Obliczanie kanalizacji deszczowej: analiza ważnych cech projektowania

Budowla techniczna przeznaczona do zbierania i odprowadzania wody deszczowej (roztopowej) nazywana jest kanalizacją deszczową. Jest to jedna z tych ważnych konstrukcji o przeznaczeniu gospodarczo-technicznym, które stanowią nieodłączne elementy budynków mieszkalnych, gospodarczych i przemysłowych.

Ważnym czynnikiem przy budowie jest obliczenie kanalizacji deszczowej. Wznoszenie systemu „na ślepo” grozi ryzykiem podtopienia lub przesuszenia obszarów krajobrazowych, a także zniszczeniem struktury gruntu.

W przedstawionym przez nas artykule szczegółowo omówiono rodzaje kanalizacji deszczowej, opisano sposoby ich budowy. Przedstawiono podstawowe zasady projektowania systemów odprowadzania wody atmosferycznej. Podano cenne zalecenia dotyczące budowy.

Klasyfikacja rodzajów “kanalizacji deszczowej”

Praktyka budowy różnego rodzaju obiektów pokazuje zastosowanie trzech rodzajów systemów, z których każdy różni się sposobami zbierania i odprowadzania opadów atmosferycznych:

1. Na podstawie otwartych kanałów i rynien (aryczna).
2. Na bazie zamkniętych studzienek i rurociągów (zamknięta).
3. Na podstawie rozwiązania kombinowanego (mieszana).

Pierwszy projekt realizowany jest w praktyce poprzez budowę kanałów łączących rynny zbiorcze i ostatecznie odprowadzających zebraną wodę poza planowany teren.

Wszystkie te elementy kanalizacji deszczowej mają otwarte połączenie z otoczeniem. Do budowy takich obiektów wymagana jest stosunkowo niewielka ilość zasobów i materiałów.

System zamkniętej kanalizacji deszczowej należy uznać za bardziej zaawansowany pod względem konstrukcyjnym. Stosuje się tutaj ukryte linie odprowadzania wody oraz system wpustów deszczowych – specjalnych pośrednich zbiorników retencyjnych.

Otwarta kanalizacja deszczowa w wykonaniu przemysłowym. Głównymi elementami konstrukcji są betonowe korytka, na których nakładane są metalowe płyty kratowe. Na tej samej zasadzie budowane są otwarte systemy kanalizacji deszczowej dla budownictwa jednorodzinnego.

Odprowadzenie zebranej wody odbywa się za pomocą sieci rurociągów ułożonych i ukrytych pod ziemią. Zazwyczaj zebrane opady atmosferyczne są kierowane do oczyszczalni, a stamtąd do akwenów naturalnych zbiorników wodnych.

Trzeci wariant – mieszana kanalizacja deszczowa. Jest budowana z komponentów montażowych przeznaczonych zarówno dla systemów otwartych, jak i zamkniętych.

Projektowanie mieszanej kanalizacji deszczowej odbywa się w oparciu o racjonalność eksploatacji systemu na poszczególnych obszarach terenu. Niebagatelną rolę w decyzji o wyborze wariantu kombinowanego odgrywa strona finansowa jego realizacji.

Osobno należy wyróżnić aryczny (korytkowy) system zbierania i odprowadzania wody deszczowej. Ten schemat kanalizacji deszczowej, wraz z prostotą jego wykonania, charakteryzuje się uniwersalnością eksploatacji.

Aryczna kanalizacja deszczowa ma tę zaletę, że oprócz funkcji odprowadzania wody deszczowej może pełnić rolę dostarczyciela wilgoci dla upraw rolniczych. Jest to również ekonomiczny wariant budowy w porównaniu z innymi projektami.

Dzięki arycznej konstrukcji można zorganizować nie tylko w pełni efektywne odprowadzenie wód opadowych. Ten sam system można z powodzeniem zastosować jako konstrukcję nawadniającą, na przykład na potrzeby gospodarstwa przydomowego (działkowego).

Co uwzględnia się przy obliczeniach?

Dla każdego prywatnego obiektu budowlanego (eksploatowanego obszaru terenu) projektowanie indywidualnego schematu kanalizacji deszczowej jest standardową praktyką.

Jednak za podstawę zawsze przyjmuje się rozwiązania charakterystyczne dla typowych projektów budowy kanalizacji deszczowej. Typowe rozwiązania domyślnie wymagają wykonania obliczeń technicznych przed rozpoczęciem budowy systemu.

Obliczenia wykonywane są zgodnie z SNiP i uwzględniają następujące czynniki charakterystyczne dla danego terenu i obiektu:

• norma opadów rocznych;
• właściwości gruntu;
• powierzchnia obiektu;
• masa odprowadzanych wód;
• wymagana powierzchnia zlewni.

Oprócz informacji o masie odprowadzanych opadów, pozostałe dane można uzyskać kontaktując się z lokalną służbą meteorologiczną. Natomiast umowną ilość odprowadzanych produktów opadów atmosferycznych oblicza się według wzoru, w którym jako dane obliczeniowe przyjmuje się powierzchnię zlewni i parametr intensywności tych opadów.

Postać matematyczna wzoru:

M = (A * 20) * S * k,

W niej odpowiednio:

• M – masa odprowadzanych wód;
• A – intensywność opadów atmosferycznych w ciągu 20 minut;
• S – powierzchnia zlewni (dla dachu dodatkowo +30% całkowitej powierzchni ścian budynku);
• k – współczynnik absorpcji wilgoci przez materiał obiektu.

Jako materiały obiektu często występują pokrycia dachowe (k=1); konstrukcje betonowe i asfaltowe (k=0,9); grunt (k=0,75); tłuczeń, żwir (k=0,45).

Cechy projektowania systemu

Odprowadzanie opadów atmosferycznych z dachu budynku odbywa się za pomocą systemu zbierania wody deszczowej. Są to zewnętrzne linie rurociągów pionowych, umieszczanych pod punktami końcowymi rynien zbiorczych. Z kolei rynny zbiorcze montuje się na obwodzie powierzchni dachu pod dolną krawędzią pokrycia.

Zbieranie wody deszczowej (roztopowej) z powierzchni dachu odbywa się przede wszystkim za pomocą rynien. Te elementy konstrukcyjne montuje się wzdłuż dolnej krawędzi pokrycia dachowego i w najniższym punkcie nachylenia łączą się z pionem. Następnie rurociągiem woda kierowana jest do wpustu deszczowego.

Na płaskich dachach spływ odbywa się bezpośrednio do pionów rurowych. W takim schemacie rurociągi odpływowe są zwykle montowane pionowo wewnątrz budynków, a ich górne kielichy wychodzą na dach i stanowią jedność z pokryciem dachowym. Na płaskich dachach domów jednorodzinnych dopuszczalne jest posiadanie jednego wpustu dachowego.

Jeżeli w domu stosuje się piony wewnętrzne z otwartym wylotem, ich konstrukcja musi umożliwiać odprowadzanie wody roztopowej w zimie do kanalizacji bytowej. Linia odprowadzająca musi być wyposażona w syfon. Na podstawie danych obliczeniowych dotyczących masowego przepływu wody dobiera się średnicę rur do budowy pionu kanalizacji deszczowej.

Tabela doboru rur pod pion:

Preferowanym materiałem rur wewnętrznych rur spustowych jest plastik, azbestocement, żeliwo. Rury blaszane i plastikowe są zwykle stosowane do budowy zewnętrznego systemu kanalizacji deszczowej.

Podczas montażu poziomych linii magistralnych należy zachować normatywny spadek (nie mniej niż 0,005 m i nie więcej niż 0,15 m na 1 m długości linii).

W projektach kanalizacji deszczowej dla budownictwa jednorodzinnego zwykle przewiduje się stosowanie rur plastikowych do montażu magistrali liniowych. Nie jest to najbardziej niezawodne rozwiązanie, ale najbardziej ekonomiczne. Jednak częste uszkodzenia poszczególnych odcinków niweczą całe oszczędności.

Na potrzeby konserwacji technicznej należy przewidzieć zamontowanie rewizji i wyczyściaków. Na pionach kanalizacji deszczowej rewizje montuje się w obrębie dolnej kondygnacji budynku.

Aby obliczyć przepustowość koryt liniowej kanalizacji deszczowej, należy uwzględnić powierzchnię odwadnianego obiektu, wielkość spadku w kierunku kanałów oraz współczynnik nasiąkliwości przyjęty dla pokrycia terenu. Oprócz tych danych konieczne będzie również obliczenie przekroju hydraulicznego koryta.

Ogólne zasady urządzania “kanalizacji deszczowej”

Właściciele domów prywatnych są w stanie samodzielnie budować instalacje do gromadzenia i odprowadzania wód deszczowych (roztopowych). Po wykonaniu wszystkich obliczeń i zakupie wymaganych materiałów przystępuje się do działań związanych z urządzeniem kanalizacji deszczowej.

Najpierw kopie się rowy pod linie odprowadzające wodę na terenie wokół domu, zgodnie z zaplanowanym schematem. Rowy doprowadza się do punktów lokalizacji pionów spustowych (rur spustowych). Do planowania systemu prywatnego gospodarstwa wystarczająca jest głębokość rowów 300-500 mm.

Podczas wykonywania wykopów rowów uwzględnia się spadek przyszłych rurociągów (lub koryt) w kierunku centralnego zbiornika gromadzącego wodę. Dno gotowych rowów zagęszcza się przez ubicie i zasypuje warstwą piasku rzecznego (o wysokości co najmniej 200 mm).

Na placach pod rurami spustowymi kopie się wykopy pod wpusty deszczowe i instaluje je. Te elementy systemu to zbiorniki prostokątne o niewielkiej pojemności (5-10 litrów).

Do budowy studzienek rewizyjnych i obrotowych zaleca się stosowanie gotowych przemysłowych plastikowych zbiorników lub wykonywanie odlewów z polimerobetonu. Pierwsza opcja jest droższa, ale łatwiejsza w montażu i konserwacji.

Wpusty deszczowe produkowane przemysłowo są zazwyczaj wyposażone w kosze do zbierania dużych zanieczyszczeń. Naturalne zanieczyszczenia nieuchronnie dostają się do kanalizacji deszczowej wraz z przepływami wody deszczowej.

Jedna z wielu istniejących konstrukcji wpustów deszczowych. Materiał wykonania – plastik. Optymalny wybór w ramach projektów prywatnych nieruchomości. Takie zbiorniki są zazwyczaj wyposażone w kosze-filtry do zatrzymywania dużych zanieczyszczeń.

W zależności od wybranej technologii budowy kanalizacji deszczowej (otwartej lub zamkniętej), w rowach układa się korytka lub montuje linię z rur polimerowych.

Jeśli wykonuje się prosty system korytek odprowadzających z odprowadzeniem na pobliską trawę, zaleca się przewidzieć ryzyko możliwego wymywania gleby w miejscach odpływu. Elementy montażu zamkniętego w miejscach połączeń należy bezwzględnie uszczelnić.

Tak zebrane elementy komunikacji muszą być podłączone do wspólnego zbiornika gromadzącego lub kolektora sieci centralnej.

Należy również zadbać o budowę filtrów-wychwytywaczy piasku bezpośrednio przed wejściem do wspólnego zbiornika. I nie zapomnieć o zainstalowaniu studzienek rewizyjnych. Ich montaż jest niezbędny na odcinkach magistrali dłuższych niż 10 metrów, a także w miejscach schematu, gdzie występują zakręty linii odprowadzającej wodę.

Sposoby odprowadzania zebranej wody

Poważnym zadaniem dla właścicieli nieruchomości podmiejskich jest odprowadzenie wody deszczowej zebranej z całej powierzchni działki.

Jeśli w pobliżu domu nie ma centralnych sieci, do rozwiązania tego zadania pozostają dwie opcje:

1. Gromadzenie w specjalnym zbiorniku z późniejszym wykorzystaniem do podlewania;
2. Odprowadzanie wody ze zbiornika do gruntu lub do naturalnych stref przyrodniczych.

Pierwszy wariant uważa się za racjonalny, pod warunkiem, że na terenie domu znajdują się obiekty do podlewania. W takim przypadku potrzebne będzie proste urządzenie (domowa stacja pomp) do wypompowania wody ze zbiornika akumulacyjnego, a następnie jej dostarczenia na obszary nawadniane.

Schemat odprowadzania zebranej wody deszczowej do gruntu. Jeden z możliwych do zastosowania schematów, dostępnych dla właścicieli domów podmiejskich. Wydajność pod względem szybkości odprowadzania jest niska, ale biorąc pod uwagę zastosowanie na małych obszarach, ten schemat jest całkowicie odpowiedni.

Drugi wariant wiąże się z dużymi trudnościami. Odprowadzenie do gruntu jest procesem czasochłonnym. Ile czasu to zajmie, zależy od zdolności gruntu do wchłaniania wilgoci. Na różnych obszarach terenu współczynnik nasycenia gleby wilgocią może się znacznie różnić.

Aby odprowadzać wody z kanalizacji deszczowej do naturalnych stref przyrodniczych („na rzeźbę terenu” lub „na krajobraz”), konieczne będzie zrealizowanie dodatkowego schematu. Schemat ten obejmuje centralny zbiornik wodny oraz system gruntowego doczyszczania, na przykład pole filtracyjne.

Schemat odprowadzania „na rzeźbę terenu” lub „na krajobraz” wiąże się z trudnościami w budowie modułów oczyszczających. Oba warianty wymagają uzgodnienia z organami ochrony środowiska.

Zazwyczaj w sprawie uzgodnienia właściciel nieruchomości (działki) musi zwrócić się do następujących organizacji:

1. Departament Nadzoru Przyrodniczego.
2. Urząd Rybołówstwa.
3. Urząd Nadzoru Konsumenckiego.
4. Zarząd Gospodarki Wodnej Zlewni.
5. Centrum Hydrometeorologii i Monitoringu Środowiska.

Pod przedmiotem uzgodnienia rozumie się „Projekt normatywów charakteryzujących procedurę zrzutu”. Na podstawie takiego projektu wydawane jest zezwolenie dopuszczające zrzut zanieczyszczeń „na krajobraz” lub „na rzeźbę terenu”, a także podejmowana jest decyzja o udostępnieniu obiektu wodnego.

Zrzut wody z kanalizacji deszczowej „na rzeźbę terenu” lub „na krajobraz”. Tego typu schematy nie są regulowane przez dokumenty SNiP (normy budowlane).

Realizacja takich wariantów w sposób nielegalny wiąże się z ryzykiem wysokich grzywien, a legalny zrzut wymaga uzgodnienia z organami władzy.

Projekty prywatnych nieruchomości tradycyjnie obejmują, oprócz kanalizacji deszczowej, inne sieci komunikacyjne. Kanalizacja bytowa i system drenażowy również są częścią instalacji domowych. Zasada ich działania niewiele różni się od funkcjonowania kanalizacji deszczowej, w czym właściciele domów prywatnych często upatrują możliwość wykorzystania tych sieci.

Tymczasem łączenie kanalizacji deszczowej z bytową siecią odprowadzania ścieków jest zabronione przez SNiP. Zakaz łączenia różnych rodzajów kanalizacji wynika z oczywistych czynników.

Tak, pod warunkiem odprowadzenia wody deszczowej do kanalizacji bytowej i biorąc pod uwagę wysoką intensywność opadów atmosferycznych, normalny poziom ścieków kanalizacyjnych jest kilkukrotnie zawyżony.

Zalewanie studzienek roboczych prowadzi do blokady ścieków bytowo-fekalnych. Osady błotne oraz naturalne zanieczyszczenia przedostają się do systemu kanalizacji bytowej. W rezultacie po kolejnej ulewie wykonawcy obiektu będą musieli zająć się czyszczeniem systemu.

Połączenie kanalizacji deszczowej z magistralą kanalizacyjną grozi przyniesieniem opłakanych skutków. Przepełnienie systemu odwodnienia z powodu naruszenia obliczeniowych obciążeń prowadzi do zalewania fundamentów budynku.

Częste zalewania naruszają strukturę gruntu, co powoduje przemieszczenie bloków fundamentowych, podmywanie podstawy pod konstrukcją monolityczną, a w przyszłości może doprowadzić do zniszczenia budynku.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Przydatne filmy wideo poszerzą Państwa horyzonty dotyczące przeznaczenia i montażu kanalizacji deszczowej.

Wideo #1. Kanalizacja deszczowa w domu prywatnym – od projektu do montażu:

Wideo #2. Technologie przemysłowe:

Etapy projektowania i dokładnego obliczania kanalizacji deszczowej są nieodłączną częścią budowy domów prywatnych. Starannie przemyślany projekt kanalizacji deszczowej i precyzyjne obliczenia – to trwałość budynku i komfortowe warunki dla jego mieszkańców.

Chcecie Państwo opowiedzieć, jak urządziliście kanalizację deszczową na własnej działce rekreacyjnej? Chcecie podzielić się przydatnymi informacjami i zamieścić zdjęcia na temat artykułu? Proszę pisać komentarze w poniższym bloku.