Zastosowanie programu SWMM do oceny funkcjonowania oczyszczalni wód deszczowych

Górski, J.; Szeląg, B.; Bąk, Ł.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zastosowanie programu SWMM do oceny funkcjonowania oczyszczalni wód deszczowych

Autorzy

Górski J. , Szeląg B. , Bąk Ł.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

The application of SWMM software for the evaluation of stormwater treatment plant’s operation

Języki publikacji

Abstrakty

Prognoza jakości i ilości ścieków deszczowych oraz osadów ściekowych jest bardzo złożona ze względu na stochastyczny charakter zjawisk opadowych oraz procesów gromadzenia i zmywania zanieczyszczeń deponowanych na powierzchni zlewni. Ma to szczególnie duże znaczenie w projektowaniu ciągów technologicznych oczyszczalni wód deszczowych (OWD), gdzie przyjęcie błędnych założeń na etapie obliczeń może doprowadzić do nieprawidłowego funkcjonowania poszczególnych obiektów i urządzeń. Przedstawiona w artykule wstępna ocena funkcjonowania oczyszczalni wód deszczowych przy ul. Witosa w Kielcach, do której dopływają ścieki głównie z terenu pod zabudową jedno- i wielorodzinną, stanowi pierwszy etap badań, mających na celu stworzenie modelu matematycznego analizowanego fragmentu sieci kanalizacyjnej. Model numeryczny oczyszczalni wód deszczowych (OWD) wykonano w programie SWMM (ang. Storm Water Management Model) na podstawie dokumentacji projektowej obiektu oraz wizji terenowej, natomiast model hydrodynamiczny zlewni wraz z siecią kanalizacji deszczowej – na podstawie map topograficznych i zasadniczych. Do obliczeń średniego jednostkowego natężenia deszczu (q) wykorzystano 33 zdarzenia opadowe zarejestrowane w latach 2010–2011, podczas których czas trwania deszczu i wysokość warstwy opadu zmieniały się odpowiednio w zakresach td = 12–1244 min oraz P = 1,8–44,6 mm. Przeprowadzone symulacje działania OWD wykazały, że gdy średnie jednostkowe natężenie deszczu przyjmowało wartości poniżej 10 dm³∙(ha∙s)^-1, stopień redukcji zawiesin ogólnych (η) w osadniku zmieniał się w granicach 0,78–0,98, a gdy q = 10–75 dm^-1∙(ha∙s), to η = 0,69–0,88. Wykonane w pracy obliczenia mają charakter wyłącznie szacunkowy, ponieważ model nie został skalibrowany na podstawie rzeczywistych wartości natężenia przepływu ścieków deszczowych oraz stężenia zawiesin ogólnych.

Due to the stochastic character of precipitation phenomena combined with an accumulation of pollutants in the catchment area and their wash-off, the prediction of stormwater quantity and quality, its sediments is very complex. It is especially important when designing the stormwater treatment plant’s (STP) stages of technological lines, because there can be massive calculation errors at selection and functions of particular objects and equipment. The preliminary evaluation, of stormwater treatment plant in Witosa St., Kielce shown in the above article, where stormwater runs off mainly from housing estates of single and multi-family houses, is the first stage of researches concerning preparation of the mathematical model of analysed part of a sewer system. The numerical model STP was made by SWMM software and was based on the working plans of the object and field studies, whereas the hydrodynamic modelling with stormwater drainage system were made according to topographic and basics maps. 33 rainfall events were used to measure the amount of average rainfall intensity. They were registered between 2010 and 2011. During that time the rainfall duration and depth of precipitation changed as follows: td = 12–1244 min and P = 1.8– 44.6 mm. The simulations done by STP shown that in case of average rainfall intensity below 10 dm³∙(ha∙s)^-1 the reduction of TSS (η) in a catch basin would change into 0,78–0,98, for q = 10–75 dm³∙(ha∙s)^-1, the result was η = 0,69–0,88. The calculations carried out at work are only approximate, because the model was not calibrated on the basis of the actual value of the stormwater flow, the rainfall amount and total suspended solids concentrations.

Słowa kluczowe

model hydrodynamiczny program SWMM ścieki deszczowe zawiesiny ogólne

hydrodynamic modelling stormwater SWMM software total suspended solids

Wydawca

Wydawnictwo ITP

Czasopismo

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

Rocznik

2016

Tom

T. 16, z. 2

Strony

17--35

Opis fizyczny

Bibliogr. 27 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Górski J.

jgorski@tu.kielce.pl

Politechnika Świętokrzyska, Katedra Geotechniki, Geomatyki i Gospodarki Odpadami, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce

autor

Szeląg B.

Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Katedra Geotechniki, Geomatyki i Gospodarki Odpadami

autor

Bąk Ł.

Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Katedra Geotechniki, Geomatyki i Gospodarki Odpadami

Bibliografia

1. Arbeitsblatt DWA-A 118, 2006. Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen. Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V., Hennef ss. 32.
2. BĄK Ł., GÓRSKI J., GÓRSKA K., SZELĄG B. 2012. Zawartość zawiesin i metali ciężkich w wybranych falach ścieków deszczowych w zlewni miejskiej [Suspended solids and heavy metals content of selected rainwater waves in an urban catchment area]. Ochrona Środowiska. Nr 34(2) s. 49–52.
3. BANASIK K. 2009. Wyznaczanie wezbrań powodziowych w małych zlewniach zurbanizowanych [Computation of flood hydrographs for small urban catchments]. Warszawa. Wydaw. SGGW. ISBN 978-83-7583-156-6 ss. 40.
4. BARSZCZ M. 2012. Znormalizowane rozkłady warstwy opadu w czasie trwania deszczy na obszarze zlewni doświadczalnej w Warszawie [Normalized rainfall depth distributions during rainfalls In the area of experimental catchment in Warsaw]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 12. Z. 3 (39) s. 27–38.
5. BERRETTA C., GNECCO J., LANZA L.G., BERNERA P. 2007. An investigation of wash-off controlling parameters at urban and commercial monitoring sites. Water Science and Technology. Nr 56(12) s. 77–84.
6. BŁASZCZYK P. 1988. Metody określania natężeń przepływu ścieków opadowych miarodajnych do wymiarowania kanałów [Determination of storm flow rate for the design of sewers]. Ochrona Środowiska. Nr 3–4(36–37) s. 9–14.
7. BORRIS M., VIKLANDER M., GUSTAFSSON A.M., MARSALEK J. 2013. Modelling the effects of changes in rainfall event characteristics on TSS loads in urban runoff. Hydrological Processes. Vol. 28. Iss. 4 s. 1787–1796.
8. CAMBEZ M.J., PINHO J., DAVID L.M. 2008. Using SWMM in continuous modelling of stormwater hydraulics and quality [online]. 11th International Conference on Urban Drainage. Edinburgh. Scotland. [Dostęp 03.03.2016]. Dostępny w Internecie: https://www.researchgate.net/publication/229020623_Using_SWMM_5_in_the_continuous_modelling_of_stormwater_hydraulics_and_quality.
9. CIEPIELOWSKI A., DĄBKOWSKI SZ.L. 2006. Metody obliczeń przepływów maksymalnych w małych zlewniach rzecznych [Methods for calculating maximum discharges in small catchments]. Bydgoszcz. Projprzem-EKO. ISBN 978-83-92219-41-5 ss. 311.
10. DĄBKOWSKI SZ.L., GÓRSKA K., GÓRSKI J., SZELĄG B. 2010. Wstępne wyniki badań ścieków deszczowych w jednym z kanałów w Kielcach [Introductory results of examining precipitation sewage In one of Kielce sewers]. Gaz, Woda i Technika Sanitarna. Nr 6 s. 20–24.
11. GÓRSKA K. 2008. Badania ilości zawiesin odkładanych w urządzeniach do oczyszczania wód opadowych na terenie m. Kielce. W: Problemy zagospodarowania wód opadowych [The quantity research of suspension collected in rainwater treatment devices in the city of Kielce. In: Problems of rainwater]. Red. J. Łomotowski. Wrocław. PWroc. s. 331–340.
12. GÓRSKA K. 2012. Zmienność ładunków zanieczyszczeń w ściekach deszczowych na przykładzie wybranej zlewni [Variability of pollutants in stormwater in the example of a selected catchment]. Rozprawa doktorska. Maszynopis. Kielce. PŚk ss. 261.
13. HUBER W.C., DICKINSON R.E. 1992. Stormwater Management Model. User’s manual. Version 4.0. Athens. Georgia. Environmental Research Laboratory. U.S. Environmental Protection Agency ss. 76.
14. IDEL’CHIK I.E. 1996. Handbook of hydraulic resistance. Wyd. 3. New York. Begell House. ISBN 1-56700-074-6 ss. 790.
15. IMHOFF K., IMHOFF K.R. 1996. Kanalizacja miast i oczyszczanie ścieków [City sewer system and wastewater treatment]. Poradnik. Bydgoszcz. Proj-PrzemEKO. ISBN 83-906015-0-8 ss. 450.
16. KULICZKOWSKI A., ZWIERZCHOWSKI D., ORMAN Ł.J. 2005. Kielce kickstarts Poland’s sewage upgrade. Tunneling and Trenchless Construction. Nr 16 s. 28–29.
17. LICZNAR P., ŁOMOTOWSKI J. 2005. Analiza średnich natężeń deszczów miarodajnych we Wrocławiu [Analysis of average design storm intensity for the city of Wroclaw]. Ochrona Środowiska. Nr 1 s. 29–34.
18. LIU A., GOONETILLEKE A., EGODAWATTA P. 2012. Taxonomy for rainfall events based on pollutant wash-off potential in urban area. Ecological Engineering. Nr 47 s. 110–114.
19. MROWIEC M. 2009. Efektywne wymiarowanie i dynamiczna regulacja kanalizacyjnych zbiorników retencyjnych [Effective dimensioning and dynamic control of sewer reservoirs]. Częstochowa. Wydaw. PCzęst. ISBN 8371934246 ss. 166.
20. MROWIEC M., SOBCZYK M. 2014. Ekologiczne zagospodarowanie wód opadowych – zielone dachy [Ecological management of rainwaters – green roofs]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 14. Z. 4 (48) s. 53–61.
21. OSMÓLSKA-MRÓZ B., FIDALA-SZOPE M., KIERZENKOWSKA M. 1984. Obliczeniowe a rzeczywiste natężenia przepływów w kanalizacji deszczowej [Calculation and the actual current flow in stormwater drainage system]. Ochrona Środowiska. Nr 434/3–4(20–21) s. 29–32.
22. P.P.U.H. Koncept-Plus. 2008. Dokumentacja projektowa. Przebudowa oczyszczalni wód deszczowych przy ul. Witosa w Kielcach. Projekt wykonawczy [Project documentation. Reconstruction of the stormwater treatment, Witosa Street Kielce. Detailed engineering]. Kielce. Maszynopis ss. 23.
23. ROSSMANN L.A. 2004. Storm Water Management Model. User’s manual. Version 5.0. EPA/600/R-05/040. Cincinnati. National Risk Management Research Laboratory Office of Research and Development. U.S. Environmental Protection Agency ss. 261.
24. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. (a) w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szkodliwych dla środowiska wodnego. Dz.U. 2014 poz. 1800.
25. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 grudnia 2014 r. (b) w sprawie katalogu odpadów. Dz.U. 2014 poz. 1923.
26. SHARIF S., MASSOUDICH A., KAYHAMIAN M. 2011. Stochastic stormwater quality volume – sizing method with first flush emphasis. Water Environment Research. Nr 83(11) s. 2025–2035.
27. WIDOMSKI M., MUSZ A., GAJUK D., ŁAGÓD G. 2012. Numerical modelling in quantitative and qualitative analysis of storm sewage system extension. Ecological Chemistry and Engineering A. Nr 19(4–5) s. 471–481.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-183709a0-4782-43a4-942a-76057b2ea891