Zastosowanie programu SWMM do modelowania ilości i jakości ścieków deszczowych

• Autorzy: Szeląg B. , Górski J. , Bąk Ł. , Górska K.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2015.9(2)087

Warianty tytułu

EN

Application of SWMM software to modelling the quantity and quality of rainfall wastewater

• Konferencja: ECOpole’13 Conference (23-26.10.2013, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ze względu na stochastyczny charakter zjawisk opadowych, a także akumulacji oraz zmywania zanieczyszczeń zgromadzonych na powierzchni zlewni, prognoza jakości i ilości ścieków deszczowych jest bardzo złożona, co może prowadzić do znacznych błędów obliczeniowych na etapie doboru i projektowania ciągów technologicznych oczyszczalni wód deszczowych. Wytyczna ATV A-118 oraz norma PN-EN 752 zalecają do obliczeń hydraulicznych systemów kanalizacyjnych zastosowanie modelowania hydrodynamicznego dla zlewni o powierzchni przekraczającej 200 ha, ale również w przypadku występowania w sieci zjawiska wylania ścieków na powierzchnię terenu, co zdarza się na terenach miejskich stosunkowo często. Ponadto, ze względu na to, że w większości opracowane programy obliczeniowe (SWMM, Mouse, Mike Urban, Civil Storm) mają oprócz zaimplementowanych modułów do symulacji spływu także moduły określania jakości ścieków, wydaje się wskazane przeprowadzenie kompleksowych analiz w tym kierunku. Celem artykułu jest omówienie wyników symulacji numerycznych jakości i ilości ścieków uzyskanych przy pomocy programu SWMM dla zlewni kanału Si9 zlokalizowanej na terenie Kielc. W artykule wykonano obliczenia hydrogramów odpływu ze zlewni i stężeń zawiesiny przy założeniu stałego natężenia deszczu dla czasu trwania td = 15-180 min i prawdopodobieństwa wystąpienia opadu p = 20%. Ponadto opracowano model matematyczny oczyszczalni ścieków deszczowych, który pozwolił określić obciążenia ładunkiem zanieczyszczeń istniejącego ciągu technologicznego oraz ustalić objętość i ładunek zawiesiny ogólnej zrzucanej przelewem burzowym bezpośrednio do odbiornika. Przeprowadzone obliczenia wykazały nieznaczny wpływ jednostkowego spływu na masę zawiesiny ogólnej odpływającej z przedmiotowej zlewni zurbanizowanej.

EN

Due to the stochastic character of precipitation phenomena, and also accumulation of pollutants in the catchment area and their wash-off, predicting the quantity and quality of rainfall wastewater is a very complex task. That can lead to massive calculation errors at selection and design stages of technological lines in rainfall wastewater treatment plants. For hydraulic sewer systems, the guideline ATV A-118 and the PN-EN 752 standard recommend using hydrodynamic modelling for the catchment area of more than 200 ha, but also for cases where the surface flooding occurs, which happens quite often in urban areas. As a majority of computational software tools (SWMM, Mouse, Mike Urban, Civil Storm), in addition to modules for run-off simulations also have those dedicated to wastewater quality assessment, it is justifiable to conduct complex analyses. The paper aims to discuss the results of wastewater quality and quantity numerical simulations obtained with SWMM software for Si9 sewer catchment located in the area of Kielce. For the paper, hydrogram computations were made for the catchment run-off and the suspension concentrations at the assumption of constant intensity of the rainfall of the duration of td = 15-180 min and the precipitation occurrence probability of p = 20%. In addition, a mathematical model of rainfall wastewater treatment plant was developed. That allowed determination of the pollutant load of the existing technological line, and volume and load of suspended solids discharged by the stormwater overflow structure directly into the receiver. The computations that were conducted showed a limited impact of a unit runoff on the mass of suspended solids flowing in from the catchment under consideration.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie hydrodynamiczne; SWMM; ścieki deszczowe; zawiesina ogólna

EN

hydrodynamic modelling; SWMM; rainfall wastewater; suspended solids

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 9, No. 2
• Strony: 767--775
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Szeląg B.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Geomatyki i Energetyki, Politechnika Świętokrzyska, al. 1000-lecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, tel. [phone]

autor

Górski J.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Geomatyki i Energetyki, Politechnika Świętokrzyska, al. 1000-lecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, tel. [phone]

autor

Bąk Ł.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Geomatyki i Energetyki, Politechnika Świętokrzyska, al. 1000-lecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, tel. [phone]

autor

Górska K.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Geomatyki i Energetyki, Politechnika Świętokrzyska, al. 1000-lecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Królikowska J, Królikowski A. Wody opadowe. Odprowadzanie, zagospodarowanie, podczyszczanie i wykorzystanie. Piaseczno: Seidel-Przywecki; 2012.
• [2] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 roku w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzeniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szkodliwych dla środowiska wodnego. DzU Nr 137, poz. 984 z poźn. zm. http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU20061370984.
• [3] Mrowiec M. Efektywne wymiarowanie i dynamiczna regulacja kanalizacyjnych zbiorników retencyjnych. Częstochowa: Wyd. Politechniki Częstochowskiej; 2009.
• [4] Błaszczyk P. Metody określania natężeń przepływu ścieków opadowych miarodajnych do wymiarowania kanałów. Ochr Środ. 1988;3-4(36-37):9-14. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/1988/Blaszczyk_3-4-1988.pdf.
• [5] Osmólska-Mróz B, Fidala-Szope M, Kierzenkowska M. Obliczeniowe a rzeczywiste natężenia przepływów w kanalizacji deszczowej. Ochr Środ. 1984;434/3-4(20-21):29-32. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/1984/Osmulska-Mroz_3-4-1984.pdf.
• [6] Huber WC, Dickinson RE. Stormwater Management Model. User’s Manual. Version 4.0. Environmental Research Laboratory. U.S. Environmental Protection Agency. Athens, Georgia; 1992. https://www.researchgate.net/profile/Tom_Barnwell/publication/235754277_Storm_water_management_model_version_4/links/0c9605321435abc833000000.pdf.
• [7] Zoppou C. Review of stormwater models. Techn Report 52/99. Canberra: CSiRO Land and Water; 1999. http://forum.cjk3d.net/bbs/images/upfile/2006-1/200616105011.pdf.
• [8] Berretta C, Gnecco J, Lanza LG, Bernera P. An investigation of wash - off controlling parameters at urban and commercial monitoring sities. Water Sci Technol. 2007;56(12):77-84. DOI: 10.2166/wst.2007.756.
• [9] Sharifi S, Massoudich A, Kayhamian M. Stochastic stormwater quality volume - sizing method with first flush emphasis. Water Environ Res. 2011;83(11):2025-2035. DOI: 10.2175/106143011X2989211.
• [10] Liu A, Goonetilleke A, Egodawatta P. Taxonomy for rainfall events based on pollutant wash- off potential in urban area. Ecol Eng. 2012;47:110-114. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2012.06.008.
• [11] Deletic A, Maksimovic C, Loughreit F, Butler D. Modelling the management of street surface sediments in urban runoff. Proc 3rd Int Conf Innovative Technol Urban Storm Drainage. Lyon, France; 1998:415-422. http://www.academia.edu/2860576/Modelling_the_management_of_street_surface_sediments_in_urban_runoff.
• [12] Widomski M, Musz A, Gajuk D, Łagód G. Numerical modeling in quantitative and qualitative analysis of storm sewage system extension. Ecol Chem Eng A. 2012;19(4-5):471-481. DOI: 10.2428/ecea.2012.19(04)049.
• [13] Egodawatta P, Miguntanna NS, Goonetileke A. Impact of roof surfaces on urban water quality. Water Sci Technol. 2012;66(7):1527-1533. DOI: 10.2166/wst.2012.348.
• [14] Avellaneda PM, Ballestreo T, Roseen R, Houle J, Linder E. Bayesian storm-water quality model and its application to water quality monitoring. J Environ Eng. 2011;137(7):541-550. DOI: 10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0000360.
• [15] Bolognesi A, Maglinico M. Long term simulation analysis under two different regimes as an aid to gully pot management. NOVATECH, 7th International Conference on Sustainable Techniques for Urban Water Management. Lyon, France; 2010. http://documents.irevues.inist.fr/bitstream/handle/2042/35749/22503-367BOL.pdf?sequence=1
• [16] Mailhot A, Gaume E, Villeneuve JP. Uncertainty analysis of calibrated parameters value of an urban stormwater quality model using Monte Carlo algorithm. Water Sci Technol. 1997;36(5):141-148. DOI: 10.1016/So273-1223(97).
• [17] Dąbkowski SL, Górska K, Górski J, Szeląg B. Wstępne wyniki badań ścieków deszczowych w jednym z kanałów w Kielcach. Gaz Woda Tech Sanit. 2010;10:20-24.
• [18] Górska K, Sikorski M. Występowanie metali ciężkich w ściekach deszczowych na przykładzie zlewni miejskiej w Kielcach. Proc ECOpole. 2013;7(1):333-341. DOI: 10.2429/proc.2013.7(1)045.
• [19] Bąk Ł, Górski J, Górska K, Szeląg B. Ochr Środ. 2012;34(2):49-52. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2012/2-2012/Bak_2-2012.pdf.
• [20] Rossmann LA. Storm Water Management Model. User’s Manual. Version 5.0. National Risk Management Research Laboratory. Office of Research and Development. Cincinnati: U.S. Environmental Protection Agency; 2004. http://www.innovyze.com/products/swmm/download/P100ERK4.pdf.
• [21] Zawilski M, Sakson G. Ocena emisji zawiesin odprowadzanych kanalizacją deszczową z terenów zurbanizowanych. Ochr Środ. 2013;35(2):33-39. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2013/2-2013/Zawilski_2-2013.pdf

Uwagi

PL

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