Дождевой сад как экологическое решение для управления ливневыми стоками в условиях Сибири
|
Введение 3
1 История развития дождевых садов 8
2 Дождевые сады и руководство по их проектированию 11
2.1 Компоненты дождевого сада 11
2.2 Эффективность использования современной системы водоотвода 19
2.3 Ключевые параметры дождевого сада 21
3 Особенности организации системы ливневой канализации в России 30
3.1 Проблема ливневых канализаций в городах Сибири 30
3.2 Особенности погодных условий Сибири 32
3.3 Пример экологического проектирования водоотведения в г.Томске 35
4 Конструирование оригинальной модели дождевого сада в условиях
Сибирского климата на примере отдельных/выделенных территорий в г.Томска 40
4.1 Определения места и этапы проектирования дождевого сада 40
4.2 Подбор влагостойких растений флоры Сибири для применения в
дождевых садах 43
4.3 Общие проблемы проектирования и строительства дождевого сада в
Сибири 54
4.4 Рекомендации по уходу за дождевым садом 57
Заключение 68
Список использованной литературы 70
Приложения А 73
Приложение Б 80
Приложение В 81
Приложение Г 83
1 История развития дождевых садов 8
2 Дождевые сады и руководство по их проектированию 11
2.1 Компоненты дождевого сада 11
2.2 Эффективность использования современной системы водоотвода 19
2.3 Ключевые параметры дождевого сада 21
3 Особенности организации системы ливневой канализации в России 30
3.1 Проблема ливневых канализаций в городах Сибири 30
3.2 Особенности погодных условий Сибири 32
3.3 Пример экологического проектирования водоотведения в г.Томске 35
4 Конструирование оригинальной модели дождевого сада в условиях
Сибирского климата на примере отдельных/выделенных территорий в г.Томска 40
4.1 Определения места и этапы проектирования дождевого сада 40
4.2 Подбор влагостойких растений флоры Сибири для применения в
дождевых садах 43
4.3 Общие проблемы проектирования и строительства дождевого сада в
Сибири 54
4.4 Рекомендации по уходу за дождевым садом 57
Заключение 68
Список использованной литературы 70
Приложения А 73
Приложение Б 80
Приложение В 81
Приложение Г 83
Городские ливневые стоки имеют неблагоприятные, разрушительные последствия для городской инфраструктуры, в случае если они не урегулированы с экологической, культурной, рекреационной, ландшафтной и исторической ценностью водных территорий. Так же проблемой является сброс неочищенных ливневых вод в водоёмы города, которые неблагоприятно влияют на качество жизни населения.
Ливневые стоки — это специализированные дренажные системы, предназначенные для отвода избытка воды в следствии таяния снега, наводнений или сильных дождей.
Проблема функционирующей ливневой системы заключается в том, что, когда ливневые и талые воды стекают по улицам, парковкам и лужайкам, они способны собирать и переносить удобрения, пестициды, бактерии, фекалии домашних животных, дорожную соль, бензин, мусор. Загрязнённая вода не фильтруется и разносится в близлежащие ручьи и озера, что приводит к загрязнению пресных водоёмов.
В этой связи приобретает актуальность внедрение в городскую среду экологической системы водоотведения. Дождевые сады — это искусственно спроектированные сады, которые предназначены для сбора ливневой воды (дождя и талого снега), стекающей с крыш зданий и проезжих частей города. Имея неглубокую впадину и рыхлую почву, сад поглощает и естественным образом фильтрует сточные воды, предотвращая их попадание в систему ливневой канализации и, в конечном итоге, в водоёмы города. Обработка происходит путём осаждения, фильтрации, адсорбции и поглощения растительностью сложных металлов.
Необходимо наличие проекта, учитывающего климатические условия Сибири, который позволит саду поддерживать естественный круговорот воды, защищать местные реки, озера, рыбу и источники питьевой воды, улучшать экологическое состояние и повышать процент ландшафтного озеленения городской среды.
Размер и форма дождевого сада имеют ключевое значение для интегрирования в городскую среду. Определение размера дождевого сада, рассчитывается исходя из потребности в фильтрации сточных вод улицы города или жилого устатка, поэтому они могут иметь разный размер, так же большим плюсом является доступность использования в частном секторе, на дворовой территории участка. Отдельный сад может показаться мелочью, в совокупности они могут принести значительную пользу в улучшении экологии и качестве жизни населения.
Актуальность имеют не только условия устройства дождевого сада, но и характеристики его обслуживания, функционирования. Конечно, дождевые сады требуют эксплуатационного обслуживания, таких как, очистка от засоров фильтрующих систем, контроль прохождения фильтрации, а также поддерживание растительной среды, поэтому, до проектирования дождевого сада, на любом из выбранных участков, следует провести анализ местной среды и составить расчёты, так же стоит подбирать растения местной флоры, либо согласовывать ассортимент растительности с Ботаническим садом, чтобы быть уверенным в адаптации растительности в условиях сада.
Адаптированный проект дождевого сада при его внедрении в инфраструктуру организации ливневых стоков позволит:
• Ограничить количество воды, попадающей в местную систему ливневой канализации;
• Уменьшить вероятность затопления, проблем с дренажем и эрозии береговых зон;
• Уменьшить количество загрязняющих веществ, которые попадают с дворов и дорог прямо в водоёмы города;
• Увеличить процента озеленения города местными растениями, которые практически не требуют полива;
• Привлечь птиц, бабочек и полезных насекомых, например, стрекоз, поедающих комаров;
• Дополнить любой стиль ландшафта и подчеркнуть красоту окрестностей;
Таким образом в настоящее время, создание дождевых садов является актуальным вопросом ландшафтного озеленения и борьбы с экологической обстановкой городской среды, и имеет широкое применение за рубежом. В России так же имеются методические рекомендации по внедрению в условия городской среды, но если говорить о Сибири, то по данной теме методических и экспериментальных наработок не было выявлено.
В связи с этим целью данной работы стала разработка модели дождевого сада и внедрение в городскую инфраструктуру, для повышения качества городской среды Сибирских городов.
Были поставлены следующие задачи:
• Провести исследование англоязычных изданий на предмет выявления опыта -реализации дождевого сада, как элемента организации ливневых стоков городской инфраструктуры;
• Выявить/определить основные элементы и конструкции сада;
• Провести аналоговое сравнение системы с российской действительностью/опытом (по материалам, конструкции и растениям);
• Провести сравнительный анализ климат и количество осадков, для выявления продолжительности сезонной эксплуатации ливневой системы.;
• Осуществить подбор растений Сибирской местности, устойчивых к повышенной влажности;
• Разработать модель сада, опираясь на зарубежный опыт;
• Провести эксперимент на эффективность использования дождевого сада в Сибири;
Объектом исследования являются дождевые сады.
Предметом исследования их эксплуатация и функционирование в городской среде, осуществление подбора ассортимента акклиматизированных растений местной флоры Сибири рекомендуемых для озеленения в условиях повышенной влаги, изучение структуры почвенного покрова и формирование почвенного слоя способного фильтровать сточные воды, возможность внедрения системы экологической фильтрации в центральную ливневую систему, на случай переизбытка влаги в дождевых садах.
В основу работы легли теоретические и экспериментальные методы анализа, сравнения и синтеза информации, создание искусственных условий, при которых были собраны данные посредством наблюдения, описание полученных результатов и разработанных рекомендации.
Новизна и актуальность работы заключается в том, что ранее не поднимался вопрос использования экологической системы сбора воды и не проводились исследования на эффективность внедрения на территории Сибири, и как следствие в г.Томске.
Практическая значимость заключается в проведении теоретических исследований, анализе зарубежного опыта и экспериментального метода внедрения дождевого сада на территории г. Томска. Это позволит подготовить рекомендации по разработки и внедрению экологической системы сбора воды в городах Сибири, учитывая все возможные факторы риска и исключить неблагоприятные последствия.
Методология и методы исследования базируются на междисциплинарном подходе, который применяется для изучения системы ливневых стоков. Практическая часть основана на проведении экспериментального опыта по внедрению дождевого сада с использованием ассортимента растений местной флоры. Теоретические аспекты основываются на общетеоретических инженерных работах посвящённых улучшению состояния водоёмов, экологическому состоянию города и повышению качества жизни населения.
Структура магистерской диссертации состоит из следующих частей:
Во введении обоснована актуальность исследования, тема исследования, цель, задачи, предмет, объект, выдвигается гипотеза исследования, охарактеризованы методы исследования, представлена методологическая основа и источники информации.
Первая глава включает в себя пример опыта других стран в реализации дождевого сада, который можно применить исходя из климатических условий Сибирских городов и структуры строения ливневых стоков. Детальный анализ структурных составляющих дождевого сада и эффективность использования.
Вторая глава посвящена проведению оценки состояния ливневой канализации в России, рассмотрены проблемы ливневых канализаций и анализ на наличие существующих экологических систем водоотвода в г.Томске, схожих с проектом дождевых садов.
В третьей главе описан экспериментальный метод конструирования оригинальной модели дождевого сада в условиях Сибирского климата на примере выделенной территорий в г.Томска, описан подбор ассортимента растений местной флоры, выделены общие проблемы в проектировании и строительстве сада и описан способ по уходу и обслуживанию.
В заключении подведены итоги исследования и сформулированы окончательные выводы по рассматриваемой теме.
Ливневые стоки — это специализированные дренажные системы, предназначенные для отвода избытка воды в следствии таяния снега, наводнений или сильных дождей.
Проблема функционирующей ливневой системы заключается в том, что, когда ливневые и талые воды стекают по улицам, парковкам и лужайкам, они способны собирать и переносить удобрения, пестициды, бактерии, фекалии домашних животных, дорожную соль, бензин, мусор. Загрязнённая вода не фильтруется и разносится в близлежащие ручьи и озера, что приводит к загрязнению пресных водоёмов.
В этой связи приобретает актуальность внедрение в городскую среду экологической системы водоотведения. Дождевые сады — это искусственно спроектированные сады, которые предназначены для сбора ливневой воды (дождя и талого снега), стекающей с крыш зданий и проезжих частей города. Имея неглубокую впадину и рыхлую почву, сад поглощает и естественным образом фильтрует сточные воды, предотвращая их попадание в систему ливневой канализации и, в конечном итоге, в водоёмы города. Обработка происходит путём осаждения, фильтрации, адсорбции и поглощения растительностью сложных металлов.
Необходимо наличие проекта, учитывающего климатические условия Сибири, который позволит саду поддерживать естественный круговорот воды, защищать местные реки, озера, рыбу и источники питьевой воды, улучшать экологическое состояние и повышать процент ландшафтного озеленения городской среды.
Размер и форма дождевого сада имеют ключевое значение для интегрирования в городскую среду. Определение размера дождевого сада, рассчитывается исходя из потребности в фильтрации сточных вод улицы города или жилого устатка, поэтому они могут иметь разный размер, так же большим плюсом является доступность использования в частном секторе, на дворовой территории участка. Отдельный сад может показаться мелочью, в совокупности они могут принести значительную пользу в улучшении экологии и качестве жизни населения.
Актуальность имеют не только условия устройства дождевого сада, но и характеристики его обслуживания, функционирования. Конечно, дождевые сады требуют эксплуатационного обслуживания, таких как, очистка от засоров фильтрующих систем, контроль прохождения фильтрации, а также поддерживание растительной среды, поэтому, до проектирования дождевого сада, на любом из выбранных участков, следует провести анализ местной среды и составить расчёты, так же стоит подбирать растения местной флоры, либо согласовывать ассортимент растительности с Ботаническим садом, чтобы быть уверенным в адаптации растительности в условиях сада.
Адаптированный проект дождевого сада при его внедрении в инфраструктуру организации ливневых стоков позволит:
• Ограничить количество воды, попадающей в местную систему ливневой канализации;
• Уменьшить вероятность затопления, проблем с дренажем и эрозии береговых зон;
• Уменьшить количество загрязняющих веществ, которые попадают с дворов и дорог прямо в водоёмы города;
• Увеличить процента озеленения города местными растениями, которые практически не требуют полива;
• Привлечь птиц, бабочек и полезных насекомых, например, стрекоз, поедающих комаров;
• Дополнить любой стиль ландшафта и подчеркнуть красоту окрестностей;
Таким образом в настоящее время, создание дождевых садов является актуальным вопросом ландшафтного озеленения и борьбы с экологической обстановкой городской среды, и имеет широкое применение за рубежом. В России так же имеются методические рекомендации по внедрению в условия городской среды, но если говорить о Сибири, то по данной теме методических и экспериментальных наработок не было выявлено.
В связи с этим целью данной работы стала разработка модели дождевого сада и внедрение в городскую инфраструктуру, для повышения качества городской среды Сибирских городов.
Были поставлены следующие задачи:
• Провести исследование англоязычных изданий на предмет выявления опыта -реализации дождевого сада, как элемента организации ливневых стоков городской инфраструктуры;
• Выявить/определить основные элементы и конструкции сада;
• Провести аналоговое сравнение системы с российской действительностью/опытом (по материалам, конструкции и растениям);
• Провести сравнительный анализ климат и количество осадков, для выявления продолжительности сезонной эксплуатации ливневой системы.;
• Осуществить подбор растений Сибирской местности, устойчивых к повышенной влажности;
• Разработать модель сада, опираясь на зарубежный опыт;
• Провести эксперимент на эффективность использования дождевого сада в Сибири;
Объектом исследования являются дождевые сады.
Предметом исследования их эксплуатация и функционирование в городской среде, осуществление подбора ассортимента акклиматизированных растений местной флоры Сибири рекомендуемых для озеленения в условиях повышенной влаги, изучение структуры почвенного покрова и формирование почвенного слоя способного фильтровать сточные воды, возможность внедрения системы экологической фильтрации в центральную ливневую систему, на случай переизбытка влаги в дождевых садах.
В основу работы легли теоретические и экспериментальные методы анализа, сравнения и синтеза информации, создание искусственных условий, при которых были собраны данные посредством наблюдения, описание полученных результатов и разработанных рекомендации.
Новизна и актуальность работы заключается в том, что ранее не поднимался вопрос использования экологической системы сбора воды и не проводились исследования на эффективность внедрения на территории Сибири, и как следствие в г.Томске.
Практическая значимость заключается в проведении теоретических исследований, анализе зарубежного опыта и экспериментального метода внедрения дождевого сада на территории г. Томска. Это позволит подготовить рекомендации по разработки и внедрению экологической системы сбора воды в городах Сибири, учитывая все возможные факторы риска и исключить неблагоприятные последствия.
Методология и методы исследования базируются на междисциплинарном подходе, который применяется для изучения системы ливневых стоков. Практическая часть основана на проведении экспериментального опыта по внедрению дождевого сада с использованием ассортимента растений местной флоры. Теоретические аспекты основываются на общетеоретических инженерных работах посвящённых улучшению состояния водоёмов, экологическому состоянию города и повышению качества жизни населения.
Структура магистерской диссертации состоит из следующих частей:
Во введении обоснована актуальность исследования, тема исследования, цель, задачи, предмет, объект, выдвигается гипотеза исследования, охарактеризованы методы исследования, представлена методологическая основа и источники информации.
Первая глава включает в себя пример опыта других стран в реализации дождевого сада, который можно применить исходя из климатических условий Сибирских городов и структуры строения ливневых стоков. Детальный анализ структурных составляющих дождевого сада и эффективность использования.
Вторая глава посвящена проведению оценки состояния ливневой канализации в России, рассмотрены проблемы ливневых канализаций и анализ на наличие существующих экологических систем водоотвода в г.Томске, схожих с проектом дождевых садов.
В третьей главе описан экспериментальный метод конструирования оригинальной модели дождевого сада в условиях Сибирского климата на примере выделенной территорий в г.Томска, описан подбор ассортимента растений местной флоры, выделены общие проблемы в проектировании и строительстве сада и описан способ по уходу и обслуживанию.
В заключении подведены итоги исследования и сформулированы окончательные выводы по рассматриваемой теме.
Данная магистерская работа показала, что затопляемые улицы не способны полноценно функционировать в условиях общественного пространства. В период дождей велосипедисты и прохожие — это первые пользователи, кому приходиться столкнуться с ограничениями в передвижении.
Так как человечество не может обойтись без дорожных покрытий, то дождевые сады (или системы биологического удержания), как ландшафтные зоны, которые собирают и обрабатывают ливневые стоки, следовательно ливневая вода фильтруется, когда проходит через слои мульчи, а затем просачивается в землю в виде грунтовых вод, являются самым естественным, а значит экологическими решениями в управлении ливневых вод.
Проектирование и внедрение дождевых садов, главная функция которых заключается в отведении поверхностных вод, является важнейшим вопросом при благоустройстве улиц города. При грамотном подходе в вопросе водоотведения, в сезон дождей и таяния снегов улицы будут оставаться безопасными и пригодными для использования, в независимости от интенсивности осадков.
Необходимо продолжить исследования в области детального анализа почвенного покрова применяемого для дождевых садов Сибири, разработать рекомендации по проектированию дождевых садов в условиях городской среды с применением инженерных конструкций, а так же отдельную рекомендацию для возможности внедрения сада на частном секторе с подбором ассортимента растений и поэтапной инструкцией создания сада.
В работе были изучены зарубежная опыт проектирования сада, и отечественные методические рекомендации разработанные авторским коллективом Гильдии Ландшафтных Инженеров: А.А. Саянов Ю.А. Кондратенко И.С. Щукин методическое пособие «Проектирование дождевого сада, методическое пособие», анализ состояния ливневой системы в Сибири, удалось разработать экспериментальный дождевой сад и провести анализ эффективности применения в условиях климата Сибири.
Экспериментальный метод удалось провести сроком в 1 сезон, но даже при таком коротком сроке эксперимент считается успешным,поскольку сад на территории участка продолжает функционировать не задерживая, а фильтруя сточные воды, все высаженные виды растений полноценно произрастают в условиях влаги и визуально выглядят здоровыми.
Вышесказанное в свою очередь, приводит к дополнительным сопутствующим экономическим, общественным и социальным выгодам за счёт снижения затрат на очистку воды и более здоровых природных территорий для рекреационных целей.
Дождевые сады (системы биологического удержания) редко бывают автономными решениями; скорее, они обычно являются частью более крупной системы управления ливневыми водами. В пределах отдельного участка они могут быть спроектированы так, чтобы принимать сток с парковок, крыш улиц. Большие объёмы сточных вод, которые не могут быть удержаны, дождевым садом имеющим небольшую прощать в структуре города, направляются в более крупную систему управления ливневыми водами которая может включать в себя различные типы зелёных зон отдыха, водноболотных угодий или других открытых пространств.
Проведённые исследования позволят создать методические пособия и рекомендовать системы дождевых садов в условиях годов Сибири.
Так как человечество не может обойтись без дорожных покрытий, то дождевые сады (или системы биологического удержания), как ландшафтные зоны, которые собирают и обрабатывают ливневые стоки, следовательно ливневая вода фильтруется, когда проходит через слои мульчи, а затем просачивается в землю в виде грунтовых вод, являются самым естественным, а значит экологическими решениями в управлении ливневых вод.
Проектирование и внедрение дождевых садов, главная функция которых заключается в отведении поверхностных вод, является важнейшим вопросом при благоустройстве улиц города. При грамотном подходе в вопросе водоотведения, в сезон дождей и таяния снегов улицы будут оставаться безопасными и пригодными для использования, в независимости от интенсивности осадков.
Необходимо продолжить исследования в области детального анализа почвенного покрова применяемого для дождевых садов Сибири, разработать рекомендации по проектированию дождевых садов в условиях городской среды с применением инженерных конструкций, а так же отдельную рекомендацию для возможности внедрения сада на частном секторе с подбором ассортимента растений и поэтапной инструкцией создания сада.
В работе были изучены зарубежная опыт проектирования сада, и отечественные методические рекомендации разработанные авторским коллективом Гильдии Ландшафтных Инженеров: А.А. Саянов Ю.А. Кондратенко И.С. Щукин методическое пособие «Проектирование дождевого сада, методическое пособие», анализ состояния ливневой системы в Сибири, удалось разработать экспериментальный дождевой сад и провести анализ эффективности применения в условиях климата Сибири.
Экспериментальный метод удалось провести сроком в 1 сезон, но даже при таком коротком сроке эксперимент считается успешным,поскольку сад на территории участка продолжает функционировать не задерживая, а фильтруя сточные воды, все высаженные виды растений полноценно произрастают в условиях влаги и визуально выглядят здоровыми.
Вышесказанное в свою очередь, приводит к дополнительным сопутствующим экономическим, общественным и социальным выгодам за счёт снижения затрат на очистку воды и более здоровых природных территорий для рекреационных целей.
Дождевые сады (системы биологического удержания) редко бывают автономными решениями; скорее, они обычно являются частью более крупной системы управления ливневыми водами. В пределах отдельного участка они могут быть спроектированы так, чтобы принимать сток с парковок, крыш улиц. Большие объёмы сточных вод, которые не могут быть удержаны, дождевым садом имеющим небольшую прощать в структуре города, направляются в более крупную систему управления ливневыми водами которая может включать в себя различные типы зелёных зон отдыха, водноболотных угодий или других открытых пространств.
Проведённые исследования позволят создать методические пособия и рекомендовать системы дождевых садов в условиях годов Сибири.
