8-1-5 — Вода та водовідведення

У цьому уроці ти:

• навчишся розраховувати поверхневий стік за допомогою коефіцієнта стоку;
• розумітимеш, чим дощова вода відрізняється від ґрунтової та побутових стоків;
• оціниш, який спосіб відведення води підходить твоїй ділянці та ґрунту;
• розрахуєш розміри простих елементів водовідведення і складеш схему.

📖 1. Від спостережень до розрахунків

У 6 класі ти дізнався, що вода рухається по поверхні й у ґрунті, навчився вимірювати швидкість просочування й обчислювати стік з даху за формулою «площа × опади». У 7 класі ти проєктував висоти й ухили, щоб вода йшла від будинку. Тепер ми об’єднаємо ці знання й навчимося проєктувати систему водовідведення: розраховувати кількість води та вирішувати, куди її спрямувати.

Для початку розрізнимо три різні «види води», з якими працює проєктувальник:

Золоте правило: ці системи не змішують. Дощову воду не пускають у септик (вона його переповнить), а побутові стоки ніколи не скидають у канаву.

📖 2. Поверхневий стік: коефіцієнт стоку

Не вся вода, що випала з неба, стікає. Частина вбирається ґрунтом, частина лишається на листі, частина випаровується. Частку води, що стікає, показує коефіцієнт стоку ψ (грецька літера «псі»). Це число від 0 до 1.

V = ψ · h · S, де V — об’єм стоку (літри), h — опади (мм), S — площа (м²).

Якщо ψ = 1, то стікає все. Якщо ψ = 0,2, то лише п’ята частина.

Орієнтовні значення (для навчання):

Приклад 1. Усереднений коефіцієнт стоку

Ділянка 600 м² має такі поверхні:

Середній коефіцієнт стоку: ψ = 213 : 600 ≈ 0,36.

Візьмемо розрахункову зливу 30 мм (для навчання: це сильний дощ за пів години). Тоді з усієї ділянки стече:

V = 213 · 30 = 6390 л ≈ 6,4 м³.

З них з даху: 76 · 30 = 2280 л.

А що було б, якби вся ділянка була замощена асфальтом (ψ = 0,9)? V = 0,9 · 600 · 30 = 16 200 л = 16,2 м³. Це у 2,5 раза більше! Тому водопроникні покриття й озеленення так сильно полегшують життя.

Витрата води

Витрата показує, скільки води проходить за секунду: Q = V : t. За півгодини (1800 с) 6390 л дають Q = 6390 : 1800 ≈ 3,6 л/с.

📖 3. Чужа вода

Вода не визнає меж ділянок. Якщо вище по схилу є сусідня ділянка, з неї на тебе може стікати вода. Площу, з якої вода стікає до певної точки, називають водозбірною площею (водозбором). Для твоєї ділянки до власного стоку додається стік із верхньої частини.

Приклад. Над твоєю ділянкою розташовано 200 м² сусідньої з ψ = 0,3. За зливи 30 мм додатковий стік: 0,3 · 30 · 200 = 1800 л.

І навпаки: ти не повинен збільшувати стік на нижчих сусідів. Загальне правило етики й права: не погіршувати природний стік води для інших. Тому твоє водовідведення має утримати воду на власній ділянці або вивести її в місце, дозволене для цього (наприклад, у громадську канаву чи зливову каналізацію), а не «підкинути» сусідові.

📖 4. Як організувати відведення

Систему зручно проєктувати за ланцюжком: від даху до місця скиду.

Крок 1. Збір з даху

• Ринви (жолоби) збирають воду з краю даху.
• Водостічні труби опускають її до землі. Для навчального проєкту візьмемо: одна труба на кожні 50–80 м² площі даху.
• Нижній кінець труби не повинен упиратися в землю біля фундаменту: його виводять у лоток, бочку чи канаву.

Крок 2. Рух по поверхні

• Ухили землі від будинку, двору й стежок (2–5 %, не менше 1–2 % на майданчиках) ти вже спроєктував у 7 класі.
• Лотки — неглибокі канавки вздовж стежок і двору, які збирають воду.
• Канави (кювети) — відкриті канали з похилим дном. Для навчання: ухил канави не менше 0,5 % (щоб вода рухалася) і не більше 5 % (щоб не розмивала дно).

Пропускну здатність канави можна оцінити просто: Q = S · v, де S — площа поперечного перерізу, v — швидкість води. Для канави з перерізом 0,06 м² і швидкістю 0,5 м/с: Q = 0,06 · 0,5 = 0,03 м³/с = 30 л/с. Це набагато більше за нашу витрату 3,6 л/с, тож однієї канави вистачить.

Крок 3. Куди дівати воду

Крок 4. Дренаж (коли ґрунтові води високо)

Якщо рівень ґрунтових вод близький до підошви фундаменту або ґрунт глинистий і довго мокрий, навколо будинку влаштовують дренаж: перфоровану трубу в шарі щебеню, яка збирає воду й відводить її з невеликим ухилом до колодязя чи канави. Дренаж проєктують фахівці, бо помилки тут дорогі.

Не плутай: дренаж відводить ґрунтову воду, а ринви й канави відводять дощову.

📖 5. Скільки води здатний прийняти ґрунт

Щоб підібрати розмір інфільтраційної траншеї, використаємо швидкість просочування k (з 6 класу): пісок понад 30 мм/год, суглинок 10–20 мм/год, глина менше 5 мм/год.

Нехай з даху прийшло V = 2,28 м³ води (2280 л), і ми хочемо, щоб вона просочилася за 24 години. Потрібна площа дна траншеї:

A = V : (k · t)

Приклад 2. Який потрібен розмір для різних ґрунтів

На піску й суглинку проблем немає, а для глини потрібна величезна площа, тому поглинальна траншея там малоефективна. Краще накопичувати воду в бочці та відводити надлишок канавою.

📖 6. Дощова бочка: скільки води на рік

За рік випадає, наприклад, 610 мм опадів (як у таблиці 8-1-2). З даху площею 80 м² (ψ = 0,9 для середнього річного стоку):

V = 0,9 · 610 · 80 = 43 920 л ≈ 44 м³ на рік.

Це багато води, придатної для поливу! Бочка на 1 м³ (1000 л) наповниться з даху вже від дощу близько 1000 : (0,95 · 80) ≈ 13 мм.

📖 7. Зима й талі води

Узимку вода змінює поведінку: сніг лежить місяцями, а потім тане за кілька днів. Скільки води «зберігається» в снігу? Шар снігу 0,3 м з густиною 200 кг/м³ має масу 0,3 · 200 = 60 кг на кожен м², а це 60 л/м², тобто еквівалент 60 мм опадів. Це вдвічі більше за нашу зливу 30 мм, і вона випадає не за пів години, а за кілька днів весняного танення.

Звідси висновки:

• відводи води мають працювати й навесні, коли ґрунт ще мерзлий і не вбирає воду;
• не спрямовуй воду з даху на стежки й у місця, де вона замерзне й утворить ожеледь;
• не залишай у морози воду в трубах і бочках без захисту: лід розірве їх;
• пам’ятай про снігові замети (урок 8-1-3): під ними теж тане вода.

📖 8. Типові помилки

• Водостік упирається в землю біля стіни: вода підмиває фундамент.
• Дощова вода потрапляє в септик і переповнює його.
• Бочка без переливу: після наповнення вода тече, де не треба.
• Інфільтраційна траншея поруч з фундаментом або на схилі над будинком: ґрунт у будинку розмокне.
• Не враховано чужу воду, яка тече зверху.
• Усе замощено суцільним покриттям, ψ дуже високий.
• Скид води до сусідів.

🧪 Спробуй сам

Дослід «Три покриття»

1. Візьми три однакові дошки або лотки й нахили їх під однаковим кутом. Під нижнім краєм кожного лотка постав склянку, у яку стікатиме вода.
2. На першу поклади щільну плівку (імітація даху). На другу насип шар гравію. На третю — шматок дерну чи земля з травою.
3. Полий кожну дошку однаковою кількістю води (наприклад, 500 мл) із лійки чи лійкою з дрібними отворами, рівномірно по поверхні.
4. Зафіксуй, скільки води потрапило в склянку.
5. Обчисли дослідний коефіцієнт стоку: ψ = (об’єм води в склянці) : 500 мл.

Порівняй із таблицею. Чи збігається? Чому можуть відрізнятися результати?

Задачі

1. Ділянка 400 м²: дах 60 м² (ψ = 0,95), асфальтований двір 50 м² (ψ = 0,9), газон 190 м² (ψ = 0,2), город 100 м² (ψ = 0,15). Знайди середній ψ і об’єм стоку для зливи 30 мм.
2. Із даху 90 м² стікає вода за зливи 25 мм (ψ = 0,95). Скільки літрів? Який об’єм бочки обереш і навіщо потрібен перелив?
3. Для зливи з об’ємом 1,8 м³ знайди площу дна інфільтраційної траншеї для суглинку (k = 15 мм/год) за 24 години.
4. Скільки води «зберігається» в шарі снігу 0,4 м із густиною 250 кг/м³?

Відповіді: 1) ψS: 57 + 45 + 38 + 15 = 155; ψ = 155 : 400 ≈ 0,39; V = 155 · 30 = 4650 л ≈ 4,7 м³. 2) 0,95 · 25 · 90 = 2137,5 л ≈ 2,1 м³; бочка 1–2 м³ не вмістить усе, тому потрібен перелив у безпечне місце. 3) k = 0,015 м/год; A = 1,8 : (0,015 · 24) = 1,8 : 0,36 = 5 м². 4) 0,4 · 250 = 100 кг/м² = 100 л/м² = 100 мм.

🔑 Ключові слова

• Коефіцієнт стоку (ψ) — частка води, що стікає з поверхні.
• Водозбірна площа — територія, з якої вода стікає до певної точки.
• Інфільтрація — просочування води в ґрунт.
• Дренаж — відведення ґрунтової води.
• Витрата води — об’єм води за секунду.
• Перелив — вихід для надлишкової води з бочки чи ємності.

✅ Перевір себе

1. Які три види води треба відводити окремо і чому їх не змішують?
2. Як знайти об’єм стоку, використовуючи коефіцієнт стоку?
3. Чому водопроникні покриття зменшують проблеми зі стоком?
4. Як зміниться площа інфільтрації при заміні піску на глину?
5. Для чого потрібен перелив у бочці?
6. Чому талі води навесні можуть бути небезпечнішими за літню зливу?

📌 Коротко запам’ятай

Об’єм стоку V = ψ · h · S. Коефіцієнт стоку залежить від покриття, і зменшити його можна озелененням та водопроникними поверхнями. Систему відведення проєктують від даху до місця скиду: ринви, ухили, лотки й канави, бочка, дощовий сад, траншея чи дренаж. Розмір поглинальних споруд залежить від швидкості просочування ґрунту. Дощову воду, ґрунтову й побутові стоки не змішують і не скидають на сусідів.