I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЛИВНЕВЫХ КАНАЛИЗАЦИЙ В МОЁМ ГОРОДЕ.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В России для большинства городов как никогда актуальна проблема отказа работы сооружений по отводу ливневых вод, ведущая к затоплению улиц, заболачиванию газонов и парковых зон. Проблема заключается в дренажных системах, которые требуют полного и беспромедлительного обновления, реконструкции и возможно проектирования и строительства новых ввиду их полного отсутствия.
В представленном проекте приведены существующие в настоящее время проблемы ливневых канализаций в городе Новочеркасске. Поднимается проблема состояния ливнёвки г. Новочеркасска. Предлагаются мероприятия по совершенствованию, ремонту и реконструкции ливневых канализационных систем.
Проблема отвода атмосферных сточных вод в больших городах заключается в том, чтобы принять интенсивные потоки воды во время сильных ливней и отвести их с городской территории.
1 АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ЛИВНЕВЫХ КАНАЛИЗАЦИЙ
Г. НОВОЧЕРКАССКА
Мне не раз приходилось наблюдать, как по улицам нашего города после ливней потоками несется вода, смывая все на своем пути. И я решил исследовать работу ливневой канализации в своем городе. Считаю тему интересной и актуальной.
Город Новочеркасск, основанный 18 мая 1805 года атаманов графом Матвеем Ивановичем Платовым, является историческим центром Донского казачества. Развиваясь как туристический центр Дона и России, Новочеркасск посещает тысячи именитых гостей и туристов, поэтому очень хочется, чтобы наш город всегда выглядел красивым и ухоженным, в любое время года.
Но в очередной раз жители многих районов Новочеркасска увидели, что 17 и 18 июня 2015 года были затоплены в результате ливня практически все центральные и прилегающие к ним улицы. Нет, это не Крымск и не вышедшая из берегов река, не цунами, не тайфун, это обычный сильный ливень. Почему же город «потонул»? Проблема в неработающей ливневой канализации. Она забита, либо испорчена.
Тот, кому когда-либо приходилось быть свидетелем затопления улиц, хорошо знает, какие катастрофические масштабы может принять разрушительное воздействие воды при сильных ливнях.
Получается, что все мы можем быть затоплены, в результате обычного ливня.
2 ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования в моей работе стала ливневая канализация г. Новочеркасска. Предметом исследования стало общее состояние ливнестоков их работа во время дождей и ливней.
Моя гипотеза такова – считаю, что ливневая канализация в г. Новочеркасске не справляется с потоками дождевой воды.
Целями исследования проекта «Исследование ливневых канализаций в моём городе» являются: проведение мониторинга состояния и работы ливневой канализации расположенной по улицам г. Новочеркасска; анализ собранной информации и обработка полученных результатов исследования; выяснить справляется ли, существующие объекты ливнестока с потоками воды в дождливые периоды.
Для достижения целей проекта были поставлены следующие задачи:
-
Изучить и проанализировать литературные источники и электронные ресурсы о функционировании ливневых канализаций.
-
Практически ознакомиться с различными методиками анализа состояния и работы ливневых канализаций.
-
Провести анализ состояния и работы ливневых канализаций микрорайонов города.
-
Провести просветительскую работу с целью ознакомления учащихся с результатами проделанной работы.
В представленном проекте применялись следующие методы исследования: мониторинг состояния и работы ливневых канализаций по улицам города Новочеркасска, анализ и наблюдение за объектами исследования в различные периоды времени, велась фото и видеосъёмка объектов, работа со справочной литературой и электронными ресурсами.
3 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И РАБОТЫ ЛИВНЕВОЙ КАНАЛИЗАЦИИ
Г. НОВОЧЕРКАССКА
3.1 Историческая справка
Место, где располагается Новочеркасск, раньше называлось Бирючий кут («волчье логово»). Говорят, здесь была тьма волков. Отсюда и название местности.
У города уникальная планировка. Он раскинулся на Аксайской возвышенности и золотые купола его главного храма видны издалека, ещё на подъезде к городу. Город опоясан речкой Тузлов и рукавом Дона рекой Аксай.
Донская казачья столица спроектирована по поручению царя Александра I выдающимся архитектором генерал-лейтенантом Францом Павловичем де Воланом. Француз по происхождению, Де Волан спроектировал город по лучшим европейским традициям, и многие видели в планировке Новочеркасска образ французской столицы. Заложенные еще тогда ливневые канализации до наших дней дошли частично, так как были разрушены в годы немецкой оккупации и при советской власти. Но некоторые из них (рисунок 1) сохранились и продолжают свою работу.
Рисунок 1 – Подземный коллектор
К сожалению до наших дне дошло очень мало фотографий строительства и работы устройств для отвода воды, но некоторые мне удалось найти:
Рисунок 2– Строительство подземных коллекторов
Рисунок 3 – Строительство подземных коммуникаций
Рисунок 4 – Затопленные улицы
Рисунок 5 – Закладка труб
3.2 Принцип работы ливневой канализации
Я изучил основной принцип работы ливневой канализации.
Рисунок 6 – Схема канализации
Дождевая канализация, ливневая канализация или ливнёвка – это сложная инженерная система труб, дождеприёмников, лотков, каналов, желобов, фильтров, производящих очистку осадков от различных загрязнений, пескоуловителей, дождеприёмных колодцев, коллекторов, смотровых колодцев, ёмкостей, цистерн, в которых хранятся очищенные осадки, предназначенная для сбора и отвода дождевых и талых вод с кровель зданий, дорожных покрытий и различных площадок за пределы городских территорий или участков. Дождевые и талые воды отводятся по сетям ливневой канализации с выпусками в коллектор, водоёмы или придорожные кюветы. К основным местам устройства ливневой канализации относятся тротуары, парки, аллеи участки возле домов и зданий, бензоколонки, заправочные станции, парковки, парковочные дома, станции перекачки и хранения нефтепродуктов, производственные и складские территории.
Рисунок 7– Решётки ливневой канализации
Рисунок 8 – Люки и решётки ливневой канализации
Основной принцип работы ливневой канализации заключается в том, что потоки воды по плоским уклонам поверхности собираются в линию каналов. Очищают собранную воду перед выпуском её в канализацию так называемые пескоотделители. Элементами точечного водосбора являются дождеприёмники, служащие для сбора воды из водосточных труб. Они оснащаются специальными фильтрами для очистки стоков. Дождевые и дренажные воды поступают по трубам ливневой канализации в коллекторный колодец, откуда выводятся в коммунальную канализацию дождевой воды или открытую дрену. Для предотвращения проникновения воды из колодца обратно в дренажную систему, коллекторный колодец снабжают обратным клапаном. Сбор и отвод дождевой воды это обязательная функция в инженерном оснащении каждого объекта строительства.
Чтобы предотвратить затопление дорог дождевыми или талыми водами, покрытие укладывается с уклоном в сторону бордюров, где через равные промежутки расположены решётки сточной канализации. Их равномерное распределение по всей дороге, а также оптимальная толщина отводных канализационных труб способствует успешному предотвращению наводнений на дорогах (рисунок 9).
Рисунок 9 - Работа ливневой канализации
С крыш зданий и сооружений осадки по желобам попадают в дождеприёмники, установленные под водосточными трубами, и уходят в коллектор.
Каналы и трубы ливневой канализации прокладываются на водосборной территории под углом примерно 5 мм/м. При этом используются заглубленные желоба и пескоуловители, а по обе стороны водостока создаются плоские уклоны, что предупреждает проседание грунта. Дождевая вода, попадая в трубы ливневой канализации через решетки дождеприёмника, проходит фильтрацию в пескоуловителях, после чего очищенная попадает в цистерны и коллекторный колодец. Наружная дождевая канализация в виде водостоков предназначена для организованного и достаточно быстрого отвода выпавших на территории города или промышленного предприятия атмосферных осадков или талых вод.
Быстрый отвод этих вод особенно необходим, если улицы имеют усовершенствованные водонепроницаемые покрытия, так как в противном случае во время сильных ливней возможно затопление улиц и подвалов зданий, расположенных в низких местах. Устройство водосточной сети предотвращает подъем уровня грунтовых вод в населенных пунктах, что имеет немаловажное значение для их благоустройства.
В дождевую канализацию кроме дождевых и талых вод иногда сбрасывают также так называемые условно чистые воды, образующиеся при технологических процессах на предприятиях, сброс их в дождевую канализацию допускается только с разрешения органов Государственного санитарного надзора. В отдельных случаях в загородные участки дождевой сети направляют бытовые сточные воды после соответствующей их очистки и обезвреживания.
Наружную ливневую канализацию устраивают открытого, закрытого и смешанного типа. В случае открытого типа дождевые воды отводят с помощью открытых канав и лотков. Когда ливневую канализацию проектируют закрытого типа дождевая вода, стекающая по поверхности, собирается водоотводными лотками, входящими в конструкцию городских дорог и тротуаров, и через особые колодцы, называемые дождеприёмниками, поступает в сеть подземных трубопроводов, по которой она сплавляется по наикратчайшим расстояниям в ближайшие тальвеги или непосредственно в естественные водоёмы, в связи с этим водосточные сети второго типа получили в современных городах наибольшее распространение, так как являются более совершенными. В смешанном типе часть элементов открытой сети, там где невозможно устройство канав при большой глубине, заменяется закрытыми подземными трубопроводами.
Во всех указанных выше типах сети отвод дождевых вод в водоёмы, как правило, производится самотеком. К перекачке дождевых вод прибегают лишь в очень редких случаях, при особо неблагоприятных условиях рельефа местности.
При разработке проектов ливневой канализации учитывается множество факторов: анализ баланса водопотребления и отведения сточных вод; расходы стока дождевых вод (интенсивность и количество осадков); площадь стока; расчётная продолжительность протекания дождевых вод по поверхности и трубам до расчётного сечения; рельеф местности и множество других обстоятельств.
Оптимальный вариант должен определяться наименьшей величиной приведенных затрат с учётом сокращения трудовых затрат, расхода материальных ресурсов, электроэнергии и топлива, а также исходя из санитарно-гигиенических и хозяйственных требований.
Для современного населенного пункта особенно актуален вопрос о такой статье бюджета, как содержание и облуживание ливневой канализации, ее коллекторов, колодцев, решёток. Чтобы подобные инженерные сооружения работали надёжно и эффективно, необходима грамотная разработка, постройка, контроль и своевременный ремонт систем и технического оборудования. Для обеспечения подобного процесса необходимы большие денежные инвестиции. Каждый город России справляется с осадками и их последствиями в меру своих сил, в некоторых областях как источник финансирования отрасли рассматривают даже введение дополнительного тарифа, такого же, как существующие сборы на водоснабжение, другие просто привлекают спонсорские средства, и это не запрещено законодательством.
3.3 Анализ состояния ливневой канализации г. Новочеркасска
В Новочеркасске предусмотрена дождевая канализация открытого и закрытого типа с предварительной очисткой стока. Применение открытых водоотводящих устройств – канав, кюветов, лотков допускается в районах одноэтажной и двухэтажной застройки, а также на территории парков с устройством мостиков или труб на пересечении с улицами, дорогами, проездами и тротуарами. Наиболее сложной по устройству и эксплуатации является ливневая канализация закрытого типа.
Проводя анализ состояния ливневой канализации, я сделал много фотографий:
Рисунок 10 – Ливневая канализация по ул. Кавказская
Рисунок 11 – Улица Кавказская
Рисунок 12 – Двор общежития № 4 НИМИ
Рисунок 13 – Ливнёвка по пер. Комсомольский
Рисунок 14 – Пер. Комсомольский
Рисунок 15 – Пер. Комсомольский
В дождливые дни дорога в школу и домой становиться для меня настоящее приключением. На фотографиях представленных ниже, видно в каком состоянии находятся улицы после дождя:
Рисунок 16 – Район мясокомбината, пересечение улиц Крупской
и Куричьей балки
Рисунок 17 – Моя улица, Куричья балка
Рисунок 18 – Огромная лужа перед Мясокомбинатом
Рисунок 19
Во дворе нашей школы для отвода дождевой воды устроены:
Рисунок 20
Рисунок 21
Рисунок 22
Местные жители жалуются на громадные лужи и отсыревшие квартиры. Из-за плохого состояния ливневой канализации Новочеркасск утопает в лужах. Из-за дождей и мокрого снега, улицы города превращаются в реки. Такая ситуация наблюдается не только в отдаленных районах, но и в центре.
Проблема городской ливнёвки заключается в том, что ливнесток по проспекту Платовскому требует очистки. В квартале от ул. Московской до ул. Пушкинской ливнесток выложен булыжником, т.е. является практически вечным. Но в последние годы он перестал выполнять свою функцию. Поэтому при сильном дожде потоки воды со всего пр. Платовского и с ул. Дворцовой текут не на ул. Пушкинскую, как было раньше, а через дворы жилых домов, и заливают подвалы. При этом страдают не только подвальные помещения с расположенными в них коммуникациями, но и фундаменты домов. Кроме того, при сильном дожде есть опасность повторного обрушения шейки подвала. Такие обрушение уже фиксировались, и жители своими силами восстанавливали повреждения.
3.4 Фотоотчет последствий дождей и ливней в г. Новочеркасске
Рисунок 23 –Июль 2015 года
Рисунок 24 – Август 2015 года
Рисунок 25 – Август 2015 года
Рисунок 26 – 20 Июля 2015 года
Рисунок 27
Рисунок 28
Рисунок 29
Рисунок 30
Рисунок 31
Рисунок 33
4 ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ
В результате моего исследования, я сделал выводы, что ливневая канализация города Новочеркасска находится в плачевном, катастрофическом состоянии.
Считаю, что подземная ливневая канализация в городе неэффективна. Существующая сеть ливнёвок не справляется с нагрузкой, поскольку была рассчитана на меньший объем воды, да и проектировалась два столетия назад. Местами она засорилась, а кое-где и вовсе отсутствует.
Дождевая вода, стекающая по проезжай части дорог, разрушает дорожное покрытие, элементы благоустройства, а также городской ландшафт.
Восстановление ливнестока не требует изготовления проекта и больших вложений, требуется только прочистить его.
По словам коммунальщиков, нужны дренажные водоотводные канавы, которые необходимо своевременно чистить. Пока же проблемы с ливнёвкой устраняют либо по жалобам горожан, либо при строительстве дорог. В городе проблемами стоков занимается предприятие по ремонту и эксплуатации гидросооружений.
Приведение в нормативное состояние прохудившихся участков труб, приём в эксплуатацию новых линий канализации должно проводиться с применением новых технологий. Так как стоки ливневой канализации могут быть источником поступления загрязнений в речные воды, необходима установка фильтров и другие нововведения которые могут решить возникшие проблемы. Так же необходим мониторинг, паспортизация, инвентаризация всех объектов ливневых канализационных систем, создание реестра расположения, технического состояния и других особенностей.
Приобретение спецтехники для обслуживания сетей ливневой канализации может значительно упростить работу коммунальных служб. В то же время, стоимость оборудования достаточно высока, а содержание ливневой канализации не всегда финансируется в полном объеме. Особенно отчетливо это проявляется в небольших городах, где бюджетные средства едва покрывают данный вид расходов. Наиболее затратными мероприятиями является прочистка коммуникаций от крупного мусора, ведь стоки ливневой канализации подвержены загрязнению бытовыми и строительными отходами. С другой стороны, ещё дороже обойдется устранение подтоплений и других сбоев в работе сточной системы.
Хотелось бы отметить, что для решения проблем ливневых канализаций в городе Новочеркасске необходимо разрабатывать комплексные мероприятия по реконструкции и ремонту всех инженерных систем, и заниматься этим должны квалифицированные специалисты, имеющие соответствующее образование, а также желание добросовестно выполнять свои обязанности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты моего исследования свидетельствуют о том, что проблема отказа работы сооружений по отводу ливневых вод в настоящее время одна из самых актуальных тем.
При выполнении проекта, я добился поставленных целей, и была проверена сформулированная мною гипотеза – что ливневая канализация в г. Новочеркасске не справляется с потоками дождевой воды. Гипотеза верна.
Работа над проектом позволила мне расширить свой кругозор по проблемам связанным с сохранением окружающей среды, приобрести навыки исследовательской работы, а так же усилить мою гражданскую позицию, ведь каждый житель может внести свой вклад в благоустройство города.
Я хочу, чтобы новое поколение выросло экологически грамотным, и для просветительской деятельности мой проект можно использовать на уроках химии, биологии и классных часах посвящённых экологическим проблемам.
В будущем я намерен продолжить работу над выбранной темой, провести дальнейший мониторинг состояния ливневки по другим микрорайонам и пути поступления дождевой воды в реку Тузлов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ливнёвка в г. Новочеркасске [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://novocherkassk-gorod.ru.
2. Строительные конструкции: учеб. для студентов вузов /В.А. Волосухин, С.И. Евтушенко, Т.Н. Меркулова; Новочеркас. гос. мелиор. академия; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). 4-е изд., перераб. и доп. - Новочеркасск: Лик, 2012. – 416 с.
3. Гогина Е.С. Подходы к созданию методологии реконструкции очистных сооружений // Вестник МГСУ. № 10. С. 199-205.
4. Инженерные конструкции: учеб. для студентов высш. учеб. заведений / Ю.М. Дукарский, Ф.В. Расс, В.Б. Семенов. – М.: КолосС, 2008 . – 364с.
5. Проблемы ливневой канализации в г. Новочеркасске [Электронный ресурс]. – Режим доступа:.http://reznik61.ru