Расчет производительности блочных систем для накопления и инфильтрации ливневых стоков на программе АНСДИМАТ
Блочные системы инфильтрации дождевых, ливневых и дренажных вод все чаще используются проектировщиками и строителями по всему миру (Рисунок 1). Популярность блочных систем инфильтрации обусловлена простотой их установки, а также значительно большей эффективностью по сравнению с традиционными системами инфильтрации.
Рисунок 1 – Блочная система инфильтрации (фото с сайта stormbrixx.ru)
Система инфильтрации является подобием подземного резервуара, состоящего из пористых полимерных блоков, где вода сначала накапливается, а затем просачивается в зону аэрации (Рисунок 1).
При проектировании систем ливневой инфильтрации необходимо учесть следующие факторы:
– Объем и площадь системы инфильтрации должны быть рассчитаны таким образом, чтобы она могла вместить в себя максимальное значение суточного сброса приходящих ливневых стоков при штормовом событии. Суточная емкость одновременно зависит от емкости самого полимерного резервуара, а также от скорости инфильтрации в зону аэрации;
– Площадь и высота в полимерных блоках должна быть подобрана таким образом, чтобы подъем уровней подземных вод при инфильтрации не достигал основания сооружения, т.е. важно не допустить подтопления территории грунтовыми водами.
Также, перед расчетом емкости системы инфильтрации важно определить:
– Максимально возможное значение суточного сброса приходящих ливневых стоков. Такой расчет может быть сделан в программе АНСДИМАТ (Файл – Калькулятор гидрогеолога – Притоки в выработки – Приток в Карьер – Атм. осадки);
– Коэффициент фильтрации (поглощающую способность зоны аэрации) в месте расположения инфильтрационного бассейна.
Как правило, коэффициент фильтрации определяют по результатам налива в шурф. Обработать полевые данные налива можно в программе АНСДИМАТ (Файл – Калькулятор гидрогеолога – Наливы в ненасыщенную зону…).
Рисунок 2 – Расчет объема ливневых вод (слева) и обработка результатов налива (справа) в программе АНСДИМАТ
Проведем расчет геометрии блочного инфильтрационного бассейна на реальном примере в нашем новом модуле (Файл – Калькулятор гидрогеолога – Подтопление/купола растекания – Расчет инфильтрационного бассейна).
Известно, что на промышленной площадке необходимо собирать и отводить ливневый сток. Площадь территории составляет 1 га. Максимальный расчетный штормовой объем ливневых стоков с этой территории был оценен в размере 1 000 м3 за 1 сут. Было принято решение отводить сток, а затем утилизировать через блочный инфильтрационный бассейн.
Рисунок 3 – Схема сбора ливневых вод на промплощадке
Проведенные на площадке наливы показали, что коэффициент фильтрации грунтов зоны аэрации составляет 5 м/сут. Также изыскания показали, что минимальная глубина до воды составляет 7 м, мощность водоносного горизонта 12 м, а гравитационная водоотдача составляет 0,3.
Результаты расчета необходимой площади блочной инфильтрационной системы квадратной формы с высотой 0,7 м приведены на Рисунке 4. Из рисунка 4 видно, что при заданной высоте необходимая площадь инфильтрационного бассейна для утилизации ливневых вод составляет 175,4 м2. Также на рисунке показан график подъема уровня подземных вод на момент времени полного осушения бака.
Для того, чтобы подобрать наиболее оптимальное соотношение высоты и площади инфильтрационного бассейна нажмем кнопку “Подобрать оптимальную площадь и высоту бассейна”. В таблице 1 приведены результаты такой оптимизации. Из таблицы видно, что при увеличении высоты системы инфильтрации ее площадь сокращается. Тем не менее, для данных гидрогеологических условий можно сказать, что высота системы инфильтрации довольно слабо связана с ее площадью. Поэтому можно рекомендовать проектировщику остановится на высоте 0,35 или 0,7 м. Такое решение будет наиболее эффективным по строительным затратам, т.к. объем инфильтрационного бассейна будет минимальным.
Рисунок 4 – Интерфейс программы и результаты расчета площадной инфильтрационной системы
Таблица 1 – Связь площади и высоты инфильтрационного бассейна, необходимых для утилизации 1000 м3 ливневых стоков в заданных гидрогеологических условиях
Также на Рисунке 5 приведен расчет для случая, когда используется система инфильтрации не площадного, а тоннельного типа, т.е. с ограниченной шириной равной в нашем случае 2 м. Из Рисунка 5 видно, что при использовании тоннельной системы, ее длинна должна составить 87,7 м. Сравнивая подобранные объемы инфильтрационных бассейнов площадного и тоннельного типа можно сказать, что они оказались идентичными. Несмотря на это отметим, что в случае с тоннельным бассейном, ожидаемый подъем уровней грунтовых вод будет значительно ниже, чем при площадном варианте.
Рисунок 5 – Результаты расчета тоннельной инфильтрационной системы
В таблице 2 мы приводим рекомендации для выбора оптимальной конфигурации инфильтрационной системы и места ее заложения.
Таблица 2 – Факторы, определяющие эффективность инфильтрационной системы
Данный пример подготовлен с помощью калькулятора гидрогеолога (модуль AnsQuick). Подробнее ознакомится с калькулятором гидрогеолога Вы можете на следующей странице.