Управление дождевой водой
Управление дождевой водой — это серия контрмер, направленных на уменьшение объема стока и улучшение качества воды путем воспроизведения естественной гидрологии и водного баланса участка с учетом сбора дождевой воды , управления городскими наводнениями и контроля загрязнения дождевыми стоками .
Непрерывный рост численности населения и, как следствие, растущая потребность в питьевой воде являются глобальной проблемой. [1] Дождевая вода является важным источником питьевой воды, и, поскольку она является бесплатным источником воды, ее значительные объемы можно собирать с водосборников на крышах и других поверхностях для различных целей. [2] Из-за нехватки воды, осадков и наводнений внимание было уделено управлению дождевой водой. Управление дождевой водой меняет концепцию городской дождевой воды, превращая ее из риска для общества в ресурс городского развития. [3] хорошее управление дождевой водой важно для проектирования систем канализации и окружающей среды, в настоящее время разработаны различные методы управления дождевой водой, [4] включая сокращение непроницаемых поверхностей , разделение дождевой воды и канализации , сбор и повторное использование дождевой воды, а также застройку с низким уровнем воздействия (LID) .
Компоненты
[ редактировать ]Сбор и использование дождевой воды
[ редактировать ]Сбор дождевой воды (RWH) — это процесс сбора и хранения дождевой воды, а не ее стока. Системы сбора дождевой воды все чаще становятся неотъемлемой частью «инструментария» устойчивого управления дождевой водой. [5] и широко используются в домах, домашних проектах, школах и больницах для различных целей, включая полив садов , скотоводство , [6] орошение , использование в домашних условиях при правильной обработке и обогреве дома. Для домохозяйств это эффективно для сокращения выбросов электроэнергии и парниковых газов , а также для обеспечения бытовой воды; для городского сельского хозяйства он эффективен для сокращения стока дождевой воды и связанных с этим проблем; а для промышленности это обеспечивает устойчивость предприятий и низкое использование финансовых ресурсов.
Дождевая вода, собранная с крышных конструкций или других компактных поверхностей, сбрасывается через канализацию в резервуар для хранения , обрабатывается системами очистки, а затем используется на объектах использования для завершения полезного использования дождевой воды. Обработанная таким образом дождевая вода в основном используется для орошения, стирки, стирки, а в некоторых странах ее также считают питьевой водой после необходимой очистки. [1]
Управление городскими наводнениями
[ редактировать ]Управление городскими наводнениями в настоящее время стало одним из важнейших приоритетов городского развития. Городские наводнения оказывают серьезное воздействие как на системы общественного транспорта, так и на цепочки поставок и являются важной темой в управлении дождевой водой. [7]
Серо-зеленая инфраструктура
[ редактировать ]Использование комбинированных канализационных систем для очистки избыточного стока дождевой воды распространено в старых городских районах. [8] Комбинированная канализационная система (КСС) собирает дождевые, бытовые и промышленные сточные воды в одну трубу. [9] Переливы комбинированной канализации (КПК) возникают при сбросе неочищенных сточных вод в поверхностные воды сверх их гидравлической емкости, при этом неочищенные дождевые и сточные воды сбрасываются непосредственно в близлежащие ручьи, реки и другие водоемы. Переливы комбинированной канализации (КПК) содержат неочищенные или частично очищенные человеческие и промышленные отходы, токсичные материалы и мусор, а также дождевую воду. [9] проблема, которая в настоящее время является ключевой проблемой для управления дождевой водой и может привести к инцидентам в области общественного здравоохранения. [10] Серо-зеленая инфраструктура является ключевой технологией для решения этой проблемы и основной технологией представленного в настоящее время « губчатого города ». Реализация серой инфраструктуры, такой как модернизация дренажных сетей, хранилищ или насосных станций с трубами большого диаметра, имеет решающее значение для отвода дождевой воды из городских водосборов, в то время как большая часть зеленой инфраструктуры занимается хранением и инфильтрацией дождевой воды, а также дренажом серой инфраструктуры. [8]
Построенные водно-болотные угодья
[ редактировать ]Построенные водно-болотные угодья для очистки канализационных стоков в настоящее время являются эффективным и менее затратным вариантом предотвращения перелива неочищенных сточных вод из загрязненных природных водоемов, а построенные водно-болотные угодья, которые действуют как отстойные пруды в сезон дождей, могут собирать и очищать дождевую воду благодаря своей естественной функции очистки. и производить высококачественную воду для повторного использования после очистки на построенных водно-болотных угодьях с системой аэрации и системой инфильтрации почвы. [4]
Раздельные канализационные системы
[ редактировать ]Преобразование комбинированной канализационной системы (КСС) в отдельные канализационные системы с прудами-отстойниками не только увеличит отвод дождевой воды и уменьшит вероятность затопления городов, но и собственные пруды-отстойники также будут удерживать загрязняющие вещества, тем самым уменьшая или предотвращая ненужное загрязнение одного приемника. воды.
Землепользование
[ редактировать ]Соотношение проницаемых и непроницаемых поверхностей важно при борьбе с наводнениями. [11] [12] Создание растительных пространств, таких как парки, интегрированные с городскими объектами, может увеличить площадь проницаемой территории. [13] В новых проектах и проектах реконструкции уменьшите количество непроницаемых поверхностей, таких как здания, дороги, парковки и другие конструкции. [14]
Развитие с низким уровнем воздействия (LID)
[ редактировать ]Развитие с низким уровнем воздействия (LID) относится к системам и практикам, которые используют или имитируют естественные процессы, которые приводят к инфильтрации, эвапотранспирации или использованию ливневых вод для защиты качества воды и связанной с ней водной среды обитания. [15] Практика застройки с низким уровнем воздействия (LID) обеспечивает более устойчивые решения, чем традиционные трубопроводы и ливневые пруды для управления дождевой водой. [16] Устойчивость практики LID достигается в первую очередь за счет использования пористого покрытия , биоудержания , зеленых крыш , сбора дождевой воды и других стратегий управления дождевой водой. Биоудержание может эффективно удерживать большое количество стоков, пористое покрытие может эффективно проникать в стоки дождевой воды, [17] а зеленые крыши могут удерживать дождевую воду в различных климатических условиях. [18] Эти методы создают и восстанавливают зеленые пространства и уменьшают воздействие застроенных территорий на участке и в региональном масштабе, способствуя естественному потоку воды внутри экосистемы или водораздела. Применяясь в широком диапазоне масштабов, LID может поддерживать или восстанавливать гидрологические и экологические функции водосбора. [15]
Управление дождевой водой в сельском хозяйстве
[ редактировать ]Применяя управление дождевой водой, поверхностный сток можно собирать и хранить в вырытых вручную прудах на фермах. [19] Для улучшения орошения в засушливых условиях были построены земляные валы для сбора и предотвращения стекания дождевой воды по склонам холмов и склонов. Даже в периоды небольшого количества осадков можно собрать достаточно воды для роста сельскохозяйственных культур. [20] Управление дождевой водой может повысить производительность мелких фермеров в засушливых регионах. Производительность неорошаемого земледелия повышается за счет дополнительного орошения, особенно в сочетании с управлением плодородием почвы. [21]
Инструменты
[ редактировать ]Управление дождевой водой как средство многоэтапного контроля и улучшения систем дождевой воды должно пройти множество этапов анализа и проектирования, и в новую эпоху малоэффективного развития управление дождевой водой стало больше, чем просто задачей для инженеров, занимающихся дождевой водой. проекты управления имеют тенденцию превращаться в интегрированную реализацию проекта (IPD) , проектировщикам необходимо рассматривать вопросы управления дождевой водой на гораздо более ранней стадии, чтобы избежать этого. Разработка и использование такого программного обеспечения, как Rainwater+, теперь помогает проектировщикам реализовать управление дождевой водой на стадии проектирования. Более интуитивно понятный графический интерфейс пользователя и простой рабочий процесс гарантируют, что проектировщики, практически не имеющие опыта в гидрологии, смогут использовать Rainwater+, что уменьшит количество последующих конфликтов при строительстве зданий, облегчит взаимодействие между всеми сторонами и улучшит качество строительства.
Терминология
[ редактировать ]Развитие с низким уровнем воздействия (LID)
[ редактировать ]Термин «развитие с низким уровнем воздействия» обычно используется в Северной Америке и Новой Зеландии и впервые был использован в США Барлоу и др. [22]
Городское проектирование с учетом воды (WSUD)
[ редактировать ]Городское проектирование с учетом воды (WSUD) — это концепция, широко принятая и частично применяемая федеральным правительством и правительством штата Австралии. [23]
Комплексное управление городскими водными ресурсами (IUWM)
[ редактировать ]IUWM происходит от более широкого термина «Интегрированное управление водными ресурсами», который включает в себя комплексное управление всеми частями водного цикла в пределах водосбора. [24]
Устойчивые городские дренажные системы (SUDS)
[ редактировать ]SUDS создана в аналогичном, но отдельном руководстве по проектированию, которое включает Шотландию и Северную Ирландию, а также Англию и Уэльс. [25] SUDS состоит из ряда методов и технологий, основанных на концепции максимально точного воспроизведения естественного дренажа участка до застройки, кульминацией которого является система управления. [26]
Лучшие практики управления
[ редактировать ]Наилучшие методы управления – это структурные, вегетативные или управленческие методы, используемые для лечения, предотвращения или уменьшения загрязнения воды. Структурные БМП. Пруды длительного задержания.
См. также
[ редактировать ]- Комплексное управление городскими водными ресурсами
- Городское наводнение
- Построенные водно-болотные угодья
- Развитие с низким уровнем воздействия
- Городской дизайн, чувствительный к воде
- Губка город
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Зеленякова, М.; Маркович, Г.; Капостасова, Д.; Вранаева, З. (1 января 2014 г.). «Управление дождевой водой в соответствии с экологически устойчивым проектированием зданий» . Процедия Инжиниринг . 16-я конференция по анализу систем водоснабжения, WDSA2014. 89 : 1515–1521. дои : 10.1016/j.proeng.2014.11.442 . ISSN 1877-7058 .
- ^ Рахман, Мухаммад Мухитур; Рахман, М. Ашикур; Хак, штат Махмудул; Рахман, Атаур (01 января 2019 г.), Тэм, Вивиан, Вайоминг; Ле, Хоа Н. (ред.), «Глава 8 – Устойчивое использование воды в строительстве» , «Технологии устойчивого строительства » , Butterworth-Heinemann, стр. 211–235, doi : 10.1016/b978-0-12-811749-1.00006-7 , ISBN 978-0-12-811749-1 , получено 13 декабря 2021 г.
- ^ Мейлванг, Мари Лет (01 ноября 2021 г.). «От дождя как риска к дождю как ресурсу: профессиональные и организационные изменения в управлении городской дождевой водой» . Современная социология . 69 (7): 1034–1050. дои : 10.1177/0011392120986238 . ISSN 0011-3921 . S2CID 233936643 .
- ^ Jump up to: а б Доу, Тяньтянь; Трёш, Стефан; Петижан, Ален; Габор, Палфи Тамаш; Эссер, Дирк (01 января 2017 г.). «Управление сточными и дождевыми водами в городских районах: роль искусственных водно-болотных угодий» . Procedia Науки об окружающей среде . Зеленый урбанизм (ГУ). 37 : 535–541. Бибкод : 2017PrEnS..37..535D . дои : 10.1016/j.proenv.2017.03.036 . ISSN 1878-0296 .
- ^ де Са Силва, Ана Каролина Родригес; Бимбато, Алекс Мендонса; Балестьери, Хосе Антонио Перрелла; Виланова, Матеуш Рикардо Ногейра (1 января 2022 г.). «Изучение экологических, экономических и социальных аспектов систем сбора дождевой воды: обзор» . Устойчивые города и общество . 76 : 103475. Бибкод : 2022SusCS..7603475D . дои : 10.1016/j.scs.2021.103475 . ISSN 2210-6707 . S2CID 239951440 .
- ^ «Сбор дождевой воды для животноводства» . www.ntotank.com . Проверено 13 декабря 2021 г.
- ^ Чжу, Цзинсюань; Дай, Цян; Дэн, Инхуэй; Чжан, Аоруи; Чжан, Инчжэ; Чжан, Шулян (10 мая 2018 г.). «Косвенный ущерб от наводнения в городах: исследование заторов, вызванных наводнением, с использованием динамического моделирования» . Вода . 10 (5): 622. дои : 10.3390/w10050622 . hdl : 1983/a361dcd5-80d9-4033-a831-59f916bbe1a2 . ISSN 2073-4441 .
- ^ Jump up to: а б Чен, Вэньцзе; Ван, Вэйци; Хуанг, Гуору; Ван, Чжаоли; Лай, Чэнгуан; Ян, Чжиюн (15 февраля 2021 г.). «Потенциал серой инфраструктуры в борьбе с наводнениями в городах: комплексный анализ серой инфраструктуры и зелено-серый подход» . Международный журнал по снижению риска стихийных бедствий . 54 : 102045. Бибкод : 2021IJDRR..5402045C . дои : 10.1016/j.ijdrr.2021.102045 . ISSN 2212-4209 . S2CID 234190451 .
- ^ Jump up to: а б Агентство по охране окружающей среды США, штат Огайо (13 октября 2015 г.). «Комбинированные переливы канализации (КПК)» . www.epa.gov . Проверено 13 декабря 2021 г.
- ^ Фу, Синь; Годдард, Хейнс; Ван, Синьхао; Хоптон, Мэтью Э. (15 апреля 2019 г.). «Разработка системы поддержки планирования управления ливневыми водами на основе сценариев для снижения переливов комбинированной канализации (ПКО)» . Журнал экологического менеджмента . 236 : 571–580. Бибкод : 2019JEnvM.236..571F . дои : 10.1016/j.jenvman.2018.12.089 . ISSN 0301-4797 . ПМК 6396826 . ПМИД 30771676 .
- ^ Неупане, Барша; Ву, Вт М.; Мишра, Ашок К. (10 сентября 2021 г.). «Оценка землепользования, изменения климата и методов развития с минимальным воздействием на городские наводнения» . Журнал гидрологических наук . 66 (12): 1729–1742. Бибкод : 2021HydSJ..66.1729N . дои : 10.1080/02626667.2021.1954650 . ISSN 0262-6667 . S2CID 238241352 .
- ^ Повреждения, TL; Джаясингхе, Северная Каролина (10 апреля 2019 г.). «Изменение в землепользовании и его влияние на городские наводнения: пример наводнения в районе Коломбо в мае 2016 года» . Инженерные, технологические и прикладные научные исследования . 9 (2): 3887–3891. дои : 10.48084/etasr.2578 . ISSN 1792-8036 . S2CID 155967894 .
- ^ Ким, Хёмин; Ли, Донг-Кун; Сун, Суён (февраль 2016 г.). «Влияние городских зеленых насаждений и типа затопленной территории на вероятность наводнения» . Устойчивость . 8 (2): 134. дои : 10.3390/su8020134 .
- ^ «Уменьшение непроницаемых зон | Развитие с низким уровнем воздействия» . www.lidcertification.org . Проверено 13 декабря 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Агентство по охране окружающей среды США, штат Огайо (22 сентября 2015 г.). «Городской сток: развитие с низким уровнем воздействия» . www.epa.gov . Проверено 13 декабря 2021 г.
- ^ Чен, Юцзяо; Самуэльсон, Холли В.; Тонг, Чжэмин (15 сентября 2016 г.). «Интегрированный рабочий процесс проектирования и новый инструмент для управления городской дождевой водой» . Журнал экологического менеджмента . 180 : 45–51. Бибкод : 2016JEnvM.180...45C . дои : 10.1016/j.jenvman.2016.04.059 . ISSN 0301-4797 . ПМИД 27208392 . S2CID 7579497 .
- ^ Ню, Чжи-Гуан; Льв, Чжи-Вэй; Чжан, Ин; Цуй, Чжэнь-Чжэнь (01 февраля 2016 г.). «Эффективность снижения загрязнения проницаемых слоев дорожной одежды инфильтрацией ливневых вод и поверхностными стоками» . Наука об окружающей среде и исследования загрязнения . 23 (3): 2576–2587. Бибкод : 2016ESPR...23.2576N . дои : 10.1007/s11356-015-5466-7 . ISSN 1614-7499 . ПМИД 26429141 . S2CID 30609563 .
- ^ Пайк, Кристофер; Уоррен, Мередит П.; Джонсон, Томас; ЛаГро, Джеймс; Шарфенберг, Джереми; Грот, Филип; Фрид, Рэндалл; Шреер, Уильям; Мэйн, Эрик (30 ноября 2011 г.). «Оценка разработки с низким уровнем воздействия для управления ливневыми водами с изменением количества осадков из-за изменения климата» . Ландшафт и городское планирование . 103 (2): 166–173. Бибкод : 2011LUrbP.103..166P . дои : 10.1016/j.landurbplan.2011.07.006 . ISSN 0169-2046 .
- ^ Рокстрем, Йохан; Бэррон, Дженни; Фокс, Патрик (1 января 2002 г.). «Управление дождевой водой для повышения производительности мелких фермеров в условиях, подверженных засухе» . Физика и химия Земли, части A/B/C . 27 (11): 949–959. Бибкод : 2002PCE....27..949R . дои : 10.1016/S1474-7065(02)00098-0 . ISSN 1474-7065 .
- ^ «Сбор дождевой воды | Продовольствие и сельское хозяйство | Практические действия» . 08.05.2019. Архивировано из оригинала 8 мая 2019 г. Проверено 14 декабря 2021 г.
- ^ Бэррон, Дж; Рокстрем, Дж; Гичуки, Ф (1 июля 1999 г.). «Управление дождевой водой для смягчения последствий засухи в полузасушливой Кении» . Восточноафриканский журнал сельского и лесного хозяйства . 65 (1–2): 57–69. Бибкод : 1999EAAFJ..65...57B . дои : 10.4314/eaafj.v65i1.1757 . ISSN 0012-8325 .
- ^ Барлоу, Дебора, Джордж Беррилл и Джеймс Р. Нолфи. Отчет об исследовании по разработке системы инвентаризации природных ресурсов на уровне сообщества . Центр исследований продовольственной самообеспеченности, Институт общественного участия Вермонта, 1977.
- ^ Беза, Бо Б.; Цойнерт, Джошуа; Хэнсон, Фрэнк (01 января 2019 г.), Шарма, Ашок К.; Гарднер, Тед; Бегби, Дон (ред.), «Глава 18 - Роль WSUD в содействии устойчивым городским условиям» , «Подходы к городскому проектированию, чувствительному к воде» , Woodhead Publishing, стр. 367–380, ISBN 978-0-12-812843-5 , получено 14 декабря 2021 г.
- ^ Бисвас, Асит К. (1 мая 1981 г.). «Интегрированное управление водными ресурсами: некоторые международные аспекты» . Журнал гидрологии . Вода для выживания. 51 (1): 369–379. Бибкод : 1981JHyd...51..369B . дои : 10.1016/0022-1694(81)90145-1 . ISSN 0022-1694 .
- ^ Мартин, П.; Тернер, Б.; Уоддингтон, К. (2000). «Руководство по проектированию устойчивых городских дренажных систем для Шотландии и Северной Ирландии» . www.opengrey.eu . Проверено 14 декабря 2021 г.
- ^ Флетчер, Тим Д.; Шустер, Уильям; Хант, Уильям Ф.; Эшли, Ричард; Батлер, Дэвид; Артур, Скотт; Троусдейл, Сэм; Барро, Сильви; Семадени-Дэвис, Аннетт; Бертран-Краевский, Жан-Люк; Миккельсен, Питер Стин (3 октября 2015 г.). «SUDS, LID, BMP, WSUD и многое другое – эволюция и применение терминологии, связанной с городским дренажем» . Городской водный журнал . 12 (7): 525–542. Бибкод : 2015UrbWJ..12..525F . дои : 10.1080/1573062X.2014.916314 . hdl : 10871/15832 . ISSN 1573-062X . S2CID 53142230 .