Numerical Modeling in Quantitative and Qualitative Analysis of Storm Sewage System Extension

• Autorzy: Widomski M. , Musz A. , Gajuk D. , Łagód G.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne w ilościowej i jakościowej ocenie możliwości rozbudowy sieci kanalizacji deszczowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the attempt of numerical modeling application to quantitative and qualitative analysis of storm-water sewer system extension in conditions of the selected urbanized catchment in city of Chelm, Poland. The USEPA’s (United States Environmental Protection Agency) software SWMM 5 was applied to our studies. Three different rainfall events of various intensity and duration were studied in our research. Our calculations considered hydraulic operational conditions before and after attachment of new pipelines to the existing system. The presented analysis was based on sewage flow velocity, wastewater level along the pipelines and the load of pollutants leaving the sewer system. The visible changes in flow velocity, discharged loads of selected pollutants and sewage outflow from several join or inspection chambers were observed after development of the existing sewer system. Our studies reveals also the fact that the existing system, designed basing on Blaszczyk’s formula is partially oversized, the velocity of pipes’ self-purification was not assured in the some part of studied network. The quality of our observations may be reduced by the lack of model calibration.

PL

W pracy przedstawiono próbę zastosowania modelowania numerycznego do ilościowej i jakościowej oceny możliwości rozbudowy systemu kanalizacji deszczowej. Model wybranego fragmentu sieci kanalizacyjnej miasta Chełma wykonano w programie SWMM5. W badaniach przeanalizowano trzy warianty charakteryzujące się różną intensywnością oraz czasem trwania opadu. Obliczenia hydrauliczne wykonano dla warunków przed i po rozbudowie sieci. Przedstawiona analiza została oparta na prędkościach przepływu ścieków, napełnieniu kanałów oraz stężeniach i ładunkach transportowanych zanieczyszczeń. Po wykonaniu obliczeń symulacyjnych sieci po jej rozbudowie otrzymano wyniki, w których zaobserwowano zmiany w prędkości przepływu, napełnieniach kanałów, ładunkach badanego zanieczyszczenia. Odnotowano także w wynikach symulacji wypływ ścieków ze studzienek połączeniowych lub rewizyjnych na powierzchnię odwadnianego terenu. Przeprowadzone badania wskazują również, iż istniejący system zaprojektowany na podstawie wzoru Błaszczyka, w obecnych warunkach jest częściowo przewymiarowany. W związku z tym prędkość samooczyszczania przewodów nie została osiągnięta w znacznej części sieci. Ze względu na brak kalibracji modelu otrzymane wyniki należy traktować jako wyniki badań wstępnych.

Słowa kluczowe

EN

storm sewer; numerical modelling; network expansion; quantitative and qualitative analysis

PL

kanalizacja deszczowa; modelowanie numeryczne; rozbudowa sieci; analiza ilościowa i jakościowa

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 19, nr 4-5
• Strony: 471--481
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Widomski M.

autor

Musz A.

autor

Gajuk D.

autor

Łagód G.

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

Bibliografia

• [1] Karnib A, Al-Hajjar J, Boissier D. An expert system to evaluate the sensitivity of urban areas to the functioning failure of storm drainage networks. Urban Water. 2002;4:43–51. DOI: 10.1016/S1462-0758(01)00063-2.
• [2] Jaromin K, Borkowski T, Łagód G, Widomski M. Analiza wpływu rodzaju materiału oraz czasu i sposobu eksploatacji kolektorów kanalizacji grawitacyjnej na prędkość przepływu ścieków. SECHE. Proc ECOpole. 2009;3(1):139-145.
• [3] Jlilati A, Jaromin K, Widomski M, Łagód G. Charakterystyka osadów w wybranym systemie kanalizacji grawitacyjnej. SECHE. Proc ECOpole. 2009;3(1):147-152.
• [4] Rozporządzenie Ministra OErodowiska w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, z dnia 29.01.2009 r., DzU Nr 137, poz 984.
• [5] Larm T. Stormwater quantity and quality in a multiple pond–wetland system: Flemingsbergsviken case stud. Ecol Eng. 2000;15:57-75. DOI: 10.1016/S0925-8674(99)00035-X.
• [6] Taebi A, Droste RL. Pollution loads in urban runoff and sanitary wastewater. Sci Total Environ. 2004;327:175-184. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2003.11.015.
• [7] Gnecco I, Berretta C, Lanza LG, La Barbera P. Storm water pollution in the urban environment of Genoa. Italy Atmos Res. 2005;77:60-73. DOI: 10.1016/j.atmosres.2004.10.017.
• [8] Soonthornnonda P, Christensen ER. Source apportionment of pollutants and flows of combined sewer wastewater. Water Res. 2008;42:1989-1998. DOI: 10.1016/j.watres.2007.11.034.
• [9] Ramowa Dyrektywa Wodna EU 2000/60/EC
• [10] Lindholm OG, Nordeide T. Relevance of some criteria for sustainability in a project for disconnecting of storm runoff. Environ Impact Assess Rev. 2000;20:413-423. DOI: 10.1016/S0195-9255(00)00052-4.
• [11] Villarreal EL, Semadeni-Davies A, Bengtsson L. Inner city stormwater control using a combination of best management practices. Ecol Eng. 2004;22:279-298. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2004.06.007.
• [12] Chen J, Adams BJ. A derived probability distribution approach to stormwater quality modelling. Adv Water Resourc. 2007;30:80-100. DOI: 10.1016/j.advwatres.2006.02.006.
• [13] Park M-H, Swamikannu X, Stenstrom MK. Accuracy and precision of the volume–concentration method for urban stormwater modelling, Water Res. 2009;43:2773-2786. DOI: 10.1016/j.watres.2009.03.045.
• [14] Rossman LA. Storm Water Management Model User’s Manual Version 5.0. National Risk Management Research Laboratory, Office Of Research And Development, US Cincinnati: Environ Protect Agency; 2009.
• [15] Gironás JL, Rśsner 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.
• [16] Warunki Techniczne wykonania i odbioru sieci kanalizacyjnych, Wymagania Techniczne CORBTI Instal, Warszawa; 2003.
• [17] Heidrich Z. Wodociągi i kanalizacja, część 2 Kanalizacja. Warszawa: WSIP; 1999.
• [18] Patro M. Warunki meteorologiczne. In: Zintegrowany system zabezpieczeń przeciwerozyjnych i ochrony wód terenów wyżynnych intensywnie użytkowanych rolniczo. Kowalski D., Olszta W. editors. Rozprawy i Monografie, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie 121, Lublin: 2005;15-19.
• [19] 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.
• [20] USEPA. Results of the nationwide urban runoff program, volume I – final report. NTIS PB84-185552. Washington, DC: US Environmental Protection Agency, 1983.
• [21] Jacob JS, Lopez R. Is denser greener? An evaluation of higher density development as an urban stormwater-quality best management practice. J Amer Water Res Associat. 2009;45(3):687-701. DOI: 10.1111/j.1752-1688.2009.00316.x.
• [22] Lee JH, Bang KW. Characterization of urban stormwater runoff. Water Res. 2000;34(6):773-1780. DOI: 10.1016/S0043-1354(99)00325-5.
• [23] Bhaduri B, Harbor J, Engel B, Grove M. Assessing watershed-scale, long-term hydrologic impacts of land-use change using a GIS-NPS model. Environ Eng. 2000;26(6):643-658. DOI: 10.1007/s002670010122.
• [24] Brezonik PL, Stadelmann TH. Analysis and predictive models of stormwater runoff volumes, loads and pollutants concentrations from watersheds in the Two Cities metropolitan area, Minnesota, USA. Water Res. 2002;36:1743-1757. DOI: 10.1016/S0043-1354(01)00375-X.
• [25] Goonetilleke A, Thomas E, Ginn S, Gillbert D. Understanding the role of land use in urban stormwater quality management. J Environ Manage. 2005;74:31-42. DOI: 10.1016/j.jenvman.2004.08.006.