Infiltrometer hilft der Stadt Pittsburgh bei der Begrenzung der traditionellen Regenwasserinfrastruktur

Infiltrometer helps city of Pittsburgh limit traditional stormwater infrastructure

Obwohl es schwierig und teuer ist, die mit Ziegeln gepflasterten Straßen zu restaurieren, gibt es in einigen Stadtvierteln in Pennsylvania noch sind es wert, erhalten zu werden, so die Stadt Pittsburgh.

Die Dellrose Street, eine überalterte, 900 Fuß lange Ziegelsteinstraße, war reparaturbedürftig, aber die Stadt Pittsburgh wollte die herkömmliche Regenwasserinfrastruktur wie Rohre und Auffangwannen einschränken. Um die Ästhetik des Viertels zu bewahren, beauftragte sie ms consultants, inc. mit dem Entwurf einer durchlässigen Pflasterlösung zur Kontrolle der Regenwasserabflussmengen und -spitzen, die traditionell über die Regenwasserkanäle abgeleitet werden würden. Jason Borne, ein Ingenieur für Regenwasser bei ms consultants, der an dem Projekt gearbeitet hat, sagt: "Wir versuchen, das In-situ-Infiltrationspotenzial des Untergrunds zu verstehen, um die effizientesten natürlichen Prozesse zur Dämpfung der Abflüsse zu bestimmen; entweder durch Infiltration des überschüssigen Wasservolumens zurück in den Boden oder durch langsame Freisetzung außerhalb des Grundstücks." Er verwendete das SATURO Infiltrometer, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie städtisches Füllmaterial Wasser infiltrieren würde.

GRÜNE INFRASTRUKTUR UNTERSTÜTZT DIE NATÜRLICHE INFILTRATION

Als Borne und sein Team untersuchten, was sie tun konnten, um den Abfluss zu verlangsamen, kamen sie zu dem Schluss, dass durchlässige Pflastersteine eine brauchbare Lösung wären. Er sagt: "Es gibt nicht viel, was Sie tun können, wenn Sie erst einmal eine befestigte Oberfläche wie ein Pflaster verlegt haben. Herkömmliche Pflasterflächen beschleunigen den Abfluss, so dass Auffangbecken und Rohre mit großem Durchmesser erforderlich sind, um den Abfluss aus dem Gelände zu leiten. Wir waren daran interessiert zu untersuchen, was einige der städtischen Untergründe oder städtischen Aufschüttungen aus der Perspektive der Versickerung ermöglichen würden. Als wir anfingen, uns einige dieser Untergründe anzusehen, kamen wir zu dem Schluss, dass ein durchlässiges Pflastersystem für diese spezielle Straße ideal wäre."

INFILTROMETER BESTIMMEN DAS NATÜRLICHE INFILTRATIONSPOTENZIAL

Sobald das Wasser in das Aggregat floss, suchte das Team nach Wegen, es zu verlangsamen und die Versickerung zu fördern. Borne sagt: "Im Grunde genommen haben wir ein mehrstufiges System von unterirdischen Abflussbarrieren entwickelt. Wir hatten etwa 60 Betonbarrieren im Unterbau der Straße. Wir brauchten so viele, weil das Längsgefälle der Straße ziemlich groß war. Hinter jeder dieser Barrieren speicherten wir einen Teil des Regenwassers, das normalerweise über das Gelände abfließt. Idealerweise sollte das gespeicherte Wasser durch Versickerung abgeleitet werden, damit es in den Untergrund gelangt und von dort abgeleitet werden kann. Daher haben wir Infiltrometer verwendet, um festzustellen, wo wir die Versickerung maximieren konnten und wo wir möglicherweise auf andere Bewirtschaftungsmethoden zurückgreifen mussten.

EIN BEDARF AN SCHNELLEREN TESTZEITEN

Borne sagt, dass die USDA-Bodengutachten für die Anwendung grüner Infrastruktur in städtischen Gebieten zu allgemein gehalten sind und nur grobe Näherungswerte für die hydraulische Leitfähigkeit des Bodens liefern. Um zu verstehen, wie die natürliche Infiltration am besten gefördert werden kann, ist eine sehr spezifische Infiltrationsrate oder hydraulische Leitfähigkeit für den betreffenden Standort erforderlich. Er sagt: "Das Ziel ist es, vor dem Bau den Boden bis zur gewünschten Höhe auszuheben und mit einer Art Gerät herauszufinden, wie hoch das Infiltrationspotenzial des Untergrunds ist. Normalerweise verwenden wir ein Doppelring-Infiltrometer, aber das ist ein sehr manuelles Gerät. Wir füllen ständig Wasser nach und müssen vor Ort sein und genau beobachten, was passiert. Wir können nicht wirklich multitaskingfähig sein, insbesondere in Gebieten mit gut infiltrierenden Böden, wo das Gerät in 30 Minuten oder weniger kein Wasser mehr hat. Um also Wasser und Zeit zu sparen, haben wir zum Vergleich das automatische SATURO Infiltrometer und das manuelle Doppelring-Infiltrometer gleichzeitig verwendet."

VERKÜRZTE TESTZEITEN ERMÖGLICHEN DESIGNÄNDERUNGEN IM HANDUMDREHEN

Obwohl der größte Teil des Untergrunds eine städtische Aufschüttung aus Ton war, gab es einen deutlichen Übergang zwischen diesem Tonmaterial und einer Mischung aus gebrochenem Schiefer und Lehm. Borne sagt: "Nach dem Aushub regnete es und wir sahen, dass das Wasser durch das gebrochene Schiefer-/Tonmaterial verschwand. Als wir die Infiltrationstests durchführten, zeigte sich, dass das gebrochene Schiefer/Ton-Material ein höheres Infiltrationspotenzial aufwies als das Tonfüllmaterial. Das veranlasste uns, die Gestaltung der unterirdischen Abflussbarrieren auf der Grundlage der beobachteten Infiltrationsraten des Untergrunds zu ändern. Dort, wo die Tests höhere Werte für die hydraulische Leitfähigkeit ergaben, konnten wir uns ganz auf die Infiltration verlassen, um das Wasser hinter den Rückhaltedämmen abzuleiten." Borne fügt hinzu, dass sie in den Bereichen, in denen die Infiltration schlecht war, die Infiltration mit einem Konzept der langsamen Freisetzung ergänzten. "Wir setzten einige Sickerlöcher in die Durchflussbarriere und ließen das Wasser bis zur nächsten Barriere versickern und so weiter. Mit dem automatisierten SATURO Infiltrometer konnten wir in kurzer Zeit viele Tests durchführen, um einen Schwellenwert zu ermitteln, wo sich gut und wo schlecht infiltrierende Böden befanden. Auf diese Weise konnten wir den Entwurf spontan ändern. Das Doppelring-Infiltrometer benötigt deutlich mehr Zeit für einen Test, und die Zeit ist von entscheidender Bedeutung, wenn der Bauunternehmer das Gebiet auffüllen und die Dinge vorantreiben will. Es war gut, ein Werkzeug zu haben, das uns schneller die benötigten Informationen lieferte."

WIE FUNKTIONIERT DER DOPPELRING UND SATURO GEGENÜBERSTELLUNG ?

Borne sagt, dass das SATURO Infiltrometer schneller war und die Möglichkeit menschlicher Fehler reduzierte. Er fügt hinzu: "Uns gefiel die Idee, dass es sehr standardisiert ist. Die automatische Darstellung des Flusses über die Zeit war ebenfalls von großem Interesse für uns, da wir so einen Trend oder Anomalien erkennen konnten, die die Ergebnisse, die wir erhielten, ungültig machen könnten. Das Doppelring-Infiltrometer benötigt eine lange Zeit, um einen Gleichgewichtszustand zu erreichen, und es ist schwer zu wissen, wann dies der Fall ist. Sie halten sich an die vorgeschlagenen Richtlinien des Pennsylvania Department of Environmental Protection, aber die sind sehr allgemein gehalten. Meiner Meinung nach sind sie nicht für alle Situationen geeignet. Wir haben mit dem SATURO Infiltrometer herausgefunden, dass es Informationen in sehr diskreten Intervallen aufzeichnet, eine Kurve des Flusses im Laufe der Zeit erstellt und wenn er sich ausgleicht, erreichen Sie im Grunde ein Gleichgewicht. Sie erreichen diesen Zustand des Gleichgewichts schneller. Das spart Wasser, aber auch Zeit. Außerdem sind Sie froh, dass Sie standardisierte Ergebnisse erhalten und nicht die Möglichkeit besteht, dass jeder Techniker die Prinzipien etwas anders anwendet, wie es beim Doppelring-Infiltrometer der Fall sein könnte." Borne und sein Team waren schließlich in der Lage, ein Straßenkonzept mit durchlässigen Pflastersteinen zu entwerfen, das den Verzicht auf eine herkömmliche Regenwasserkanalisation ermöglichte und damit sowohl die Kapitalkosten als auch die langfristigen Wartungskosten reduzierte. Das Konzept des durchlässigen Pflasters soll der Stadt Pittsburgh als Vorlage für die künftige Sanierung anderer städtischer Straßen dienen.

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