Проблема поддержания водного баланса грунта, формирования благоприятных условий для эксплуатации зданий и выращивания растений разрешается посредством организации дренажных систем. С помощью этих инженерно-технических сооружений, обладающих разветвленной структурой труб, и связанных с ними дренажных колодцев обеспечивается сбор и отведение грунтовых вод.
С точки зрения глубины залегания выделяют следующие виды дренажных систем:
Таблица 1
| Особенности функционирования | Виды дренажных систем | |
| Для обеспечения глубинного дренажа | Для обеспечения поверхностного дренажа | |
| период эффективной работы | функционирует круглый год | функционирует в теплый период |
| глубина траншеи | от 1,5 м | от 0,7 м |
| функция | позволяют исключить переувлажнение грунта из-за атмосферных осадков | позволяют существенно понизить значения уровня грунтовых вод |
| наличие выравнивающего песчаного слоя | 5 см | 5 см |
| значение сечения щебневого слоя в геотекстильном материале вокруг дренов | 40х40 | 40х40 |
| наличие обратной засыпки траншей песком | имеется | имеется |
| вычисление длины дренов | 1 погонный метр дренажа обеспечивает сбор воды с 8-9 м2 участка на глинистых грунтах и с 13-14 м2 на песчаных грунтах | 1 погонный метр дренажа обеспечивает сбор воды с 8-9 м2 участка на глинистых грунтах и с 13-14 м2 на песчаных грунтах |
| необходимость устройства коллектора и насосной станции | не требуется | требуется |
С точки зрения конструктивных особенностей дренажа выделяют:
Дренажные колодцы
Посредством дренажных колодцев, размещаемых в зонах поворота дренажных труб, обеспечивается сбор влаги, задается направление для ее отведения, выполняется обслуживание трубопровода.
Дрены (трубы)
Ключевым компонентом дренажной системы являются дрены, выполняемые из полимерных, композитных, асбестоцементных, геотекстильных либо керамических материалов, обладающих фильтрующими способностями (свойствами пропускать лишь влагу, но исключать попадание в трубы грунта).
Наиболее оптимально для изготовления дренов применять современные композитные и полимерные материалы. В отличие от асбестоцементных и керамических, такие трубы не требуют предварительной обработки (пропилов и отверстий), фильтрующих муфт, защиты стыковых соединений.
Дрены принято располагать по всему периметру участка. При этом необходимо выполнить расчет глубины их залегания и изобразить на плане участка линии прохода дренов.
Расчет глубины залегания дренов базируется на показателях глубины промерзания в зимнее время и глубины фундаментов строений на участке.
Необходимо придерживаться принципа: дрены должны размещаться ниже уровней промерзания почв, в противном случае в период паводка дренаж не обеспечит отведение талых вод из-за переполнения труб льдом. Лед в дренах тает очень медленно, при этом паводок способен затопить подвальные помещения, корни растений и произвести иные разрушительные действия.
Чтобы сделать грамотный расчет по глубине промерзания, нужно воспользоваться специальной схемой, на которую нанесены изолинии глубины промерзания почв для различных регионов РФ. На этой схеме выбирается показатель глубины промерзания грунтов в конкретном регионе.
При этом для получения минимального значения глубины залегания дренов от показателя глубины промерзания грунтов в конкретном регионе требуется вычесть:
Так, для московского региона показатель глубины промерзания грунтов равен 140 см. Для вычисления минимального значения глубины залегания дренов при их диаметре в 25 см от этого значения требуется отнять 30 см: 140 – 30 = 110 см.
Второй вариант вычисления минимальной глубины залегания дренов базируется на значении глубины фундамента: к показателю глубины фундамента достаточно добавить 0,5 м. В данном случае грунтовые воды будут эффективно «перехватываться» дренажом.
Устройство дренажных систем
Для устройства дренажа на участке выполняются изыскательские работы, готовится рабочая документация и подбирается тип дренажной системы. В частности, в условиях ровного участка - без сложных транспортных и инженерных коммуникаций, вдали от водоемов - рекомендуется выполнить простой траншейный дренаж, для которого потребуется:
Для участков, располагающихся в зоне оползней или поблизости от водоемов, удачным выбором будет комбинированная система с вертикальными скважинами, пластовым дренажом, установкой насосного оборудования.
Дренажные насосы
Если удаление имеющейся воды из дренажных систем естественным способом исключается, в целях ликвидации воды применяют специальные дренажные насосы, приспособленные для функционирования в погруженном состоянии, которые способны откачивать сильно загрязненную жидкость. Дренаж производится через нижний блок агрегата, оснащенный фильтрующей решеткой. Двигатель дренажных насосов оснащен колесами с лопастями, которые чаще выполняются из нержавеющей стали. Отличие этого оборудования - надежная изолированная электрическая часть, монтаж непосредственно в дренажных колодцах, защита от «сухого хода», перегрева посредством термореле и поплавковых выключателей.
Условия функционирования насосов
Выбирая дренажный насос для конкретных эксплуатационных условий, требуется определить степень загрязненности рабочей среды. Наличие ила, излишне крупных камней, чересчур высокого процента песчаной взвеси может вывести оборудование из строя. Поэтому важно установить соответствие параметров насоса конкретным эксплуатационным условиям.
Так, дренажные насосы Pedrollo отличаются типом рабочей среды, предназначением, возможностью прохождения через них твердых элементов (таблица 2).
Таблица 2
| Серия насоса | Тип рабочей среды (предназначение) | Возможность прохождения твердых элементов |
| RX-GM VORTEX – 2013 | загрязненные воды, не имеющие абразивных включений (осушение небольших затопленных помещений, переработка бытовых стоков) | до 20 мм |
| TOP | сточные воды, не имеющие абразивных включений (осушение небольших затопленных помещений, переработка бытовых стоков, осушение малых канализационных отстойников) | до 10 мм |
| TOP-GM | светлые сточные воды, не имеющие абразивных включений (осушение небольших затопленных помещений, переработка бытовых стоков) | до 10 мм |
| TOP-Floor | сточные воды, не имеющие абразивных включений (осушение небольших затопленных помещений, любых объектов, требующих минимума влаги) | до 2 мм |
| TOP-VORTEX | загрязненные воды, химически неагрессивные к конструкции насоса (осушение бассейнов, бытовых стоков, малых канализационных отстойников, дренажных колодцев) | до 20 мм |
| TOP-VORTEX/GM | загрязненные воды (осушение бассейнов, ванн, бытовых стоков, малых канализационных отстойников, дренажных колодцев) | до 20 мм |
| RX | светлые сточные воды, не имеющие абразивных включений (осушение небольших затопленных помещений, переработка бытовых стоков) | до 10 мм |
| RX VORTEX | загрязненные воды (осушение дренажных колодцев, применение для бытовых нужд) | до 40 мм для моделей RX 4/40, а также RX 5/40 до 20 мм для моделей RX 2/20, а также RX 3/20 |
| D | сточные либо немного загрязненные воды (осушение затопленных помещений, бассейнов, ванн, переработка бытовых стоков) | до 3 мм для D30 до 6 мм для D18-D20 до 10 мм для D6-D8-D10-D15 |
| DC | сточные либо частично загрязненные воды | до 3 мм для DС30 до 6 мм для DС20 до 10 мм для DС8-DС10-DС15 |
| ZD | сточные либо частично загрязненные воды (осушение небольших затопленных помещений, переработка бытовых стоков) | до 10 мм |
Выбирая насос для обслуживания дренажной системы участка с песчаной почвой, рекомендуется исключить модели RX-GM VORTEX – 2013, TOP, TOP-GM, TOP-Floor, TOP-VORTEX, RX – они не предназначены для откачивания воды с абразивными включениями.
При наличии на участке мелкокаменистой почвы рекомендуется исключить модели, позволяющие перекачивать жидкость с твердыми включениями лишь очень малого размера. Как видно из таблицы 2, к числу таких серий относятся TOP-Floor, RX, D, DC, ZD, TOP, TOP-GM. И, напротив, серии TOP-VORTEX и TOP-VORTEX/GM будут в этом случае хорошим выбором.
При использовании на участке пестицидов и больших объемов удобрений рекомендуется также исключить модели, не позволяющие откачивать жидкости, химически агрессивные к конструкции насоса (в частности, серию TOP-VORTEX).
С учетом подобных критериев выбора наиболее надежным для организации эффективной системы дренажа на песчано-каменистых участках, где практикуется внесение химических удобрений, будет выбор дренажных насосов TOP-VORTEX/GM и RX VORTEX. Для обслуживания прочих участков хорошо подойдут любые другие серии дренажных насосов Pedrollo.
Определение производительности дренажного насосного оборудования
Необходимая производительность дренажного насоса зависит от размеров обслуживаемых дренажных колодцев либо коллектора. Предположим, имеется коллектор, объем которого равен 40 м3. При пиковой нагрузке на дренаж необходимо насосное оборудование, способное откачать воду из коллектора за 6 часов. В данном случае расчет производительности насоса осуществляется следующим образом: 40 м3 : 6часов = 6,7 м3/ч.
Таблица 3
| Вид насосного оборудования | Производительность, м3/ч | Максимальное значение напора, метров | Уровень опорожнения от поверхности дна, мм |
| RX-GM VORTEX – 2013 | 10,8 | 9 | 25 |
| TOP | 24 | 14,5 | 14 для моделей TOP 1-2-3 30 для моделей TOP 4-5 |
| TOP-GM | 15,6 | 10,5 | 14 |
| TOP-Floor | 9,6 | 9 | 2 |
| TOP-VORTEX | 10,8 | 7 | 25 |
| TOP-VORTEX/GM | 10,8 | 7 | 25 |
| RX | 18 | 20 | 14 для моделей RX 1-2-3 30 для моделей RX 4-5 |
| RX VORTEX | 22,8 | 13 | 25 для моделей RX 2/20, RX 3/20 50 для моделей RX 4/40, RX 5/40 |
| D | 24 | 27 | 23 для моделей D6-D8-D10-D18-D20 15 для моделей D15-D30 |
| DC | 24 | 27 | 23 для моделей DС8-DС10-DС20 15 для моделей DС15-DС30 |
| ZD | 18 | 14 | 25 |
Как видно из таблицы 3, исходя из требований к производительности насосного оборудования, для описываемых условий подойдет любой из дренажных насосов Pedrollo.
Определение напора дренажного насосного оборудования
Еще одной важнейшей характеристикой насосного оборудования является напор, минимальное значение которого определяется двумя параметрами:
Высота в данном случае равна разнице между пунктом сброса жидкости и пунктом погружения насосного оборудования. Кроме того, во внимание надо принимать значение коэффициента сопротивления воды при ее прохождении по дренам, оно равно 0,1 (на каждых 10 м горизонтального трубопровода утрачивается 1 м напора).
Выполним расчет напора для следующих условий. Насос установлен в дренажном колодце либо коллекторе на глубине 1,5 м. Дрены протянуты через возвышенность высотой 2 м на расстояние 22 метра. За возвышенностью имеется место стока (канава), предназначенное для сброса воды. В данном случае минимальное значение напора составит: 1,5 м (глубина установки насоса) * 2 м (высота возвышенности) * 22 м (длина трубопровода) * 0,1 (коэффициент сопротивления воды) = 6,6 м.
Как видно из таблицы 3, исходя из требований, предъявленных к напору насосного оборудования, в данном случае подойдет любой из дренажных насосов Pedrollo.
Определение уровня опорожнения от дна
При выборе насоса для использования в дренажных системах на участках не имеет смысла приобретать оборудование, выкачивающее жидкость «насухо». Такие насосы (например, серия Pedrollo TOP-Floor) обеспечивают минимальное значение уровня опорожнения от поверхности дна – около 2 мм. Это оборудование целесообразно использовать для осушения небольших затопленных помещений, а также любых объектов, требующих минимума влаги. Как следует из таблицы 3, все иные дренажные насосы Pedrollo демонстрируют уровень опорожнения в диапазоне 14-50 мм, этого вполне достаточно для эффективного функционирования дренажных систем на участках.