Розробка методів кількісної оцінки ефективності конструкції дощового саду у контексті управління дощовими водами
DOI:
https://doi.org/10.32347/2411-4049.2024.2.19-35Ключові слова:
дощовий сад, дощова вода, управління зливовими водами, моделювання, параметри дощового садуАнотація
Дощові сади – це поширена практика «зеленої» інфраструктури, яка використовується в міських умовах навколишнього середовища для вирішення проблем, пов’язаних з якістю води та гідрологічним впливом зливових вод. Ця мета досягається проєктуванням конструкцій, які складаються з верхнього рослинного шару, висадженого в ґрунтовому середовищі з дренажною системою або без неї. Конструкції дощових садів забезпечують три основні функції в галузі управління зливовими водами: зменшення обсягу стоку дощової води з площі водозбірного басейну; зменшення швидкості пікових потоків води в каналізаційній системі, що має особливе значення для запобігання гідрологічному перевантаженню каналізаційної мережі; контроль якості води, що сприяє збереженню підземних вод. Проєктування дощових садів ґрунтується на параметрах та вимогах, пов'язаних із зазначеними функціями. При цьому детально визначається його структура та обирається належний метод розрахунку, спрямований на забезпечення оптимальних параметрів, таких як розмір і глибина. Наукометричний аналіз досліджень, включаючи різні числові моделі, показує, що ключові оригінальні наукові внески походять від різних країн, тому більшість конструкцій дощових садів, встановлених у різних географічних районах, базуються на загальних рекомендаціях, що часто призводить до операційних збоїв. Метою роботи є моделювання розрахунку основних параметрів конструкції дощового саду та методів кількісної оцінки гідрологічної ефективності для управління зливовою водою і підтримки широкого впровадження в міському середовищі. Розроблено числову модель, яка дозволяє розраховувати ефективну площу конструкції дощового саду для однієї дощової події та при умові відсутності переповнення конструкції з уникненням її витікання. Запропоновано методи оцінки трьох основних функцій дощових садів в сфері управління зливовими водами: метод оцінки зменшення об’єму зливового стоку; метод оцінки скорочення річного об'єму стоку; метод оцінки зниження об’єму пікового стоку та метод оцінки зниження загальної кількості забруднюючих речовин конструкцією дощового саду.
Посилання
Coates, R. (2022). Infrastructural events? Flood disaster, narratives and framing under hazardous urbanisation. International Journal of Disaster Risk Reduction, 74, 102918. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2022.102918.
Chen, W.; Wang, W.; Huang, G.; Wang, Z.; Lai, C.; Yang, Z. (2021). The capacity of grey infrastructure in urban flood management: A comprehensive analysis of grey infrastructure and the green-grey approach. International Journal of Disaster Risk Reduction, 54, 102045. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2021.102045.
Berland, A.; Shiflett, S.A.; Shuster, W.D.; Garmestani, A.S.; Goddard, H.C.; Herrmann, D.L.; Hopton, M.E. (2017). The role of trees in urban stormwater management. Landscape and Urban Planning, 162, 167–177. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2017.02.017.
Coleman, S.; Hurley, S.; Rizzo, D.; Koliba, C.; Zia, A. (2018). From the household to watershed: A cross-scale analysis of residential intention to adopt green stormwater infrastructure. Landscape and Urban Planning, 180, 195–206. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2018.09.005.
Ying, J.; Zhang, X.; Zhang, Y.; Bilan, S. (2022). Green infrastructure: systematic literature review. Economic Research-Ekonomska Istraživanja, 35, 343–366. https://doi.org/10.1080/1331677X.2021.1893202.
Gao, M.; Wang, Z.; Yang, H. (2022). Review of Urban Flood Resilience: Insights from Scientometric and Systematic Analysis. IJERPH, 19, 8837. https://doi.org/10.3390/ijerph19148837.
Green, D.; O’Donnell, E.; Johnson, M.; Slater, L.; Thorne, C.; Zheng, S.; Stirling, R.; Chan, F.K.S.; Li, L.; Boothroyd, R.J. (2021). Green infrastructure: The future of urban flood risk management? WIREs Water, 8, e1560. https://doi.org/10.1002/wat2.1560.
Bruner, S.G.; Palmer, M.I.; Griffin, K.L.; Naeem, S. (2023). Planting design influences green infrastructure performance: Plant species identity and complementarity in rain gardens. Ecological Applications, 33, e2902. https://doi.org/10.1002/eap.2902.
Sharma, R.; Malaviya, P. (2021). Management of stormwater pollution using green infrastructure: The role of rain gardens. WIREs Water, 8, e1507. https://doi.org/10.1002/wat2.1507.
Kravchenko, М.V.; Tkachenko, T.M. (2023). Problems of improving the terminology and modern classification of “green” constructions for the creation of Ukrainian “green” standards. Collection of Scientific Publications NUS, 493, 194–204. https://doi.org/10.15589/znp2023.4(493).26 [in Ukrainian].
Alim, M.A.; Rahman, A.; Tao, Z.; Garner, B.; Griffith, R.; Liebman, M. (2022). Green roof as an effective tool for sustainable urban development: An Australian perspective in relation to stormwater and building energy management. Journal of Cleaner Production, 362, 132561. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132561.
Burszta-Adamiak, E.; Biniak-Pieróg, M.; Dąbek, P.B.; Sternik, A. (2023). Rain garden hydrological performance – Responses to real rainfall events. Science of The Total Environment, 887, 164153. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164153.
Kravchenko, M.; Tkachenko, T.; Mileikovskyi, V. (2023). Modification of the “green” roof using technical solutions to reduce the negative impact of stormwater in urban conditions. PWSH, 16–28. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2023.43.16-28 [in Ukrainian].
Tkachenko, T.M.; Mileikovskyi, V.O.; Kravchenko, M.V. (2023). Impact of “green” roofs on rainwater management: review of scientific research and perspectives of use. ESANR, 46, 35–53. https://doi.org/10.32347/2411-4049.2023.2.35-53 [in Ukrainian].
Osheen; Singh, K.K. (2019). Rain Garden – A Solution to Urban Flooding: A Review. In Sustainable Engineering; Agnihotri, A.K., Reddy, K., Bansal, A., Eds.; Lecture Notes in Civil Engineering; Springer Singapore: Singapore, Vol. 30, pp. 27–35. ISBN 9789811367168. https://doi.org/10.1007/978-981-13-6717-5_4.
Shafique, M. (2016). A review of the bioretention system for sustainable storm water management in urban areas. Materials and Geoenvironment, 63, 227–236. https://doi.org/10.1515/rmzmag-2016-0020.
Shuster, W.; Darner, R.; Schifman, L.; Herrmann, D. (2017). Factors Contributing to the Hydrologic Effectiveness of a Rain Garden Network (Cincinnati OH USA). Infrastructures, 2, 11. https://doi.org/10.3390/infrastructures2030011.
Morash, J.; Wright, A.; LeBleu, C.; Meder, A.; Kessler, R.; Brantley, E.; Howe, J. (2019). Increasing Sustainability of Residential Areas Using Rain Gardens to Improve Pollutant Capture, Biodiversity and Ecosystem Resilience. Sustainability, 11, 3269. https://doi.org/10.3390/su11123269.
DeBusk, K.M.; Wynn, T.M. (2011). Storm-Water Bioretention for Runoff Quality and Quantity Mitigation. J. Environ. Eng., 137, 800–808. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0000388.
Rezaei, A.R.; Ismail, Z.; Niksokhan, M.H.; Dayarian, M.A.; Ramli, A.H.; Shirazi, S.M. (2019). A Quantity-Quality Model to Assess the Effects of Source Control Stormwater Management on Hydrology and Water Quality at the Catchment Scale. Water, 11, 1415. https://doi.org/10.3390/w11071415.
Brown, R.A.; Hunt, W.F. (2011). Underdrain Configuration to Enhance Bioretention Exfiltration to Reduce Pollutant Loads. J. Environ. Eng., 137, 1082–1091. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0000437.
Shafique, M.; Kim, R. (2017). Retrofitting the Low Impact Development Practices into Developed Urban areas Including Barriers and Potential Solution. Open Geosciences, 9. https://doi.org/10.1515/geo-2017-0020.
Zhang, L.; Ye, Z.; Shibata, S. (2020). Assessment of Rain Garden Effects for the Management of Urban Storm Runoff in Japan. Sustainability, 12, 9982. https://doi.org/10.3390/su12239982.
Wanitchayapaisit, C.; Suppakittpaisarn, P.; Charoenlertthanakit, N.; Surinseng, V.; Yaipimol, E.; Rinchumphu, D. (2022). Rain garden design for stormwater management in Chiang Mai, Thailand: A Research-through-Design Study. NJEDP, 21, 222. https://doi.org/10.54028/NJ202221222.
Liu, J.; Sample, D.; Bell, C.; Guan, Y. (2014). Review and Research Needs of Bioretention Used for the Treatment of Urban Stormwater. Water, 6, 1069–1099. https://doi.org/10.3390/w6041069.
Wang, X.; Zhang, J.; Babovic, V.; Gin, K.Y.H. (2019). A comprehensive integrated catchment-scale monitoring and modelling approach for facilitating management of water quality. Environmental Modelling & Software, 120, 104489. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2019.07.014.
Zhang, L.; Lu, Q.; Ding, Y.; Peng, P.; Yao, Y. (2018). Design and Performance Simulation of Road Bioretention Media for Sponge Cities. J. Perform. Constr. Facil., 32, 04018061. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0001209.
Li, J.Q.; Xiang, L.L.; Che, W.; Ge, R.L. (2008). Design and Hydrologic Estimation Method of Multi-Purpose Rain Garden: Beijing Case Study. In Proceedings of the Low Impact Development for Urban Ecosystem and Habitat Protection; American Society of Civil Engineers: Seattle, Washington, United States, pp. 1–10. https://doi.org/10.1061/41009(333)67.
Stormwater Management for Smart Growth; Springer-Verlag: New York, 2005; ISBN 978-0-387-26048-8. https://doi.org/10.1007/0-387-27593-2.
TP10 Stormwater management devices design guideline manual 2003.pdf.
Available online: http://cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/uk/ (accessed on March 17, 2024).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 М.В. Кравченко, Т.М. Ткаченко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Збірник «Екологічна безпека та природокористування» працює у рамках міжнародної ліцензії Creative Commons Attribution («із зазначенням авторства») 4.0 International (CC BY 4.0).
Ліцензійна політика журналу сумісна з переважною більшістю політик відкритого доступу та архівування матеріалів.
