Красногорская Н.Н., Мусина С.А., Бреднева Т.О.
Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ ЛИВНЕВОГО
СТОКА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Ливневый сток, который формируется на урбанизированных
территориях, является одним из интенсивных источников загрязнения водных
объектов различными примесями природного и техногенного происхождения. Он может
вызывать подтопление и разливы, заиление, бактериальное загрязнение, повышение
температуры и понижение содержания кислорода в принимающем водотоке, истощение
подземных вод, ухудшение качества питьевой воды. В связи с этим в настоящее
время все больше внимания уделяется исследованиям особенностей формирования
ливневого стока, оценке выноса им загрязняющих веществ.
Формирование ливневого стока на
урбанизированной территории представляет собой сложный процесс, подверженный
влиянию таких факторов, как степень хозяйственного освоения территории, ее
загрязненность, интенсивность и продолжительность осадков, продолжительность
предшествующего сухого периода, нормы расхода воды при мойке дорожных покрытий
и т.д.
Объемы ливневого стока
напрямую зависят от количества выпавших атмосферных осадков. Среднее годовое
количество осадков на территории России колеблется в очень больших пределах.
Например, норма осадков за год в равнинной части европейской территории страны
составляет 500÷600 мм, в степных районах Поволжья 250÷450 мм, в
горных районах Алтая 800÷1300 мм и на Кавказском побережье Черного моря
2600÷3000 мм [1,2]. При этом поверхностный сток с урбанизированных
территорий может наносить существенный вред окружающей среде: вызывать
подтопление и разливы, заиление, повышение температуры и истощение подземных
вод, ухудшение качества питьевой воды [3].
Современный
город представляет собой среду со значительным процентом непроницаемых для
атмосферной влаги покрытий (покрытия дорог и тротуаров, стоянок автотранспорта
и промышленных территорий, крыш зданий). Это приводит к тому, что объем ливневого
стока, формируемого на территории города, значительно превышает объем ливневого
стока, формируемого в естественных ландшафтах, где существенная часть влаги
впитывается в почву, а также расходуется растениями. Измененный гидрологический
режим города может производить в 5 раз больше ливневого стока, чем, например,
эквивалентная территория, занятая лесом [4].
При естественной форме рельефа
водосборного бассейна паводковая волна ливневого стока формируется равномерно.
Аккумулирующая способность поверхностного стока водосборным бассейном
соответствует естественным условиям. На это указывает плавность формирования
паводковой волны стока. На рисунке 1 показан график гидрографа стока ливневых
вод с водосборного бассейна до застройки (направление прохождения ливневого
фронта над водосборным бассейном по стоку).
Рисунок 1 - График гидрографа стока
ливневых вод с водосборного бассейна до застройки [5]
Стремительное увеличение глубин потока в
тех местах, где произведена застройка водосборного бассейна, свидетельствует о
более интенсивной водоотдаче. Паводковая волна ливневого стока формируется
более интенсивно. Скорости поверхностного потока остаются размывающими для
грунтов поверхности водосбора. На рисунке 2 показан график гидрографа стока
ливневых вод с водосборного бассейна после застройки (направление прохождения
ливневого фронта над водосборным бассейном по стоку.
Рисунок 2 - График гидрографа стока
ливневых вод с водосборного бассейна после застройки [5]
Ливневый
сток на урбанизированной территории в процессе своего формирования накапливает
значительное количество примесей, и сравним с коммунальным стоком [6]. Расчеты, приведенные в работе [7] показывают,
что из общего годового количества загрязняющих веществ, содержащихся во всех
видах сточных вод, отводимых с территории города, на долю поверхностного стока
приходится около 78 % взвешенных веществ, 20 % органических веществ (по БПКполн),
68 % нефтепродуктов. Практически весь объем (за редким исключением)
поверхностных сточных вод, образующихся на хозяйственно освоенных территориях,
отводится в водные объекты без очистки [7].
Загрязняющие вещества,
поступая с ливневыми стоками в природные воды, вызывают изменение физических
свойств среды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски, появление
неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического состава;
появление плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне; сокращение
в воде количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление
поступающих в водоем органических веществ загрязнения; появление болезнетворных
бактерий и т.д.
Таким образом, исследование
формирования ливневого стока урбанизированных территорий позволяет выявить
закономерности распространения загрязняющих веществ в окружающей среде.
Литература:
1.
Гидрометцентр России. [Электронный
ресурс] URL: www.meteoinfo.ru/?option=com_content&view=article&id=1746 (Дата обращения: 24.02.2015)
2.
Лучшева А. А.
Практическая гидрометрия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – 423 с.
3.
City of Nashua, New Hampshire Alternative Stormwater Management Methods.
Part 1. Planning and Guidance. Final Report. – 2003. – New Hampshire: Dept. of
Environmental Services. – 59 p.
4.
Carter, T. Ecological impacts of replacing traditional roofswith
green roofs in two urban areas / T.
Carter, C. Butler // Cities and the Environment.– 2008. – Vol. 1, Issue 2/9. –
P. 1–17.
5.
Формирование стока
ливневых вод при урбанизации водосборных площадей водопропускных сооружений:
Гидравлика / И. В. Чистяков //Наука и техника в дорожной отрасли: журнал
реферируется в реферативных журналах ВИНИТИ РАН. – 2011. – № 3. – С.
41-43.
6.
Saget, A. Urban discharges
during wet weather: What volumes have to be treated / A. Saget et al. // Water
Science Technology. – 1995.– Vol. 32, Issue 1 – P. 225–232.
7.
Ницкая, С.Г. Н70
Формирование поверхностного стока: учебное пособие / С.Г. Ницкая, В.С.
Сперанский – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009 . – 38 с.