Автор: Ольга Ромзайкина
Дождевые сады − это элементы озеленения, представляющие собой понижение рельефа, где собирается дождевая вода с крыши, дороги, улицы, позволяющие воде впитаться в землю (СП 82.13330.2016). По данным зарубежных источников, отличие биоканав от дождевых садов определяется их линейной формой, а также тем, что сток элементов водно-зелёной инфраструктуры направляется в городскую ливневую систему, а после дождевых садов – ниже в грунт (SuDS, LID). Однако даже в случае дождевых садов вода может отводиться в ливневую канализацию через систему переливов либо по дренажной трубе, а также в накопители для повторного использования. Поэтому в этой статье под термином «дождевой сад» мы будем подразумевать водно-зелёные решения, которые направлены на очистку поверхностного стока с помощью биологических, механических и физико-химических процессов в почве и растениях.
Сколько воды может принять дождевой сад
Ёмкость дождевых садов зависит от площади и глубины, профиля, а также от используемых почвенных субстратов и, в первую очередь, от их водно-физических свойств, включая размер частиц (гранулометрический состав), пористость и плотность, в совокупности определяющих скорость фильтрации и водоудерживающую способность.
Почвенная конструкция дождевого сада представляет собой сочетание слоёв с верхним органо-минеральным горизонтом из смеси песка, суглинка или других субстратов для растений, например, торфа или компоста. Глубина верхнего горизонта должна быть достаточна для питания высаживаемых растений. В случае травянистых – это 30 см, а кустарников – 50 см. Помимо этого, именно верхний горизонт и корневая зона выполняют основные функции по очистке поверхностного стока: перехват взвесей и нефтепродуктов, иммобилизацию тяжёлых металлов. Следующий горизонт – это песчаная подушка, которая, с одной стороны, увеличивает ёмкость поглощения дождевого сада, с другой – является дополнительным фильтром механической очистки и разрывом капилляров для исключения повторного засоления. Если под дождевым садом проходит дренажная труба, то необходим дренирующий слой из щебня средней фракции, как и в случае с прокладкой любого дренажа.
Рекомендуемая скорость фильтрации дождевых садов по мануалу SuDS составляет от 100 до 300 мм/ч. Для примера, скорость фильтрации чистого суглинка около 5-10 мм/ч, а для песка средней зернистости – свыше 1000 мм/ч. Поэтому соотношение песка и органо-минерального субстрата будет варьировать от 3 до 7 объёмных долей. Чтобы скорость фильтрации не была слишком высокой, мы рекомендуем брать песок с фракцией 1-2 мм. Исследование разных типов песка показало, что использование дорогого чистого кварцевого песка отрицательно сказывается на состоянии растений и связности субстрата, так как в нём практически нет мелких частиц. Поэтому лучше всего для дождевого сада подойдёт речной песок.
Альтернативой для суглинка может стать торф. Торф обладает высокой влагоёмкостью, т.е. количество воды, которое способен удерживать торф, может в 2-4 раза превышать его массу. Поэтому в сухом состоянии скорость фильтрации торфа соответствует суглинку до тех пор, пока не заполнится запас молекулярной и плёночной воды, а после полного насыщения – песку, так как в отличие от суглинка в торфе отсутствуют капилляры. Другими словами, при осадках низкой интенсивности торф будет накапливать воду, а в пиковую нагрузку − пропускать через себя, как песок, до возвращения к значениям полной влагоёмкости. После этого излишки воды будут удаляться сначала посредством питания растений, а затем через испарение. Торфо-песчаные смеси активнее прогреваются, чем суглинистые, в результате чего они быстрее просыхают. Если вы решите применять для органо-минерального слоя торф, то обязательно используйте мульчирующий слой и подбирайте не столько влаголюбивые, сколько засухоусточивые растения, которые могут выдерживать условия временного затопления.
Очистка стоков
Дождевые сады − это не универсальное средство для поглощения загрязнителей в поверхностном стоке. В городах умеренного и континентального климата, где в зимний период улицы обрабатываются реагентами, в период снеготаяния поверхностный сток загрязнён быстрорастворимыми солями. Чаще всего это ионы натрия и хлора, а также кальция, магния и сульфатные основания. Так как наиболее популярные и доступные реагенты в России − это песчано-гравийная смесь и хлорид натрия, то в нашей работе мы исследовали именно соль NaCl. К сожалению, ни субстраты на основе суглинка, ни на основе торфа не способны сорбировать ионы натрия и хлора в период снеготаяния, хотя субстраты на основе торфа могут снизить скорость поступления этих ионов в фильтрат на 15-25 %, однако, в обоих случаях быстрорастворимые соли постепенно выходят в фильтрат даже после снеготаяния. Это увеличивает риск засоления грунтовых вод, но снижает негативную нагрузку на почвенный микробиом и растения в дождевых садах, что позволяет сохранить способность к биоремедиации.
Количество натрия и хлора, которое поступает в фильтрат в процессе перехвата талого стока, достигает токсичных значений для растений. Если вы решите использовать воду для полива из дождевых садов, которые находятся вблизи зоны обработки реагентами, то это можно делать не ранее, чем через 10-12 дней после окончания таяния снега. Дождевые сады рекомендуется промыть большим объёмом воды, а ёмкости для хранения воды освободить от талого стока. Но если вы собираете воду на своём участке, где нет противогололёдных обработок и сток с улицы не поступает на территорию, то такую воду можно использовать для полива без очистки.
Какой органо-минеральный субстрат выбрать?
- В зависимости от интенсивности стока и объёма дождевого сада используйте для верхнего горизонта субстраты с объёмной долей речного песка от 30 до 70 %. Чем меньше дождевой сад и чем больше объём поступающего стока, тем больше песка можно добавить. Лучше всего использовать речной песок с преобладающей фракцией 1-2 мм. Если на первом месте стоят эстетические функции дождевого сада, то доля песка не должна превышать 50 %, чтобы была достаточная обеспеченность элементами питания для густого растительного покрова.
- Лучше всего с иммобилизацией тяжёлых металлов справляется торф, поэтому если вы обустраиваете дождевой сад на парковке или вдоль проезжей части, то в качестве основы органической части выбирайте его. Также этот материал подойдет, если территория оснащена системой полива. Растения лучше растут и развиваются на субстратах на основе суглинка, поэтому если вы хотите расположить дождевой сад в местах с низким загрязнением стока, например, на участке ИЖС или в парке, то выбирайте суглинок.
- Ещё можно использовать смеси песка, торфа и суглинка в равных пропорциях, чтобы не снижать обеспечивающие функции для растений и почвенного микробиома, а также эффективность очистки дождевого сада.
Команда проекта: Ромзайкина Ольга, Лосев Артём, Сергеева Екатерина, Бережной Егор.
Консультанты: Васенёв Вячеслав, Щукин Игорь, Смагин Андрей.
