Matematyczny opis zjawiska eksfiltracji ścieków z nieszczelnych przewodów kanalizacyjnych do gruntu

• Autorzy: Szeląg Bartosz , Lisowska Justyna

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2022.12.10

Warianty tytułu

EN

Mathematical description of the phenomenon of exfiltration of sewage from leaking sewage pipes into the ground

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Eksfiltracja jest zjawiskiem niekorzystnym i może powodować zrzuty patogenów na tereny mieszkalne (zurbanizowane), powodować przekroczenia standardów jakości wody i/lub stwarzać zagrożenie dla zdrowia ludzi mieszkających w sąsiedztwie zanieczyszczonych ściekami jezior i rzek. Ścieki pochodzące z eksfiltracji zawierają duże ilości zawiesin, mikroorganizmów chorobotwórczych, zanieczyszczeń toksycznych, związków organicznych, olejów i tłuszczów. Podejrzewa się, że w skali kraju występuje znaczna eksfiltracja ścieków z systemów kanalizacyjnych do gruntu i wód gruntowych, ale istnieje niewiele opublikowanych dowodów na istnienie tego problemu. W artykule podjęto próbę opracowania modelu matematycznego zjawiska eksfiltracji ścieków. Zaprezentowane przez autorów inżynierskie narzędzie do matematycznego opisu strumienia eksfiltrujących ścieków z pustki powstałej w gruncie spoistym do gruntu i wód gruntowych pozwala na oszacowanie objętości strumienia eksfiltrujących ścieków. Dalsze prace przewidują weryfikację otrzymanej zależności za pomocą symulatów numerycznych (HYDRUS, FEFLOW) i potencjalną modyfikację opisanej w niniejszej pracy metody.

EN

Exfiltration is an unfavorable phenomenon and can cause discharges of pathogens into residential areas (urbanized areas), cause water quality standards to be exceeded and/or pose health risks to people living in the vicinity of sewage-polluted lakes and rivers. Exfiltration wastewater contains large amounts of suspended solids, pathogenic microorganisms, toxic pollutants, organic compounds, oils and fats. It is suspected that on a national scale there is significant exfiltration of wastewater from sewage systems into the ground and groundwater but there is little published evidence of this problem. This paper attempts to develop a mathematical model of the phenomenon of wastewater exfiltration. The engineering tool presented by the authors for the mathematical description of the flux of exfiltrating wastewater from the void formed in cohesive soil into the ground and groundwater allows estimating the volume of the flux of exfiltrating wastewater. Further work envisages verification of the obtained relationship using numerical simulators (HYDRUS, FEFLOW) and potential modification of the method given in this paper.

Słowa kluczowe

PL

kanalizacja sanitarna; eksfiltracja ścieków; nieszczelność; hydraulika przepływu

EN

sanitary sewer; sewage exfiltration; leakage; flow hydraulics

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 12
• Strony: 59--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., wzory

Twórcy

autor

Szeląg Bartosz

• Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Inżynierii Środowiska Geomatyki i Energetyki, Katedra Geotechniki, Geomatyki i Gospodarki Odpadami

• https://orcid.org/0000-0002-0559-5475

autor

Lisowska Justyna

• Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Inżynierii Środowiska Geomatyki i Energetyki, Katedra Sieci i Instalacji Sanitarnych

• https://orcid.org/0000-0002-1777-100X

Bibliografia

• [1] Kaczor G, Przebinda Analiza uszkodzeń kanałów sanitarnych z różnych materiałów w aspekcie potencjalnego zanieczyszczenia wód gruntowych; Gaz Woda i Technika Sanitarna, 2009, nr 9, 28-29,
• [2] Lisowska J, Szeląg B Hydrauliczny aspekt zjawiska infiltracji wód gruntowych do wnętrza przewodów kanalizacyjnych, Instal. Zeszyt 12, Strony 103-108; 2014
• [3] Kuliczkowski A., Lisowska J., Propozycje klasyfikacji zjawiska infiltracji wody gruntowej do wnętrza nieszczelnych przewodów kanalizacyjnych. Instal. Zeszyt: 12, Strony: 50-54; 2004.
• [4] Kuliczkowski A., Lisowska J., Szczelność przewodów kanalizacyjnych. Wymagania normowe. Czasopismo: Rynek Instalacyjny; Zeszyt: 11, Strony: 75-78; 2000.
• [5] Kuliczkowski A., Lisowska J., Nieprawidłowości hydrauliczne w kanałach badanych techniką video; Nowoczesne Techniki i Technologie Bezwykopowe NTTB, 2002, nr 3., s. 30-33
• [6] Dąbrowski W: Oddziaływanie sieci kanalizacyjnych na środowisko, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 200, str. 217
• [7] Kuliczkowski A, Kuliczkowska E: Katastrofy kanalizacyjne i ich przyczyny; Przegląd budowlany nr 3, 2008 s. 31-34
• [8] Amick S Robert and Burgess Edward: Exfiltrationin sewer system, EPA United States Enviromental Protection Agency 2003.
• [9] PN-EN 15975-2: 2013-12 Bezpieczeństwo zaopatrzenia w wodę do spożycia Wytyczne dotyczące zarządzania kryzysowego i ryzyka - Część 2: Zarzadzanie ryzykiem
• [10] Folczyńska, Karolina Łobos Ewa Zastosowanie transformacji Laplace’a do rozwiązywania pewnych równań różniczkowych zwyczajnych MINUT [online], ISSN, e-ISSN 2719-3063; nr 1, 2019 s. 42-55
• [11] Raczyński A, Równania różniczkowe (A1) Skrypt dla studentów, Wrocław 2010
• [12] Rossman L.A. Storm Water Management Model. User’s Manual. Version 5.0. Water Supply and Water Resources Division National Risk Management Research Laboratory, Cincinnati, Ohio U.S. Environmental Protection Agency. EPA/600/R-50/040; 2010
• [13] Gądek W. Matematyczny model odpływu ze zlewni z zastosowaniem zdekomponowanej przestrzennie siatki obliczeniowej. Zeszyty Naukowe Politechniki Krakowskiej. Wydawnictwo PK, Kraków; 2010
• [14] Akan O. A. i Houghtalen R. Urban Hydrology, Hydraulics and Stormwater Quality, Engineering Aplications and Computer Modeling, John Wiley & Sons; 2003
• [15] Dziopak J. Model matematyczny zbiornika retencyjnego kanalizacji deszczowej, Monografia 31, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki, Kraków 1984,
• [16] Szymkiewicz R.: Metody numeryczne w inżynierii wodnej. Wydanie I. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk. 2012.
• [17] Błażejewski R, Buczkowski W., Matz R., Fryska M., 2010, Ocena stanu technicznego i potrzeb renowacji kanałów ogólnospławnych i ściekowych m. Poznania, Gaz Woda i Technika Sanitarna, nr 2, 15-18 bwmeta1.element.bazatech-article-BPP2-0015-0026.
• [18] Błażejewski R. Kanalizacja wsi. PZITS Oddz. Wielkopolski, Poznań 2003 str. 113,
• [19] Kuliczkowski A, Zwierzchowski D; Kania M; Nieprawidłowości hydrauliczno-eksploatacyjne kanałów badanych technika video, Gaz Woda i Technika Sanitarna; 2004, nr 1, 24-27
• [20] Lisowska J: Zjawisko infiltracji wód gruntowych do wnętrza nieszczelnych przewodów kanalizacyjnych w aspekcie ekonomicznym. Materiały konferencyjne V Regionalnej Konferencji Firm Wodociągowych, Komunalnych i Projektowych woj. świętokrzyskiego i lubelskiego pt.: Ekonomiczne i praktyczne ujęcie stosowanianowych technologii, systemów i urządzeń w branży wodno-kanalizacyjnej, 2019;
• [21] Kuliczkowska E Wyniki badań nowo wybudowanych przewodów kanalizacyjnych z rur PVC, Gaz Woda i Technika Sanitarna, 2005, nr 10, 16-20,
• [22] Raganowicz A, Dziopak J, Statystyczna prognoza stanu technicznego kamionkowej kanalizacji sanitarnej w Unterhaching, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, nr XXXIII(63), 399-412, DOI 10.7862/rb.2016.174,
• [23] Kisiel A; Poradnik hydromechanika i hydrotechnika; Wydanie trzecie poprawione Częstochowa 2008 r., stron 229,
• [24] Przybyła B; Diagnostyka eksploatowanych przewodów kanalizacyjnych jako czynnik ograniczający skażenie wód gruntowych; XX JUBILEUSZOWA-KRAJOWA, VIII MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA „ZAOPATRZENIE W WODĘ, JAKOŚĆ I OCHRONA WÓD” POLAND; 15-18 JUNE 2008;
• [25] Krukowski I, Widomski M, Iwanek M, Łagód G; Proces Eksfiltracji z przewodów kanalizacyjnych a rozprzestrzenianie się wybranych zanieczyszczeń - badania modelowe; Proceedings of ECOpole; Vol. 4, No. 2; 2010; str. 425-431

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)