Дренаж

Дренаж (от англ. drain — осушать) — это естественное или искусственное удаление воды с поверхности земли или из почвогрунтов. В более широком смысле дренажом называют систему сооружений и устройств, предназначенных для сбора и отвода избыточной гравитационной воды (грунтовых вод, верховодки, атмосферных осадков) с целью понижения её уровня, осушения территории или защиты сооружений от подтопления и разрушения.

История

Необходимость осушения земель возникла одновременно с началом земледелия. Древнейшие известные дренажные системы датируются IV тысячелетием до н. э. — они были обнаружены в Месопотамии (территория современного Ирака) и Древнем Египте. В долинах Нила, Тигра и Евфрата для отвода воды использовались открытые каналы и глиняные трубы.

Значительное развитие дренаж получил в Древнем Риме. Римляне строили масштабные системы для осушения болот и отвода ливневых вод с городских улиц. Наиболее известным примером является Большая Клоака (Cloaca Maxima) в Риме, которая, помимо канализации, выполняла дренажные функции. В сельском хозяйстве римские агрономы, в частности Колумелла, рекомендовали использовать подземные канавы, заполненные камнями и хворостом, для осушения полей.

В Средние века дренажные технологии в Европе совершенствовались медленно. Прорыв произошёл в XVII—XVIII веках в Нидерландах и Англии, где началось массовое осушение болот и польдеров. В этот период стали применяться гончарные (керамические) трубы. В России первые систематические работы по осушению земель начались при Петре I, в частности, для осушения болот в окрестностях Санкт-Петербурга.

В XIX веке с развитием промышленности и аграрной науки дренаж стал неотъемлемой частью мелиорации. В XX веке широкое распространение получили пластмассовые гофрированные трубы (дрены), что значительно удешевило и ускорило строительство дренажных систем.

Классификация дренажных систем

Дренажные системы классифицируются по нескольким основным признакам.

По способу отвода воды

• Поверхностный дренаж — предназначен для сбора и отвода воды с поверхности участка (дождевые и талые воды). Включает в себя открытые каналы (канавы), лотки и дождеприёмники.
• Подземный (глубинный) дренаж — служит для понижения уровня грунтовых вод и отвода воды из корнеобитаемого слоя почвы. Представляет собой систему подземных труб (дрен), уложенных на определённой глубине с уклоном.

По конструкции

• Открытый дренаж — система открытых канав и кюветов. Прост в устройстве, но занимает полезную площадь, затрудняет передвижение и требует регулярной очистки.
• Закрытый дренаж — система подземных трубопроводов (дрен), уложенных в траншеи и засыпанных фильтрующим материалом (щебень, гравий, песок). Наиболее эффективен и долговечен, не мешает использованию поверхности участка.
• Засыпной дренаж — траншеи, заполненные крупным щебнем, гравием, битым кирпичом или другими фильтрующими материалами. Применяется реже, так как со временем заиливается и теряет пропускную способность.

По назначению

• Головной дренаж — перехватывает поток грунтовых вод, поступающий на осушаемую территорию с вышележащих участков.
• Систематический дренаж — равномерно осушает всю площадь участка с помощью сети параллельно расположенных дрен.
• Пристенный (кольцевой) дренаж — защищает фундаменты зданий и подвальные помещения от подтопления грунтовыми водами. Располагается по периметру сооружения.
• Пластовый дренаж — устраивается непосредственно под фундаментом здания в виде слоя фильтрующего материала (песка, гравия), который собирает воду и отводит её в трубы или колодцы.

Устройство и принцип работы

Основным элементом закрытого дренажа является дренажная труба (дрена). Современные дрены изготавливаются из полимерных материалов (полиэтилена низкого давления — ПНД, поливинилхлорида — ПВХ) и имеют гофрированную поверхность для повышения жёсткости. Для поступления воды в трубу в её стенках имеются перфорационные отверстия.

Трубы укладываются в траншеи на слой песка и щебня, который выполняет функцию фильтра, предотвращая заиливание системы. Вокруг трубы часто оборачивают геотекстилем — нетканым материалом, который дополнительно защищает перфорацию от засорения мелкими частицами почвы.

Вода поступает в дрены через перфорацию, стекает по уклону (обычно 0,5–2%) в смотровые колодцы и далее в водоприёмник (канаву, овраг, водоём, центральную ливневую канализацию). Смотровые колодцы устанавливаются в местах поворотов, пересечений и перепадов высот для обслуживания системы (промывки, осмотра).

Применение

Дренаж широко применяется в различных сферах:

• Сельское хозяйство: осушение заболоченных и переувлажнённых земель для повышения урожайности сельскохозяйственных культур (мелиорация). В России мелиоративные системы занимают миллионы гектаров, особенно в Нечерноземье, на Дальнем Востоке и в северо-западных регионах.
• Строительство и градостроительство: защита фундаментов зданий, подземных гаражей, тоннелей метро, дорожного полотна, аэродромов от подтопления грунтовыми и поверхностными водами. Обязателен при строительстве на участках с высоким уровнем грунтовых вод (УГВ).
• Ландшафтный дизайн: осушение участков для создания газонов, цветников, садов, спортивных площадок. Отвод воды от дорожек и площадок.
• Горное дело: осушение карьеров и шахт для обеспечения безопасных условий работы.
• Гидротехническое строительство: понижение уровня грунтовых вод при строительстве плотин, дамб, каналов.

Интересные факты

• В Венеции (Италия) система дренажа и каналов исторически выполняла функцию удаления отходов и ливневых вод, а также поддерживала фундаменты зданий на сваях.
• В России одним из крупнейших проектов осушения является мелиорация Нечерноземья, активно проводившаяся в 1960–1980-е годы. Были осушены миллионы гектаров болот и переувлажнённых земель.
• Существует понятие «вертикальный дренаж» — откачка воды из скважин с помощью насосов для понижения уровня грунтовых вод на большой глубине.
• Эффективность дренажа зависит не только от правильного уклона и диаметра труб, но и от правильного подбора фильтрующих материалов, предотвращающих заиливание.

Критика и недостатки

Несмотря на очевидные преимущества, дренажные системы имеют и недостатки. При неправильном проектировании или монтаже возможно осушение верхних слоёв почвы, что приводит к вымыванию питательных веществ и снижению плодородия. Кроме того, массовое осушение болот может нарушать гидрологический режим региона, приводить к исчезновению родников и мелких рек, а также к сокращению биоразнообразия. В ряде случаев осушение торфяников повышает пожароопасность территории. В современной практике всё большее внимание уделяется регулируемому дренажу, позволяющему контролировать уровень грунтовых вод и предотвращать негативные последствия.

Источники

1. Маслов Б. С., Минаев И. В. «Мелиорация и водное хозяйство. Осушение». — М.: Ассоциация Экост, 2001.
2. Абрамов С. И. «Дренаж промышленных и городских территорий». — М.: Стройиздат, 1985.
3. СП 104.13330.2016 «Инженерная защита территории от затопления и подтопления. Актуализированная редакция СНиП 2.06.15-85».
4. Костяков А. Н. «Основы мелиораций». — М.: Сельхозгиз, 1960.
5. Большая российская энциклопедия. Статья «Дренаж».