных целей может потребоваться только непитьевая вода, а обработка воды включает только фильтрацию и дезинфекцию . Однако для питьевого использования воды более высокого качества процесс очистки требует скрининга, коагуляции, фильтрации , адсорбции углерода и дезинфекции .
Хранилище
- С точки зрения хранения следует учитывать три фактора: функцию, местоположение и емкость. Планировщик несет ответственность за определение конечного использования хранимой ливневой воды, например, пожаротушение, промышленное водоснабжение, сельское хозяйство и орошение, отдых, смягчение последствий наводнений , пополнение грунтовых вод и т. д. Что касается расположения системы и ее хранения, лучшим вариантом может быть резервуар для воды в непосредственной близости от конечного использования воды. Если система сбора предназначена для замедления стока и/или пополнения водоносного горизонта, можно рассмотреть возможность использования подземных инфильтрационных систем на месте. ^[7] Выбор между онлайн- и офлайн-хранилищами может повлиять на окружающие естественные водные системы и приводит к разным расходам на техническое обслуживание и эффективности смягчения последствий наводнений . Емкость системы хранения будет определяться типом конечного использования в определенном климате или периоде времени.
Распределение
- Обычно существует два типа систем распределения ливневых вод. Первый тип — это системы орошения открытых пространств. ^[8] Это приложение использует очищенную ливневую воду для орошения открытых пространств, таких как парки, муниципальные зеленые зоны, поля для гольфа и т. д., и может быть реализовано в гиперлокальном масштабе (т. е. сбор и повторное использование происходят в одном и том же парке). Другая система — это непитьевая распределительная система, которая распределяет очищенную ливневую воду для использования в таких целях, как смыв туалетов, пожаротушение и некоторые промышленные нужды. Эта система может потребовать дополнительной инфраструктуры, такой как сеть с третьей трубой для распределения.

Обеспокоенность

Основные проблемы, связанные с проектами по сбору ливневых вод, включают экономическую эффективность, а также качество, количество и надежность рекультивации, а также существующую инфраструктуру управления водными ресурсами и характеристики почвы . По оценкам некоторых проектов, сбор ливневых вод будет стоить в два раза дороже за единицу (включая эксплуатационные расходы) по сравнению с другими альтернативами питьевой воды . Новое строительство сетей третьего трубопровода в городских условиях может быть непомерно дорогим; поэтому идеальный проект будет производить переработанную ливневую воду питьевого качества, чтобы воспользоваться существующей распределительной инфраструктурой. Получение качественной и полезной воды от сбора ливневых вод сопряжено с проблемами эффективности фильтрации, а также надежности и предсказуемости источника. Однако другие ценные (и трудно поддающиеся расчету) преимущества включают снижение эрозии почвы за счет замедления скорости потока и снижения спроса на местные водоносные горизонты , а также снижение загрязнения местных водотоков.

Смотрите также

Ссылки

^ ab McArdle, P; et al. (2011). «Централизованный городской сбор ливневых вод для питьевого использования». Water Science and Technology . 63 (1): 16– 24. doi :10.2166/wst.2011.003. PMID 21245548 – через Web of Science.
^ abc "Monterey-Pacific Grove ASBS Stormwater Management Project" (PDF) . 2014. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-09-23 . Получено 8 ноября 2020 .
^ Макмахон, Джозеф (октябрь 2008 г.). «Обзор методов сбора ливневых вод». Технический отчет Альянса по исследованию безопасности городских вод – через ResearchGate.
^ Хейваерт, Алан С. и др. (2006). «Субальпийский, холодный климат, очистка ливневых вод с помощью искусственного водно-болотного угодья с поверхностным стоком». Журнал Американской ассоциации водных ресурсов . 42 (1): 45–54 . Bibcode : 2006JAWRA..42...45H. doi : 10.1111/j.1752-1688.2006.tb03822.x. S2CID 130764772.
^ Совет министров по управлению природными ресурсами; и др. (2009). Австралийские руководящие принципы по переработке воды: сбор и повторное использование ливневых вод (PDF) . ISBN 978-1-921173-45-5. Получено 10 ноября 2020 г. – через Water Quality Australia.
^ "Отчет Национального совета по ресурсам: Управление городскими ливневыми водами в Соединенных Штатах" (PDF) . Агентство по охране окружающей среды . Получено 23 октября 2020 г. .
^ "Villanova Pervious Concrete Site" (PDF) . perviouspavement.org . Получено 8 ноября 2020 г. .
^ Рахман, ММ (2016). Использование оборотной воды для орошения открытых пространств: преимущества и риски . Springer, Cham. стр. Гл. 17. ISBN 978-3-319-28110-0.

[:14-1] McArdle, P; et al. (2011). «Централизованный городской сбор ливневых вод для питьевого использования». Water Science and Technology . 63 (1): 16– 24. doi :10.2166/wst.2011.003. PMID 21245548 – через Web of Science.

[Monterey-2] "Monterey-Pacific Grove ASBS Stormwater Management Project" (PDF) . 2014. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-09-23 . Получено 8 ноября 2020 .

[:1-3] Макмахон, Джозеф (октябрь 2008 г.). «Обзор методов сбора ливневых вод». Технический отчет Альянса по исследованию безопасности городских вод – через ResearchGate.

[4] Хейваерт, Алан С. и др. (2006). «Субальпийский, холодный климат, очистка ливневых вод с помощью искусственного водно-болотного угодья с поверхностным стоком». Журнал Американской ассоциации водных ресурсов . 42 (1): 45–54 . Bibcode : 2006JAWRA..42...45H. doi : 10.1111/j.1752-1688.2006.tb03822.x. S2CID 130764772.

[5] Совет министров по управлению природными ресурсами; и др. (2009). Австралийские руководящие принципы по переработке воды: сбор и повторное использование ливневых вод (PDF) . ISBN 978-1-921173-45-5. Получено 10 ноября 2020 г. – через Water Quality Australia.

[6] "Отчет Национального совета по ресурсам: Управление городскими ливневыми водами в Соединенных Штатах" (PDF) . Агентство по охране окружающей среды . Получено 23 октября 2020 г. .

[7] "Villanova Pervious Concrete Site" (PDF) . perviouspavement.org . Получено 8 ноября 2020 г. .

[8] Рахман, ММ (2016). Использование оборотной воды для орошения открытых пространств: преимущества и риски . Springer, Cham. стр. Гл. 17. ISBN 978-3-319-28110-0.