Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie hydrodynamiczne dużego systemu kanalizacji deszczowej - na przykładzie Lotniska Chopina w Warszawie

Barszcz Mariusz Paweł

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2024

|

Nr 2

18--24

PL

Hydrodynamiczne metody obliczeniowe umożliwiają weryfikację przepustowości hydraulicznej i stanów przeciążenia (nadpiętrzenia i wylania wód opadowych) sieci kanalizacyjnych, które zwymiarowano metodami czasu przepływu. Niniejsza praca przedstawia wyniki takich obliczeń, sprawdzających przy zadanych opadach deszczu, które przeprowadzono dla dużego i złożonego systemu kanalizacji deszczowej na obszarze Lotniska Chopina w Warszawie, w oparciu o hydrodynamiczny model SWMM (Storm Water Management Model) w wersji 5.2. Opisano etapy adaptacji tego modelu dla badanej zlewni. W wyniku symulacji numerycznych stwierdzono przeciążenia dla określonych kanałów deszczowych oraz występowanie nadpiętrzenia wód opadowych w węzłach (wylewów). Najbardziej niekorzystny stan systemu uzyskano przy obciążeniu zlewni opadem modelowym Eulera typ II. Symulacje uwzględniały dławienie (regulację) przepływów w kolektorze za pomocą zasuw, których działanie jednocześnie powodowało wzrost poziomu wód w kanałach. Na przykładzie przyjętej zlewni wykazano, że weryfikacja sprawności hydraulicznej systemów kanalizacyjnych, przy zastosowaniu modelu hydrodynamicznego, jest uzasadniona. Program SWMM stanowi kompleksowe narzędzie, które umożliwia przeprowadzenie takich obliczeń.

EN

Hydrodynamic computational methods allow for the verification of hydraulic capacity and overload conditions (surcharge and overflow of rainwater) of sewer networks, which were dimensioned using flow duration methods. This paper presents the results of such calculations for given rainfall, which were conducted for a large and complex stormwater drainage system at Warsaw Chopin Airport, based on the hydrodynamic SWMM model (Storm Water Management Model) in version 5.2. The stages of adapting this model for the studied catchment are described. As a result of numerical simulations, overloads were identified in specific stormwater sewer pipes, along with the occurrence of surcharge of rainwater at nodes (overflows). The most adverse condition of the system was identified when the catchment was loaded with Eulerian Type II model rainfall. The simulations considered the throttling (regulation) of flows in the collector using gate valves, the operation of which simultaneously caused an increase of the water level in the sewer pipes. For the example of the adopted catchment, it was demonstrated that the verification of hydraulic efficiency in sewer systems using a hydrodynamic model is justified. The SWMM program serves as a comprehensive tool that enables conducting such calculations.

2

Assessment of the risk of flooding in an urbanized area in response to heavy rains: case study of the Warsaw Chopin Airport

Barszcz Mariusz, Paweł, Baryła Anna, Stańczyk Tomasz, Brandyk Andrzej

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2023

|

Nr 87

121--139

EN

The paper presents the adaptation of the hydrodynamic Storm Water Management Model (SWMM) for the subcatchment area of the Służewiecki Stream in Warsaw, the major part of which is the area of the Chopin Airport. The SWMM model was used for calculating the water outflow from the studied urbanized area in response to rainfall with the probabilities of 20 and 10%, and then to assess the possibility of flooding as a result of rainwater spillage from the Airport drainage system. The scope of the work also comprised assessing the impact of the existing retention tanks at the Airport on the reduction of maximum flows in the Służewiecki Stream channel. Simulations in response to the rainfall event with a probability of 10% have shown that there are locations (sewer manholes) within the airport area where short-term rainwater overflows may potentially occur. Retention of rainwater in tanks and flow control through gate valves have a significant impact on a reduction of flows in the Słuzewiecki Stream, thus reducing the risk of flooding in the studied catchment area.

PL

W artykule przedstawiono adaptację hydrodynamicznego modelu Storm Water Management Model (SWMM) dla zlewni cząstkowej Potoku Służewieckiego w Warszawie, której przeważającą część stanowi teren Lotniska im. Chopina. Model SWMM zastosowano do obliczania odpływu wód z badanego obszaru zurbanizowanego w reakcji na opady deszczu o prawdopodobieństwach wystąpienia 20% i 10%, a następnie do oceny możliwości występowania podtopień w wyniku wylewania się wód deszczowych z systemu odwodnienia Lotniska. Zakres pracy obejmował również ocenę wpływu istniejących zbiorników retencyjnych na terenie lotniska na redukcję przepływów maksymalnych w kanale Potoku Służewieckiego. Symulacje dla opadu o prawdopodobieństwie 10% wykazały, że na terenie lotniska są miejsca (studzienki kanalizacyjne), w których potencjalnie mogą występować krótkotrwałe wylewy wód deszczowych. Retencjonowanie wód deszczowych w zbiornikach i sterowanie przepływami za pomocą zasuw ma duży wpływ na redukcję przepływów w Potoku Służewieckim, a tym samym na zmniejszenie zagrożenia występowania podtopień na obszarze badanej zlewni.

3

Porównanie przepływów maksymalnych obliczonych w zlewni miejskiej za pomocą modeli HEC-RAS i SWMM

Barszcz M., Bartosik Z., Rukść S., Batory J.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2016

|

Vol. 25, No. 4

410--424

PL

W pracy przedstawiono wyniki zastosowania 3. modeli, adaptowanych dla zlewni Potoku Służewieckiego, do prognozy przepływów o prawdopodobieństwach przekroczenia 1, 2 i 10% wywołanych ulewami. Przepływy prognozowano w 4. przekrojach obliczeniowych Potoku Służewieckiego, zlokalizowanych na odcinku od km 0+000 do 6+576. Obliczone za pomocą modelu konceptualnego OTTHYMO potencjalne przepływy (spływy powierzchniowe) przyjęto jako dane wejściowe do modelu hydraulicznego HEC-RAS, który umożliwił transformację przepływów w cieku i wyznaczenie przepływów w poszczególnych przekrojach obliczeniowych (przepływów zredukowanych). Niezależne obliczenia przepływów potencjalnych i zredukowanych przeprowadzono za pomocą modelu SWMM, który jest modelem dynamicznym o parametrach rozłożonych. Obliczone za pomocą modeli HEC-RAS i SWMM przepływy zredukowane o prawdopodobieństwach przekroczenia 1, 2 i 10% są do siebie podobne w przekrojach obliczeniowych II, III i IV – w 7. na 9 przypadków różnice w przepływach nie przekraczają 25%. Największe wartości przepływów zredukowanych o określonym prawdopodobieństwie przekroczenia obliczono w przekroju II, przy zastosowaniu obydwu modeli. Przepływy zredukowane są mniejsze od przepływów potencjalnych obliczonych za pomocą modeli OTTHYMO i SWMM. Wyniki obliczeń wskazują na możliwość stosowania w zlewniach miejskich zarówno modelu HEC-RAS, jak i modelu SWMM.

EN

The paper presents the results of an application of 3 models, adapted for the Służewiecki Stream catchment, to forecast flows with probability of exceedance 1, 2 and 10% caused by heavy rains. Flows were forecasted in 4 cross-sections of the Służewiecki Stream, located on the section from km 0+000 to 6+576. Potential flows (surface runoff) calculated using the conceptual OTTHYMO model were taken as an input data to the hydraulic HEC-RAS model, which enabled transformation of the flows in the watercourse and determining flows in the individual cross-sections (reduced flows). Independent calculations of potential and reduced flows was performed using the SWMM model, which is a dynamic model with distributed parameters. Calculated using HEC-RAS and SWMM models reduced flows with probability of exceedance of 1, 2 and 10% are similar in the computational cross-sections II, III and IV – in 7 out of 9 cases the differences in the flows do not exceed 25%. The highest values of reduced flows with a certain probability of exceedance were calculated in the cross-section II, using both models. The results of calculations indicate the possibility of use in an urban catchments of both the HEC-RAS model and the SWMM model.

4

Obliczenie przepływów maksymalnych i ich redukcji w zlewni zurbanizowanej

Barszcz M., Bartosik Z., Rukść S., Batory J.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 2/I

7--20

PL

W pracy przedstawiono wyniki zastosowania modelu SWMM do obliczenia przepływów o prawdopodobieństwach 50, 10, 2 i 1% w 8. przekrojach Potoku Służewieckiego na odcinku od km 0+000 do 6+576 oraz w 2. przekrojach Rowu Wolica. Zlewnia Potoku Służewieckiego jest zlokalizowana w południowej części Warszawy. Największe zagrożenie powodziowe występuje na odcinku Potoku Służewieckiego od km 0+000 do 3+875. Przepustowość koryta Potoku na tym odcinku kształtuje się na poziomie przepływu maksymalnego o prawdopodobieństwie 50%. Największe wartości przepływów w Potoku Służewieckim prognozowano w przekroju obliczeniowym numer V (km 4+267): Q50% = 13,863, Q10% = 23,019, Q2% = 28,825 i Q1% = 30,500 m3•s-1. Jedną z przyczyn występowania zagrożenia powodziowego w dolnym biegu Potoku Służewieckiego jest dopływ dużej ilości wód opadowych Rowem Wolica. Wartości przepływów w górnym odcinku Rowu Wolica (w przekroju VI) zawierały się w granicach od 8,005 do 12,402 m3•s-1, w zależności od prawdopodobieństwa wystąpienia opadu obliczeniowego. W celu określenia możliwości redukcji przepływów w Rowie Wolica, przeprowadzono obliczenia w których uwzględniono zastosowanie kryzy na odcinku ujściowym kolektora do kanału otwartego. Zastosowanie kryzy w kolektorze pozwoli zredukować przepływy o prawdopodobieństwach 50, 10 i 2% odpowiednio o 61,0; 46,0 i 36,6%. Zastosowanie kryzy o stałej średnicy ϕ1,08 m, ustalonej dla przepływu o prawdopodobieństwie 2%, spowoduje znacznie mniejszą redukcję przepływów maksymalnych o prawdopodobieństwach 50 i 10%.

EN

The article presents the results of an application of the SWMM model to calculating flows with probability of exceedance of 50, 10, 2 and 1% in eight profiles of the Służewiecki Stream on the section from km 0+000 to 6+576 as well in two profiles of Wolica Ditch. The Służewiecki Stream catchment in located in the southern part of Warsaw. The greatest flood hazard occurs on the section of the Służewiecki Stream from km 0+000 to 3+875. The capacity of the Służewiecki Stream in this section stands at a maximum flow with probability of 50%. The highest values of flows in the Służewiecki Stream predicted in the calculation cross-section number V (km 4+267): Q50% = 13.863, Q10% = 23.019, Q2% = 28.825 i Q1% = 30.500 m3•s-1. One of reasons of occurrence of the flood hazard in lower part of the Służewiecki Stream is inflow of large amount of storm water by Wolica Ditch. The values of flows in the upper part of the Wolica Ditch (in the cross-section VI) ranged from 8,005 to 12,402 m3•s-1, depending on the probability of rainfall. In order to identify opportunities for reduction of flows in the Wolica Ditch, calculations were carried out which included the application of a orifice in a collector located above open channel. The application of the orifice in the collector can reduce flows with probability of exceedance of 50, 10 and 1%, respectively by 61.0, 46.0 and 36.6%. The application of the orifice with constant diameter of ϕ1.08 m, determined for the flow with probability of 2%, will result in a much smaller reduction of maximum flows with probability of 50 and 10%.

5

Zastosowanie modelu SWMM do prognozy przepływów prawdopodobnych w zlewni miejskiej

Barszcz M.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2015

|

Vol. 24, No. 3

209--223

PL

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki zastosowania modelu SWMM, adaptowanego dla zurbanizowanej zlewni Potoku Służewieckiego w Warszawie, do obliczenia przepływów o prawdopodobieństwach 50, 10, 2 i 1% wywołanych ulewami. Przepływy prawdopodobne obliczono w ośmiu przekrojach Potoku Służewieckiego (zlokalizowanych na odcinku od km 0+000 do 6+576) i dwóch przekrojach Kanału Wolica (dopływ Potoku Służewieckiego). Największe wartości przepływów obliczono w Potoku Służewieckim w profi lu numer V: Q50% = 13,863, Q10% = 23,019, Q2% = 28,825 i Q1% = 30,500 m3 ·s–1 .

EN

The article presents the results of an application of the SWMM model, adapted for the urbanized catchment of the Służewiecki Stream in Warsaw, to calculating flows with probability of 50, 10, 2 and 1% caused by heavy rains. Probable flows were calculated in eight profiles of the Służewiecki Stream (located on the section from km 0+000 to 6+576) and two profi les of the Wolica Channel (a tributary of the Służewiecki Stream). The highest values of flows were calculated in the Służewiecki Stream in the profile number V: Q50% = 13,863, Q10% = 23,019, Q2% = 28,825 and Q1% = 30,500 m3·s–1.

6

Ocena emisji zawiesin odprowadzanych kanalizacją deszczową z terenów zurbanizowanych

Zawilski M., Sakson G.

Ochrona Środowiska

|

2013

|

Vol. 35, nr 2

33--40

EN

Total suspended solid (TSS) input into receiving waters is an important pollutant adversely influencing aquatic environment and condition of aquatic biota. The main sources of total suspended solids are processes of soil erosion and washing out of solid matter by storm runoff, particularly from urban catchments. Quality of stormwater runoff essentially depends on rainfall duration and intensity, pollutant accumulation on the catchment as well as duration of dry weather period prior to the rainfall event. The frequency and levels of total suspended solid concentration in stormwater discharged from a real urban catchment were determined using SWMM (Storm Water Management Model) software. The SWMM model has been calibrated based on the rainfall, receiving water flow rate and TSS concentration data obtained for that catchment. For more than one third of precipitation events TSS mean concentration was found to exceed 100 g/m3. Such level of pollution may be critical for ecosystems of small urban rivers. The results of presented analyses prove that quality monitoring as well as stormwater treatment should be introduced for stormwater discharges in urban catchments.

PL

Zawiesiny ogólne wprowadzane do odbiorników wodnych są ważnym zanieczyszczeniem negatywnie wpływającym na środowisko wodne i kondycję organizmów wodnych. Głównymi źródłami zawiesin ogólnych są procesy erozji i spłukiwania zanieczyszczeń stałych, szczególnie ze zlewni miejskich. Skład ścieków deszczowych zależy przede wszystkim od czasu trwania i intensywności opadów atmosferycznych, akumulacji zanieczyszczeń na powierzchni zlewni oraz czasu trwania tzw. suchej pogody przed deszczem. Wykorzystując program SWMM określono częstość i zawartość zawiesin ogólnych w ściekach deszczowych odprowadzanych z rzeczywistej zlewni miejskiej. Model SWMM został skalibrowany na podstawie danych dotyczących opadów atmosferycznych, strumienia objętości wody w odbiorniku oraz zawartości zawiesin w zlewni. Stwierdzono, że w przypadku ponad jednej trzeciej opadów atmosferycznych, średnia zawartość zawiesin ogólnych przekraczała 100 g/m3. Taka zawartość zanieczyszczenia może być groźna w przypadku ekosystemów małych rzek miejskich. Otrzymane wyniki dowodzą, że w zlewniach miejskich powinien być prowadzony zarówno monitoring ścieków deszczowych, jak i ich oczyszczanie.

7

Analysis of freshets caused by heavy rainfall in small urbanized drainage basin of Służewiecki Stream

Barszcz M.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2009

|

Vol. 31, nr 4

3-15

EN

The main goal of this study was to evaluate the applicability of the SWMM model (i.e. Storm Water Management Model) to simulation of runoff in the Służewiecki Stream basin (located in the southern part of Warsaw). Both rainfall and discharge data for eighteen selected rainfall-runoff events, measured at the surveyed Rosoła profile, were used in the analysis. The three of the events were applied to the calibration of the SWMM model, whose parameters were estimated from either the available physical information, or the suggested values from the tables in the SWMM manual and the existing literature. In the next phase, the SWMM model was used in order to determine freshets in the Służewiecki Stream basin for the estimated rainfall. The results show that the maximum flow amounted to 15.3 m3źs-1 and 21.6 m3źs-1, for 50% and 10% probability, respectively.

8

Prognoza maksymalnych przepływów prawdopodobnych wywołanych ulewami w zurbanizowanej zlewni Potoku Służewieckiego

Barszcz M.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2009

|

Vol. 18, No. 4

3--21

PL

Jako zasadniczy cel artykułu przyjęto określenie maksymalnych przepływów prawdopodobnych wywołanych deszczami ulewnymi, przyjmując założenie, że prognozowane przepływy można opisać tym samym prawdopodobieństwem jak deszcze, które je wywołały. Do prognozy przepływów o określonym prawdopodobieństwie przekroczenia (p = 100, 50, 20, 10 i 1%) wykorzystano model SWMM (Storm Water Management Model) adoptowany dla zurbanizowanej zlewni Potoku Służewieckiego. Weryfikację modelu przeprowadzono na podstawie 12-stu ulew wywołujących wezbrania w latach 2007-2008, dla których średni błąd oceny symulowanych przepływów kulminacyjnych wezbrań (w stosunku do wartości pomierzonych) wyniósł 11,3%.

EN

The main goal of this study was to evaluate the SWMM model’s (i.e. Storm Water Management Model) applicability to simulation of runoff in the Służew Stream basin (located in the southern part of Warsaw). The twelve rainfall-runoff event measured at the surveyed Rosoła profile, were used to the verification of the model. In the next phase, the SWMM model was used in order to determine the probable maximum flows, caused by estimated rainfall with 100, 50, 20, 10, 2 and 1% probability.