Drenaż - Drainage

Instalacja rur z polietylenu o wysokiej gęstości w projekcie kanalizacji burzowej, Meksyk.

Drenaż to naturalne lub sztuczne usuwanie wody powierzchniowej i podpowierzchniowej z obszaru z nadmiarem wody. Wewnętrzny drenaż większości gleb rolniczych jest wystarczająco dobry, aby zapobiec poważnemu zaleganiu wody (warunki beztlenowe, które szkodzą wzrostowi korzeni), ale wiele gleb wymaga sztucznego drenażu, aby poprawić produkcję lub zarządzać zasobami wody.

Historia

Wczesna historia

Pozostałości drenażu w Lothal około 3000 pne

Cywilizacji doliny Indusu miał kanalizacyjne systemy i drenażowych. Wszystkie domy w głównych miastach Harappa i Mohendżo-Daro miały dostęp do wody i kanalizacji. Ścieki kierowano do krytych kanałów grawitacyjnych , które biegły wzdłuż głównych ulic.

XVIII i XIX wiek

Tank Stream , historyczny drenaż w mieście Sydney

Wynalezienie drenażu rurowego przypisuje się Sir Hugh Dalrymple'owi, który zmarł w 1753 roku.

Aktualne praktyki

Elastyczna rura drenażowa z tworzywa sztucznego (PVC), służąca do odprowadzania wody z dachu domu lub budynku mieszkalnego

Geotekstylia

Nowe systemy odwadniające zawierają geowłókniny filtry, które zachowują i zapobiegają drobne ziarenka z gleby przed przejściem do zapychania i drenażu. Geotekstylia to syntetyczne tkaniny tekstylne produkowane specjalnie do zastosowań w inżynierii lądowej i środowiskowej . Geowłókniny są zaprojektowane tak, aby zatrzymywać drobne cząstki gleby, jednocześnie przepuszczając wodę. W typowym systemie odwadniającym układa się je wzdłuż wykopu, który następnie wypełnia się gruboziarnistym materiałem : żwirem , muszlami , kamieniem lub skałą . Geowłóknina jest następnie zaginana na wierzchu kamienia, a wykop jest następnie zasypywany ziemią. Woda gruntowa przesącza się przez geowłókninę i przepływa przez kamień do odpływu. W warunkach wysokiego poziomu wód gruntowych wzdłuż dna drenażu układa się perforowaną rurę z tworzywa sztucznego ( PVC lub PE ), aby zwiększyć objętość transportowanej w nim wody.

Alternatywnie można rozważyć prefabrykowany plastikowy system drenażowy wykonany z HDPE , często zawierający filtry z geowłókniny, włókna kokosowego lub szmaty . Stosowanie tych materiałów stało się coraz powszechniejsze ze względu na łatwość ich użycia, co eliminuje konieczność transportu i układania kamiennego kruszywa odwadniającego, które jest niezmiennie droższe niż odpływ syntetyczny i wykładziny betonowe.

W ciągu ostatnich 30 lat geowłókniny, filtry PVC i filtry HDPE stały się najczęściej stosowanymi materiałami filtracyjnymi do gruntu. Są tanie w produkcji i łatwe do układania, posiadają właściwości kontrolowane fabrycznie, które zapewniają długotrwałą skuteczność filtracji nawet w drobno zamulonych glebach.

Alternatywy XXI wieku

Seattle's Public Utilities stworzył program pilotażowy o nazwie Street Edge Alternatives (SEA Streets) Project. Projekt koncentruje się na zaprojektowaniu systemu „zapewniającego odwodnienie, które bardziej naśladuje naturalny krajobraz przed zabudową niż tradycyjne systemy rurowe”. Ulice charakteryzują się rowami wzdłuż pobocza jezdni, a na całym terenie zaprojektowano nasadzenia. Nacisk na chodniki bez krawężników pozwala na swobodniejszy przepływ wody w obszarach o przepuszczalnej nawierzchni od strony ulic. Ze względu na nasadzenia woda spływająca z terenów miejskich nie trafia w całości bezpośrednio do gruntu, ale może również zostać wchłonięta do otaczającego środowiska. Monitorowanie przeprowadzone przez Seattle Public Utilities wskazuje na 99-procentową redukcję wody deszczowej opuszczającej projekt odwadniania

Drenaż przeszedł w niedalekiej przeszłości szeroko zakrojony przegląd środowiskowy w Wielkiej Brytanii. Zrównoważone Miejskie Systemy Odwadniające (SUDS) mają na celu zachęcenie wykonawców do zainstalowania systemów odwadniających, które bardziej naśladują naturalny przepływ wody w przyrodzie. Od 2010 r. planowanie lokalne i sąsiedzkie w Wielkiej Brytanii jest wymagane przez prawo, aby uwzględnić SUDS we wszelkich projektach deweloperskich, za które są odpowiedzialni.

Drenaż szczelinowy okazał się najbardziej przełomowym produktem ostatnich dwudziestu lat jako opcja odwadniania. Jako kanałowy system odwadniający został zaprojektowany w celu wyeliminowania konieczności instalowania kolejnych systemów rurociągów równolegle do odwodnienia, zmniejszając wpływ produkcji na środowisko, a także poprawiając pobór wody. Stal nierdzewna , betonowy kanał, PVC i HDPE to wszystkie materiały dostępne do odwadniania szczelin, które stały się standardami branżowymi w projektach budowlanych.

Drenaż w budownictwie

Rury umieszczane pod zlewem

Inżynier odpowiedzialny za odwodnienia w projektach budowlanych. Wyznaczają z planów wszystkie drogi , rynny uliczne , odwodnienia, przepusty i kanały ściekowe biorące udział w pracach budowlanych . W trakcie budowy określi wszystkie niezbędne poziomy dla każdego z wcześniej wymienionych czynników.

Inżynierowie budowlani i kierownicy budowy współpracują z architektami i nadzorcami, planistami, rzeczoznawcami , ogólnym personelem, a także podwykonawcami. Zazwyczaj w większości jurysdykcji istnieje pewien zbiór przepisów dotyczących odprowadzania wody, które określają, w jakim stopniu właściciel gruntu może zmienić sposób odprowadzania wody ze swojej działki.

Opcje odwodnienia dla branży budowlanej obejmują:

  • Odwodnienie punktowe, które przechwytuje wodę w wąwozach (punktach). Wpusty łączą się z rurami drenażowymi pod powierzchnią gruntu i dla ułatwienia tego systemu wymagane są głębokie wykopy. Wymagane jest podparcie głębokich wykopów w postaci desek, rozpórek lub szalunków.
  • Odwodnienie kanałowe, które przechwytuje wodę na całym biegu kanału. Odwodnienie kanałowe jest zwykle produkowane z betonu, stali, polimeru lub kompozytów. Szybkość przechwytywania drenażu kanałowego jest większa niż drenażu punktowego, a wymagany wykop jest zwykle znacznie mniej głęboki.

Otwór powierzchniowy drenażu kanałowego ma zwykle postać kratek (polimerowych, plastikowych, stalowych lub żelaznych) lub pojedynczej szczeliny (odpływ szczelinowy) biegnącej wzdłuż powierzchni gruntu (zwykle wykonanej ze stali lub żelaza). Proces przeglądu

Drenaż w murach oporowych

Konstrukcje oporowe z ziemi, takie jak ściany oporowe, również muszą uwzględniać odprowadzanie wód gruntowych . Typowe mury oporowe zbudowane są z nieprzepuszczalnego materiału, który może blokować drogę wód gruntowych. Gdy przepływ wód gruntowych jest utrudniony, hydrostatyczne ciśnienie wody narasta na ścianę i może spowodować znaczne szkody. Jeśli ciśnienie wody nie zostanie odpowiednio odprowadzone, ściany oporowe mogą się wyginać, przesuwać, pękać i rozdzielać szwy. Ciśnienie wody może również powodować erozję cząstek gleby, prowadząc do powstania pustych przestrzeni za ścianą i zapadlisk w glebie powyżej. Tradycyjne systemy odwadniania ścian oporowych mogą obejmować dreny francuskie , rury spustowe lub otwory odpływowe. Aby zapobiec erozji gleby, wraz z systemem drenażowym montuje się geowłókniny filtracyjne.

Przyczyny sztucznego drenażu

Rolniczy kanał odwadniający poza Magome w Japonii po ulewnym deszczu. Zauważ, że wypukłości tworzą turbulentną wodę, zapobiegając osadzaniu się osadów w kanale.

Gleby na terenach podmokłych mogą wymagać drenażu do wykorzystania w rolnictwie . W północnych Stanach Zjednoczonych i Europie zlodowacenie stworzyło liczne małe jeziora, które stopniowo wypełniały się humusem, tworząc bagna . Niektóre z nich zostały osuszone przy użyciu otwartych rowów i rowów, z których powstały tereny błotne , które są wykorzystywane przede wszystkim do upraw o wysokiej wartości, takich jak warzywa .

Największy tego typu projekt na świecie realizowany jest od wieków w Holandii . Obszar pomiędzy Amsterdamem , Haarlem i Lejdą był w czasach prehistorycznych bagnami i małymi jeziorami. Cięcie torfu ( wydobycie torfu ), osiadania i erozja linii brzegowej stopniowo spowodowały powstanie jednego dużego jeziora, Haarlemmermeer , czyli jeziora Haarlem. Wynalezienie w XV wieku napędzanych wiatrem silników pompowych umożliwiło osuszenie części marginalnych gruntów, ale ostateczne osuszenie jeziora musiało poczekać na zaprojektowanie dużych, napędzanych parą pomp i uzgodnienia między władzami regionalnymi. Likwidacja jeziora nastąpiła w latach 1849-1852, tworząc tysiące km² nowej ziemi.

Równiny przybrzeżne i delty rzek mogą mieć sezonowo lub stale wysokie poziomy wód gruntowych i muszą być wyposażone w usprawnienia odwadniające, jeśli mają być wykorzystywane w rolnictwie. Przykładem jest region Florydy, w którym uprawia się cytrusy . Po okresach obfitych opadów stosuje się pompy odwadniające, aby zapobiec uszkodzeniu gajów cytrusowych przez nadmiernie wilgotną glebę. Produkcja ryżu wymaga pełnej kontroli nad wodą, ponieważ pola muszą być zalewane lub osuszane na różnych etapach cyklu uprawy. Holandia również wiodła prym w tego rodzaju melioracji, nie tylko w zakresie osuszania nizin wzdłuż wybrzeża, ale także odpychania morza, aż pierwotny naród znacznie się powiększy.

W wilgotnym klimacie gleby mogą nadawać się do uprawy, z wyjątkiem tego, że każdego roku na krótki okres stają się one podmokłe z powodu topnienia śniegu lub ulewnych deszczy . Gleby, które są głównie gliniaste , bardzo powoli przepuszczają wodę w dół, podczas gdy korzenie roślin duszą się, ponieważ nadmiar wody wokół korzeni eliminuje ruch powietrza przez glebę.
Inne gleby mogą mieć nieprzepuszczalną warstwę zmineralizowanej gleby, zwaną twardą płytą lub stosunkowo nieprzepuszczalne warstwy skalne mogą leżeć pod płytkimi glebami. Drenaż jest szczególnie ważny w produkcji owoców drzew . Gleby, które poza tym są doskonałe, mogą być podmokłe przez tydzień w roku, co wystarcza, aby zabić drzewa owocowe i kosztować produktywność ziemi do czasu, gdy można będzie ustanowić zastępstwa. W każdym z tych przypadków odpowiedni drenaż odprowadza tymczasowe strumienie wody, aby zapobiec uszkodzeniu jednorocznych lub wieloletnich upraw.

Obszary bardziej suche są często uprawiane przez nawadnianie i nie uważa się, że drenaż jest konieczny. Jednak woda do nawadniania zawsze zawiera minerały i sole , które poprzez ewapotranspirację mogą zostać skoncentrowane do poziomu toksycznego . Ziemia nawadniana może wymagać okresowego spłukiwania nadmierną wodą do nawadniania i drenażu w celu kontrolowania zasolenia gleby .

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki