Współczesne problemy inżynierii i ochrony środowiska: modelowanie systemów kanalizacyjnych

pod red. Mariana Kwietniewskiego, Jerzego Sawickiego, Marka Zawilskiego

Zeszyt 57

Marek Zawilski, Grażyna Sakson
Współczesne kluczowe problemy modelowania systemów kanalizacyjnych str. 5
Słowa kluczowe: modelowanie komputerowe, kanalizacja miejska, kalibracja
STRESZCZENIE
W artykule przedstawiono obecny stan wiedzy w zakresie modelowania systemów kanalizacyjnych. Omówiono używane modele oraz zakres modelowania ze zwróceniem uwagi na tzw. podejście zintegrowane. Szczególną uwagę zwrócono na etap tworzenia modelu, w tym konieczność utworzenia bazy danych odpowiedniej do modelowania i kalibracji. Przedyskutowano rodzaje błędów modelowania i ich znaczenie dla wyniku końcowego. Podano możliwe zastosowania modeli cyfrowych, a także cele badawcze, które powinny być realizowane w przyszłości.

Jerzy Sawicki
Wybór poziomu dokładności modelu systemu kanalizacyjnego str. 19
Słowa kluczowe: system kanalizacyjny, obliczenia hydrauliczne, projektowanie
STRESZCZENIE
Praca poświęcona jest kwestii doboru modelu matematycznego, opisującego pracę systemu kanalizacyjnego. Jako kryterium rozważań służy tu zgodność fizykalnych aspektów systemu oraz charakterystyki przyjętej metody obliczeniowej. Za podstawowy zestaw tych modeli przyjęto: ruch nieustalony i niejednostajny, ruch ustalony i niejednostajny oraz ruch ustalony i jednostajny. Znaczenie wyboru właściwych relacji zilustrowano na przykładzie procesów obliczania miarodajnego spływu wód deszczowych oraz wymiarowania komór rozdzielczych. W konkluzji podkreślono znaczenie kwalifikacji i technicznej świadomości specjalistów, rozwiązujących problemy praktyczne.

Marcin Skotnicki, Marek Sowiński
Weryfikacja metody wyznaczania szerokości hydraulicznej zlewni cząstkowych na przykładzie wybranej zlewni miejskiej str. 27
Słowa kluczowe: zlewnia miejska, model opad-odpływ, szerokość zlewni cząstkowych
STRESZCZENIE
W publikacji zaprezentowano analizę wpływu metody określania szerokości hydraulicznej zlewni cząstkowej na wyniki obliczeń odpływu wód deszczowych ze zlewni miejskiej. Bazując na przeglądzie literatury wybrano dwa warianty wyznaczania szerokości hydraulicznej. W pierwszym szerokość ustalano na podstawie geometrycznych wymiarów zlewni. W wariancie drugim szerokość zlewni wyznaczano wykorzystując założoną, stałą długość drogi spływu ze szczelnej części danej zlewni cząstkowej. Długość drogi spływu określano jako wielokrotność odległości odpowiadającej rozstawowi wpustów ulicznych i dachowych. Analizę przeprowadzono na przykładzie rzeczywistej zlewni miejskiej. Obliczenia odpływu wykonano za pomocą modelu komputerowego zlewni opracowanego w programie SWMM5, dla wybranych opadów zarejestrowanych w latach 2007 oraz 2008. Oceny wariantów obliczeń szerokości hydraulicznej dokonano porównując obliczone i zarejestrowane hydrogramy odpływu. Dla obu wariantów przebieg czasowy hydrogramów obliczonych jest zgodny z pomiarami. Wariant pierwszy pozwala na odwzorowanie maksymalnych wartości odpływu z dokładnością 15%. Taką samą dokładność w wariancie drugim uzyskano dla długości spływu w przedziale od 50 do 75 m.

Paweł Licznar, Janusz Łomotowski, Monika Paluch-Puk
Pomiary opadów deszczu na potrzeby projektowania kanalizacji deszczowej i ogólnospławnej str. 45
Słowa kluczowe: pomiary deszczu, hietogramy, kanalizacja
STRESZCZENIE
Omówiono stosowane współcześnie metody badań intensywności opadów atmosferycznych. Przedstawiono własne konstrukcje deszczomierzy. Badania z użyciem impaktometru własnej konstrukcji wykazały związek pomiędzy warstwą opadu a energią kinetyczną deszczu. Wykazano, że hietogramy są funkcją losową a ich zmienność zależy od warunków przyjętych do obliczeń.

Marcin Leśniewski
Budowa systemu pomiarowego przepływów w sieci kanalizacyjnej Warszawy str. 59
Słowa kluczowe: pomiary przepływu, monitoring, kanalizacja
STRESZCZENIE
W roku 2008 w Warszawie uruchomiono system pomiarowy przepływów w sieci kanalizacji ogólnospławnej. Jest to pierwszy taki system w Polsce, chociaż istnieją już podobne w wielu wielkich miastach krajów rozwiniętych. Wyróżnikiem warszawskiego układu pomiarów jest przede wszystkim to, że został on zrealizowany w bardzo trudnych warunkach technicznych panujących w kanałach. W niniejszym artykule przedstawiono przebieg procesu planowania i wykonania systemu pomiarowego przepływów w sieci ogólnospławnej Warszawy wychodząc z założenia, że może być on użyteczny do stosowania w innych dużych miastach Polski. Omówiono zagadnienia wdrażania systemu monitoringu takie jak: lokalizacja punktów pomiarowych, dobór technik pomiaru i instalacji, etap projektowania, prowadzenia uzgodnień i uzyskania pozwoleń, realizacji montaży i uruchomienia urządzeń, weryfikacja poprawności pomiarów.

Maciej Mrowieć
Ocena wpływu przestrzennej zmienności opadu na działanie kanalizacji deszczowej str. 67
Słowa kluczowe: kanalizacja deszczowa, opady atmosferyczne, przestrzenna zmienność
STRESZCZENIE
W artykule przedstawiono wyniki badań modelowych dotyczących wpływu dynamicznych cech opadów deszczowych na działanie systemów kanalizacyjnych. Model zlewni (10 zlewni cząstkowych o powierzchni 24ha każda) i sieci kanalizacyjnej wykonano przy użyciu programu SWMM5. W sumie przeprowadzono 126 symulacji hydrodynamicznych dla zmiennych wartości czasu trwania opadu, natężenia deszczu oraz prędkości i kierunku przesuwania się opadu nad zlewnią. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić że zarówno kierunek jak i prędkość przesuwania się opadu mają duży wpływ na występujące w kanałach szczytowe natężenia przepływu. Dla opadów krótkotrwałych, przemieszczających się nad zlewnią w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu ścieków w kanalizacji, obliczone natężenia szczytowe były większe o ponad 100% od przepływów obliczonych dla warunków statycznych.

Andrzej Kotowski
O wiarygodności podstaw modelowania zbiorników retencyjnych ścieków deszczowych str. 79
Słowa kluczowe: kanalizacja, zbiornik retencyjny, modelowanie
STRESZCZENIE
W pracy wykazano na przykładach istotne różnice ilościowe pomiędzy polskimi i niemieckimi metodami służącymi do określania wielkości deszczu miarodajnego do modelowania objętości zbiorników retencyjnych. Mianowicie, opracowane przez IMGW nowe formuły na wysokość opadów, oparte na pomiarach deszczy z lat 1960÷1990, są niedostateczne w odniesieniu do częstości deszczy rocznych, gdzie objętości zbiorników są niemal dwukrotnie niższe w porównaniu z obliczonymi z zastosowaniem wzoru Błaszczyka oraz prawie dwu i półkrotnie niższe od obliczonych ze wzoru Reinholda. Ma to swoje konsekwencje przy wymiarowaniu odwodnień terenów wg zaleceń normy PN-EN 752 z 2000 i 2008r. – wzorowanej na normie DIN-EN 752 (z 1996r.), a dostosowanej do wzoru Reinholda – wpływając bezpośrednio na większą częstość wylewów z kanalizacji w Polsce. W pracy wskazano na sposoby doraźnego oraz przyszłościowego rozwiązania tego problemu, w dostosowaniu do zaleceń Europejskiego Komitetu Normalizacji (CEN), ujednolicenia wymagań w zakresie ochrony terenów przed wylewami z kanalizacji, które będzie obligatoryjne w państwach członkowskich Unii Europejskiej.

Maria Orłowska-Szostak, Ryszard Orłowski
Wyznaczanie i symulacje sytuacji miarodajnych przy wymiarowaniu kanalizacji ciśnieniowej str. 93
Słowa kluczowe: kanalizacja ciśnieniowa, miarodajna jednoczesność pracy pompowni, sytuacje ekstremalne, wymiarowanie systemu
STRESZCZENIE
W pracy przedstawiono oryginalną metodę wymiarowania kanalizacji ciśnieniowej. Istotnymi elementami metody są poszukiwania opisów trzech różnych grup charakterystycznych sytuacji eksploatacyjnych w projektowanym systemie. Są to: (1) sytuacje miarodajne z punktu widzenia rozmiarów ewentualnego uderzenia hydraulicznego, (2) sytuacje miarodajne dla zapewnienia wymaganych warunków samooczyszczania, (3) sytuacje miarodajne dla doboru pomp. Dwie pierwsze grupy sytuacji eksploatacyjnych, określanych dla każdego wymiarowanego odcinka sieci osobno, stanowią podstawę wyznaczenia korytarza dopuszczalnych technicznie średnic sieci, wewnątrz którego poszukujemy rozwiązania optymalnego. Analiza sytuacji grupy trzeciej, różnych dla poszczególnych pompowni w systemie, prowadzi m.in. do wyznaczania maksymalnych wymaganych wysokości podnoszenia tych pompowni przy zadanym, dostatecznie wysokim poziomie niezawodności. Przy określaniu odpowiednich, miarodajnych we wszystkich trzech ww. przypadkach, kombinacji jednoczesnej pracy pompowni w systemie posłużono się rachunkiem prawdopodobieństwa. Po dokonaniu opisu proponowanej metody od strony formalnej zilustrowano sposób postępowania na konkretnym przykładzie.