Algorytm postępowania przy wyborze lokalizacji punktów pomiarowych w kanalizacji grawitacyjnej

• Autorzy: Gil Bożena

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2021.2.5

Warianty tytułu

EN

Algorithm for selecting the location of measurement points in gravity sewerage

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Monitoring przepływu ścieków ma coraz większe znaczenie w zarządzaniu siecią kanalizacyjną. Wśród urządzeń pomiarowych popularnością cieszą się obecnie urządzenia, które do obliczania przepływu wykorzystują metody pośrednie (tj. jednoczesny pomiar napełnienia i prędkości w kanale), pozwalając na codzienną kontrolę pracy sieci kanalizacyjnej bez konieczności jej przebudowy. W literaturze można znaleźć wiele publikacji, które opisują właściwe warunki techniczne montażu (np. poprzez wybór kanałów prostych o odpowiedniej długości, z jednolitym przekrojem i spadkiem, bez elementów zakłócających przepływ). Są to istotne zalecenia, ale limitują one wybór punktu pomiarowego do takich odcinków kanalizacji, w których w całym zakresie zmienności przepływów ścieków, panują stabilne warunki hydrauliczne. W praktyce jednak, bez przebudowy sieci, która nie zawsze jest możliwa, taka sytuacja jest rzadkością. Na istniejącej sieci, na odcinkach, które wymagają opomiarowania, zalecane warunki mogą nie występować. W rezultacie, będą się tam pojawiać rzadkie i przejściowe zakłócenia przepływu (przepływy ekstremalne - cofki, podtopienia, przepływy turbulentne etc.), które jednak w istotny sposób wpływają na wyniki pomiarów. W dodatku, ponieważ wybór miejsca montażu urządzeń oparty jest z reguły na krótkotrwałych pomiarach i analizach, ww. zakłócenia, a w ich następstwie błędy pomiaru, mogą w ogóle nie zostać wykryte. W rezultacie konieczne jest opracowanie metod (nie wymagających wydłużania okresu pomiarów wstępnych), które umożliwią wykrycie tych zakłóceń. Aby je wykryć, konieczna jest matematyczna analiza hydrauliczna przepływu. Analiza ta powinna być przeprowadzona na podstawie wykonanych pomiarów kontrolnych. Wykorzystanie symulacji przepływów ścieków dla różnych scenariuszy pozwala na określenie prawdopodobieństwa wystąpienia warunków hydraulicznych odbiegających od warunków stabilnych. Wyniki tej analizy mogą być wykorzystane do wyboru, innego, lepszego punktu pomiarowego (gdy to możliwe), wskazania i usunięcia z sieci czynników zakłócających, opracowania instrukcji nadzoru i konserwacji punktu pomiarowego lub/i wprowadzenia korekt do algorytmów pomiarowych (redukujących wpływ anomalii na wyniki). Dzięki zastosowaniu analizy hydraulicznej a następnie podjęciu ww. działań możliwe jest istotne poprawienie wiarygodności wyników pomiarów przepływu ścieków w systemach kanalizacyjnych.

EN

Wastewater flow monitoring is increasingly important in the management of the sewer network. Among the measuring devices, the devices that are using indirect methods (i.e. simultaneous measurement of the filling and speed in the sewer) to calculate the flow are oecoming increasingly popular. This type of equipment allows for everyday control of the operation of the sewage network without the need to rebuild it to install the measuring devices. In such cases, the choice of the location of the measuring point is at least as important as the choice of a device. There are many publications in the literature that focus on the description of technical conditions for the assembly of measuring devices (e.g. by providing appropriate length of straight channels, maintaining a uniform cross-section and slope, elimination of flow disturbing elements). These are very important technical recommendations. They allow for the proper selection of the measurement point, but only when there are stable hydraulic conditions in the sewerage system, both for dry and rainy weather. In practice, however, when choosing a measurement point, errors are often made by not taking into account temporary phenomena (such as temporary flow disturbances) which appear in the network only under certain conditions. These phenomena can have a significant impact on the overall measurement results. When a measurement point is installed on an existing sewer network, without reconstruction of the sewer, such temporary flow disturbances are highly probable. To detect these disturbances, a hydraulic flow analysis is necessary. This analysis should be carried out on the basis of test measurements. These measurements should be carried out for short periods of time and, once the anomaly has been detected, the analysis extended to include an analysis of the network's operating conditions over the entire range of flow variations. This serves to determine the probability with which hydraulic conditions, deviating from the stable conditions, will occur. This analysis can be performed on the basis of a hydraulic mode! made for a fragment of a sewer network. The results of this analysis can be used to: select, another better measurement point, indicate and remove of disturbing factors from the network, introduce corrections to measurement algorithms (taking into account the influence of the anomaly), develop instructions for supervision and maintenance of the measurement point. All these elements are aimed at improving the reliability of sewage flow measurement results in sewage systems.

Słowa kluczowe

PL

sieci kanalizacyjne; pomiar przepływu; lokalizacja punktu pomiarowego; analiza hydrauliczna; model hydrauliczny

EN

sewage networks; flow measurement; measuring point location; hydraulic analysis; hydraulic model

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 2
• Strony: 35--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gil Bożena

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Gliwice

• https://orcid.org/0000-0003-0690-8709

Bibliografia

• [1] Michalski A. 2004. „Pomiary przepływu wody w kanałach otwartych". Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• [2] Dąbrowski W. 2003. „Oddziaływanie sieci kanalizacyjnych na środowisko". Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków.
• [3] Dąbrowski W. 2003. „Pomiary natężenia przepływu ścieków w świetle przepisów". Instal, 11, 28-35.
• [4] Erb, H. G. 1999. „Technika pomiarów przepływu wody i ścieków". Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Szczecin.
• [5] Kwietniewski M., Gębski W., Wronowski N., 2005. „Monitorowanie sieci wodociągowych i kanalizacyjnych". Wydawnictwa Zarządu Głównego Polskiego Zrzeszenia Inżynierów i Techników Sanitarnych, Warszawa.
• [6] Hager W. H., 2010. "Wastewater Hydraulics. Theory and Practice. Springer".
• [7] Gil B., 2015. „Diagnostyka warunków pomiaru przepływu ścieków na podstawie prostych analiz statystycznych". Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 89 nr 6, s. 235-240.
• [8] Gil B., Koral W. 2018. „Błąd pomiaru jako wskaźnik oceny rozwiązania opomiarowania sieci kanalizacyjnej". INSTAL, 11, 34-40
• [9] pod redakcją Piotrowskiego J. 2009. „Pomiary. Czujniki i metody pomiarowe wybranych wielkości fizycznych i składu chemicznego". Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa.
• [10] Instrukcja obsługi i konserwacji. 2004. „Przepływomierz modułowy ISCO seria 2100". TELEDYNE ISCO, OMC ENVAG
• [11] Instrukcja obsługi przenośnego przepływomierza PCM F wraz z należnymi do niego czujnikami. 2004. NIVUS, Eppingen
• [12] Instrukcja obsługi przenośnego przepływomierza PCM 4 wraz z należącymi do niego czujnikami. 2008. NIVUS GmbH.
• [13] Instrukcja: Warunki montażu przepływomierza Q-Eye PSC MT 2019. BMsonic Biotechnika
• [14] FLO-DAR™.2000. Radarowy, bezkontaktowy przepływomierz dla kanałów otwartych. Instalowanie i obsługa. Marsh-McBirney, Welkenraedt.
• [15] FLOW SIREN. Dokumentacja techniczno-ruchowa. Instrukcja obsługi. 2015 Blue Siren. BMsonic Biotechnika
• [16] Stacja monitorowania natężenia przepływu Aqua Logger. 2019. FLOW. PM Ecology
• [17] TIENet™ 360 LaserFlow™ Velocity Sensor Installation and Operation Guide. 2015. TELEDYNE ISCO
• [18] Szymkiewicz R. 2000. „Modelowanie matematyczne przepływów w rzekach i kanałach". Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa
• [19] PN-ISO 1100-1 Pomiary przepływu w korytach otwartych. Część 1: Zakładanie i użytkowanie stacji pomiarowych. 2002
• [20] Schilperoort T. 1986. „General considerations on hydrological networks". Design Aspects of Hydrological Networks. TNO Committee on Hydrological Research Publ. 35: 5-13
• [21] Gil B. 2018. „Wykorzystanie modelu hydrodynamicznego do oceny problemów z wodami przypadkowymi". GWiTS, 2018 r., nr 3, 78-84
• [22] Dębski K. 1965: „Hydrologia". Arkady, Warszawa
• [23] Kevin L., Enfinger, P. E. and Patrick L. Stevens, P. E. 2014. „Scatteraraph Principles and Practice Practical Application of the Froude Number to Flow Monitor Data". ADS
• [24] Carriꞔo N. J. G., Brito R., Baptista M., 2017. "A case study of rainfall-derived infiltration and inflow of a separate sanitary sewer system". Drinking Water Engineering and Science, March
• [25] Vallabhaneni S., Lai E., Chan C., Burgees E. H., 2002. "SSOAP - A USEPA Toolbox for Sanitary Sewer Overflow Analysis and Control Planning" Journal of Water Management Modeling

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).