Всем известны случаи разлива горных потоков и небольших речушек, протекающих в узких долинах, которые во время паводков превращаются в бурные реки. Это объясняется тем, что почти все количество выпадающих атмосферных осадков в течение короткого времени стекает со склонов в ручьи, поскольку лишь часть воды просачивается в землю. Такими же узкими долинами являются и улицы густо застроенных городских центров. Их размеры определены самим человеком. И в этом случае также все атмосферные воды в короткое время стекают с крыш, дворов и улиц в коллектор, представляющий собой как бы ручей, расположенный в горной долине.
В том случае, если этот коллектор окажется не в состоянии принять и отвести поступающую в него воду, может произойти катастрофическое затопление улиц, подобное затоплению горных долин. Поэтому дождевые коллекторы больших городов, а к ним относятся также коллекторы общесплавной канализации, которые одновременно осуществляют отвод производственно-бытовых и дождевых вод, во многих местах представляют собой настоящие катакомбы высотой и шириной по нескольку метров.
Нередко при сильных ливнях, продолжающихся всего 10-15 мин, количество выпавших осадков составляет 20 мм и более. В этом случае поток воды, стекающей с участка площадью 1 га, составляет несколько кубометров в секунду. Но это еще сравнительно небольшие участки, соответствующие по площади обычным спортплощадкам. Если увеличить их площадь в 10 раз, то в этом случае количество стекающей воды будет соответствовать расходу воды в реке Шпрее в Берлине.
Однако выпадение дождя на большой площади обусловливает уменьшение стока дождевых вод. Это объясняется тем, что наиболее интенсивное выпадение ливневых дождей отмечается лишь над сравнительно небольшими территориями. Так называемые затяжные дожди, выпадающие по всей территории, при расчете дождевых коллекторов не учитываются, поскольку в этом случае секундный расход воды незначителен и может без труда приниматься канализационным коллектором. Неравномерный сброс воды, имеющий место при ливневых дождях, дает возможность, с другой стороны, разгрузить канализационную сеть путем подключения к ней регулирующих резервуаров или ливнеспусков, что позволяет прокладывать коллекторы меньших диаметров, т. е. более экономичные.
Впрочем, при расчете канализационной сети учитываются также и аккумулирующие способности самих коллекторов. Регулирующие резервуары можно располагать под землей. Во время дождя они заполняются водой, а после его прекращения постепенно опорожняются. Такие резервуары выполняют, следовательно, функции накопителей. Эту роль невольно принимают на себя также подвалы зданий, затопляемых при сильных ливнях водой, которую потом с большим трудом приходится откачивать. В некоторых случаях в качестве регулирующих резервуаров используются естественные или специально устроенные пруды.
Задача ливнеспуска заключается в том, чтобы в подходящем месте кратчайшим путем отвести часть сточных вод из общесплавной канализационной системы в расположенный поблизости водоем. Тогда отпадает необходимость отвода этой части воды через весь главный коллектор на очистную станцию. Недостатком данного сооружения является то, что часть неочищенных производственно-бытовых сточных вод попадает при этом в водоем. Однако это может происходить лишь тогда, когда сточные воды получают соответствующее разбавление дождевой водой, да к тому же ливнеспуск функционирует лишь в немногие короткие промежутки времени в течение года.
Во многих городах рельеф местности не позволяет осуществить непосредственный отвод всех сточных вод к очистным сооружениям по самотечной системе трубопроводов, подключенной к главному коллектору. Бывает также, что территория, на которой расположен город, имеет совсем незначительный перепад высот, так что коллекторы, которые должны иметь определенный уклон, обеспечивающий достаточно быстрый сток вод, в этом случае пришлось бы очень сильно заглубить под землю в низовых участках. Это привело бы к значительному увеличению затрат на устройство канализационной сети, да к тому же пришлось бы строить располагаемые глубоко под землей коллекторы больших размеров.
В таких случаях целесообразно устанавливать насосные станции, с помощью которых можно осуществить подъем сточных вод в канал, расположенный на несколько метров выше, или подавать сточные воды на очистные сооружения (перекачкой) по системе напорных трубопроводов. Насосные установки используются также при холмистом рельефе местности. Для того чтобы прокладываемый коллектор мог преодолеть встретившееся на пути препятствие, например в виде отдельного холма, потребовалось бы выполнить большой объем земляных работ. В этом случае зачастую экономичнее применить насосную установку, обеспечивающую подачу воды на нужную высоту.