Quantitative and Qualitative Numerical Analysis of Operational Conditions of Storm Water System

• Autorzy: Chmielewska A. , Widomski M. K. , Musz M. , Łagód G. , Mazurek W.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2013.20(12)126

Warianty tytułu

PL

Ilościowa i jakościowa analiza numeryczna funkcjonowania sieci kanalizacji deszczowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Operation of storm water systems in urbanized catchments, affected by increased size of drainaged area and its relative surface sealing, significant variability of rainfall events and increased usage of transport vehicles is connected to changes of sewage flow, pollutants concentrations and loads entering the sewage receiver. Thus, the application of numerical modeling to multi-variant analyses of storm water systems operation and its influence on the natural environment is reasonable and becomes a standard procedure nowadays. This paper presents the numerical modeling application to quantitative and qualitative analysis of storm-water sewer system in conditions of the selected urbanized area in the town of population reaching 40 000. The US EPA’s (United States Environmental Protection Agency) software SWMM 5 was applied to our studies. Three different rainfall events of various time and intensity were applied to our research. The presented analysis was based on sewage flow velocity, wastewater table height in the pipelines and the load of pollutants leaving the sewerage system. The sewage flooding from several chambers was observed. Our studies reveals also the fact that the studied system is partially undersized and the observed concentration of TSS entering the receiver exceeds the maximum value allowable by the local standards. According to the lacking model calibration, our observations should be treated as the preliminary studies.

PL

Funkcjonowanie miejskich systemów kanalizacji deszczowej, na które wpływa wzrost powierzchni odwadnianej, zmienność opadów, zmiana stopnia uszczelnienia odwadnianych powierzchni oraz wzrost wykorzystywania transportu kołowego, związane jest z ciągłymi zmianami w przepływie ścieków, a także stężeniach i ładunkach zanieczyszczeń trafiających do odbiornika. Dlatego też standardem staje się wykorzystywanie modelowania numerycznego w wielowariantowej analizie warunków pracy oraz oddziaływania na środowisko kanalizacji deszczowej. W pracy przedstawiono próbę zastosowania modelowania numerycznego do ilościowej i jakościowej analizy warunków pracy kanalizacji deszczowej dla miejskiej jednostki osadniczej o liczbie mieszkańców wynoszącej 40 000 osób. Model sieci kanalizacji deszczowej rozpatrywanego miasta wykonano w programie SWMM5 opracowanym przez USEPA (United States Environmental Protection Agency). W badaniach modelowych wykorzystano trzy opady atmosferyczne charakteryzujące się różną intensywnością oraz czasem trwania opadu. Przedstawiona analiza została oparta na prędkościach przepływu ścieków, możliwości wypływu podpiętrzonych w studzienkach ścieków na powierzchnie terenu oraz ładunkach transportowanych zanieczyszczeń. Przeprowadzone badania wykazały możliwość wypływu ścieków ze studzienek połączeniowych lub rewizyjnych na powierzchnię odwadnianego terenu wynikające z częściowego niedowymiarowania badanego układu kanalizacyjnego. Odnotowano także przekroczenie aktualnych wartości dopuszczalnych stężenia zawiesiny ogólnej we wszystkich analizowanych wariantach obliczeń symulacyjnych. Ze względu na brak kalibracji modelu otrzymane wyniki należy traktować jako wyniki badań wstępnych.

Słowa kluczowe

EN

storm sewer; numerical modelling; quantitative analysis; qualitative analysis

PL

kanalizacja deszczowa; modelowanie numeryczne; analiza ilościowa; analiza jakościowa

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 12
• Strony: 1397--1410
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Chmielewska A.

• Graduate, Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20–618 Lublin, Poland, phone: [phone]

autor

Widomski M. K.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20–618 Lublin, Poland, phone: [phone]

autor

Musz M.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20–618 Lublin, Poland, phone: [phone]

autor

Łagód G.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20–618 Lublin, Poland, phone: [phone]

autor

Mazurek W.

• Institute of Agrophysics, Polish Academy of Sciences, ul. Doświadczalna 4, 20–290 Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Karnib A, Al-Hajjar J, Boissier D. Urban Water. 2002;4:43-51. DOI: 10.1016/S1462-0758(01)00063-2.
• [2] Jaromin K, Borkowski T, Łagód G, Widomski M. Influence of material, duration and exploitation manner of sanitation conduits on sewage flow velocity. Proc ECOpole. 2009;3(1):139-145.
• [3] Jlilati A, Jaromin K, Widomski M, Łagód G. Characteristics of sediments in chosen system of gravitational sanitation. Proc ECOpole. 2009;3(1):147-152.
• [4] Larm T. Ecol Eng. 2000;15:57-75. DOI: 10.1016/S0925-8574(99)00035-X.
• [5] Taebi A, Droste RL. Sci Total Environ. 2004;327:175-184. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2003.11.015.
• [6] Gnecco I, Berretta C, Lanza LG, La Barbera P. Italy Atmos Res. 2005;77:60-73. DOI: 10.1016/j.atmosres.2004.10.017.
• [7] Soonthornnonda P, Christensen ER. Water Res. 2008;42:1989-1998. DOI: 10.1016/j.waters.2007.11.034.
• [8] Ramowa Dyrektywa Wodna EU 2000/60/EC.
• [9] Lindholm OG, Nordeide T. Environ Impact Assess Rev. 2000;20:413-423. DOI: 10.1016/S0195-9255(00)00052-4.
• [10] Villarreal EL, Semadeni-Davies A, Bengtsson L. Ecol Eng. 2004;22:279-298.
• [11] Chen J, Adams BJ. Adv Water Res. 2007;30:80-100. DOI: 10.1016/j.advwatres.2006.02.006.
• [12] Park M-H, Swamikannu X, Stenstrom MK. Water Res. 2009;43:2773-2786. DOI: 10.1016/j.watres.2009.03.045.
• [13] Rossman LA. Storm Water Management Model User’s Manual Version 5.0. National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development, U.S. Cincinnati: Environ Protect Agency; 2009.
• [14] Gironás JL, Roesner A, Davis J. Storm Water Management Model Applications Manual. National Risk Management Research Laboratory, Office Of Research And Development, US Cincinnati: Environ Protect Agency; 2009.
• [15] USEPA. Results of the nationwide urban runoff program, volume I – final report. NTIS PB84-185552. Washington, DC: US Environmental Protection Agency, 1983.
• [16] Jacob JS, Lopez R. J Amer. Water Res. Associat. 2009;45(3):687-701. DOI: 10.1111/j.1752-1688.2009.00316.x.
• [17] Lee JH, Bang KW. Water Res. 2000;34(6):773-1780. DOI: 10.1016/S0043-1354(99)00325-5
• [18] Kaszewski BM, Siwek K. Dobowe sumy opadu atmosferycznego ≥50 mm w dorzeczu Wieprza i ich uwarunkowania cyrkulacyjne (1951-2000). In: Ekstremalne zjawiska hydrologiczne. Bogdanowicz E, editor. Warszawa: Polskie Towarzystwo Geofizyczne Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej; 2005;122-130.
• [19] Bhaduri B, Harbor J, Engel B, Grove M. Environ Eng. 2000;26(6):643-658. DOI: 10.1007/s002670010122.
• [20] Brezonik PL, Stadelmann TH. Water Res. 2002;36:1743-1757. DOI: 10.1016/S0043-1354(01)00375-X.
• [21] Goonetilleke A, Thomas E, Ginn S, Gillbert D. J Environ Manage. 2005;74:31-42. DOI: 10.1016/j.jenvman.2004.08.006.
• [22] Park M-H, Swamikannu X, Michael K. Water Res. 2009;43(11):2773-2786. DOI: 10.1016/j.watres.2009.03.045.
• [23] Rozporządzenie Ministra środowiska w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu oecieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, z dnia 29 stycznia 2009 roku. DzU Nr 137, poz. 984.
• [24] Gajuk D, Widomski MK, Musz A, Łagód G. Numerical modeling in quantitative and qualitative analysis of extension of storm sewage system. Proc ECOpole. 2011;5(1):209-215.