Analiza hydrauliczna i ekonomiczna innowacyjnej kanalizacji deszczowej na tle kanalizacji klasycznej

• Autorzy: Stanowska Patrycja , Dziopak Józef , Słyś Daniel

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2024.5.7

Warianty tytułu

EN

Hydraulic and economic analysis of innovative rainwater sewerage system in comparison to the classic sewerage system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Postępująca urbanizacja terenów miejskich powiązana z rozwojem infrastruktury podziemnej wymaga efektywnego sposobu odprowadzania i zarządzania wodami opadowymi na terenach zurbanizowanych. Projektowane budowle kubaturowe, stosowane głównie w celu akumulacji nadmiaru wód opadowych i sterowania ich przepływem w sieci są bardzo kosztowne, a do tego wymagają wolnych terenów pod ich zabudowę. Nowoczesnym systemem, pozwalającym na chwilową retencję wód opadowych w sieci kanalizacyjnej jest innowacyjna kanalizacja deszczowa wyposażona w przegrody piętrzące, która działa w sposób grawitacyjny. Przegrody posiadają odpowiednio zwymiarowane otwory w dolnej części kanału, w celu maksymalnego wykorzystania ich pojemności „po sam strop”, przy jednoczesnym umożliwieniu korzystnego hydraulicznie funkcjonowania sieci kanalizacyjnej. Cała procedura obliczeniowa sprowadza się do prowadzenia symulacji z wykorzystaniem modelowania hydrodynamicznego, stosując autorski algorytm JDM17 do wymiarowania sieci kanalizacyjnej stanowiącej szeregowy układ kanałów retencyjnych. Celem artykułu jest przedstawienie kształtowania się kosztów inwestycyjnych klasycznej i innowacyjnej sieci deszczowej. Ocenie finansowej poddano kilka wariantów projektowych, w tym różnicując je geometrią sieci, celowo zwiększając dymensje wszystkich przewodów. Analiza kosztów uwzględnia rzeczywiste warunki w badanej zlewni położonej w południowo-wschodniej Polsce i uwzględnia koszty wykonania w niej sieci kanalizacyjnej wraz z niezbędnymi materiałami. Dotychczas przeprowadzone badania potwierdzają walory ekonomiczne, hydrauliczne i eksploatacyjne innowacyjnej kanalizacji deszczowej. Jest to tanie i nowoczesne rozwiązane, które w dużym stopniu redukuje natężenie przepływu wód opadowych, nawet ponad dwukrotnie, a także energię kinetyczną płynących wód opadowych w porównaniu do powszechnie stosowanych klasycznych rozwiązań odwodnieniowych.

EN

The increasing urbanization of urban terrain related to the development of underground infrastructure requires an effective way of draining and managing rainwater in urbanized areas. Designed cubic facilities, used mainly to accumulate excess rainwater and control its flow in the sewage system are very expensive. In addition, they require free land for their construction. A modern system, allowing temporary retention of rainwater in the sewerage is an innovative rainwater system equipped with damming baffles, which operates by gravity. Damming baffles have appropriately dimensioned openings in the lower part of the pipe in order to maximize the use of their capacity "up to the ceiling". It allows the sewer system to function hydraulically favorably. The entire computational procedure involves simulation using hydrodynamic modeling, applying the author's JDM17 algorithm to dimension the innovative sewage system. The purpose of the article is to present the development of investment costs of classic and innovative rainwater sewerage. Several design variants were evaluated financially, differentiating them by the geometry of the sewer. The dimensities of all pipes were deliberately increased. The analysis takes into account the actual conditions in the studied catchment area located in south-east Polan and the costs of constructing a sewage system for it, including the necessary materials. The studies carried out so far confirm the economic, hydraulic and operational advantages of the innovative rainwater system. It is a low-cost and modern solution, which to a large extent reduces the flow rate of rainwater, even more than twice. This also reduces the kinetic energy of flowing rainwater compared to commonly used classical drainage solutions.

Słowa kluczowe

PL

innowacyjna kanalizacja deszczowa; przegrody piętrzące; kanał retencyjny; wycena; koszty inwestycyjne; wody opadowe

EN

innovative rainwater system; damming baffles; sewage retention canal; estimate; investment costs; rainwater

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 5
• Strony: 38--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Stanowska Patrycja

• Szkoła Doktorska Politechniki Rzeszowskiej im. Ignacego Łukasiewicza

• https://orcid.org/0000-0002-6621-8833

autor

Dziopak Józef

• Katedra Infrastruktury i Gospodarki Wodnej, Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Rzeszów, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-7985-5797

autor

Słyś Daniel

• Katedra Infrastruktury i Gospodarki Wodnej, Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Rzeszów, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-6942-7609

Bibliografia

• [1] Słyś, D., Dziopak, J. (2014). Retencyjny kanał ściekowy. Patent nr 217405. Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej, Warszawa, Polska.
• [2] Starzec, M. (2020). Modelowanie innowacyjnych systemów odwodnieniowych. Praca doktorska. Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Rzeszów.
• [3] Słyś D. (2018). An innovative retention canal - a case study, E3S Web of Conferences 45, 00084.
• [4] Starzec, M., Dziopak, J. Słyś, D. (2017). Projektowanie hydrodynamiczne innowacyjnych kanałów retencyjnych w kanalizacji, [w:] Dziopak J., Słyś D., Stec A. (red.) Infrastruktura miast, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, s. 221-246.
• [5] Starzec, M., Dziopak, J. (2020). A Case Study of the Retention Efficiency of a Traditional and Innovative Drainage System. Resources 9, no. 9: 108. DOI: 10.3390/resources9090108.
• [6] Bogdanowicz, E., Stachy, J. (1998). Maksymalne opady deszczu w Polsce. IMiGW.
• [7] Burszta-Adamiak, E., Łomotowski, J. (2004). Problemy infiltracji wód opadowych do gruntu, Przegląd Komunalny 11: s. 123-25.
• [8] Dziopak, J., Neverova-Dziopak, E., Słyś, D. (2002). Grawitacyjno-pompowe zbiorniki retencyjne w systemach kanalizacji, Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Lądowej Politechniki Wrocławskiej. Konferencje Vol. 50, s. 61-72.
• [9] Kotowski, A., Kaźmierczak, B. (2009). Ocena przydatności dotychczasowych wzorów na natężenie opadów deszczowych do projektowania odwodnień terenów w Polsce. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, nr 11, s. 11-17.
• [10] Katalog Nakładów Rzeczowych, Sekocenbud IV kw., 2022.
• [11] BN-83/8836-02 - Przewody podziemne. Roboty ziemne. Wymagania i badania przy odbiorze.
• [12] PN-EN 1997-1:2008 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne - Część 1: Zasady ogólne.
• [13] Broszura Uponor Infra. Systemy retencyjne Uponor Infra Rozwiązania do efektywnego zagospodarowania ścieków deszczowych, sanitarnych, wody pitnej oraz ppoż.
• [14] Katalog Produktów, (2020). Uponor Infra.
• [15] Kotowski, A. (2015). Podstawy bezpiecznego wymiarowania odwodnień terenów. Tom I. Sieci kanalizacyjne. Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Łódź.
• [16] Kotowski, A. (2015). Podstawy bezpiecznego wymiarowania odwodnień terenów. Tom II. Obiekty specjalne. Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Łódź.
• [17] Stanowska, P., Dziopak, J., Słyś, D., Starzec, M. (2021). An innovative rainwater system as an effective alternative for cubature retention facilities. Studia Geotechnica et Mechanica, vol. 43, no. s1, 3921, s. 532-547.
• [18] Słyś. D. (2013). Zrównoważone systemy odwodnienia miast, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne.
• [19] Słyś, D., Dziopak, J. (2021) Innowacyjny system kanalizacji grawitacyjnej w infrastrukturze odwodnieniowej miast, Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, nr 2 (95), no. 2, s. 38-43.
• [20] Starzec, M. (2018). The impact of construction of piling partitions on the retention efficiency of a sewerage network. E3S Web of Conferences 45, 00087. DOI: 10.1051/e3sconf/20184500087.
• [21] Tarnawska, M. (2018). Retencyjny kanał ściekowy PE-HD - Innowacyjny system działa już w Rzeszowie i Mielcu. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, Listopad-Grudzień.
• [22] Bolt, A., Burszta-Adamiak, E., Gudelis-Taraszkiewicz, Suligowski, Z., Tuszyńska, A. (2012). Kanalizacja: projektowanie, wykonanie, eksploatacja, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Piaseczno.
• [23] Software Storm Water Management Model (SWMM), United States Environmental Protection Agency (EPA), ver.5.1.
• [24] Kotowski, A., Dancewicz, A. i Kaźmierczak, B. (2010). Modelowanie do wymiarowania kanałów. Polska Akademia Nauk. Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej. Instytut Podstawowych Problemów Techniki. Polska Akademia Nauk. nr 68, Warszawa.
• [25] Licznar, P., Siekanowicz-Grochowina, K., Oktawiec, M., Zaleski, J., Wilk, P., Wereski, S., Mikołajewski, K. (2020). Maksymalne wysokości i natężenia opadów i ich modele. In book: Metodyka opracowania Polskiego Atlasu Natężenia Deszczów (PANDa) (s. 55-75). Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy.
• [26] Hettiarachchi, S., Wasko, C., Sharma, A. (2018). Increase in flood risk resulting from climate change in a developed urban watershed - the role of storm temporal patterns, Hydrology and Earth System Sciences 22, s. 2041-2056.
• [27] Stanowska, P. (2023). Analiza hydrogramów natężenia odpływu wód opadowych w węźle wylotowym z innowacyjnej i klasycznej kanalizacji deszczowej. Zagadnienia aktualnie poruszane przez młodych naukowców 22. Creativetime. ISBN 978-83-66772-28-1.
• [28] Warunki techniczne wykonania i odbioru sieci kanalizacyjnych. Wymagania Techniczne COBRTI Instal (2003). Zeszyt 9, Warszawa.
• [29] Dziopak, J., Starzec, M. (2015). Sewage systems. Basic and desing, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów. ISBN 978-83-7934-032-3.
• [30] Tomczyk, A.M., Szyga-Pluta, K. (2018). Variability of thermal and precipitation conditions in the growing season in Poland in the years 1966-2015, Theoretical and Applied Climatology. DOI: 10.1007/s00704-018-2450-4.
• [31] Woś, A. (2010). Klimat Polski w drugiej połowie XX wieku, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań.
• [32] Żmudzka, E. (2009). Współczesne zmiany klimatu Polski, Acta Agrophysica, 13 (2), s. 555-568.
• [33] Słyś, D. (2008). Retencja i infiltracja wód deszczowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów.
• [34] Starzec, M., Dziopak, J., Słyś, D. (2017). Designing a retention sewage canal with consideration of the dynamic movement of precipitation over the selected urban catchment. In Underground Infrastructure of Urban Areas 4, 4th ed.; Madryas, C., Kolonko, A., Nienartowicz, B., Szot, A., Eds.; CRC Press: London, UK, Volume 1, pp. 193-200. ISBN 9781138559530.
• [35] Starzec, M., Dziopak, J., Słyś, D. (2020). An Analysis of Stormwater Management Variants in Urban Catchments. Resources 9, no. 2: 19. DOI: 10.3390/resources9020019.
• [36] Grimmond, S. (2007). Urbanization and global environmental change: local effects of urban warming. Geographical Journal, 173: s. 83-88. DOI: 10.1111/j.1475-4959.2007.232_3.x
• [37] Stanowska, P. (2023). Możliwości akumulowania wód opadowych w innowacyjnej kanalizacji deszczowej. Zagadnienia aktualnie poruszane przez młodych naukowców 22. CREATIVETIME. ISBN 978-83-66772-28-1.
• [38] Stec, A., Słyś, D., Dziopak, J. (2015). Optymalizacja w projektowaniu kanalizacyjnych zbiorników retencyjnych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów.
• [39] Dąbrowski, W., Zielina, M., McGarity, A. (2021). Specyfika kanalizacji w Polsce w kontekście zastosowania zielonej infrastruktury. In stal 10, s. 49-52. DOI: 10.36119/15.2021.10.8.
• [40] Dziopak, J. (2004). Modelowanie wielokomorowych zbiorników retencyjnych w kanalizacji. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, ISBN 83-7199-293-9.
• [41] Bak, J., Królikowska, X., Kudlik. K., & Szydłowski, K. (2019). Rola edukacji w programowaniu alternatywnych rozwiązań zagospodarowania wód opadowych. Instal 12, s. 51-55. DOI: 10.36119/15.2019.12.8.
• [42] Kuliczkowski A., Jakubowski J. (2002) Ocena porównawcza wybranych metod obliczania miarodajnych przepływów w kanalizacji deszczowej, Instal 11, 28-32.
• [43] Dąbrowski, W., McGarity, A. (2022). Próba standaryzowania retencji zielonej wód deszczowych. Instal 6, s. 49-54. DOI: 10.36119/15.2022.6.7.
• [44] Malmur, R., (2023). Zbiorniki retencyjne jako elementy kanalizacji deszczowej. Instal 5, s. 30-36. DOI: 10.36119/15.2023.5.5