Települési csapadékvíz gazdálkodás
Köles Péter (2011)
Szent István Egyetem
Tartalom
Bevezetés
Ennek a tanulási egységnek a célja, hogy Ön: megismerkedik:
a csapadékvíz elvezetésének,
gyűjtésének és
felhasználásának lehetőségeivel, valamint tervezésével.
A tanulási egység anyagának elsajátítása után Ön képes lesz:
különbséget tenni a csatorna rendszerek között az áramlási viszonyok szerint,
ismertetni az egységesített és az elválasztott csatornahálózatok előnyeit és hátrányait,
gyakorlati példákkal indokolni, hogy miért érdemes az esővizet hasznosítani,
ismertetni a csapadékvíz hasznosítás lehetőségeit, - méretezni egy családi házas csapadékvíz gyűjtőt.
A csatornázás feladata a települések belterületének vízmentesítése, a szenny- és csapadékvizek elvezetésével (Darabos - Mészáros, 2006).
A vízelvezetésnek az előzőeken kívül ki kell elégítenie:
a közegészségügyi,
a vízkészlet-gazdálkodási,
a szolgáltatási,
a városképi szempontokat és előírásokat is.
A csatornamű részei:
a csapadék- és szennyvizek összegyűjtésére és elvezetésére szolgáló csatornarendszer, valamint
a csapadék- és szennyvizek tisztítását végző tisztítórendszer.
A csatornázási rendszerek lehetnek helyi vagy regionális művek. Ezen belül megkülönböztetünk az áramlási viszonyok szerint:
gravitációs,
nyomással- vagy
szívással (vákuummal) működő, illetve
vegyes gyűjtőrendszereket.
A csatornában levezetendő szenny- és csapadékvizek számára:
egyesített,
elválasztott, valamint
korrigált (javított) hálózatok létesíthetők (Markó, 1989).
A korrigált (javított) hálózati rendszerek a fokozott urbanizáció eredményei. Általában az egyesített rendszerű csatornázással rendelkező nagyobb városokban, az új beépítendő peremterületeken elválasztott rendszert alkalmaznak, a meglévő főgyűjtők túlterhelésének elkerülése érdekében.
A település csatornázási rendszerét műszaki és gazdasági szempontok szerint kell megválasztani. Gondosan mérlegelni kell a domborzati viszonyokat, a meglevő vízelvezetési adottságokat, a kiépítés ütemezését, a befogadó vízszintes- és magassági helyzetét, az üzemeltetési, de nem utolsósorban a vízvédelmi- és egészségügyi igényeket.
Egyesített gravitációs csatornarendszer
A hagyományos, egyesített rendszerű csatornák a szennyvizet és az időszakos, lényegesen nagyobb mennyiségű csapadékvizet ugyanazon csatornarendszerben vezetik le.
A rendszer főgyűjtő vezetékeit viszonylag nagy keresztmetszetű csatornaelemek alkotják, melyeket túlterhelésük megakadályozása ill. mérséklése céljából bizonyos távolságokban un. Csatornahálózati túlfolyóval (záporkiömlővel) megcsapolják és a kiömlő keverék szennyvizet közvetlenül (esetleg ülepítés után) a befogadóba vezetik.
Az egyesített csatornarendszerben, ideális esetben duzzasztás és túlfolyás nincs.
Az egyesített rendszerű csatornahálózatok csak gravitációs üzeműek lehetnek!
Az egyesített csatornarendszer előnyei:
a rendszer üzemeltetése a hidraulikai viszonyok miatt egyszerűbb,
az egyetlen vezeték helyigénye kisebb,
az épületbekötés kedvezőbb,
az egy csatorna nyilvántartása, üzemeltetése, fenntartása egyszerűbb és
a beruházási költség összességében általában kisebb.
Az egyesített csatornarendszer hátrányai:
a befogadók keverék szennyvízzel való terhelése miatt nem felel meg a környezetvédelem mai előírásainak,
a szennyvíztisztító telep terhelése kiegyenlítetlen, a csapadékvizek miatt időszakosan jelentősen túlterhelődik,
az elvezetendő nagy vízmennyiségek miatt a rendszerben visszaduzzasztás gyakran előállhat (sík terep, nem megfelelő lejtés),
kedvezőtlen hidraulikai viszonyok létrejötte esetén a lefolyási idő növekedése a szennyvíz "berothadását" (anaerob állapot kialakulását) segíti elő, a feliszapolódás veszélye nő,
a rendszer új területek bekapcsolására, a fedettségi viszonyok változására a korlátozott hidraulikai kapacitás (szelvényméret) miatt kevésbé rugalmas és
a viszonylag nagy átmérőjű gravitációs csatornák közműalagútban általában nem helyezhetők el.
Az egyesített és elválasztott, gravitációs csatornarendszer kialakítását mutatja a következő ábra.
7.1. ábra. Egyesített és elválasztott, gravitációs csatornarendszer
Elválasztott csatornarendszer
A korszerűbb, környezetvédelmi szempontokból kedvezőbb elválasztott rendszerekben (7. 1. ábra) a szennyvizet a szennyvízelvezető csatornák, a csapadékvizet a csapadékvíz elvezető csatornák szállítják.
Az úttest alá két külön vezeték kerül.
A szennyvíz a szennyvíztisztító telepre, a csapadékvíz - ülepítés után a befogadóba vezetendő.
Az elválasztott csatornarendszerek szennyvíz csatornái lehetnek:
gravitációs,
nyomás alatti ill.
vákuumos rendszerűek.
A szennyvíz mindig zárt, felszín alatti rendszerben vezetendő el, a csapadékcsatornák lehetnek nyílt árkok is.
A csapadékvíz levezetése mindig gravitációs módon történik.
Az elválasztott csatornarendszerek előnyei:
a szennyvíztisztító telep terhelése kiegyenlítettebb (mivel a csapadékvíz nem terheli),
gazdaságosabb szelvényméretek alkalmazhatók,
a csatornahálózat hidraulikai szempontból kedvezőbb (a szennyvízcsatornák nem lesznek túlméretezettek a csapadékvíz miatt, így kisebb a feliszapolódás veszélye),
a szennyvízcsatornák közműalagútban is vezethetők,
a szennyvíz- és csapadékvíz csatornák helyszínrajzilag általában a bekötési helyekhez közelebb fektethetők,
a helyi adottságokhoz jobban képes alkalmazkodni (bővíthető).
Az elválasztott rendszer hátrányai:
a szennyvízcsatornák öblítő hatásfokuk fenntartása miatt nagyobb lejtéssel építendők,
az átemelés, nyomás alatti csatornaszakaszok beiktatási igénye fokozottabb,
a csapadékvíz a befogadóba tisztítatlanul jut (a befogadó szennyeződése azonban csapadékvíz tározó létesítésével mérsékelhető),
a kétféle csatorna szűk utcában nehezebben helyezhető el, nyilvántartásuk, üzemeltetésük, fenntartásuk költségesebb és munkaerő-igényesebb,
a teljes kiépítés beruházási költsége általában nagyobb.
Az épületen kívüli csatornahálózat elrendezése látható a következő ábrákon:
egyesített szennyvíz- és csapadékvíz közcsatorna esetén (7.2. ábra), valamint
szétválasztott szennyvíz- és csapadékvíz közcsatorna esetén (7.3. ábra).
7.2. ábra. Egyesített szennyvíz- és csapadékvíz közcsatorna
7.3. ábra. Szétválasztott szennyvíz- és csapadékvíz közcsatorna
A csatorna lejtését úgy kell megválasztani, hogy a csatorna öntisztuló képességét biztosítsuk. Ez megkívánja, hogy mértékadó vízhozam esetén az áramlás középsebessége legalább 0,4 m/s legyen.
A víz mélysége a csatornában, a legkisebb szennyvízmennyiség esetében is érje el a 3 cm-t, a lerakódások elkerülése érdekében.
A sebesség felső határértékét a csatornák építési anyaga határozza meg. A vmax helyszínen készült betoncsatornánál 3,0 m/s, az előregyártott vagy burkolt beton-, vasbeton-, kőagyag- és azbesztcement csatornáknál 5,0 m/s lehet.
A műanyag csatornacsöveknél nagyobb sebességek is megengedhetők, a rendelkezésre álló tapasztalatok és kopásvizsgálatok alapján.
A DN500 mm és annál nagyobb gravitációs csatornák csőanyag kínálata rendkívül változatos.
Az elkövetkező évek feladatai között számolni kell nagyszelvényű főgyűjtők építésével és átépítésével.
A gyakrabban alkalmazott szelvényalakok összehasonlítását, az építési módokat a következő táblázat foglalja össze (Darabos - Mészáros, 2006).
A gyakrabban alkalmazott szelvényalakok
A kis települések gravitációs szenny-, és csapadékvíz elvezető rendszereire a kis csőátmérők a jellemzők. Ezen a területen a jó minőségű műanyag csövek elsődleges- és döntő mértékű felhasználása figyelhető meg, és a jövő szempontjából is prognosztizálható.
A gravitációs vízelvezetés egyszerű és gazdaságos módszere a felszíni-, vagy felszín közeli árkok, nyílt-, és zárt folyókák rendszere a csapadékvíz elvezetésére. Ezek különböző kialakítási lehetőségeit az MSZ EN 1433 szabályozza. Néhány elvezetési lehetőséget mutat be a következő ábra.
7.4. ábra. Felszín közeli csapadékvíz elvezetési lehetőségek. a.) könnyített mederburkoló elem, b.) folyókaelem, c.) árokelem fedlappal
A zárt csatornákba a csapadékvizet víznyelő aknákkal vezetik be.
7.5. ábra. Víznyelő aknák elhelyezési változatai