Роль инфильтрации в достижении сертификации на лидерство в проектах городского развития

Сертификация LEED и управление штормовыми водами

Система рейтинга «Лидерство в области энергетики и экологического проектирования» (LEED), разработанная Советом по экологическому строительству США (USGBC), обеспечивает основу для проектирования, строительства и эксплуатации высокоэффективных зеленых зданий и сообществ. Для проектов городского развития управление ливневыми водами является критическим компонентом устойчивого проектирования. Выбор участка, контроль эрозии и качество воды оцениваются в категории LEED «Устойчивые объекты» (SS). Инфильтрация - естественный процесс замачивания воды в землю - непосредственно решает эти требования за счет сокращения объема стока, фильтрации загрязняющих веществ и подзарядки грунтовых вод. Проекты, которые включают методы инфильтрации, могут заработать ценные очки LEED при создании ландшафтов, которые более устойчивы к наводнениям и засухе.

LEED v4 и v4.1 уделяют большое внимание управлению водным балансом участка. Вместо того, чтобы просто передавать ливневую воду через трубы и узлы, стратегии инфильтрации имитируют естественную гидрологию. Этот сдвиг согласуется с более широкими тенденциями регулирования, такими как программы Агентства по охране окружающей среды США Зеленая инфраструктура Для разработчиков понимание того, как инфильтрация способствует сертификации LEED, имеет важное значение для максимизации экологических показателей и стоимости проекта.

Наука инфильтрации: как это работает

Инфильтрация — это нисходящее движение воды через поверхность почвы в подповерхностные слои. Скорость, с которой это происходит, зависит от таких факторов, как текстура почвы, структура, пористость и предшествующее содержание влаги. Песчаные почвы быстро проникают в воду со скоростью, превышающей 5 дюймов в час, в то время как глиняные почвы могут проникать со скоростью менее 0,1 дюйма в час. Процесс приводится в действие гравитацией и капиллярными силами. В городских условиях непроницаемые поверхности, такие как дороги и крыши, предотвращают инфильтрацию, что приводит к повышенному стоку ливневых вод, который переносит загрязняющие вещества в водные пути.

Когда инфильтрация намеренно разработана в проект - с использованием таких функций, как проницаемые тротуары или дождевые сады - объем ливневой воды уменьшается, пиковые потоки ослабевают, а подпитка грунтовых вод увеличивается. Эта подпитка поддерживает базовый поток в потоках в засушливые периоды и помогает поддерживать местные экосистемы. Кроме того, поскольку вода просачивается через слои почвы, физические, химические и биологические процессы отфильтровывают отложения, питательные вещества, тяжелые металлы и патогены. Эта естественная обработка улучшает качество воды до того, как вода достигает водоносных горизонтов или принимающих вод.

USGBC вознаграждает проекты, которые восстанавливают гидрологию предварительной разработки путем инфильтрации. Предпосылка LEED Устойчивые сайты «Предотвращение загрязнения строительной деятельности» и кредит «Управление дождевой водой» (ранее SS Credit 6.1 и 6.2) требуют проектов для управления стоком от 95-го процентильного штормового события с использованием методов разработки с низким воздействием, включая инфильтрацию. Эффективная реализация опирается на тщательный анализ участка и соответствующие показатели инфильтрации.

Ключевые методы инфильтрации для городских проектов

Разработчики имеют ряд методов инфильтрации на выбор, каждый из которых подходит для различных условий сайта, плотности и бюджетов. Эти методы часто называют низко-эффективной разработкой (LID) или зеленой инфраструктурой практики.

Прозрачные мосты

Проницательные тротуары, такие как прочный бетон, пористый асфальт и переплетенные бетонные брусчатки, позволяют ливневой воде проходить непосредственно через поверхность в подстилающий каменный резервуар. Затем вода проникает в местную почву ниже. Эти системы идеально подходят для парковок, дорожек и дорог с низким трафиком. Правильный дизайн включает в себя совокупный базовый слой, который временно хранит воду, а иногда и грунтовые участки для участков с низкой проницаемостью почвы. Для проектов LEED проницаемые тротуары могут способствовать кредиту управления дождевой водой за счет сокращения объема стока и улучшения качества воды. Их использование также снижает эффект теплового острова, зарабатывая очки в кредите сокращения теплового острова.

Инфильтрационные бассейны

Бассейны инфильтрации являются мелкими, вегетативными углублениями, предназначенными для захвата и удержания ливневых вод до тех пор, пока они не проникнут в землю. Они лучше всего функционируют в хорошо дренирующих почвах и часто используются для более крупных дренажных зон. Дно бассейна обычно засажено травами или местной растительностью для усиления инфильтрации и удаления загрязняющих веществ. Поскольку они полагаются на перколяцию почвы, предварительная обработка стока, такая как отложения на предплечье, важна для предотвращения засорения. Проекты LEED могут заработать кредит для этих бассейнов в рамках кредита управления дождевой водой, при условии, что они имеют размер для захвата необходимого штормового события.

Дождевые сады и биосвалы

Дождевые сады - это ландшафтные впадины, засаженные глубоко укоренившимися местными растениями, которые поглощают ливневую воду из водосборных труб, подъездных путей или других непроницаемых областей. Биосвалы - это линейные каналы с мягко наклонными сторонами, часто без ободков, которые передают и инфильтрируют стоки, а также обеспечивают лечение. Оба они очень эффективны для жилых и коммерческих проектов. Они добавляют эстетическую ценность, обеспечивают среду обитания опылителей и требуют относительно низкого обслуживания после установки. В LEED эти функции помогают удовлетворить требования к управлению ливневыми водами и могут также поддерживать кредит «Развитие участка - защита или восстановление среды обитания», когда они включают местную растительность.

Зеленые крыши

Хотя зеленые крыши в основном функционируют за счет эвапотранспирации и удержания воды, они также способствуют инфильтрации косвенно за счет сокращения стока. Зеленая крыша состоит из водонепроницаемой мембраны, дренажного слоя, растущей среды и растительности. Штормовая вода хранится в растущей среде и поглощается растениями, уменьшая объем стока, который достигает земли. Это может быть особенно ценно в плотных городских районах, где ограничено пространство инфильтрации на уровне земли. Зеленые крыши зарабатывают LEED-очки под кредитом управления дождевой водой, кредитом сокращения тепловых островов, а иногда и кредитом «Инновации в дизайне». Они также улучшают изоляцию здания и продлевают срок службы крыши.

Сухие колодцы и подземные системы инфильтрации

Для участков, где мало пространства поверхности, могут использоваться системы подземной инфильтрации, такие как сухие скважины, инфильтрационные траншеи или модульные подземные камеры. Сухие скважины — это выкопанные ямы, заполненные гравийными или пластиковыми камерами, которые хранят воду до тех пор, пока она не просочится в окружающую почву. Эти системы часто используются для дренажа крыши или небольших парковок. Они требуют тщательного геотехнического исследования для обеспечения адекватной инфильтрации почвы и предотвращения загрязнения грунтовых вод. LEED позволяет этим системам по тем же критериям кредита управления дождевой водой, если они предназначены для инфильтрации необходимого объема и включают соответствующую предварительную обработку.

Преимущества помимо LEED-точек

Хотя получение сертификата LEED является основным мотиватором для многих разработчиков, преимущества инфильтрации выходят далеко за рамки накопления кредитов. Экологически инфильтрация снижает частоту и тяжесть комбинированных переливов канализационных систем (CSO) в старых городах, где ливневые воды и системы сточных вод объединяются. За счет удержания дождевой воды из канализационной системы снижается риск загрязнения. Экономически методы инфильтрации могут уменьшить размер обычной инфраструктуры ливневых вод, такой как трубы и пруды для содержания, снижая затраты на строительство и техническое обслуживание. Многие муниципалитеты предлагают снижение платы за ливневые воды для объектов, которые используют зеленую инфраструктуру.

В социальном плане такие элементы инфильтрации, как дождевые сады и проницаемые площади, улучшают эстетику и пригодность для жизни городских районов. Они создают зеленые насаждения, которые стимулируют активность на свежем воздухе, снижают шум и умеренные местные температуры посредством испарения. Эти сопутствующие выгоды согласуются с целями системы рейтинга LEED «Развитие района» по содействию подключению к сообществу и экологической справедливости. Интегрируя инфильтрацию в проект, разработчики демонстрируют приверженность долгосрочной устойчивости и устойчивости.

В кредитном каталоге LEED показано, что несколько кредитов могут быть синергетически учтены с помощью тщательного проектирования ливневых вод. Например, сочетание дождевого сада с местным ландшафтным дизайном может принести как кредит управления дождевой водой, так и кредит «Биоразнообразие» в рамках устойчивых участков.

Соображения в отношении проектирования и осуществления

Успешное проникновение требует глубокого понимания условий на объекте и тщательного планирования. Следующие соображения имеют решающее значение для проектов, требующих сертификации LEED.

Оценка участка и тестирование на проникновение почвы

Перед началом проектирования геотехническое исследование должно определить скорость инфильтрации нативных почв. Обычно это включает полевые испытания, такие как испытания на перколяцию с падающей головой или постоянной головой, проводимые на предполагаемой глубине инфильтрационной функции. Руководство EPA по инфильтрации рекомендует тестировать несколько мест для захвата изменчивости. Если нативная скорость инфильтрации слишком низкая (например, менее 0,5 дюйма в час), может потребоваться система нижнего слоя или линейная инфильтрационная установка. И наоборот, очень высокие скорости инфильтрации могут потребовать тщательного размера, чтобы избежать насыпи грунтовых вод. LEED требует, чтобы конструкции были основаны на данных, специфичных для участка, чтобы обеспечить систему захвата и обработки проектного шторма.