Comparison of water supply and sewerage design approaches for large sports complexes in Saint Petersburg and Abu Dhabi

Введение

Крупный спортивный комплекс представляет собой особый тип потребителя воды. От прочих общественных зданий он отличается тремя признаками. Водопотребление носит пиковый характер: в межсобытийные дни оно близко к нулю, в день мероприятия основная часть суточного расхода приходится на три-четыре часа. Наряду с хозяйственно-питьевыми потоками действуют технологические — заливка и восстановление льда, ванны бассейнов, подпитка систем холодоснабжения, увлажнение и осушение воздуха, — причём их объём сопоставим с хозяйственно-питьевым, а требования к качеству воды выше. Наконец, зал трансформируется под разные виды спорта и под концертный формат, и при каждой трансформации состав технологических потоков меняется. Требования к проектированию таких объектов установлены СП 332.1325800.2017 «Спортивные сооружения» [12] и СП 310.1325800.2017 «Бассейны для плавания» [10].

Для сопоставления выбраны два объекта, близких по классу и времени ввода, но построенных в противоположных природных и институциональных условиях. «СКА Арена» введена в эксплуатацию 3 ноября 2023 года в сложившейся застройке Московского района Санкт-Петербурга как реконструкция прежнего спортивно-концертного комплекса [3; 6]. Etihad Arena открыта в январе 2021 года на намывной территории Yas Bay острова Яс в Абу-Даби как новое строительство в составе комплексной застройки [17]. Первый объект работает на поверхностном источнике водоснабжения и сбрасывает сток в развитую городскую систему водоотведения. Второй работает на опреснённой морской воде и сбрасывает сток в систему, построенную заново вместе с районом.

Различия проектных решений принято объяснять природными условиями, однако такое объяснение неполно. СП 30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий» [8] после введения в действие Изменения № 3 [4] прямо допускает применение технической воды, приготовленной из атмосферных и серых сточных вод, устанавливает требование раздельных систем и маркировки трубопроводов и запрещает соединение таких систем с хозяйственно-питьевым водопроводом. Норма, следовательно, не препятствует; тем не менее в проектной практике отечественных спортивных комплексов подобные решения не применяются. Цель работы — сопоставить подходы к проектированию систем водоснабжения и водоотведения крупных спортивных комплексов в Санкт-Петербурге и Абу-Даби и выделить решения зарубежной практики, применимые в отечественном проектировании. Задачами исследования являются сопоставление исходных условий и нормативных требований, расчётная оценка технологических потоков обоих объектов и составление перечня решений к переносу с указанием препятствий по каждому из них.

Основная часть

Объекты сопоставления. Основные характеристики обоих комплексов и условия их размещения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Характеристики сопоставляемых объектов

Признак	«СКА Арена», Санкт-Петербург	Etihad Arena, Абу-Даби
Ввод в эксплуатацию	3 ноября 2023 г.	январь 2021 г.
Вместимость	21 500 зрителей, до 23 000 на концертах	18 000 зрителей
Площадь	189,5 тыс. м² здания, парк 12 га	35 тыс. м²
Условия размещения	сложившаяся застройка, реконструкция прежнего комплекса	намывная островная территория, новое строительство в составе района
Основная спортивная функция	хоккей; трансформируемая ледовая площадка 56×26, 60×28 или 61×30 м	универсальный зал; временный бассейн 25 м для чемпионата мира 2021 г.
Источник водоснабжения	поверхностный (р. Нева), ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»	опреснение морской воды
Приёмник сточных вод	городская сеть, тоннельные коллекторы и насосные станции	сеть эмирата с глубоким самотёчным тоннелем STEP
Обязательная экологическая сертификация	отсутствует	Estidama; объекту присвоен уровень 2 Pearl
Источники данных	[3; 6]	[17; 18; 19; 21]

 

Особенности потребителя. Для обоих объектов диаметры вводов и выпусков определяет не суточный расход, а секундный, приходящийся на перерывы между периодами игры или отделениями концерта, и противопожарный расход, который многократно превышает хозяйственно-питьевой. Этим спортивный комплекс отличается от административного или торгового здания сопоставимой площади, где суточный график сглажен. Второе отличие — доля технологических потоков. Первичная заливка ледового поля размером 61×30 м при толщине льда 40 мм требует около 73 м³ воды, восстановление льда в течение дня мероприятия — ещё 4–5 м³, причём вода для заливки подлежит деминерализации, поскольку растворённые соли снижают прочность и прозрачность льда. Наполнение ванн бассейна требует на порядок большего объёма воды и, в отличие от заливки льда, выполняется однократно с последующей подпиткой.

Способ нормирования расчётных расходов. Первое принципиальное различие состоит в следующем. Отечественная практика нормирует расход со стороны потребителя: приложение А СП 30.13330.2020 [8] задаёт удельные нормы водопотребления на зрителя, спортсмена, работника и условное блюдо, по которым определяется расчётный расход, а СП 31.13330.2021 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» [9] устанавливает требования к наружным сетям. Практика Абу-Даби нормирует расход со стороны водоразборной арматуры: система Estidama [21] задаёт предельные расходы смесителей, душевых сеток и смывных устройств, а зачётные требования раздела «Precious Water» формулируются как процент снижения относительно базовой линии, рассчитанной по тем же помещениям при арматуре базового расхода. Первый способ отвечает на вопрос, сколько воды потребуется; второй — на вопрос, насколько меньше воды потребуется по сравнению с типовым решением. Второй способ побуждает проектировщика к поиску решений, первый такого стимула не создаёт.

Обязательность экологического нормирования. Система Estidama действует в Абу-Даби как обязательная: любое новое здание должно получить не менее одного уровня Pearl, здание, финансируемое из бюджета, — не менее двух [21]. Etihad Arena аттестована на уровень 2 Pearl [17]. Аттестация встроена в разрешительную процедуру: без неё проект не согласовывается. В Российской Федерации «зелёные» стандарты применяются добровольно и на состав проектной документации не влияют, поэтому решения по водосбережению остаются на усмотрение заказчика и в условиях бюджетного финансирования обычно исключаются как удорожающие. Это различие носит не технический, а процедурный характер, и именно оно определяет, будут ли применены решения, которые норма уже допускает.

Повторное использование воды. В Абу-Даби обращение с очищенными сточными водами регулируется регламентом Recycled Water and Biosolids Regulations 2021 [22], а сброс производственных стоков — регламентом Trade Effluent Control Regulations 2022 [24]. Очищенные сточные воды подаются потребителям по самостоятельной распределительной сети и используются для полива, технологических нужд и подпитки систем охлаждения. Масштаб задачи виден из данных регулятора: установленная мощность систем централизованного холодоснабжения эмирата составляет около 600 тыс. холодильных тонн, а их подпитка требует порядка 150 тыс. м³ опреснённой воды в сутки, что соответствует примерно 5 % суточного спроса эмирата на воду; принятая в 2023 году политика прямо предписывает рассматривать очищенные сточные и морские воды как источник подпитки [15]. Отечественная норма [8] с учётом Изменения № 3 [4] допускает приготовление технической воды из атмосферных и серых сточных вод по заданию на проектирование при условии раздельных систем водоснабжения и водоотведения, маркировки трубопроводов и запрета соединения с хозяйственно-питьевым водопроводом; санитарные требования к таким системам определяются СанПиН 2.1.3684-21 [5]. Таким образом, различие состоит не в наличии разрешения, а в наличии стимула.

Технологические потоки и трансформация зала. Сопоставление удобно выполнить на двух событиях, каждое из которых потребовало подготовки зала. В декабре 2021 года в Etihad Arena проводился чемпионат мира по плаванию в 25-метровом бассейне: в зале были смонтированы соревновательная и разминочная ванны, монтаж занял 14 суток, вокруг ванн устроен временный настил площадью 3000 м² с отметкой 2,2 м, а наполнение соревновательной ванны выполнено за 47 часов [18; 19]. Приняв размеры соревновательной ванны 25×25 м при глубине 2,0 м, отвечающие требованиям СП 310.1325800.2017 [10], получаем объём (1) и средний расход наполнения (2):^*

                                         

Полученный расход невелик и обеспечивается вводом умеренного диаметра, однако объём превышает потребность в воде на первичную заливку ледового поля «СКА Арены» примерно в семнадцать раз, а опорожнение ванн после соревнований создаёт залповый сброс, который принимает наружная сеть. Существенно, что оба объекта решают одну задачу: зал должен принимать технологические системы, отсутствующие в его постоянном оснащении. Отсюда следует требование, которое целесообразно включать в задание на проектирование: предусмотреть в конструкциях зала постоянный набор присоединений для временных технологических систем. В его состав входят:

• точки наполнения с расчётным расходом не ниже принимаемого для наибольшей из предусматриваемых ванн;
• линии опорожнения с пропускной способностью, обеспечивающей нормативную продолжительность слива, и с возможностью регулирования сброса в наружную сеть;
• трапы и лотки в зоне арены с уклонами, сохраняемыми при устройстве временного настила;
• точки присоединения установок водоподготовки и обеззараживания с резервированием электрической мощности;
• приборы учёта на каждой из перечисленных линий;
• закладные детали и гильзы в конструкциях, исключающие штрабление при монтаже временных систем.

Конденсат систем осушения как ресурс. Ледовая арена круглогодично осушает воздух, поскольку выпадение конденсата на поверхности льда и ограждающих конструкциях недопустимо. Осушение даёт непрерывный поток конденсата — практически деминерализованной воды, то есть именно того качества, которое требуется для заливки льда. Производительность по конденсату определяется выражением (3):

                                                    

Полученная величина втрое превышает суточную потребность в воде на восстановление льда, оценённую выше в 4–5 м³. Иными словами, ледовая арена способна покрывать эту потребность собственным конденсатом, а при накоплении в резервуаре — и часть потребности в воде на первичную заливку. Решение требует обеззараживания, поскольку конденсат подвержен биологическому загрязнению, и раздельной сети с маркировкой согласно СП 30.13330.2020 с учётом Изменения № 3 [4; 8], однако не требует ни новых технологий, ни изменения норм. В практике объектов Абу-Даби сбор конденсата систем кондиционирования применяется как штатное решение, что объясняется как климатом, так и стоимостью опреснённой воды.

Поверхностный сток. Здесь сравнение даёт обратный результат: перенимать следует не техническое решение, а вывод, сделанный по итогам событий апреля 2024 года. Санкт-Петербург располагает развитой ливневой канализацией, расчёт которой ведётся по методу предельных интенсивностей согласно СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения» [11] при интенсивности q₂₀ = 60 л/(с·га) и периоде однократного превышения расчётной интенсивности, назначаемом по таблицам свода правил. Абу-Даби и Дубай до недавнего времени практически не имели развитой ливневой сети, поскольку осадки считались редкими. В апреле 2024 года выпадение свыше 140 мм осадков за сутки привело к масштабным затоплениям, после чего в Дубае утверждена программа «Тасриф» стоимостью 30 млрд дирхамов, предусматривающая семикратное увеличение пропускной способности системы водоотвода [20], в Абу-Даби объявлены конкурсы на проектирование и строительство систем отвода поверхностного стока и понижения уровня подземных вод [23], а требования к расчёту закреплены руководством Dubai Municipality по проектированию систем отвода поверхностного стока [16]. Вывод для отечественной практики состоит в том, что для объектов с массовым единовременным пребыванием людей период однократного превышения расчётной интенсивности целесообразно принимать выше минимального табличного значения: подтопление подходов и эвакуационных путей при заполненном зале влечёт последствия, несоразмерные экономии на пропускной способности коллектора. Вопросы оптимизации городских систем водоотвода рассмотрены в работе Гу Ченгруна [1].

Наружное водоотведение. Схемы приёма стока различаются принципиально. Система водоотведения Санкт-Петербурга сочетает тоннельные коллекторы глубокого заложения с большим числом канализационных насосных станций [2], что связано с равнинным рельефом и историей развития сети. В Абу-Даби реализован глубокий самотёчный тоннель STEP протяжённостью около 40 км с диаметром проходки порядка 7 м и шахтами глубиной от 40 до 80 м, отводящий сток самотёком на очистные сооружения Аль-Ватба при среднем расходе 800 тыс. м³/сут [14]. Самотёчный принцип позволяет обойтись без промежуточных насосных станций на всём протяжении тоннеля. Для отдельного объекта различие проявляется в условиях присоединения: самотёчная схема снимает ограничения по режиму сброса, тогда как схема с насосными станциями требует согласования залповых сбросов, характерных для спортивного комплекса. Перенос такого решения на уровень отдельного объекта невозможен, однако при выборе точки присоединения и при обосновании режима сброса это различие следует учитывать.

Противопожарное водоснабжение. Требования к наружному и внутреннему противопожарному водоснабжению установлены СП 8.13130.2020 «Наружное противопожарное водоснабжение» [13] и СП 10.13130.2020 «Внутренний противопожарный водопровод» [7]; расчётный расход определяется по объёму здания, степени огнестойкости и классу функциональной пожарной опасности, а необходимый запас воды — по расчётной продолжительности тушения. Свод правил ОАЭ (UAE Fire and Life Safety Code of Practice) [25] построен на основе американских стандартов и определяет расход через классификацию помещений по пожарной нагрузке и через параметры автоматических установок пожаротушения. Для спортивного комплекса оба подхода приводят к сопоставимым по порядку величинам, но структура расчёта различна, поэтому прямое сравнение проектных решений двух объектов по этому разделу некорректно, а заимствование нецелесообразно: противопожарные требования относятся к национальной системе технического регулирования и переносу не подлежат.

Сопоставление подходов. Результаты по основным признакам сведены в таблицу 2.

Таблица 2

Сопоставление подходов к проектированию

Признак	Санкт-Петербург	Абу-Даби
Способ нормирования расчётного расхода	удельные нормы на потребителя (СП 30.13330.2020 [8])	предельные расходы арматуры и процент снижения относительно базовой линии [21]
Статус экологического нормирования	добровольный, на состав документации не влияет	обязательный: не ниже 1 Pearl, для бюджетных объектов — не ниже 2 Pearl [21]
Повторное использование серых и атмосферных вод	допускается по заданию на проектирование [4; 8]	является условием получения зачётных баллов, применяется повсеместно [22]
Вода на полив и технологические нужды	питьевого качества либо из поверхностного источника	очищенные сточные воды по самостоятельной сети [22]
Сбор конденсата систем кондиционирования	не нормируется, применяется единично	штатное решение, учитывается в водном балансе
Подпитка систем холодоснабжения	индивидуальные системы объекта	централизованное холодоснабжение; источник подпитки регулируется политикой 2023 г. [15]
Ливневая канализация	развитая сеть, расчёт по методу предельных интенсивностей [11]	сеть создаётся заново по программам, принятым после 2024 г. [16; 20; 23]
Схема наружного водоотведения	тоннельные коллекторы и насосные станции [2]	глубокий самотёчный тоннель STEP [14]
Противопожарное водоснабжение	расчёт по объёму и степени огнестойкости [7; 13]	расчёт по классификации помещений и параметрам установок [25]
Учёт водопотребления	общий и групповой	пофункциональный, с раскрытием данных при аттестации
Проверка проектных решений	государственная экспертиза	согласование регулятора при ответственности консультанта

Решения, пригодные для переноса. Из рассмотренного отобраны решения, которые не требуют изменения отечественных норм и применимы на объекте, сопоставимом со «СКА Ареной». Каждое сопровождается указанием нормативного основания и препятствия, ограничивающего применение (таблица 3).

Таблица 3

Решения, пригодные для переноса в отечественную практику

Решение	Содержание	Нормативное основание	Препятствие
Нормирование по результату	задание на проектирование фиксирует целевое снижение расчётного водопотребления относительно базовой линии, рассчитанной при арматуре базового расхода	СП 30.13330.2020 [8] в части решений, принимаемых по заданию на проектирование	отсутствие обязательной процедуры и утверждённой базовой линии
Сбор конденсата систем осушения на нужды заливки льда	конденсат собирается в резервуар, обеззараживается и подаётся на восстановление льда по отдельной сети	Изменение № 3 [4] к СП 30.13330.2020 [8]; СанПиН 2.1.3684-21 [5]	отсутствие типовых решений и подтверждённой практики согласования
Раздельная сеть технической воды	вода из атмосферных и серых стоков подаётся на смыв и полив по отдельной маркированной сети без соединения с хозяйственно-питьевым водопроводом	Изменение № 3 [4] к СП 30.13330.2020 [8]	усложнение эксплуатации; отсутствие тарифного стимула
Постоянный набор присоединений для временных технологических систем	точки наполнения, опорожнения, трапы, присоединения водоподготовки и приборы учёта закладываются на стадии проектной документации	СП 310.1325800.2017 [10] и СП 332.1325800.2017 [12] в части решений по заданию на проектирование	не нормируется; требует решения заказчика на ранней стадии
Пофункциональный учёт водопотребления	приборы учёта по зонам — арена, зрительская часть, предприятия питания, технологические системы — с передачей данных в систему эксплуатации	СП 30.13330.2020 [8]	добровольный характер; отсутствие требований к раскрытию данных
Повышенный период однократного превышения для ливневой канализации	для объектов с массовым единовременным пребыванием людей период принимается выше минимального табличного значения	СП 32.13330.2018 [11]	удорожание; отсутствие прямого требования

 

 

 

Заключение

Сопоставление комплексов «СКА Арена» и Etihad Arena подтверждает положение, вынесенное во введении: различия проектных решений по системам водоснабжения и водоотведения объясняются природными условиями лишь отчасти. Природные условия определяют источник воды и приёмник стока — поверхностный источник и развитую городскую сеть в Санкт-Петербурге против опреснения и заново построенной системы в Абу-Даби. Однако решения, составляющие содержательное различие, — повторное использование серых и атмосферных вод, самостоятельная сеть технической воды, сбор конденсата — отечественной нормой не запрещены: свод правил допускает их с января 2024 года при условии раздельных систем и маркировки трубопроводов.

Определяющим оказывается не техническое и не нормативное, а процедурное различие. В Абу-Даби аттестация по системе Estidama обязательна и встроена в разрешительную процедуру, поэтому водосбережение является условием согласования проекта, а не предметом усмотрения заказчика. В Российской Федерации соответствующие стандарты добровольны, и в условиях бюджетного финансирования решения по водосбережению исключаются как удорожающие. Второе следствие сопоставления касается способа нормирования: отечественная норма отвечает на вопрос о потребном расходе, зарубежная — на вопрос о его снижении относительно типового решения, и только второй способ побуждает проектировщика к поиску.

Для крупного спортивного комплекса выделены шесть решений, пригодных для переноса без изменения норм: нормирование по результату, сбор конденсата систем осушения на нужды заливки льда, раздельная сеть технической воды, постоянный набор присоединений для временных технологических систем, пофункциональный учёт водопотребления и повышенный период однократного превышения для ливневой канализации. Расчётная оценка показывает, что конденсат систем осушения ледовой арены способен покрывать суточную потребность в воде на восстановление льда с трёхкратным запасом, а требование к присоединениям для временных систем следует из сопоставления двух событий — трансформации ледовой площадки и монтажа временных ванн бассейна. Опыт Абу-Даби и Дубая по поверхностному стоку показывает и обратное: занижение расчётного периода однократного превышения для объектов с массовым пребыванием людей приводит к последствиям, несоразмерным экономии на диаметре коллектора.

[1]Проектная документация обоих объектов в открытом доступе отсутствует. Приведённые характеристики представляют собой подтверждённые открытые данные. Объёмы, расходы и производительность по конденсату рассчитаны автором как модельные задачи по действующим сводам правил при принятых исходных данных; эти значения носят оценочный характер и предназначены для сопоставления порядков величин, а не для воспроизведения фактических проектных решений.