Будівництво водойм, ландшафтна архітектура і зелене будівництво

Правильно спроектувати і побудувати водойму можна, тільки спираючись на матеріали детальних досліджень: топографічні, гідрологічні, геологічні, гідрогеологічні, санітарно-гігієнічні (бактеріологічні). На основі зазначених видів вишукувань повинні бути вирішені наступні питання.

1. Форма і площа дзеркала (акваторії) водойми, які задаються ландшафтним архітектором виходячи з основного призначення водойми, проектованого на об'єкті, розмірів ділянки, типу і розміру споруд. При цьому форма водойми може бути найрізноманітнішою, включати в себе як окремі водойми, так і їх каскад при з'єднанні водойм струмками або сполучають спорудами.

2. Обсяг води у водоймі, який залежить від площі акваторії, призначення водойми, його середньої глибини, джерел водного живлення і нормативного (або можливого) водооборота. Не виключено, що невідповідність обсягу і інших факторів, що на нього факторів може викликати зміни початкового проектного рішення або створити додаткові труднощі, вирішення яких може привести до значних додаткових затрат.

3. Середня та максимальна глибини водойми, які визначаються виходячи з різних факторів, до яких відносяться площа акваторії, ставлення до водної рослинності, види зариблення та породи риб, характер використання риби та ін. При цьому максимальна глибина може залежати від гідрогеологічних особливостей об'єкта та характеру використання риби. При риборозведення та зимівлі риб необхідно пристрій так званої зимувальної ями глибиною 2,5. 4,5 м.

4. Зонування акваторії (дзеркала води) водойми, яке повинно бути вирішене заздалегідь, так як воно залежить від видів використання водойми і може включати в себе наступні напрямки: глибоководна зона для перезимівлі риб; мілководна зона для прогріву води, використовуваної для зрошення; зона водної рослинності для біологічного очищення води, зона розміщення пляжу; зона декоративної водної або околоводной рослинності та ін.

5. Крутизна укосів (коефіцієнти закладення укосів), яка повинна бути визначена в самому початку проектування, так як всі роботи по створенню водойми-копані починається з пристрою котловану. При проведенні інженерно-геологічних вишукувань на основі складеного завдання на це питання має бути дана відповідь. Найкращим рішенням є висвітлення в звіті трьох позицій: кут природного укосу в сухому стані, кут природного укосу в мокрому стані і кут внутрішнього тертя по інженерно-геологічних елементах (ІГЕ). Якщо ці дані відсутні або відсутні результати інженерно-геологічних вишукувань, то відомості по куту внутрішнього тертя можуть бути взяті за СНиП 2.02.01-83 * «Підстави будівель і споруд».

6 Захист від фільтрації, яка влаштовується в тих випадках, коли водоймище створюється на легких водопроникних грунтах і фунтах при глибокому рівні залягання грунтових вод (нижче дна водойми). Захист від сильної фільтрації може бути виконана з традиційних місцевих матеріалів (глиняний ущільнений екран, піщано-глиниста суміш, глинобетон і ін.); традиційних промислових матеріалів (бетон, залізобетон з ущільнювальними добавками і т.д.); нових синтетичних матеріалів (поліетиленові, гумові); нових видів покриттів (гнучкі синтетичні мати, заповнені сухим глиняним порошком, і т.д.). Вибір того чи іншого матеріалу залежить від його наявності, вартості, дальності візки, розумної витрати коштів і інших чинників.

7. Захист від забруднення частинками грунту (суффозии), яка здійснюється у випадках підземного водного харчування або потрапляння вод поверхневого стоку у водойму шляхом фільтрації через борти і дно водойми. Максимальну небезпеку становлять дрібні глинисті і мулисті частинки, які проникають у водойму разом з водою через активні пори грунту. Замулення такими частками (якщо не вжити захисних заходів) може бути досить значним, що досягає в прибережній зоні 1,0. 1,5 м. Для боротьби з цим явищем застосовують фільтри як з місцевих матеріалів (піщано-щебеневі), так і в поєднанні з нетканими синтетичними матеріалами (геоткань підвищеної щільності - 350. 550 г / м2).

8. Тип водного харчування, який визначає основне джерело води для наповнення водойми. Типи водного харчування розглянуті раніше. При проектуванні водойми необхідно вибрати один або два з них (в основному, це поверхневий стік, грунтові води або їх комбінація) і закласти в проект. У ряді випадків при виборі типів водного харчування доводиться одночасно проектувати і споруди для забезпечення даного типу харчування (див. П. 10).

9. Аерація грунтової води, яка буває, як правило, необхідна внаслідок малого вмісту кисню, що несприятливо позначається на життєдіяльності водойми взагалі і риби, зокрема. Попутно з аерацією вирішується і питання про підвищення температури холодної підземної води. Такий підігрів потрібен як при використанні води для зрошення, так і для кращого росту риби. Аерацію води можна робити різними способами, але якщо водойма має ландшафтне значення, то краще поєднувати аерацію з іншими пристроями і ефектами. Наприклад, воду у водойму можна не просто подавати, а пропускати через такі споруди, як грот, штучний джерело, струмочок, струмок з каскадом перепадів і малих басейнів, в яких вода буде нагріватися, видавати приємне дзюрчання, грати на сонці. Найбільш ефективним способом аерації води є різного роду фонтани, які можна влаштовувати на березі, на островах або плаваючих островах з можливістю довільного і оперативного зміни місця розташування в межах водойми. Велику роль в аерації води грають також різні гідротехнічні споруди: перепади, швидкотоки, консолі, водопади і інші, які влаштовують як на березі, так і на розділових дамбах при розподілі водойми на кілька ділянок з різним рівнем води.

10. Споруди для водного харчування водойми, які часто потрібні при проектуванні водойми-копані. У гребельних водоймах таке питання не виникає, так як джерело водного харчування - річка або струмок - вже існує і функціонує і завдання зводиться лише до затримання стоку будь-яким типом греблі і скидання надлишку води в період паводків водоскидних спорудою. Водойма-копань на поверхневому стоці може зажадати пристрої двох видів споруд: для збільшення і посилення цього стоку (водозбірні вали, борозни, канали для перекидання стоку з іншого водозбору), а також для очищення, як правило, забрудненого поверхневого стоку (різного виду фільтри для механічного очищення або застосування засобів біологічної очистки води). При влаштуванні водойм на грунтовому живленні може виявитися, що пряме грунтове харчування виявиться недостатнім. У такому випадку можуть бути застосовані методи каптажу джерел або штучне дренування верхніх водоносних горизонтів для посилення грунтового стоку. У разі відсутності таких горизонтів або розташування водойми на відносно рівній поверхні можна використовувати спеціальні свердловини для додаткової подачі води у водойму. Такі свердловини мають невелику глибину (10. 20 м) і можуть використовувати воду, яка за хімічними або бактеріологічними показниками непридатна або малопридатна для питних цілей.

11. Водоскидні споруди, які переслідують дві основні мети: не допускати підйому води вище певного рівня і скидати все надлишки води, які утворюються в результаті повені, паводків, сніготанення або рясних зливових опадів. Пристрій водоскидних споруд пов'язано (залежно від типу водойми) з проведенням гідрологічних, гідрогеологічних та гідравлічних розрахунків. Мета гідрологічних і гідрогеологічних розрахунків - визначення величини розрахункової витрати (як правило, в м3 / с), а мета гідравлічних розрахунків - визначення розмірів скидних споруд в залежності від їх виду, матеріалу, форми та інших показників. Необхідно пам'ятати, що жоден добре спроектований і побудований водойму не може нормально експлуатуватися і виконувати свою роль без водоскидного споруди. Водоскидні споруди можуть мати конструкцію одно- або многоочкових труб, переважно круглого або прямокутного перетину; водозливів з тонкою стінкою, з широким порогом або практичного профілю, а також інші форми.

12. Споруди для повного спорожнення водойми, які зазвичай називаються донними водоспуски або донними водовипусками. Слово "донний» пішло від пристроїв на гребельних водоймах, де по ряду причин необхідно було час від часу проводити повне спорожнення водойми для проведення експлуатаційних і ремонтних робіт. Приблизно такі ж споруди робляться і в великих відкритих басейнах для забезпечення зміни води. Відносно водойм-Копаней справа дещо складніша, оскільки не завжди вдається прокласти донний водоспуск самопливного типу. У цьому випадку доводиться використовувати насос для підняття води з найнижчої точки дна. Для більшої естетичності як самого водоймища, так і водовипускної споруди останнім доцільніше виконати у вигляді окремого колодязя, сполученого з водоймою донним трубопроводом. У свою чергу, наявність такої споруди спонукає використовувати його і в якості водоскидного, якщо рельєф місцевості та інші обставини не зумовлять простішого і економічного рішення.

13. Кратність водообміну, яка в основному залежить від призначення водоймища. Реальний водообмін і потреба в ньому залежать також від обсягу водоймища і гідрологічних і гідрогеологічних особливостей об'єкта. Наприклад, відомо, що великі водойми самі з успіхом справляються з різними навантаженнями при порівняно малому водообмене. Греблі водойми при явному перевищенні обсягів стоку над чашею водойми також не потребують будь-яких додаткових заходах. Часто в таких водоймах без особливих зусиль досягається 10-50-кратний природний водообмін. У решті випадків (в основному стосуються водойм-Копаней обмеженого розміру) доводиться розраховувати і порівнювати обсяг чаші і обсяг стоку для забезпечення нормативного водообміну, який коротко і наближено можна охарактеризувати коефіцієнтом водообміну:

Ландшафтно-декоративна водойма 1,5. 2,5
Рекреаційний водойму 2,0. 4,0
Водоймище для водного спорту 2,0. 4,0
Водоймище для спортивного рибальства 3,0. 4,0
Водоймище для риборозведення 4,0. 5,0 і більше

Якщо природний водообмін в потрібному обсязі здійснити не вдається, то доводиться вдаватися до системи фільтрів для регулярного очищення води.

14. Фільтри для очищення води, які можна поділити на природні і штучні. Природні фільтри, як було зазначено раніше, залежать від природного водообміну, розмірів водойми, типу водного харчування, температури води, ступеня її аерації та інших факторів. Основними очисниками води є рослини і мікроорганізми. З рослин можна відзначити очерет, очерет, рогіз, ситник і ін. Якщо природні очисники води не справляються, то доводиться вдаватися до використання спеціальних споруд - штучних фільтрів. Штучні фільтри (або їх окремі частини) за характером дії можна поділити на механічні, хімічні, аераційні, стерилізують і мікробіологічні.

Найбільш поширеними і більш простими по влаштуванню є механічні фільтри, які очищають воду від механічних домішок. Це, як правило, багатоступінчасті фільтри, що складаються з кварцового піску і щебеню різних фракцій. Хімічні частини фільтрів поглинають окремі елементи, що знаходяться в надлишку або відрізняються небажаними властивостями. Аераційна частина фільтра працює за принципом насичення розчину молекулами повітря і кисню, що призводить до більш швидкого розкладання органічних речовин. Стерилізація розчину проводиться шляхом ультрафіолетового опромінення протікає по прозорому трубопроводу води. Мікробіологічна частина фільтра очищає воду від органічних домішок шляхом переробки цих домішок спеціально заселеними на пористих середовищах бактеріями.

15. Супутні гідротехнічні споруди, які зводять як з метою виконання окремих функцій, так і з метою досягнення видовищного ефекту (споруди гідропластікі, у тому числі одне з перших місць займають різного виду фонтани). Не менш видовищні більш масивні і галасливі споруди типу штучних водоспадів. При цьому їх ефективність, видовищність і гучність безпосередньо залежать від висоти падіння води, витрати і типу поверхні водобійного частини водоспаду.

16. Дренаж для відводу фільтраційних вод і регулювання водного режиму навколишньої території, який є неодмінним заходом при влаштуванні водойми з високим рівнем води в перезволожених грунтах. При цьому можуть бути розглянуті два основних варіанти: коли водойма має низький рівень води, що дозволяє дренувати навколишнє переувлажненную територію; коли рівень води високий, підтоплюються цю ж саму територію.

У першому випадку можливий дренаж території зі скиданням дренажних вод у водойму і видаленням надлишку води через водоскидна спорудження. В цьому випадку є один істотний недолік - велика відстань від поверхні води до поверхні землі. Вихід із цього становища - організація проміжної штучної тераси на висоті 0,4. 0,6 м над поверхнею води.

У другому випадку при необхідності використання підтоплюються водоймою території необхідний дренаж не тільки цієї території, але і кільцевої дренаж самого водоймища для перехоплення потоку фільтраційних вод. В цьому випадку утворюється єдина дренажна мережа (навколо водойми і на території), вода з якої перекачується у водойму і підсилює його водне харчування. В умовах важких перезволожених навесні грунтів Підмосков'я необхідний дренаж зони установки надмалих водойм з жорсткою облицюванням чаші для запобігання спливання водойми над поверхнею землі.

Греблі водойми створюються як на постійних, так і на тимчасових водотоках. Поверхневий стік з обмежених басейнів часто називають місцевим стоком, на відміну від стоку з більших басейнів, званого річковим стоком. Будівництво гребельних водойм має на меті регулювання стоку, яке полягає в тому, що більш рясний стік весняного водопілля та паводків затримується в водоймах і витрачається, як правило, влітку, коли витрата води в водотоках різко падає. Тип регулювання стоку визначається, головним чином, періодом часу, протягом якого відбувається це регулювання. Відповідно до цього виділяють кілька основних типів регулювання стоку, до яких можна віднести багаторічна сезонне і добове регулювання. Можуть бути й інші типи регулювання стоку, що залежать від основного цільового призначення.

Оцінюючи тип регулювання з позицій використання водойм на об'єктах ландшафтної архітектури, слід зазначити основні характерні особливості водойм. Перш за все, вода служить важливим компонентом ландшафту, а не об'єктом господарського використання.

У водоймах багаторічного регулювання стоку:

• обсяг чаші може перевершувати обсяг середнього річного стоку;
• чаша водойми може бути заповнена стоком не обов'язково за один рік;
• скидний витрата сильно трансформується водоймою;
• при великій витраті водоскидних споруд коливання рівнів порівняно невеликі;
• підводні укоси чаші водойми оголюються рідко і на незначну величину (за винятком цільового спорожнення водойми).

Тип багаторічного регулювання стоку найбільш придатний для гребельних водойм ландшафтного призначення.

У водоймах сезонного регулювання стоку:

• обсяг чаші розрахований на заповнення протягом одного сезону (року);
• зарегульований весняний стік в значній мірі витрачається в маловодний період (в основному, в сільському господарстві);
• коливання рівнів води значні;
• підводні укоси чаші водойми при зниженні рівня значно оголюються.

Тип сезонного регулювання стоку на об'єктах ландшафтної архітектури небажаний. При необхідності використання водойм з сезонним регулюванням стоку для створення елементів ландшафту доцільно змінити характер використання водойми і тип регулювання. Принцип добового регулювання може бути застосований при вирішенні питань гідропластікі, коли необхідний обсяг води може бути акумульовано лише вночі, а витрачений - в денні години. Одним із складних питань при цьому є оформлення значних площ укосів і дна водойми в період сильного зниження рівня.

Джерело. Будівництво та експлуатація об'єктів ландшафтної архітектури. Теодоронскій В.С.