מערכות ניהול מים לבנות טרנדים

סופה עירונית היא מקור עיקרי של זיהום בנהרות, אגמים ומימי החוף. משטחים לא יציבים כמו כבישים, מגרשי חניה, גגות מונעים גשם מחדירה לתוך הקרקע, גרימת כמויות גדולות של ריצה שאוספת את שדות השיא, חומרים מזינים, מתכות כבדות, פתוגנים, ומזהמים אחרים.

מה הם Wetlands בונה?

רטובות בנויות הן גוף מים רדום, צומח שנועד לטפל מים סופניים דרך מנגנונים טבעיים.הם מורכבים מאגן קונד או לא ממולא עם צמחייה מימית יוצאת דופן כגון קטפורים, bulrushes, ו sedgesedges, יחד עם שכבת תת-קרקעית של אדמה, קברים או חול זורם לאט דרך המערכת, ומאפשר זמן עבור contaants כדי להסיר את הביצועים הטבעיים, בניגוד לנפיחות, כגון צינורות ירוק, אשר נבנות, אשר אינם מסוגלים לתפוס רשתות ירוקות, ולאור, כמו גם.

עקרונות עיצוב מפתח

יעיל בנוי רטובות מסתמכות על sizing נכון, בחירת צמחייה, ובקרת הידראולית.האגן נועד להחזיק בעומק מים מסוים (בדרך כלל 6 עד 18 אינץ ') כדי לתמוך בצמחים בולטים תוך מניעת התקשורות. אינלט ומבנים החוצה להפיץ זרימה אפילו ולהבטיח זמן מגורים אחיד.ה מספק שטח שטח עבור biofilms וצמיחה מיקרוביאלית.

מכניזם של אקסטאנטר-רחוק ב- Wetlands מובנה

רטובות לבנות להעסיק סוויטה של תהליכים פיזיים, כימיים וביולוגיים כדי להסיר את המזועים ממי סופות.הבנת המנגנונים האלה היא קריטית לעיצוב וחיזוי ביצועים.

משקעים ואפליה פיזית

כאשר מי הסערה נכנס לרטלנד, המהירות שלו טיפות בחדות, ומאפשר מוצקות מושעה להתיישב מתוך עמודה המים.תהליך זה מסיר אבקות בשפע חלקיקים כגון זרחן, מתכות ותרכובות אורגניות.הצמיחה הצפופת של צמחייה מתהווה עוד יותר מאטה את זרימת ומקדם את פירוק חלקיקים יפים, אשר נשארים מושעה על ידי צמח, מלוטש, ואת תת-הת, כמו תהליך של 90% מחלחלה פיזית (S) ל- 90%).

פעילות גופנית והנדסת ביולוגי

Wetlands מארח קהילות מיקרוביאליות מגוונות המסלקות אבקות אורגניות, כולל הידרופחמי נפט, חומרי הדברה וחומרים מזינים. חיידק אירובי ליד פני המים מתפרקים חומר אורגני, בעוד חיידקים אנאירוביים במשקעים עמוקים יותר להקל על פירוק נפט - המרה של ניטר גז חנקן, אשר משוחררת באופן בלתי מזיק לאטמוספירה.

הצמח עולה ותיקון

צמחים חשמליים סופגים חנקן ו זרחן לצמיחה, ביעילות הסרת החומרים המזינים האלה מן עמודת המים.חלק מהמינים גם לצבור מתכות כבדות ברקמות שלהם, המשמשות כטבעת עבור רכיבים רעילים. קצירת ביומסה צמחית יכול להסיר לצמיתות את המזונאים האלה, אם כי זה פחות נפוץ במערכות מים סערה בגלל אתגרים לוגיסטיים.

אדים וכימיה כימית

מתכת ו זרחן יכולים גם להסיר על ידי מודעות על חלקיקים קרקע וחומר אורגני.היבשה רטובה, לעתים קרובות מועשר עם מינרלים או תחמוצות ברזל, נקשר מתכות מתמוססות כגון נחושת, אבץ, ומוביל. משקעים כימיים מתרחשת כאשר pH או אדום תנאים לגרום מתכות כדי ליצור תרכובות insoluble כי להתיישב.

היתרונות של Wetlands מובנה בהגדרות עירוניות

מנהלי סערות עירוניות הופכים יותר ויותר לרטבים שנבנו בגלל היתרונות הרב-פניים שלהם בהשוואה לתשתיות אפורות קונבנציונליות.

  • (FLT:0) תפעול ותחזוקה של כוח: ⁇ 1 בנוי רטובות דורשות אנרגיה ועבודה מועטה יחסית פעם הוקמה.תחזוקה בעיקר כרוכה בהסרת המחזור החודשי של Forebays, בקרת צמחים פולשנית, ובדיקה של מבנים מחוץ לשקע.על תוחלת החיים שלהם, הם לעתים קרובות זולים יותר לפעול מאשר צמחי טיפול מכניים.
  • (ב) ⁇ 0 (Flood Attenuation and Groundwater Rechargeue:FLT:1 Wetlands לאחסן Runoff ושחרר אותו לאט, צמצום זרמי שיא והפחתה במורד הזרם.באזורים עם אדמה חד משמעית, חדירה יכול לטעון מחדש אקוויפרים, שיפור זרימת הבסיס בזרם.
  • (FLT:0) יצירת הביטאט ומגוון ביולוגי: אנדרל:1 על ידי מתן פסיפס מגוון של מים פתוחים, צמחייה מתהווה, ואזורים רדודים, ניוטלנדים בנוי למשוך ציפורים, אמפיביאנים, חרקים ואורגניזמים מימיים.הם משמשים כ אבני מדרגה עבור חיות בר בנוף העירוני שמפוצל.
  • (FLT:0) ערך חינוכי וקהילתי: 1.10.10.10.Wetlands יכול להיות מתוכנן כמתקנים ציבוריים עם שבילים הליכה, פלטפורמות צפייה, וחתימה מפרשים.הם מציעים הזדמנויות למידה על הידיים לבתי ספר ולתושבים, טיפוח של ניהול סביבתי.
  • (FLT:0Climate Resilience: FLT:1) לבנות רטובות מסייעות לערים להסתגל לאירועים אינטנסיביים יותר של גשם וטמפרטורות גבוהות יותר.הם להפחית את אפקט האי החום העירוני באמצעות evatranspiration ופחמן פליטה בביומסה צמחית וקרקעות.

השוואה עם תשתיות ירוקות אחרות

בעוד שגני גשם, ביו-שוואלס, וריצוף שניתן להזיזו, הם יכולים להשיג יותר טוב של אזורים מרוקנים גדולים יותר (בדרך כלל יותר מ -10 דונם) ועומסים גבוהים יותר מזוהמים. הם יכולים להשיג יותר פליטה יעילה על פני טווח רחב יותר של contaminants, במיוחד עבור חומרים מזינים ומתכות.

עיצוב משתנים: סוגים של Wetlands

שני הסוגים העיקריים של רטובות בנויות המשמשות לטיפול במים סערות הם זרימה פני השטח (SF) ומערכות תת-קרקעיות (SSF) היברידית משלבות אלמנטים של שניהם.

משטח Flow Wetlands

כמו כן, הנקראים מים חינם משטח רטובות, מערכות אלה חשפו מים זורמים דרך צמחייה בולטת.הם דומים מאוד מרשבות טבעיות והם הסוג הנפוץ ביותר לטיפול במים סוערים. מהירויות עומק מים מכמה אינץ' עד כ -2 מטרים, וזמן השמירה ההידראולי הוא בדרך כלל מספר ימים. SF רטובות יעילות להסרת TSS ומתכות אבל עשוי להראות ביצועים נמוכים יותר עבור חנקן אלא אם נועדו עם שינוי אווירובית ואזורים אירוביים.

המונחים: Flow Wetlands

ב SSF רטובלנד, מים זורמים דרך מדיום ⁇ (גרפול, חול, או סלע מרוסס) מתחת לפני השטח.התקשורת תומכת שורשים צמחיים וסרטים מיקרוביאליים תוך מניעת מגע ישיר בין מים לאטמוספירה, צמצום גידול יתושים. SSF רטובים מצטיינים בהסרת BOD, חומרים מזינים, פתוגנים, אבל הם יקרים יותר לבנות ולנוע כדי ל clogging אם לא נשמרים בדרך כלל עבור מים זורמים.

מערכות היברידיות ושפרות

כמה עיצובים משלבים פני השטח וזרימת תת-קרקעית במערכת אחת, מים זורמים דרך מיטה קרום שופעת, ואחריו אזור מים פתוח. אחרים משלבים תיקונים כימיים כמו אלומיניום או ברזל הגשת כדי לשפר את הסרה זרחן. Floating tes, שבו צמחים גדלים על רפסודס, הם חידוש חדש יותר שניתן לתקן לתוך בריכות קיימות ולגונה.

יישומים אמיתיים ומקריות

רשויות עירוניות רבות הפגינו את יעילותם של רטובות בנויות בצמצום זיהום המים העירוניים.הדוגמאות הבאות ממחישות מגוון רחב של קשקשים והקשרים.

שיקגו, אילינוי - Calumet Stormwater Wetland

כחלק מ-(FLT:0 צ'יאגו ריבר תשתיות ירוקות התוכנית של ®HoriveFLT) 1:1, אזור Calumet כולל ארץ רטובה גדולה, אשר מתייחסת לריצה מאזורים תעשייתיים ומגורים.פי נתוני ניטור מראים כי הסרת עקבית של מעל 80% של TSS ו-50% מסך זרחן מוחלט.הרט מספק גם בית גידול לציפורים נודדות ומשמשת ככיתת חיצונית לבתי ספר מקומיים.

מלבורן, אוסטרליה - הפארק המלכותי Wetlands

הפארק המלכותי Wetlands במלבורן מטפל במי סערות מתפיסת 500-hectare לפני שהוא זורם לנהר יארארה.המערכת כוללת סדרה של בריכות ותאים רטובים שנועדו להסיר חומרים מזינים ומשקעים. A מחקר שפורסם ב -5.0Ecological EngineeringFLT:1 מצא כי הרטובים מופחתים עומסים על ידי 70% ו זרחן על ידי 60%, בעוד תמיכה בקהילה מגוונת של מסלולי הליכה.

פורטלנד, אורגון – Cully Park Wetland

בפורטלנד, הפארק Cully Park רטוב מתייחס לרוץ מאתר נחיתה לשעבר.העיצוב החדשני משתמש תערובת של צמחים מקומיים וקרקעות מונדסים כדי ללכוד מתכות כבדות ופחמימנים.הפארק הפך מודל לתשתיות ירוקות המונעות על ידי הקהילה, עם אירועים התנדבותיים וחתימה חינוכית.

אוסטין, טקסס - Waller Creek Wetlands

פרויקט וולאר קריק במרכז אוסטין מדגים כיצד ניתן לשלב את הרטובים לתוך פיתוח עירוני צפוף.המערכת מתייחסת לרוץ מ $ 1.2-square-mile שפיכת מים, צמצום העומסים המזויפים אל אגם ליידי בירד.הפרויקט כולל גם אור יום של זרם קבור בעבר, יצירת פארק ליניארי ומסדרון רטוב.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות הרבים שלהם, רטובות בנויות להתמודד עם אתגרים מעשיים שיש לטפל בהם במהלך תכנון ותפעול.

  • (FLT:0Land Availability and Cost:FLT:1) לבנות רטובות דורש טביעת רגל משמעותית יחסית לאזור הניקוז. במרכזים עירוניים צפופים, מציאת אדמה מתאימה יכולה להיות קשה או בלתי-מחייבת פרויקטים של רטרוfit עשוי להיות צורך להשתמש במערכות קטנות יותר, מפוזרות במקום ארץ רטובה אחת גדולה.
  • (FLT:0)Mosquito Breeding:FreaLT:1 , לעמוד במים על פני השטח זרמים רטובים יכול להפוך קרקע רבייה עבור יתושים. עיצוב נכון - כגון שמירה על עומק מים המעדיפים מחבלים יתושים (כמו זחל דרקונים) ולהימנע כיסים סטרגנטיים - יכול גם להפחית את הסיכון הזה.
  • (FLT:0) וריאציות עונתיות: 1) גידול צמחים ופעילות מיקרוביאלית להאט באקלים קר, צמצום ביצועי הטיפול בחודשי החורף. באזורים הצפוניים, רטובות לעתים קרובות בגודל לעמוד בסטנדרטים של טיפול קיץ, עם חורף עקף או אחסון נוסף.
  • (FLT:0) דרישות ההנעה:FLT:1hil בעוד נמוך יחסית למפעלים מכניים, ניוטבונות בנוי עדיין צריך בדיקה קבועה וטיפול. Forebays חייב להיות מכווץ כל 5-10 שנים, צמחים פולשניים כמו pragmites דורשים שליטה, מבנים מחוץ ליציאה יכולים להתחסן עם פסולת.
  • (FLT:0) זיהום בלתי אפשרי: 1FreaLT:1 מתכות כבדות וכמה מזהמים אורגניים מצטברים ברקמות תת-קרקעיות וצמחיות. במשך שנים רבות, זה עשוי לדרוש הסרת אדמה או קטיפה כדי למנוע הדבקה. ניטור ארוך טווח חיוני לעקוב אחר רמות מזוהות.

כיוונים עתידיים ומחקר

מחקר מתמשך נועד לשפר את העיצוב, הביצועים, ואת החוסן של רטובות בנוי בסביבות עירוניות.

שינוי האקלים

מודלים אקלים לתכנן סערות אינטנסיביות יותר וכישוף יבש ארוך יותר עבור אזורים רבים. Wetlands חייב להיות נועד לטפל בנפחי זרימה גדולים יותר ללא צמחייה או הפעלת עקף.שילוב נפח אחסון ונקודות חירום יכול לעזור. במהלך הבצורת, שמירה על זרימת בסיס או אספקת השקיה יכול לקיים בריאות צמחית.

המונחים: Acent Removal

עיצובים רבים של הרטובלנד להשיג הסרה חנקנית מתונה, אך עמידה במגבלות תזונתיות קפדניות דורשת חדשנות.חוקרים להתנסות עם אזורי אוויר-נארובית של חנקן, הוספת מקורות פחמן לתמיכה בפירוק, ושימוש במינים צמחיים מיוחדים אשר מאחסנים כמויות גדולות של חנקן.

שילוב עם תשתיות אחרות

אסטרטגיות מי הסערה היעילות ביותר להשתמש בגישה של רכבת טיפול.בבצורות לבנות רטובות ניתן לצמד עם סללה חד-משמעית, גגות ירוקות וגנים גשם כדי ללכוד את ההמראה בקנה מידה רבים לפני שהוא מגיע לקרקע רטובה. פקדים בזמן אמת באמצעות חיישנים ושסתום אוטומטי יכול לייעל את זרימת ושימור בהתבסס על לחות גבוהה ומשקעים מצופה.

מודלים וביצועים חיזוי

ההתקדמות במודל איכות המים הידרולוגית ובטיחה למהנדסים לדמות ביצועים רטובים בתנאים שונים. כלים כמו מודל ניהול המים של EPA EPA (MMSW) יכולים לשלב תהליכים רטובים כדי להעריך הפחתה ארוכת טווח של למידה מכונה משמש גם כדי לחזות איכות מלוטשת מהנתונים התפעוליים, המאפשרת ניהול הסתגלות.

מסקנה

רטובות בנויות מייצגות כלי חזק, אקולוגי קול עבור צמצום עומסי זיהום מים עירוניים.על ידי רתום תהליכים טבעיים של סימנטציה, סינון, פעילות מיקרוביאלית, ועלייה צמחית, הם יכולים להסיר מגוון רחב של contaminants תוך מתן שליטה על הצפה, בית גידול, והטבות קהילתיות.

לקריאה נוספת על עיצוב רטוב וביצועים, להתייעץ עם קרן האנרגיה הירוקה של EPA:0.