В дисертаційній роботі вирішено науково-практичне завдання удосконалення міських систем дощового водовідведення з урахуванням регулювання дощового стоку, що передбачає підключення до водовідвідних мереж інфільтраційних басейнів. Удосконалення базується на гідравлічних розрахунках їх сумісної роботи, регулюванні та очищенні дощового стоку в інфільтраційних басейнах. Завдяки підключенню регулювальної споруди до колектора зменшаться пікові навантаження на нього, а верхньому рослинному покриттю – очиститься поверхневий стік та покращаться показники його якості.
Проведено дослідження процесів затоплення та спорожнення інфільтраційних басейнів на експериментальній установці. Удосконалено формулу для визначення дренажної витрати з врахуванням особливостей інфільтрації води при затопленні покриття інфільтраційного басейну.
Встановлено, що режими наповнення і спорожнення інфільтраційних басейнів, в основному, залежать від фільтраційних властивостей верхнього шару завантаження.
Отримано діапазони зміни величин швидкості водопроникнення та коефіцієнтів фільтрації завантаження інфільтраційних басейнів з типовим рослинним верхнім шаром.
Отримано показники якості дощового стоку до та після проходження через фрагмент інфільтраційного басейну, значення яких відповідають технологічним нормативам очищення дощового стоку. Речовини, які затримуються у верхніх (рослинних) шарах завантаження, зменшують водопоглинальні та фільтраційні властивості покриття басейну, однак, завдяки природним процесам рослин відбувається регенерація цих шарів з практично повним відновленням водопоглинальної та фільтраційної здатності за 6-7 діб міждощового періоду.
В дисертації науково обґрунтовано методику та удосконалено метод гідравлічного розрахунку водовідвідних колекторів, що працюють як в безнапірному, так і напірному режимах. Запропоновано розрахунки проводити за спрощеною степеневою формулою.
Для визначених ДБН В.2.5-75 нормативних показників умов роботи і розрахунку трубопроводів водовідведення отримано числові значення коефіцієнта і показників степеня уточненої степеневої формули, а також запропоновано аналітичні залежності для розрахунків коефіцієнта, що враховує наповнення трубопроводу.
Проведено оцінку формування дощового стоку на міській території із дощовим колектором, що працює у напірно-самопливному режимі. Для цього побудовані гідрографи відносних витрат колектора та об’ємів дощових вод, що пройшли через контрольні точки ділянок колектора. Витрати дощових вод визначено за методом граничних інтенсивностей, за яким розрахункову тривалість дощу приймають рівною тривалості протікання поверхневих вод із найвіддаленішої точки басейну стоку до розрахункової контрольної точки системи, а притік дощових вод – пропорційним площі стоку. При цьому, для водовідвідних колекторів притік дощових вод по їх довжині приймають рівномірним, а територію стоку – рівномірно розташованою вздовж колектора.
Отримано аналітичні формули для визначення відносних об’ємів дощових вод, які повинні бути затриманні спорудами регулювання дощового стоку від відносних витрат фактичної пропускної спроможності водовідвідної мережі.
Аналіз генезису та структури формул показав, що вони придатні для розрахунків відносних об’ємів W΄ф і W΄рег у будь-якій контрольній точці колектора, якщо для цієї точки виконуються умови: розрахункова відносна тривалість дощу дорівнює відносному часу протікання води до цієї точки; максимальна відносна витрата, як і максимальний відносний об’єм в цій точці, також рівні одиниці. Тому розрахунки за формулами слід проводити почергово для кожної ділянки колектора, в які необхідно включати: відносну пропускну спроможність ділянки колектора; відносні тривалості протікання вод на поверхні і в колекторі.
Визначено зони формування дощового стоку. Отримано їх характерні закономірності, що притаманні тільки одній зоні. Особливості кожної зони формування дощового стоку залежать від типів площ стоку, від видів їх залежностей типу і граничних величин часу добігання води з кожної зони.
Згідно з наведеною методикою формування дощового стоку та об’ємів дощових вод, що підлягають регулюванню на міській території, об’єми повинні бути затримані перед відповідними контрольними точками, тобто, інфільтраційні басейни, які будуть акумулювати ці об’єми, необхідно розташовувати у зоні бокового притоку кожної ділянки колектора.
Оцінку сумісної роботи комплексу споруд дощового водовідведення розглянуто на основі трьох взаємозв’язаних систем рівнянь. Математична модель комплексу споруд колектора басейну стоку дощової мережі включає підсистеми рівнянь.
Наведено основні фактори, які впливають на вибір елементів конструктивної схеми інфільтраційного басейну.
Запропоновано конструктивні схеми інфільтраційного басейну, що включають дренаж повітря. Його розміщують для забезпечення виходу повітря із фільтраційного та акумулятивного шарів.
Наведено інженерний розрахунок сумісної роботи комплексу споруд дощового водовідведення із інфільтраційним басейном.
