Проницаемые поверхности изготавливаются либо из пористого материала, который позволяет ливневой воде течь через него, либо из непористых блоков, расположенных так, чтобы вода могла течь между зазорами. Водопроницаемое покрытие также может включать в себя различные методы покрытия дорог, парковок и пешеходных дорожек. Водопроницаемые поверхности дорожного покрытия могут состоять из: проницаемый бетон, пористый асфальт, брусчатка или брусчатка. В отличие от традиционных непроницаемых материалов для дорожного покрытия, таких как бетон и асфальт, проницаемые системы дорожного покрытия позволяют ливневой воде просачиваться и проникать через дорожное покрытие в слои заполнителя и/или почву под ним. Помимо уменьшения поверхностного стока, проницаемые системы дорожного покрытия могут улавливать взвешенные твердые частицы, тем самым фильтруя загрязняющие вещества из ливневых вод.
Водопроницаемое покрытие обычно используется на дорогах, тропинках и парковках, подверженных легкому движению транспортных средств, таких как велосипедные дорожки, полосы служебного или аварийного доступа, обочины дорог и аэропортов, а также тротуары и подъездные пути к жилым домам.
Описание и применение
Проницаемые решения могут быть основаны на пористом асфальте и бетонных поверхностях, бетонных брусчатках (системах проницаемого бетонного покрытия – PICP) или травяных брусчатках на полимерной основе, решетках и георешетках. Пористые покрытия, такие как проницаемый бетон и проницаемый асфальт, лучше подходят для городских территорий, где наблюдается более частое движение автотранспорта, тогда как бетонные покрытия, решетки и геоячейки лучше подходят для движения легкового транспорта, пешеходных и велосипедных дорожек, а также переполненных парковок. Водопроницаемая бетонная брусчатка позволяет воде просачиваться и проникать через брусчатку в слои заполнителя и/или почву под ней. Непроницаемые бетонные брусчатки, установленные с достаточным пространством между каждым брусчаткой, функционируют так же, как и проницаемые бетонные брусчатки, поскольку они позволяют ливневой воде стекать в пустоты между каждым брусчаткой, заполненные либо крупным заполнителем, либо растительностью, к каменному и/или грунтовому основному слою. для инфильтрации и фильтрации на месте. Решетки для травы на полимерной основе или ячеистые системы асфальтоукладчиков обеспечивают усиление несущей способности грунтовых поверхностей из гравия или газона.
Травяная брусчатка, пластиковые армирующие сетки для газона (PTRG) и геоячейки (ячеистые удерживающие системы) представляют собой сотовые трехмерные сетчато-ячеистые системы, изготовленные из тонкостенного пластика HDPE или других полимерных сплавов. Они обеспечивают укрепление травы, стабилизацию грунта и удержание гравия. 3D-структура усиливает заполнение и передает вертикальные нагрузки с поверхности, распределяя их по большей площади. Выбор типа сотовой сетки в значительной степени зависит от материала поверхности, интенсивности движения и нагрузок. Ячеистые решетки устанавливаются на подготовленный базовый слой из камня открытого типа (с большим расстоянием между пустотами) или искусственного камня (более прочный). Поверхностный слой может представлять собой утрамбованный гравий или верхний слой почвы, засеянный травой и удобрениями. Ячеистая сетка не только поддерживает нагрузку, но и уменьшает уплотнение почвы, сохраняя ее проницаемость, а корни улучшают проницаемость за счет своих корневых каналов.
В новых пригородах пористые тротуары защищают водоразделы, задерживая и фильтруя нагонный поток. В существующих населенных пунктах и городах реконструкция и реконструкция открывают возможности для внедрения методов управления ливневыми водами. Водопроницаемое покрытие является важным компонентом процесса освоения земель с низким уровнем воздействия (LID), процесса освоения земель в Соединенных Штатах, который пытается свести к минимуму воздействие на качество воды, и аналогичной концепции устойчивых дренажных систем (SuDS) в Соединенном Королевстве.
Инфильтрационная способность естественной почвы является ключевым фактором при проектировании для определения глубины залегания скального основания для хранения ливневых вод или необходимости устройства дренажной системы.
Преимущества
Управление стоком
Доказано, что проницаемые поверхности мощения эффективны в борьбе со стоком с мощеных поверхностей и пополнении запасов грунтовых вод. Большие объемы городских стоков вызывают серьезную эрозию и заиление поверхностных водоемов. Водопроницаемая брусчатка обеспечивает твердую поверхность земли, достаточно прочную, чтобы выдерживать тяжелые нагрузки, например, большие транспортные средства, и в то же время позволяет воде фильтроваться через поверхность и достигать нижележащих почв, имитируя естественное поглощение грунта. Они могут уменьшить наводнения в нижнем течении и эрозию берегов рек, а также поддерживать базовый сток рек, чтобы поддерживать самоподдерживающуюся экосистему. Водопроницаемая брусчатка также борется с эрозией, возникающей, когда трава сухая или мертвая, заменяя заросшие травой участки в пригородных и жилых районах. Целью является контроль ливневых стоков в их источнике, сокращение стоков и улучшение качества воды за счет фильтрации загрязняющих веществ в подземных слоях.
Контроль загрязняющих веществ
Чтобы контролировать загрязняющие вещества, обнаруженные в поверхностном стоке, проницаемые поверхности дорожного покрытия улавливают ливневые воды в почве или основании заполнителя под дорогой или тропинкой, а затем очищают стоки посредством просачивания, что позволяет воде проникать, поддерживая пополнение грунтовых вод или удерживая ливневые воды, которые будут выпущены. обратно в муниципальные системы управления ливневыми водами после урагана. Водопроницаемые системы дорожного покрытия доказали свою эффективность в снижении содержания взвешенных веществ, биохимической потребности в кислороде (БПК), химической потребности в кислороде и концентрации аммония в грунтовых водах. В районах, где инфильтрация невозможна из-за неподходящих почвенных условий, проницаемые покрытия используются в режиме ослабления, при котором вода удерживается в покрытии и медленно высвобождается в системы поверхностных вод между ливнями.
Деревья
Водопроницаемые тротуары могут дать городским деревьям пространство для укоренения, необходимое им для роста до полного размера. Основание дорожного покрытия «структурно-грунтовое» объединяет структурный заполнитель с грунтом; пористая поверхность пропускает жизненно важный воздух и воду в зону укоренения. Это объединяет здоровую экологию и процветающие города с живыми кронами деревьев наверху, городским движением на земле и живыми корнями деревьев внизу. Преимущества проницаемых материалов для роста городских деревьев не были убедительно продемонстрированы, и многие исследователи заметили, что рост деревьев не увеличивается, если при строительстве практикуется уплотнение материалов перед установкой проницаемых тротуаров.
Уменьшение эффекта теплового острова
Результаты исследований показывают, что использование покрытия с высоким альбедо (отражающим) и проницаемым покрытием потенциально может смягчить эффект приземного теплового острова и улучшить качество воздуха, а также потенциально улучшить тепловой комфорт человека. По сравнению с непроницаемым покрытием, проницаемое покрытие оказывает минимальное тепловое воздействие на приповерхностный воздух благодаря своей способности к теплообмену.
Недостатки
Объемы стока
Водопроницаемые покрытия предназначены для замены эффективных непроницаемых площадей (EIA), но в некоторых случаях могут использоваться для отвода ливневых вод с других непроницаемых поверхностей на площадке. Использование этого метода должно быть частью общей системы управления ливневыми водами на объекте и не является заменой других методов.
Во время крупных штормовых событий уровень грунтовых вод под пористым покрытием может подняться на более высокий уровень, что препятствует впитыванию осадков в землю. Некоторая дополнительная вода хранится в открытом градуированном или дробленом каменном основании дренажа и остается до тех пор, пока земляное полотно не сможет впитать воду. Для глинистых почв или других почв с низким или «не» дренажем важно увеличить глубину дробленного каменного основания дренажа, чтобы обеспечить дополнительную емкость для воды, ожидающей инфильтрации.
Загрязняющая нагрузка
Сток через некоторые виды землепользования может загрязняться, когда концентрации загрязняющих веществ превышают те, которые обычно встречаются в ливневых водах. К таким «горячим точкам» относятся коммерческие питомники растений, предприятия по переработке отходов, заправочные станции, промышленные хранилища, пристани для яхт, некоторые открытые погрузочные сооружения, общественные рабочие площадки, генераторы опасных материалов (если контейнеры подвергаются воздействию осадков), сервисные, моечные и ремонтные зоны для транспортных средств, а также объекты паровой очистки. Поскольку пористое покрытие является методом инфильтрации, его не следует применять в горячих точках ливневых вод из-за возможности загрязнения грунтовых вод. Все загрязненные стоки должны быть предотвращены от попадания в муниципальные системы ливневой канализации с использованием передовых методов управления (BMP) для конкретной отрасли или вида деятельности.
Вес и объемы перевозок
Справочные источники расходятся во мнениях относительно того, подходят ли низкие или средние объемы и веса движения для пористых покрытий, из-за разнообразия физических свойств каждой системы. Например, вокруг погрузочных платформ для грузовых автомобилей и в местах с интенсивным коммерческим движением пористое покрытие иногда считается неприемлемым. Однако, учитывая разнообразие доступных продуктов, растущее число существующих установок в Северной Америке и целевые исследования, проводимые как производителями, так и организациями-пользователями, диапазон приемлемых приложений, похоже, расширяется. Некоторые компании, производящие бетоноукладчики, разработали продукцию специально для промышленного применения. Рабочие примеры существуют в пожарных цехах, на оживленных парковках торговых комплексов, а также на дорогах общего пользования и частных дорогах, включая перекрестки в некоторых частях Северной Америки с довольно суровыми зимними условиями.
Размещение
Водопроницаемые тротуары могут оказаться неприемлемыми, если уклон земли вокруг тротуара или дренажа в него превышает 20 процентов, когда тротуар находится под уклоном от зданий или когда фундаменты имеют дренажные трубы у подножия фундамента. Ключевым моментом является обеспечение того, чтобы дренаж из других частей участка перехватывался и обрабатывался отдельно, а не направлялся на проницаемые поверхности.
Климат
Холодный климат может представлять особые проблемы. Дорожная соль содержит хлориды, которые могут мигрировать через пористое покрытие в грунтовые воды. Лезвия снегоочистителя могут зацепиться за края блоков бетонной брусчатки или других блоков, повредив поверхности и образовав выбоины. Песок нельзя использовать для борьбы со снегом и льдом на пористых поверхностях, поскольку он закупоривает поры и снижает проницаемость. Несмотря на то, что для снижения рисков были внесены изменения в конструкцию, просачивающиеся стоки могут замерзнуть под дорожным покрытием, вызывая морозное пучение. Другой проблемой является растрескивание, которое возникает исключительно на пористых бетонных покрытиях в результате нанесения соли в зимний период. Таким образом, пористое покрытие рекомендуется для более теплого климата. Однако другие материалы доказали свою эффективность: они даже снижают затраты на зимнее содержание за счет сохранения соли в самом дорожном покрытии. Это также уменьшает количество ливневых стоков, загрязненных хлоридами солей. Водопроницаемый бетон и асфальт, предназначенные для уменьшения повреждений от морозного пучения и растрескивания, успешно используются в Норвегии и Нью-Гэмпшире. Кроме того, опыт подсказывает, что необходимо принимать профилактические меры с быстрым дренажем под пористыми поверхностями, чтобы увеличить скорость таяния снега над землей.
Расходы
Может быть сложно сравнить влияние затрат на традиционные непроницаемые и проницаемые поверхности, учитывая такие переменные, как срок службы, географическое положение, тип проницаемой системы дорожного покрытия и факторы, специфичные для конкретного участка. По некоторым оценкам, стоимость проницаемого покрытия примерно на треть дороже, чем стоимость обычного непроницаемого покрытия. Однако использование проницаемого покрытия может снизить затраты на установку более крупных или большего количества BMP для ливневой канализации на месте, и эту экономию следует учитывать при любом анализе затрат. Кроме того, затраты на воздействие на окружающую среду за пределами объекта из-за неуменьшения объемов ливневых вод и загрязнения на объекте исторически игнорировались или относились к другим группам (местные государственные парки, общественные работы и бюджеты на восстановление окружающей среды, потери рыболовства и т. д.). Проницаемые системы дорожного покрытия, особенно проницаемые бетонные брусчатки, продемонстрировали значительную экономическую выгоду после проведения оценки жизненного цикла, поскольку снижение общего веса материала, необходимого для каждой единицы, снижается за счет природы пористой конструкции.
Долговечность и обслуживание
Водопроницаемые системы дорожного покрытия, особенно с пористой поверхностью, требуют обслуживания, чтобы не допускать попадания в поры мелких заполнителей и не препятствовать проникновению ливневых вод в систему. Частота очистки снова зависит от многих факторов, специфичных для участка, таких как объем сточных вод, соседние участки и климат. Часто очистка проницаемых систем дорожного покрытия выполняется с помощью всасывающих экскаваторов, которые в качестве альтернативы используются для земляных работ в чувствительных зонах и поэтому становятся все более распространенными. Если техническое обслуживание не проводится на регулярной основе, пористые покрытия могут начать функционировать как непроницаемые поверхности. Благодаря более совершенным системам дорожного покрытия уровень необходимого технического обслуживания может быть значительно снижен. Стеклянные покрытия с эластомерным связующим требуют меньшего ухода, чем обычное бетонное покрытие, поскольку стеклянное покрытие имеет на 50% больше пустого пространства.
Системы пластиковых решеток, если они выбраны и установлены правильно, становятся все более популярными среди обслуживающего персонала местных органов власти из-за сокращения усилий по техническому обслуживанию: уменьшения миграции гравия и подавления сорняков в общественных парках.
Некоторые проницаемые материалы для дорожного покрытия склонны к повреждению в результате неправильного использования, например, водители, которые рвут участки пластиковых и гравийных решеток, «увлекаясь ездой» на удаленных парковках в ночное время. Повреждения нетрудно устранить, но в то же время они могут выглядеть неприглядно. Травяная брусчатка требует дополнительного полива в первый год для формирования растительности, в противном случае может потребоваться повторный посев. Региональный климат также означает, что в засушливый сезон большинство травяных культур перейдут в спячку. Хотя коричневая растительность — это всего лишь вопрос эстетики, она может повлиять на общественную поддержку этого типа проницаемого покрытия.
Традиционный кирпич для тротуарной плитки из проницаемого бетона имеет тенденцию терять свой цвет за относительно короткое время, замена или очистка которого могут оказаться дорогостоящими, и в основном это связано с проблемой высолов.
Виды проницаемого покрытия
Монтаж пористых покрытий не сложнее, чем укладка плотных, но имеет другие характеристики и процедуры, которые необходимо строго соблюдать. Девять различных семейств пористых материалов для дорожного покрытия имеют отличительные преимущества и недостатки для конкретных применений. Вот примеры:
Водопроницаемый бетон
Водопроницаемый бетон широко доступен, выдерживает частое движение и доступен повсеместно. Качество водопроницаемого бетона зависит от знаний и опыта монтажника.
Пластиковые сетки
Пластиковые сетки позволяют создать 100% пористую систему с использованием систем структурных решеток для удержания и стабилизации гравия или дерна. Эти сетки бывают разных форм и размеров в зависимости от использования; от дорожек до коммерческих парковок. Эти системы широко используются в Европе уже более десяти лет, но набирают популярность в Северной Америке из-за требований правительства ко многим проектам соответствовать экологическим строительным стандартам LEED. Системы пластиковых решеток также популярны среди домовладельцев из-за их более низкой стоимости установки, простоты установки и универсальности. Идеальной конструкцией для этого типа решетчатой системы является система с закрытыми ячейками, которая предотвращает боковую миграцию гравия/песка/дерна.
Пористый асфальт
Пористый асфальт производится и укладывается теми же методами, что и обычный асфальтобетон; отличается тем, что из асфальтовой смеси не используются мелкие (мелкие) заполнители. Оставшиеся крупные частицы заполнителя одного размера оставляют открытые пустоты, которые придают материалу пористость и проницаемость. Для обеспечения прочности дорожного покрытия в смесь можно добавлять волокна или использовать модифицированное полимером асфальтовое вяжущее. Как правило, пористые асфальтовые покрытия проектируются с подземным резервуаром, который удерживает воду, проходящую через покрытие, позволяя ей медленно испаряться и/или просачиваться в окружающую почву.
Покрытия с открытым фрикционным слоем (OGFC) — это пористые асфальтовые покрытия, используемые на автомагистралях для повышения безопасности вождения путем удаления воды с поверхности. Они используют конструкцию смеси с открытым фракционным слоем для верхнего слоя асфальта. В отличие от полноразмерного пористого асфальтового покрытия, OGFC не отводят воду к основанию покрытия. Вместо этого они позволяют воде просачиваться в верхние 3/4–1,5 дюйма покрытия, а затем стекать на обочину дороги. Это может улучшить характеристики трения дороги и уменьшить дорожные брызги.
Одноразмерный агрегат
Заполнитель одного размера без связующего вещества, например Еще одна альтернатива – рыхлый гравий, каменная крошка. Хотя его можно безопасно использовать только на пешеходных переходах и в условиях очень низкой скорости и с небольшим движением транспорта, например, на улице. автостоянки и подъездные пути, его потенциальная совокупная площадь велика.
Пористый дерн
Пористый газон, если он правильно построен, можно использовать для периодических парковок, например, возле церквей и стадионов. Для выдерживания повышенной нагрузки можно использовать пластиковые армирующие сетки.: 2 Живой газон испаряет воду, активно противодействуя «острову тепла», создавая нечто похожее на зеленый открытый газон.
Проницаемые блокировочные бетонные покрытия
Проницаемые бетонные покрытия представляют собой бетонные блоки с открытыми, проницаемыми пространствами между блоками.: 2 Они придают архитектурный вид и могут выдерживать как легкое, так и интенсивное движение, особенно бетоноукладчики с блокирующими элементами, за исключением крупнообъемных или скоростные дороги. Некоторые продукты имеют полимерное покрытие и полностью пористую поверхность.
Водопроницаемые тротуары из глиняного кирпича
Покрытия из проницаемого глиняного кирпича представляют собой блоки из обожженного глиняного кирпича с открытыми проницаемыми пространствами между блоками. Глиняная брусчатка обеспечивает прочную поверхность, которая позволяет ливневым стокам проникать через швы.
Тротуарная плитка, связанная смолой
Смоляное дорожное покрытие представляет собой смесь смоляного связующего и заполнителя. Прозрачная смола используется для полного покрытия каждой частицы заполнителя перед укладкой. Используется достаточно смолы, чтобы позволить каждой частице заполнителя прилипнуть друг к другу и к основанию, но при этом оставить пустоты для проникновения воды. Смоляное дорожное покрытие обеспечивает прочную и долговечную поверхность, которая подходит для пешеходного и транспортного движения в таких областях применения, как дорожки, подъездные пути, автостоянки и подъездные пути.
Стабилизированный деструктированный гранит
Стабилизированный разложившийся гранит представляет собой смесь несмоляного связующего и заполнителя (разложившегося гранита). Связующее, которое может включать краситель, смешивается с разложившимся гранитом, и смесь увлажняется либо перед укладкой, либо после. Стабилизированный разложившийся гранит обеспечивает прочную и долговечную поверхность, подходящую для пешеходного и автомобильного движения, например, на тротуарах, подъездных путях, автостоянках и подъездных дорогах. Поверхность соответствует требованиям ADA и может быть окрашена.
Пористое покрытие из переработанного стекла
Эластомерно связанное пористое покрытие из переработанного стекла, состоящее из склеивания обработанного стекла, бывшего в употреблении, смесью смол, пигментов, гранита и связующих веществ. Примерно 75 процентов стекла в США выбрасывается на свалки.
Древесное проницаемое покрытие
Деревянное проницаемое покрытие — это натуральный и экологичный строительный материал. Архитекторы и ландшафтные дизайнеры, обращающиеся к проницаемой брусчатке, обнаружат, что некоторые виды очень прочных лиственных пород (например, черная саранча) являются эффективным проницаемым материалом для брусчатки. Деревянные блоки брусчатки, изготовленные из черной саранчи, обеспечивают высокопроницаемую и прочную поверхность, которая прослужит десятилетиями благодаря характеристикам древесины. Деревянная брусчатка Black Locust Lumber превышает 10,180 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм) и имеет твердость по Янке 1700 фунтов силы. Они пригодны для пешеходного и автомобильного движения в виде дорожек и проездов и располагаются на проницаемом фундаменте.
Практика управления ливневыми водами на дорогах: