Озеленение городских крыш

Загрязнение водных ресурсов.

Дефицит пресной воды: проблемы и способы решения

Вода, солёность которой не превышает 0,1 %, даже в форме пара или льда называется пресной. Ледяные массивы в полярных регионах и ледники содержат в себе наибольшую часть пресной воды земли. Помимо этого, пресная вода существует в реках, ручьях, подземных водах, пресных озёрах, а также в облаках.

По разным подсчётам доля пресной воды в общем количестве воды на Земле составляет 2,5—3 %. Рис 1.

Около 85—90 % запасов пресной воды содержится в виде льда. Распределение пресной воды по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70 % населения мира, сосредоточено лишь 39 % речных вод.

Россия по ресурсам поверхностных вод занимает ведущее место в мире. Только в уникальном озере Байкал сосредоточено около 20 % мировых запасов озёрной пресной воды и более 80 % запасов России. При общем объёме 23,6 тыс. км³ в озере ежегодно воспроизводится около 60 км³ редкой по чистоте природной воды.

Население Земли на 11 12. 2017 года достигло приблизительно 7 миллиардов 571 миллиона человек (в РФ – 146 миллионов 446 тысяч.), а ежегодный прирост составляет примерно 83 миллионов человек. Данные указывают на ежегодный прирост потребности в пресной воде в объёме 64 млн кубометров. 

 Следует заметить, что за период времени, когда население планеты выросло в три раза, использование пресной воды возросло в 17 раз. Причём, по прогнозам, через 20 лет оно может увеличиться ещё втрое.

В сложившихся условиях установлено, что уже каждый шестой человек на планете испытывает нехватку пресной питьевой воды.
Одной из главных проблем является проблема загрязнения пресной воды, существенно снижающая существующие запасы. Этому способствуют загрязнению промышленные выбросы и стоки, смыв удобрений с полей, а также проникновение солёной воды в прибрежных зонах в водоносные слои из-за откачивания грунтовых вод.

Однако, в настоящий момент вся ценность пресной воды ещё не привела к работе глобальных экономических механизмов, и в основном наиболее действенно работают в данном направлении страны с дефицитом пресной воды.

Отметим наиболее интересные проекты:

1 в Китае разрабатывается инновационный подход к созданию "зеленой" инфраструктуры, получивший название "города-губки", или "города-спонжа" (sponge cities).

Правительство КНР утвердило проект по созданию в разных регионах страны 16-ти таких пилотных городов. Разумеется, такие города не будут создаваться "с нуля": в число избранных попали уже существующие города с населением от 500 000 до 10 миллионов человек. Каждый из них получит сумму, эквивалентную 63 миллионам долларов США, чтобы за три года реализовать утвержденный программой список мероприятий по тотальному обновлению существующих инженерных сетей и систем. В данном перечне значатся такие мероприятия, как: создание дождевой канализационной системы высокого уровня с сопутствующим ремонтом дорог, соответствующий ремонт жилых домов и промышленных корпусов, создание в серых бетонных городах новых парков (напомним, что китайский стиль в садовом дизайне испокон веков славился своими прудами и каналами, а проблемы с наводнениями начались только в последнее десятилетие и признаны результатом экономического и строительного бума с сопутствующим закатыванием всего в бетон). Новая канализационная система должна впитывать воду моментально, подобно губке (как в одном из своих выступлений заявил Президент Си Цзиньпин), и отправлять ливневые стоки в очистные сооружения.

Директива предполагает не только создание пилотных городов, но и последующее внедрение разработанной концепции по всей стране. По новым правилам будут создаваться все новые микрорайоны и реставрироваться расселяемые трущобы. Целью программы является улавливание и обработка 70% всех выпадающих в черте города жидких осадков к 2020-у году, с последующим увеличением этого показателя до 80% к 2030-му году.

Водопроницаемые дороги

К числу городов, в которых есть проблемы с нехваткой воды, относится Шеньжен (Shenzhen), где уже началось внедрение подобных технологий. В Шеньжене стали появляться водопроницаемые тротуары. К примеру, площадь возле спортивного центра Mass Sports Center of Guangming сделана из пористого кирпича и засажена растениями, которые могут легко пережить затопление. Такая площадь при помощи установленных под ней цистерн ежегодно улавливает 10 000 кубометров воды. Эта влага затем очищается и используется для хозяйственных нужд, что очень помогает городу, большую часть необходимой воды в который завозят.

Задумываются китайские специалисты и о применении для этих целей водопроницаемого бетона.

Берлин

Суть концепции сводится к кардинальному пересмотру подхода к дождевой воде. Традиционно градостроители старались максимально быстро увести водные массы с улиц в дождевую канализацию. Но, очевидно, канализация все меньше справляется с нагрузкой. Концепция “губки”, родившаяся в Китае, предусматривает противоположный подход: кусты, деревья и газоны на крышах, фасадах и в общественных местах “впитывают” дождевую воду.

Кроме этого, архитекторы планируют мультифункциональные общественные места — например, детские площадки или газоны, которые во время дождя превращаются во временные “лужи”. Собранная таким образом дождевая вода или испаряется на месте, или используется для охлаждения зданий.

Этот подход уже реализован в некоторых районах Берлина, самый известный из которых — Потсдамская площадь в центре города. Там практически весь выпадающий дождь аккумулируется на месте, в дождевую канализацию не поступает ни капли. Как говорят в городском предприятии по водоснабжению, именно такие автономные кварталы справились с рекордным ливнем в конце июня лучше всего.

"Газон-губка" на крыше берлинского городского предприятия по водоснабжению deutsche welle

Озеленение городских крыш

Идея “города-губки“ — часть большого проекта по адаптации инфраструктуры Берлина к последствиям глобального изменения климата. По всему Берлину уже насчитывается свыше 18 тысяч озелененных крыш, в том числе — крыша здания городского предприятия по водоснабжению. Выйдя на нее, оказываешься словно на поляне посреди леса: под ногами пружинят мох и высохшая к середине осени трава, через которую тут и там пробиваются на свет грибы.

Другой пример — новостройки в районе Адлерсхоф, где не только крыши, но и фасады покрыты растениями — дождевая вода скапливается на крыше и медленно стекает по фасаду, охлаждая здание и помогая его владельцам сэкономить на кондиционерах. Или больница в районе Фридрихсхайн, которая после ремонта была отключена от дождевой канализации и теперь справляется с атмосферными осадками самостоятельно. Более того, мэрия планирует ввести субсидии для домовладельцев, которые озеленят свои крыши до такой степени, что те будут аккумулировать как минимум 60 процентов осадков. И разгрузят городскую канализацию.

2. Саудовская Аравия.

Построенные заводы по опреснению соленой воды обеспечивают 50–70% пресной воды в стране. В апреле 2014 г. в Саудовской Аравии открылся крупнейший в мире завод, производящий 1 млн куб. м воды.

Все страны Персидского Залива имеют развитые очистительные системы для утилизации и повторного использования загрязнённых вод. В среднем процент сбора сточных вод варьируется от 15% до 70% в зависимости от региона; самые высокие показатели (100%) демонстрирует Бахрейн.

Что касается использования очищенных сточных вод, то в этом лидируют Оман (100% собранной воды используется повторно) и ОАЭ (89%).

Сегодня существуют такие методы опреснения как дистилляция, обратный осмос, ионизация и электродиализ, которые можно использовать в промышленных масштабах.

· Самым популярным способом является обычная или многостадийная дистилляция, при которой используется свойство закипания и парообразования при высоких температурах. Более половины опресненной воды получают именно таким способом.

· Мембранная дистилляция, метод, при котором производится нагрев воды с одной стороны мембраны, которая пропускает только пар и образует из него пресную воду.

· Метод обратного осмоса относительно дешевый, так как один вложенный доллар позволяет получить 16 тон пресной воды. Прилагая к морской воде давление, и продавливая ее через мельчайшие фильтры можно получить пресную воду с низким содержанием солей. Производительность мембраны и степень опреснения зависят от многих факторов: от количества содержания соли в исходном сырье, солевого состава, температуры и давления.

· Использование электродиализа, при котором вода проходит через камеру с электродами, приводит к тому, что катионы и анионы распределяются на соответствующих электродах. Преимущество электродиализа состоит в том, что в процессе используются химически и термически стойкие мембраны, это дает возможность проводить опреснение при высоких температурах.

· Газогидратный метод основан на способности углеродных газов при определенном давлении и температуре, создавать, с участием воды, соединения клатратного типа. Замороженную соленую воду обрабатывают гидрат образующим газом, после чего формируются кристаллы. После отделения их от рассола, кристаллы промывают и плавят, получая чистую пресную воду.

· Как это часто бывает, пока проблемы нет, кажется, что и не нужно уделять внимание факторам, могущим привести к её образованию.

Прогнозы экспертов

По подсчётам, примерно в 2030 году 47% населения планеты будут существовать под угрозой водного дефицита. При этом к 2050 г., значительно увеличится население развивающихся стран, в которых уже сегодня воды не хватает.