Modelowanie hydrodynamiczne dużego systemu kanalizacji deszczowej - na przykładzie Lotniska Chopina w Warszawie

• Autorzy: Barszcz Mariusz Paweł

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2024.2.3

Warianty tytułu

EN

Hydrodynamic modelling of a large stormwater sewer system - the case of Warsaw Chopin Airport

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Hydrodynamiczne metody obliczeniowe umożliwiają weryfikację przepustowości hydraulicznej i stanów przeciążenia (nadpiętrzenia i wylania wód opadowych) sieci kanalizacyjnych, które zwymiarowano metodami czasu przepływu. Niniejsza praca przedstawia wyniki takich obliczeń, sprawdzających przy zadanych opadach deszczu, które przeprowadzono dla dużego i złożonego systemu kanalizacji deszczowej na obszarze Lotniska Chopina w Warszawie, w oparciu o hydrodynamiczny model SWMM (Storm Water Management Model) w wersji 5.2. Opisano etapy adaptacji tego modelu dla badanej zlewni. W wyniku symulacji numerycznych stwierdzono przeciążenia dla określonych kanałów deszczowych oraz występowanie nadpiętrzenia wód opadowych w węzłach (wylewów). Najbardziej niekorzystny stan systemu uzyskano przy obciążeniu zlewni opadem modelowym Eulera typ II. Symulacje uwzględniały dławienie (regulację) przepływów w kolektorze za pomocą zasuw, których działanie jednocześnie powodowało wzrost poziomu wód w kanałach. Na przykładzie przyjętej zlewni wykazano, że weryfikacja sprawności hydraulicznej systemów kanalizacyjnych, przy zastosowaniu modelu hydrodynamicznego, jest uzasadniona. Program SWMM stanowi kompleksowe narzędzie, które umożliwia przeprowadzenie takich obliczeń.

EN

Hydrodynamic computational methods allow for the verification of hydraulic capacity and overload conditions (surcharge and overflow of rainwater) of sewer networks, which were dimensioned using flow duration methods. This paper presents the results of such calculations for given rainfall, which were conducted for a large and complex stormwater drainage system at Warsaw Chopin Airport, based on the hydrodynamic SWMM model (Storm Water Management Model) in version 5.2. The stages of adapting this model for the studied catchment are described. As a result of numerical simulations, overloads were identified in specific stormwater sewer pipes, along with the occurrence of surcharge of rainwater at nodes (overflows). The most adverse condition of the system was identified when the catchment was loaded with Eulerian Type II model rainfall. The simulations considered the throttling (regulation) of flows in the collector using gate valves, the operation of which simultaneously caused an increase of the water level in the sewer pipes. For the example of the adopted catchment, it was demonstrated that the verification of hydraulic efficiency in sewer systems using a hydrodynamic model is justified. The SWMM program serves as a comprehensive tool that enables conducting such calculations.

Słowa kluczowe

PL

model SWMM; kanalizacja deszczowa; zbiorniki retencyjne; modelowanie hydrodynamiczne

EN

SWMM model; stormwater sewers; retention tanks; hydrodynamic modelling

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 2
• Strony: 18--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Barszcz Mariusz Paweł

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Instytut Inżynierii Środowiska

• https://orcid.org/0000-0002-7860-1995

Bibliografia

• [1] Barszcz Mariusz. 2015. "Zastosowanie modelu SWMM do prognozy przepływów prawdopodobnych w zlewni miejskiej". Przegląd Naukowy - Inżynieria i Kształtowanie Środowiska 24 (3), 69: 209-223.
• [2] Barszcz Mariusz. 2016. "Wpływ wybranych parametrów obliczeniowych na błąd symulacji przepływów i parametry modelu Nasha w zlewni miejskiej". Przegląd Naukowy - Inżynieria i Kształtowanie Środowiska 72: 142-155.
• [3] Barszcz Mariusz. 2017. "Zastosowanie modelu SWMM do obliczenia przepływów i ich redukcji przez zbiorniki na obszarze lotniska Chopina". Acta Scientiarum Polonorum. Architectura 16 (1): 79-91.
• [4] Bisht Deepak Singh, Chatterjee Chandranath, Kalakoti Shivani, Upadhyay Pawan, Sahoo Manaswinee, Panda Ambarnil. 2016. "Modeling urban floods and drainage using SWMM and MIKE URBAN: a case study". Natural Hazards 84: 749-776.
• [5] Ciepielowski Andrzej, Dąbkowski Szczepan Ludwik. 2006. "Metody obliczeń przepływów maksymalnych w małych zlewniach rzecznych (z przykładami)". Oficyna Wyd. Projprzem-EKO: 311.
• [6] Kotowski Andrzej. 2011. "Podstawy bezpiecznego wymiarowania odwodnień terenów". Wydawnictwo Seidel-Przywecki: 528.
• [7] Kotowski Andrzej. 2015. "Podstawy bezpiecznego wymiarowania odwodnień terenów. Sieci kanalizacyjne" (Tom I). Wydawnictwo Seidel-Przywecki: 399.
• [8] Kotowski Andrzej, Kaźmierczak Bartosz, Wartalski Andrzej, Cieślik Witold. 2013. "Modelowanie hydrodynamiczne kanalizacji deszczowej na osiedlu Rakowiec we Wrocławiu". Gaz, Woda i Technika Sanitarna 03: 113-119.
• [9] Kowalska Beata, Kowalski Dariusz, Łagód Grzegorz, Widomski Marcin. 2013. "Modelling of Hydraulics and Pollutants Transport in Sewer Systems. With Exemplary Calculations in SWMM". Monografie - Politechnika Lubelska: 131.
• [10] Licznar Paweł. 2008. "Obliczenie częstotliwości nadpiętrzenia sieci kanalizacji deszczowej". Gaz, Woda i Technika Sanitarna 07-08: 16-21.
• [11] Nowakowska Monika, Kaźmierczak Bartosz, Wartalska Katarzyna, Kotowski Andrzej. 2017. "Budowa modelu hydrodynamicznego skanalizowanej zlewni deszczowej we Wrocławiu". Gaz, Woda i Technika Sanitarna 04: 189-195.
• [12] Ozga-Zielińska Maria, Brzeziński Jerzy. 1997. "Hydrologia stosowana". Wydawnictwo Naukowe PWN: 323.
• [13] PN-EN 752:2008. "Drain and sewer systems outside buildings (Zewnętrzne systemy kanalizacyjne)". PKN, 2008.
• [14] PN-EN 752:2017. "Drain and sewer systems outside buildings - Sewer systems management (Zewnętrzne systemy odwadniające i kanalizacyjne - Zarządzanie systemem kanalizacyjnym)". PKN, 2017.
• [15] Rossman Lewis, Simon Michelle. 2022. Storm Water Management Model. User`s Manual Version 5.2. Center for Environmental Solutions and Emergency Response, U.S. Environmental Protection Agency, Cincinnati (OH).
• [16] SCS (Soil Conservation Service). 1986. "Urban Hydrology for Small Watersheds. Technical Release 55". The U. S. Department of Agriculture (USDA): 164.
• [17] Skotnicki Marcin, Sowiński Marek. 2015. "Dokładność odwzorowania struktury systemu kanalizacji deszczowej na potrzeby modelowania odpływu ze zlewni miejskiej". Gaz, Woda i Technika Sanitarna 11: 393-397.
• [18] Szymkiewicz Romuald. 2000. "Modelowanie matematyczne przepływów w rzekach i kanałach". Wydawnictwo Naukowe PWN: 321.
• [19] U.S. Environmental Protection Agency, Storm Water Management Model (SWMM), https://www.epa.gov/water-research/storm-water-management-model-swmm).
• [20] Zawilski Marek, Sakson Grażyna. 2010. "Modelowanie spływu ścieków opadowych ze zlewni miejskiej przy wykorzystaniu programu SWMM. Część I. Kalibracja modelu". Gaz, Woda i Technika Sanitarna 11: 32-36.
• [21] Zawilski Marek, Sakson Grażyna. 2011. "Modelowanie spływu ścieków opadowych ze zlewni miejskiej przy wykorzystaniu programu SWMM. Część II. Weryfikacja modelu". Gaz, Woda i Technika Sanitarna 09: 321-32.
• [22] Błaszczyk Wacław, Stamatello Henryk, Błaszczyk Paweł. 1983. "Kanalizacja". Wydawnictwo Arkady.
• [23] Bogdanowicz Ewa, Stachý Juliusz. 1998. "Maksymalne opady deszczu w Polsce - charakterystyki projektowe". Materiały badawcze IMGW. Seria Hydrologia i Oceanologia 23: 85.