Modelling of stormwater quantity and quality on the example of urbanised catchment in Kielce

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

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2013.20(11)118

Warianty tytułu

PL

Modelowanie ilości i jakości ścieków deszczowych na przykładzie zlewni zurbanizowanej w Kielcach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to the stochastic character of precipitation phenomena, and also the accumulation of pollutants in the catchment area and their washoff, predicting the stormwater quantity and quality is a very complex task. That can lead to massive calculation errors at selection and design stages of technological lines in stormwater treatment plants. For hydraulic sewerage 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 when surface flooding caused by excess stormwater 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 runoff simulations also have those dedicated to wastewater quality assessment, it is justifiable to conduct complex analyses. The paper aims to discuss the results of stormwater quality and quantity numerical simulations obtained with the SWMM software for Si9 sewer catchment located in the area of Kielce. For the paper, hydrogram computations were made for the catchment runoff 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 stormwater treatment plant was developed. That allowed the determination of the pollutant load of the existing technological line, and of 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 specific runoff on the mass of suspended solids delivered from the catchment under consideration.

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.

Słowa kluczowe

EN

hydrodynamic modelling; SWMM; stormwater; suspended solids

PL

modelowanie hydrodynamiczne; SWMM; ścieki deszczowe; zawiesina ogólna

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 11
• Strony: 1305--1316
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Szeląg B.

• Faculty of Environmental Engineering, Geomatics and Power Engineering, Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25–314 Kielce, Poland, phone: [phone]
• [e-mail]

autor

Górski J.

• Faculty of Environmental Engineering, Geomatics and Power Engineering, Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25–314 Kielce, Poland, phone: [phone]
• [e-mail]

autor

Bąk Ł.

• Faculty of Environmental Engineering, Geomatics and Power Engineering, Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25–314 Kielce, Poland, phone: [phone]

autor

Górska K.

• Faculty of Environmental Engineering, Geomatics and Power Engineering, Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25–314 Kielce, Poland, phone: [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 późn zm.
• [3] Mrowiec M. Efektywne wymiarowanie i dynamiczna regulacja kanalizacyjnych zbiorników retencyjnych. Częstochowa: Wyd Politechniki Częstochowskiej; 2009.
• [4] Błaszczyk P. Ochr Środow. 1998;3-4(36-37):9-14.
• [5] Osmólska-Mróz B, Fidala-Szope M, Kierzenkowska M. Ochr Środow. 1984;434/3-4(20-21):29-32.
• [6] Cambez MJ, Pinho J, David LM. Using SWMM in continuous modelling of stormwater hydraulics and quality. 11th International Conference on Urban Drainage. Edinburgh, Scotland; 2008.
• [7] Huber WC, Dickinson RE. Stormwater Management Model. User’s Manual. Version 4,0. Environmental Research Laboratory. US Environmental Protection Agency. Athens, Georgia; 1992.
• [8] Zoppou C. Review of stormwater models. Technical Report 52/99. Canberra: CSiRO Land and Water; 1999.
• [9] Berretta C, Gnecco J, Lanza LG, Bernera P. Water Sci & Technol. 2007;56(12):77-84. DOI:10.2166/wst.2007.756.
• [10] Sharifi S, Massoudich A, Kayhamian M. Water Environ Res. 2011;83(11):2025-2035. DOI:10.2175/106143011X2989211.
• [11] Adams BJ, Papa F. Urban stormwater management planning with analytical probabilistic models. Wiley; 2000.
• [12] Liu A, Goonetilleke A, Egodawatta P. Ecol Eng. 2012;47:110-114. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2012.06.008.
• [13] Deletic A, Maksimovic C, Loughreit F, Butler D. Modelling the management of street surface sediments in urban runoff. Proceedings of the 3rd International Conference on Innovative Technologies in Urban Storm Drainage. Lyon, France; 1998:415-422.
• [14] Widomski M, Musz A, Gajuk D, Łagód G. Ecol Chem Eng A. 2012;19(4-5):471-481. Modelling of Stormwater Quantity and Quality... 1315
• [15] Egodawatta P, Miguntanna NS, Goonetileke A. Water Sci & Technol. 2012;66(7):1527-1533. DOI: 10.2166/wst.2012.348.
• [16] Zawilski M. Gaz Woda Tech Sanit. 2010;6:28-32.
• [17] Avellaneda PM, Ballestreo T, Roseen R, Houle J, Linder E. J Environ Eng. 2011;137(7):541-550. DOI: 10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0000360.
• [18] 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.
• [19] Kleidorfer M, Deletic A, Fletcher TD, Rauch W. Impact of input data uncertainties an stormwater model parameters. 11th International Conference on Urban Drainage. Edinburgh, Scotland; 2008.
• [20] Mailhot A, Gaume E, Villeneuve JP. Water Sci & Technol. 1997;36(5):141-148. DOI: 10.1016/So273-1223(97).
• [21] Kanso A, Tassin B, Chebo G. Managing uncertainties in urban runoff quality models: A benchmarking methodology. NOVATECH, 5th International Conference on Sustainable Techniques for Urban Water Management, Lyon, France; 2004.
• [22] Dąbkowski SL, Górska K, Górski J, Szeląg B. Gaz Woda Tech Sanit. 2010;10:20-24.
• [23] Górska K, Sikorski M. Proc of ECOpole. 2013;7(1):333-341. DOI: 10.2429/proc.2013.7(1)045.
• [24] Bąk Ł, Górski J, Górska K, Szeląg B. Ochr Środow. 2012;34(2):49-52.
• [25] Rossmann LA. Storm Water Management Model. User’s Manual. Version 5,0. National Risk Management Research Laboratory. Office of Research and Development. US Environmental Protection Agency. Cincinnati; 2004.
• [26] Zawilski M, Sakson G. Ochr Środow. 2013;35(2):33-39.