Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mathematical modelling of filtration processes in drainage systems with different depths of drainage

Havryliuk Volodymyr, Bomba Andrii, Pinchuk Oleg, Gerasimov Ievgenii, Klimov Serhii, Tkachuk Mykola, Turcheniuk Vasyl

Journal of Water and Land Development

|

2021

|

no. 50

74--78

EN

The article discusses the option for the application of the methodology for the solution of boundary value problems on the conformal mapping for the calculation of filtration process in the horizontal systematic drainage, provided that the drain is installed at a different depth. In particular, the case of methods combining fictitious areas and quasiconformal mappings for solving nonlinear boundary conditions problems for calculating filtration regimes in soils with free sections of boundaries (depression curves) and intervals of the “drainage” type. As an example, the authors designed a hydrodynamic flow grid, determined the values of the flows to the drain, established a section line and elicited other process characteristics. The algorithm for the numerical solution of model nonlinear boundary conditions problems of quasiconformal reflection in areas bounded by two equipotential lines and two flow lines, when for one of the sections, the boundary is an unknown (free) curve with fixed and free ends. The conducted numerical calculations prove that the problems and algorithms of their numerical solution, with a relatively small iterations number (k = 141) suggested in the paper, can be applied in the simulation of nonlinear filtration processes that arise in horizontal drainage systems. Total filtration flow obtained Q = 0.9 dm3∙s–1; flow for drains Q1 = 0.55 dm3∙s–1 and Q2 = 0.35 dm3∙s–1 are quite consistent with practically determined values.

2

Empiryczna weryfikacja modelu Bogdanowicz-Stachý do obliczania wartości natężenia deszczu miarodajnego

Licznar P., Kotowski A., Siekanowicz-Grochowina K., Oktawiec M., Burszta-Adamiak E.

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 3

21--28

PL

Warunkiem prawidłowego wymiarowania systemów odwadniania terenów jest przyjęcie do obliczeń wiarygodnej wartości natężenia deszczu miarodajnego w funkcji czasu trwania i prawdopodobieństwa przewyższenia, rekomendowanego w normie PN-EN 752:2017. Podstawą ich wyznaczenia jest zastosowanie odpowiedniego modelu opadów, opracowanego na podstawie analizy statystycznej szeregów czasowych lokalnych opadów w wysokiej rozdzielczości czasowej, z co najmniej 30 ostatnich lat. W praktyce inżynierskiej w Polsce, oprócz stosowania nieaktualnego wzoru Błaszczyka, coraz częściej wykorzystuje się probabilistyczny model opadów maksymalnych Bogdanowicz-Stachý, oparty na pomiarach opadów z lat 1960–1990 na 20 stacjach IMGW. Jednak model ten nie zapewnia pełnego pokrycia kraju i opiera się na nieciągłej regionalizacji. Zmieniające się uwarunkowania klimatyczne wymuszają potrzebę sprawdzenia, czy model ten jest aktualny i wiarygodny do stosowania na terenie całego kraju. W artykule dokonano weryfikacji rzeczywistych wartości natężenia deszczu miarodajnego przy zadanym prawdopodobieństwie przewyższenia, wyznaczonych na podstawie 30-letniej serii opadów z lat 1986–2015, względem ich estymat według modelu Bogdanowicz-Stachý. Przeprowadzone analizy podważają zasadność koncepcji prostej regionalizacji opadów w Polsce. Wykazano, że wartości natężenia deszczu miarodajnego, obliczone z modelu Bogdanowicz-Stachý, przy prawdopodobieństwie p=100% i p=50% były najczęściej zaniżone, a przy p=20% i p=10% zawyżone w stosunku do występujących obecnie (1986–2015). Otrzymane wyniki badań dowodzą konieczności zastąpienia modelu Bogdanowicz-Stachý lokalnymi modelami opadów maksymalnych „nowej generacji”, tworzonych w ramach budowy atlasu PANDa (Polski Atlas Natężeń Deszczów), nie tylko w celu uzyskania pełnego pokrycia całego obszaru kraju, lecz także z uwagi na konieczność urealnienia wartości natężenia deszczu miarodajnego do projektowania systemów odwadniania terenów.

EN

Accurate dimensioning of drainage systems requires assumption of reliable design rainfall intensities as a function of its duration and probability of exceeding according to PN-EN 752:2017. Design rainfall intensities are determined by application of an adequate rainfall model that is based on statistical analysis of local precipitation time series recorded at high time resolution and covering a period of last 30 years minimum. Beside application of the obsolete Błaszczyk’s formula, the Bogdanowicz-Stachý’s probabilistic maximum precipitation model based on 1960–1990 rainfall records from 20 rain gauges (Institute of Meteorology and Water Management) becomes increasingly popular in Poland. However, this model does not support full coverage of the country and is based on the discontinuous regionalization. Evolving climate conditions demand validation of the model for use throughout the country. This paper presents results of verification of the actual values of rainfall intensities derived from 30-year time series from the period of 1986–2015 for given probabilities of exceeding, in comparison to the estimates delivered by the Bogdanowicz-Stachý’s model. The conducted analysis undermines legitimacy of the simple regionalization concept for precipitation in Poland. Moreover, rainfall intensity values calculated by Bogdanowicz-Stachý’s model for probabilities of p = 100% and p = 50% are mostly understated and for p = 20% and p = 10% are overstated in comparison to actuals (1986–2015). The results of the research confirm the need to replace Bogdanowicz-Stachý’s model with “new generation” local maximum precipitation models developed as part of the PANDa (the Polish Atlas of Rainfall Intensity) atlas, not only to obtain full coverage of the country, but also to make the values of rainfall intensities reliable for design of drainage systems.

3

Empiryczna weryfikacja formuły Błaszczyka do obliczania wartości natężenia deszczu miarodajnego

Licznar P., Siekanowicz-Grochowina K., Oktawiec M., Kotowski A., Burszta-Adamiak E.

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 2

17--22

PL

Pomimo wyraźnych zastrzeżeń do podstaw teoretycznych oraz ograniczonych i przestarzałych danych opadowych, sformułowana przez Błaszczyka formuła opisująca wartość natężenia deszczu miarodajnego jest w Polsce nadal używana do wymiarowania systemów odwadniania terenów. Podstawą tej formuły (typu IDF – intensity-duration-frequency) jest założenie występowania ścisłej zależności funkcyjnej pomiędzy średnioroczną sumą wysokości opadów a maksymalnymi natężeniami deszczów. Założenie to zostało poddane w artykule weryfikacji na podstawie rzeczywistych maksymalnych wartości natężenia deszczów, wyznaczonych na potrzeby opracowania i wdrożenia Polskiego Atlasu Natężeń Deszczów (PANDa). Maksymalne natężenia deszczów, przy różnych czasach ich trwania, zostały wyszukane z rejestracji opadów w latach 1986–2015, pochodzących z ogólnopolskiej sieci 100 deszczomierzy Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW-PIB). Wartości te porównano z odpowiadającymi ich estymatami obliczonymi według formuły Błaszczyka. Na podstawie otrzymanych wyników zakwestionowano podstawowe założenie tej formuły mówiące, że wartości maksymalnego natężenia deszczów nie są skorelowane z średniorocznymi sumami wysokości opadów. Ponadto stwierdzono wyraźną tendencję do zaniżania wartości natężenia deszczów obliczanych z formuły Błaszczyka. Wykazano, że wartość średniego błędu względnego pomiędzy rzeczywistymi natężeniami deszczów a ich oszacowaniami wynosiła 33%. Nawet w oryginalnych warszawskich warunkach hydrologicznych stosowanie formuły Błaszczyka okazało się nieakceptowalne, gdyż prowadziło do istotnego zaniżania obecnych natężeń deszczów. Z uwagi na dokonane ustalenia rekomenduje się całkowite wyeliminowanie formuły Błaszczyka z praktyki inżynierskiej projektowania systemów odwadniania terenów w Polsce.

EN

Despite serious questions to the theoretical fundamentals as well as the limited and outdated precipitation data, the Blaszczyk’s formula for the design rainfall intensity is still in use for sizing drainage systems in Poland. The assumption of close functional dependence between the average annual precipitation depth and maximum rainfall intensities is the basis for the formula (IDF-type, i.e. intensity-duration-frequency). The assumption was verified against the actual values of maximum rainfall intensity, derived for the purpose of development and implementation of the Polish Atlas of Rainfall Intensity (PANDa rainfall model). The actual maximum rainfall intensities for different duration periods were retrieved from the precipitation records obtained from the nation-wide network of 100 rain gauges of the Polish Institute of Meteorology and Water Management (IMGWPIB) for the period of 1986–2015. These values were compared to the corresponding Blaszczyk formula’s estimates. Based on the results, the basic assumption of the formula was questioned, namely that the maximum rainfall intensity values are not correlated with the normal annual precipitation depth. A clear tendency for the rainfall intensity values to be underestimated by the Blaszczyk’s formula was observed. It was demonstrated that the mean relative error between the actual and estimated rainfall intensities was 33%. Even for the original hydrological Warsaw conditions, the Blaszczyk formula proved unacceptable due to significant underestimation of current rainfall intensities. In view of the findings, a complete elimination of the formula from drainage system engineering in Poland is recommended.

4

Mathematical modelling of filtration processes in drainage systems using conformal mapping

Bomba A., Tkachuk M., Havryliuk V., Kyrysha R., Gerasimov I., Pinchuk O.

Journal of Water and Land Development

|

2018

|

no. 39

11--15

EN

The situation when groundwater considerably rises above the “normal” level, water intake, lowering of groundwater levels and other relevant practical tasks require the drainage facilities. The most effective techniques of numerical studies of the corresponding boundary problems at present time are methods of dealing with inverse boundary value problems (conformal and quasi-conformal mappings). As basis of this research we used the case of combining the fictitious domain methods with quasi-conformal mappings of the solution of nonlinear boundary value problems for the calculation of filtration regimes in environments with free boundary areas (depression curves) and zones of “mountainous” areas. This paper reviews the stationary issue of flat-vertical stationary non-pressure liquid filtration to horizontal symmetric drainage. In the paper a practical methodology for solving boundary value problems on conformal mappings is suggested for the calculation of the filtration process in the horizontal symmetrical drainage. The idea of block iterative methods was used during the creation of the corresponding algorithm which is based on the alternating “freeze” of the anticipated conformance parameter, the internal and boundary connections of the curvilinear area. The results of the conducted numerical calculations confirmed the effectiveness of the suggested problem formulations and algorithms of their numerical solution and the possibility of their use in the modelling of nonlinear filtration processes occurring in horizontal drainage systems, as well as in the design of drainage facilities and optimizing other hydrosystems. Therefore these results are of great importance.

PL

W przypadku podwyższenia poziomu wody gruntowej znacząco ponad „normalną” wysokość pobór wody, obniżanie jej zwierciadła i inne działania wymagają urządzeń drenarskich. Obecnie najbardziej efektywnymi technikami numerycznych badań odpowiednich problemów brzegowych są metody odwrotnej analizy wartości brzegowych (odwzorowania konforemne i quasi-konforemne). Jako podstawę prowadzonych badań przyjęto przykład połączenia metod fikcyjnej domeny z quasi-konforemnym odwzorowaniem rozwiązania problemu nieliniowych wartości brzegowych do obliczenia reżimu filtracji w środowisku o wolnej powierzchni brzegowej (krzywe depresji) i w strefach „górskich”. W pracy dokonano przeglądu rozwiązań pionowej stacjonarnej filtracji płynów do horyzontalnego symetrycznego drenażu. Zaproponowano praktyczną metodologię rozwiązywania problemów wartości brzegowych w przekształceniu konforemnym do obliczania procesu filtracji w horyzontalnym symetrycznym drenażu. Wykorzystano zasadę metod iteracyjnych podczas tworzenia odpowiednich algorytmów opartą na naprzemiennym „zamrażaniu” przewidywanego parametru odwzorowania z wewnętrznymi i brzegowymi powiązaniami krzywoliniowego obszaru. Wyniki przeprowadzonych numerycznych obliczeń potwierdzają efektywność formułowania sugerowanego problemu i algorytmów ich numerycznego rozwiązania oraz możliwości ich zastosowania w modelowaniu nieliniowych procesów filtracji występujących w horyzontalnym systemie odwadniania, w projektowaniu urządzeń drenarskich i w optymalizacji innych systemów wodnych. Z tego powodu uzyskane wyniki mają ogromne znaczenie.

5

Wpływ warunków geotechnicznych na awaryjność systemów odwodnień

Kołodziejczyk U., Kołodziejczyk W., Kuroczycki L., Ogiołda E.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Uniwersytet Zielonogórski

|

2016

|

nr 164 (44)

13--24

PL

Budowa systemów odwodnień w rejonach o mało stabilnych warunkach geotechnicznych może skutkować poważnymi awariami zarówno sieci odwadniającej, jak i sąsiednich obiektów budowlanych. Przykładem jest nowoprojektowana sieć kanalizacji deszczowej w Świebodzinie (woj. lubuskie), w rejonie ulicy Łąki Zamkowe. Występujące tutaj grunty słabonośne powodowały bowiem trudności wykonawcze już w latach ubiegłych, podczas budowy sąsiednich obiektów mieszkalnych. Realizacja kolejnej sieci kanalizacyjnej w obszarze o skomplikowanych warunkach geotechnicznych może prowadzić do dalszych awarii budowlanych.

EN

Water drainage systems construction in area of lows Table geotechnical conditions could result in serious constructions emergencies both - drain-age systems and adjoining buildings. Designed storm water system in Świebodzin (Lubuskie Province) in area of Łąki Zamkowe street is an example. Low bearing soils, which occur there had already caused construction problems in previous years, when residential family houses were being erected. Realisation of next sewage system in area where there are complicated geotechnical conditions could lead to further construction emergency.

6

Prognozy i identyfikacja wpływu zbiornika Jeziorsko na wody podziemne w świetle jego długoletniej eksploatacji

Przybyłek J.

Gospodarka Wodna

|

2016

|

Nr 9

314--323

PL

Jednym z zasadniczych problemów towarzyszących projektom spiętrzenia rzek jest prognoza wpływu na wody podziemne i obliczenie systemów odwadniających. Dotyczy to zarówno budowli piętrzących i przyległych do nich terenów depresyjnych, jak i innych, na których następuje stała lub okresowa zmiana pierwotnego reżimu hydrodynamicznego w danym systemie wodonośnym. Zbiornik Jeziorsko jest przykładem złożoności warunków hydrogeologicznych, bowiem w podłożu i zboczach doliny w zasięgu stałego spiętrzenia (zapora czołowa i boczne) występuje w spękanych utworach górnej kredy system wód szczelinowych w ścisłej więzi z wodami porowymi w aluwiach doliny rzecznej. W trakcie prac projektowych nad zbiornikiem Jeziorsko i w okresie pierwszej dekady jego eksploatacji przeprowadzono numeryczne badania modelowe w zakresie oddziaływania zbiornika na warunki hydrogeologiczne terenów sąsiednich. Wyniki i przydatność badań przytoczono w tym artykule i porównano z rzeczywistymi skutkami oddziaływania zbiornika na stany wód podziemnych w jego otoczeniu, stwierdzonymi na podstawie długoterminowych obserwacji, prowadzonych w sieci studni i piezometrów.

EN

One of the basic problems accompanying rivers damming projects is the forecast of its influence on groundwater levels and calculations of dewatering systems, it refers both to dams and their adjacent depression areas, as well as other areas where constant or temporary fluctuations occur in the primary hydrological regime of a given water-bearing system. The Jeziorsko Reservoir located on the Warta River is an example of hydrogeological conditions complexity, as in its substratum and valley sides, in the zone of permanent damming (frontal and side dam), a system of fissured waters occurs in the cracked Cretaceous rocks, directly connected to the pore water in the river valley alluvial deposits. During the design works of the Jeziorsko Reservoir and during the first decade of its operation, numerical model studies were carried out in the scope of the reservoir's impact on hydrogeological conditions of the adjacent areas. The article presents the results of the study and its applicability, comparing it with the actual results of impact of the reservoir on the groundwater levels in its vicinity, based on long-term observations carried out in a network of wells and piezometers.

7

Odwadnianie dachów – wymiarowanie rynien okapowych

Dąbrowski W., Jasik H., Dąbrowska B.

Rynek Instalacyjny

|

2015

|

Nr 12

73--77

PL

Zaproponowano nowe równanie aproksymujące wartości współczynnika FL dla nominalnie poziomych rynien okapowych. Zilustrowano zastosowanie tej aproksymacji do obliczania jednego z popularnych systemów rynnowych. Zwrócono uwagę, że pomiędzy trzema promilami spadku dla rynien nominalnie poziomych i czterema promilami dla rynien pochyłych sposób obliczania współczynnika FL nie został w normie sprecyzowany. Stosowanie wzorów dla rynien długich poziomych i długich ukośnych daje w tym obszarze rozbieżne rezultaty. Niestety ten zakres spadków jest często stosowany przez dekarzy konstruujących odwodnienia dachów rynnami okapowymi.

EN

A new approximation for predicting the capacity factors for nominally level gutters has been suggested and applied in calculations of a commonly used gutter system serving as an example. It has been pointed out that between the slopes lower or equal to 3 promiles and 4 promiles the standard PN-EN 12056-3 does not specify how to calculate the capacity factor. Significally different results are obtained when applying the formulas applicable for level and sloping gutters. Unfortunately this zone of slopes is quite commonly used in constructions of roof drainages.

8

Zagospodarowanie wód opadowych w Polsce - problemy organizacyjne

Suligowski Z., Tuszyńska A.

Technologia Wody

|

2014

|

Nr 5 (37)

56--59

PL

Systemy rozdzielcze zdominowały strukturę kanalizacji w Polsce. Systemy ogólnospławne dominują tylko w starych centrach dużych miast. Brak jest w Polsce regulacji prawnych odnoszących się do wód opadowych, nie ma również określonych zasad odpowiedzialności za zagospodarowanie wód opadowych oraz jego finansowania. Poszczególne gminy podejmują działania w zakresie bezpiecznego zagospodarowania wód opadowych np. tworząc specjalne struktury eksploatacyjne. Zazwyczaj mają one formę spółek własnych gmin, jednym z problemów jest konieczność finansowania działań z gminnego budżetu. Wymaga to zrozumienia znaczenia zagadnienia i konieczności realizacji zadań.

EN

The separate system dominates in the sewer system in Poland. Only in the old centre of large cities the combined system predominate. There are no regulations in Poland with regard to precitipation water. There is no definition of the responsibilities for the management of precitipation water and of their financing. Individual communities are resorting to measures for the safegrounding of the harmless disposal of precipitation water f.e. through the establishment of special operative structuresin their areas of responsibility. Usually these have the corporate form of an owner-operated municipal enterprise. One problem is posed by the financing of measures from the municipal budget. This demands the understanding of the significance of this field and the necessity to address these tasks.

9

Opady nawalne i powodzie miejskie. Wytyczne postępowania w zakresie komunalnej ochrony przed powodziami

Illgen M., Kissel M., Piroth K.

Technologia Wody

|

2014

|

Nr 1 (33)

56--63

PL

Zapobieganie powodziom spowodowanym deszczami nawalnymi na terenach miejskich jest wspólnym zadaniem służb komunalnych, dla których dotychczas nie istnieją powszechnie przyjęte algorytmy postępowania. Międzyinstytucjonalna grupa robocza DWA/BWK „Deszcze nawalne i zapobieganie powodziom” przygotowała praktyczny przewodnik w zakresie możliwości profilaktyki przeciwpowodziowej oraz zalecenia postępowania dla decydentów i projektantów. Przewodnik pokazuje, na podstawie obrazowych przykładów, jak można rozpoznać zagrożenia zalania obszarów zamieszkałych, jak konkretnie mogą wyglądać infrastrukturalne i obiektowe działania zapobiegające zalaniom i kto powinien brać udział w przygotowaniu tych działań. Opisane zostały zarówno działania planistyczne, techniczne, jak i administracyjne na poziomie komunalnym i prywatnym. Niniejszy artykuł przedstawia ogólne zarysy wspomnianego przewodnika.

EN

The prevention of flooding due to heavy rainfall in urban areas is a common task for local communities for which, however, there are no established action patterns. A cross-cutting DWA/BWK working group on “heavy rainfall and flood prevention” has now compiled a list of possible actions that can be taken by local communi¬ties to prevent flooding and it has developed guidelines that contain real-life oriented recommended courses of action for technical planners and decision makers in local communities. On the basis of a number of very telling examples, these practical guidelines show how flooding risks in residential areas can be identified, what concrete shape infrastructure and site-related flood prevention measures can take, and which actors must be involved. Planning, engineering and administrative preventive action at the local community and at the private level are discussed. The paper outlines the main features of the guidelines.

10

Odniesienie wyroku Trybunału Europejskiego do niemieckiej praktyki podczyszczania ścieków ogólnospławnych zrzucanych do odbiornika. Opinia grupy roboczej DWA ES-2.1

Schmitt T. G.

Technologia Wody

|

2014

|

Nr 4 (36)

58--63

PL

Grupa robocza DWA ES - 2.1 „Systemowe wymogi i zasady” wydala opinię dotyczącą znaczenia wyroku Trybunału Europejskiego z dn. 18 października 2012 r. dla oczyszczania ścieków ogólnospławnych w Niemczech. Dotyczy to sprawy C-301-10: Komisja Europejska przeciw Zjednoczonemu Królestwu Wielkiej Brytanii i Irlandii o naruszeniu warunków umowy państwa członkowskiego - oddziaływanie na środowisko - oczyszczanie ścieków komunalnych - Dyrektywa 91/271/EWG/ art. 3, 4 i 10 - Załącznik 1 część A i B.

EN

The DWA Working Group ES-2.1 “System-related requirements and principles” released a statement on the relevance of the Judgement of the European Court of Justice (First Chamber) of 2012 October 18 for the practice of the treatment of combined wastewater in Germany. With this, one is concerned with Case C-301-10: European Commission versus the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland: “Failure of a Member State to fulfil obligations - Pollution and nuisance - Urban wastewater treatment - Directive 91/271/EEC - Articles 3, 4 and 10 - Annex 1(A) and (B)”.

11

Analiza techniczno-ekonomiczna zastosowania zbiorników grawitacyjno-podciśnieniowych

Mrowiec M., Kochańska O., Szeląg B.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2014

|

T. 17, nr 1

31--40

PL

W artykule przedstawiono problematykę działania zbiorników grawitacyjno-podciśnieniowych w systemach odprowadzania ścieków opadowych z obszarów zurbanizowanych. Głównym celem była ocena działania tego typu zbiorników dla hydrogramów generowanych na podstawie opadów rzeczywistych w odróżnieniu od przyjmowanych w dotychczasowych publikacjach opadów obliczeniowych. Przeprowadzone zostały badania symulacyjne z zastosowaniem modelu hydrodynamicznego zlewni zurbanizowanej, wykonanego przy użyciu programu SWMM5. Model ten uwzględniał specyfikę hydraulicznego działania zbiornika grawitacyjno-podciśnieniowego typu Parkus. Na podstawie danych pluwiometrycznych z okresu 2009-2012, zarejestrowanych na deszczomierzu zlokalizowanym w Częstochowie, dokonano analizy funkcjonowania zbiornika grawitacyjno-podciśnieniowego. Rozpatrzonych zostało pięć różnych wariantów udziału objętości napełnianej podciśnieniowo w całkowitej objętości retencyjnej (od 25 do 75% udziału) dla zmiennych wartości jednostkowego natężenia odpływu ze zbiornika (od 4 do 16 dm3/s⋅ha). Na podstawie przeprowadzonych symulacji możliwe było określenie częstotliwości włączania urządzeń do wytwarzania podciśnienia, jak też objętości ścieków, retencjonowanej średniorocznie w warunkach podciśnieniowych. Otrzymane wyniki umożliwiły wskazanie warunków, w jakich zastosowanie podciśnienia do retencjonowania ścieków opadowych jest technicznie i ekonomicznie uzasadnione.

EN

As a result of urbanization, stormwater runoff flow rates and volumes are significantly increased due to increasing impervious land cover and the decreased availability of depression storage. Storage reservoirs are the basic devices to efficiently control the flow-rates in drainage systems during wet weather. Presented in the paper conception of vacuum-driven detention tanks allows to increase the storage capacity by usage of space above the free surface water elevation at the inlet channel. Partial vacuum storage makes it possible to gain cost savings by reduction of both the horizontal area of the detention tank and necessary depth of foundations. In order to determine the effectiveness of their operation a hydrodynamic model was developed using SWMM5 software. Continuous simulations covered a period of four years (rainfall data were recorded on raingage in Czestochowa during the years 2010-2012) and took into account the variable share of the vacuum retention in the total volume: from 25 to 75%. The result of the simulation makes it possible to estimate the cost-effectiveness of vacuum application in comparison to traditional constructions of storage tanks. The results indicated that it is reasonable to use such constructions even if the retention of nearly 50% of total volume is under vacuum conditions.

12

Modelowanie matematyczne przelewu burzowego z cylindrycznym regulatorem wirowym odpływu

Kaźmierczak B.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 3

2158--2174

EN

A simulation of the functioning of a modern overfall with a cylindrical vortex regulator on a combined sewage system was conducted in this work. In a cylindrical vortex regulator, liquid flows into the device through a connector tangent to the cylinder generator. From this, the liquid receives a vortex motion, which is maintained throughout the entire chamber width all the way to an outlet hole on the cylinder head. In the motion, peripheral speed is increased when approaching the cylinder axis. Because of the centrifugal force in the vortex chamber, the pressure decreases towards its axis until it reaches an ambient pressure on the air core surface. The air core being generated has a crucial influence on the throttling efficiency of the device. The atomized liquid in the outflow creates a cone with the angle of flare γ. For the modelling of storm overflow activity a combined drainage area of F = 60 ha was suggested. The overfall was loaded with sewage and wastewater. A typical, triangular hydrograph of the wastewater inflow to the storm overflow was applied here. The given hydraulic model of storm overflow activity includes a series of characteristic, occurring in sequence phases of filling and emptying of the overfall chamber. The phases were distinguished with the description of boundary conditions in reference to the precisely determined range of variables during the fillings and flows. On the basis of the formulated hydraulic and mathematical models of the storm overflow activity, a computer programme for the numerical simulation of the functioning of the aforementioned overflows was developed. The simulation of a storm overflow functioning on a combined sewage system proved a high level of sewage-treatment plant protection from a hydraulic overload by the application of modern, unconventional storm overflows. Irrespective of the assigned load, sewage outflow stream towards the sewage-treatment plant is stabilized on a demanded level. Current methods of designing storm overflows do not take into account the frequency of storm discharges to the receiver, as well as they do not offer the possibility of their duration and volume determination and thus they do not allow for the assessment of pollution load that is drained off in discharges towards receivers. The simulations of storm overflows functioning allow for determination of these parameters for already designed overflow and for any assigned load. Therefore they constitute a valuable instrument supporting the process of designing this type of objects, as it has been proved in this work.

13

Zastosowanie układów RTC do regulacji odpływu ze zbiorników retencyjnych

Mrowiec M., Pluta K., Kochańska O.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2012

|

T. 15, nr 1

67-79

PL

Przedstawiono problematykę regulacji przepływu ścieków opadowych poprzez zastosowanie zbiorników retencyjnych wyposażonych w układy sterowania w czasie rzeczywistym. Opracowany autorski algorytm o nazwie CORT umożliwia regulację odpływu ścieków przy współdziałaniu dwóch lub większej liczby zbiorników retencyjnych. Przykład wykorzystania algorytmu CORT do szeregowego połączenia dwóch zbiorników retencyjnych przy występującej nierównomierności opadu na poszczególnych zlewniach umożliwił porównanie pasywnego i dynamicznego wariantu sterowania przepływem. Wyniki symulacji wykazały, że dynamiczne sterowanie przepływem pozwala w pełni wykorzystać zdolności retencyjne zbiorników, co przekłada się zarówno na redukcję podtopień w obrębie zlewni, jak i minimalizację objętości odprowadzanych do odbiornika nieczyszczonych ścieków opadowych.

EN

Majority of urban drainage systems operate statically, relies on gravity to discharge runoff from an urban area. Statically operated systems have no control possibility whatsoever and therefore sometime lead to serious operational problems. The paper presents potential possibilities for improving hydraulic efficiency of storage tanks by dynamic regulation of the outflow-rate in a real time. The proposed original algorithm (CORT) have been developed to optimize the operation of storage tanks and it contains two main modules: optimization and simulation. The simulation module is based on the simplified scheme of the drainage system and original rainfall-runoff model. Connection between both modules makes possible to search the best control strategy for two or more storage units in a real time. Flow regulation strategy is determined by how the inflows are to be distributed between storage, spillage and transport downstream. The practical significance of the algorithm CORT was presented for the example of series connection of two tanks. Simulation results show significant advantages of RTC utilization over traditional approach as result of utilizing the full storage capacity. Significant reduction is observed in volume of pollution spills as well as in risk of local flooding.

14

Wyznaczanie objętości zbiorników infiltracyjnych z zastosowaniem wzorów IDF

Mrowiec M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2011

|

T. 14, nr 1

73-86

PL

Przedstawiono problematykę wymiarowania zbiorników infiltracyjnych, stosowanych do ograniczania objętości oraz natężeń szczytowych odpływu ścieków opadowych do sieci kanalizacyjnych. Wyróżnione zostały dwie kategorie zbiorników: opróżniane wyłącznie przez infiltrację oraz opróżniane częściowo do kanalizacji i częściowo przez infiltrację. Przedstawiono metodykę wymiarowania obydwu kategorii zbiorników przy wykorzystaniu zależności IDF opracowanej przez IMGW na podstawie 30-letnich obserwacji na 20 pluwiometrach. Opracowane zostały 4 nomogramy dla różnych wartości prawdopodobieństwa wystąpienia deszczu c, umożliwiające wyznaczenie wymaganej objętości retencyjnej zbiornika w zależności od współczynnika filtracji k oraz stosunku powierzchni infiltracyjnej do powierzchni uszczelnionej. Praktyczne wykorzystanie proponowanej metody zostało wykazane na przykładzie obliczeń urządzeń infiltracyjnych dla rzeczywistej zlewni cząstkowej o całkowitej powierzchni 13 300 m2, na którą składały się głównie dachy i parkingi. Na potrzeby weryfikacji uzyskanych wyników obliczeń wykonany został model hydrodynamiczny zlewni w programie SWMM5. Dla wybranych 12 opadów o największych natężeniach, które zostały zarejestrowane w Częstochowie w latach 2007-2008, przeprowadzono symulacje hydrodynamiczne z użyciem modelu fali dynamicznej. Symulacje były wykonywane dla stanu istniejącego oraz dla wariantu, w którym na rozpatrywanej zlewni zbudowanych byłoby 5 niewielkich zbiorników infiltracyjnych oraz jeden zbiornik retencyjny o łącznej objętości czynnej 150 m3. Analizując wpływ projektowanych zbiorników na odciążenie systemu kanalizacyjnego, wzięto pod uwagę trzy parametry: objętość ścieków podtapiających zlewnię, szczytowe natężenie przepływu ścieków na odcinku wylotowym oraz całkowitą objętość ścieków odprowadzoną do kanału w ulicy. Otrzymane wyniki pozwoliły stwierdzić, że przyjęty wariant umożliwia redukcję objętości podtopień o 89%, przy jednoczesnej redukcji objętości ścieków odprowadzanych do układu kanalizacyjnego o 47%. Założony poziom redukcji szczytowego natężenia przepływu do wartości 15 dm3/s nie został dotrzymany w 4 z 12 zdarzeń opadowych, jednak średnia wartość maksymalnych natężeń przepływu była o 67% niższa w przypadku zastosowania urządzeń retencyjnych.

EN

The paper presents the problems of sizing of retention tanks, used to limit volume and peak flow-rates of storm waters discharged to urban drainage systems. Two main categories of retention tanks have been distinguished: a) released through infiltration only and b) released through the infiltration and flow regulator. Original sizing method for both categories of the tank has been presented based on IDF relationship carried out by Institute of Meteorology and Water Management. The given IDF equation was developed on the basis of 30-years data collection period on 20 rain gages located in Poland. The IDF equation and mass balance equation makes possible to work out 4 nomographs for different return period (1, 2, 5 and 10 years) that allows to determine required storage volume depending on two factors: infiltration coefficient and relationship between infiltration surface and impervious surface. Practical application of the proposed method was showed for the real catchment located in Czestochowa. The total area of 13 300 m2 consists mainly roofs and parkings. For the verification purposes a hydrodynamic model has been developed using SWMM5 software with chosen "dynamic wave" routing that solves the complete onedimensional Saint-Venant flow equations. 12 rainfall events recorded in Czestochowa in the years 2007-2008 were applied for simulations. The rainfalls characterized by extreme values of intensity during 5-minutes time steps. In order to compare the influence of infiltration reservoirs on the drainage system performance, simulations have been done for existing conditions and for the concept of modernization that consists: 4 retention reservoirs released through infiltration only (3 open and 1 underground), one underground tank released through infiltration and orifice and one open reservoir released through orifice only. The total storage volume of all the designed facilities was equal to 150 m3. Analysing the efficiency of the drainage system for existing and modernized drainage systems three parameters were taken into consideration: flooding volume (m3), stormwaters volume discharged to urban drainage system and reduction of maximum peak flow-rates at outfall node. Obtained results showed that the designed retention devices makes possible to reduce the flooding volumes by 89% for two the most intensive rainfalls it was 60 ÷ 70%. Simultaneously stormwaters volume discharged to urban drainage system was reduced to 47% in total, but for particular events that reduction was in the range of 30 ÷ 60%. Assumed level of peak flow-rate equal to 15 dm3/s was exceeded in 4 of 12 events but a mean value of peak flow-rates for all the events was smaller by 67% when the retention facilities were applied. Simulations results showed rather a good accuracy of proposed sizing methods for infiltration reservoirs although the real rainfall events cause overflowing of the reservoirs more frequently than statistically expected basing on IDF relationship.

15

Wpływ przestrzennej zmienności opadów na niezawodność systemów kanalizacyjnych

Malmur R., Mrowiec M.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2011

|

R. 108, z. 1-Ś

137-146

PL

W artykule przedstawiono możliwości uwzględniania przestrzennej zmienności opadów atmosferycznych w projektowaniu systemów kanalizacji deszczowej. Podstawowym materiałem badawczym były dane o opadach na terenie miasta Częstochowy z okresu 3 lat (2007-2009), zarejestrowane na pięciu deszczomierzach rozlokowanych na powierzchni ok. 12,5 km2. Dane pluwiograficzne umożliwiły między innymi wyznaczenie: krzywych IDFA (natężenie - czas trwania - częstotliwość występowania - powierzchnia) oraz krzywych ARF (współczynnik redukcji zasięgu opadu). Uzyskane wyniki wskazują na konieczność uwzględniania przestrzennej zmienności opadów na etapie projektowania nowych oraz analizowania istniejących układów kanalizacyjnych.

EN

The paper presents the investigations focused on spatial variability of rainfall in the catchment scale, conducted during 2007-2009 years at Czestochowa. Data recorded on 5 raingages (total area 13 km2) makes possible to analysis of 12 rain events of high intensity. Observed spatial variability were noticeable for each event, and significantly influenced on hydraulic capacity of the local drainage system. Author presented IDFA (Intensity Duration Frequency Area) and ARF (Areal reduction factor) curves as the basic concept to consider spatial variability of rainfall by designers of storm water conveyance systems. Recorded data were also compared to the values obtained from standard equations (Blaszczyk and IMiGW) used in Poland to dimensioning the urban drainage systems.

16

Natężenie deszczu miarodajnego i wytyczne wymiarowania odwodnień dachowych budynków

Ujma A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2010

|

Nr 4

8-13

PL

Ustalenie wiarygodnych parametrów opadu deszczu i dostosowanie do nich parametrów systemów odwodnieniowych konieczne dla zabezpieczenia budynków przed zalaniem wodami deszczowymi. Ważne również ze względu na potrzebę stworzenia warunków do racjonalnego sterowania tymi wodami, w tym przechwytywania i wykorzystywania ich do celów bytowych lub technologicznych a także formowania polityki oraz wysokości opłat za odprowadzanie wód deszczowych.

EN

Establishing reliable parameters of rainfall and adapting parameters of water removal systems, which is necessary for protecting buildings from flooding with rainwater. It is also vital for rational management of the waters, like interception and using them for communal or technological purposes as well as policy forming and establishing fees for rainwater drain.

17

Projektowanie systemów odwodnienia na obiektach mostowych

Chęciński R., Madaj A.

Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej

|

2010

|

Nr 8

47-57

EN

Paper gives general principles of design of road bridge drainage systems according to Polish requirements. Rules for rain drainage location are given. Drawings concerning the problem are presented. Examples of correct and wrong drainage system solutions are given.

18

Economic incentives in land reclamation sector in Lithuania

Maziliauskas A., Morkunas V., Rimkus Z., Saulys V.

Journal of Water and Land Development

|

2007

|

no. 11

17-30

EN

The study presents the critical evaluation of existing drainage systems from legal, economical, environmental and technical viewpoints. Nearly 80% of agricultural land in Lithuania drained by underground drainage systems covers around 3 million hectares. The prevailing large scale drainage systems with a complex of engineering structures such as conducting ditches, drains and collectors, local roads, bridges or farm road-crossings, dikes, dams, water reservoirs, pumping stations for irrigation and for drainage need today an efficient management solution in a new economic situation. The detailed analysis of legal and economic instruments adopted in transferring the management responsibilities of drainage systems to users has been carried out. The study resulted in a number of practical contributions towards the amendments in the Law on Land Reclamation in Lithuania and the establishment of a system of indicators that would allow rationalisation of subsidy allocations for the maintenance and improvement of the drainage systems. These subsidies from the state budget make at the moment the largest share among the investment sources. The financial and in kind contribution of drainage users is permanently increasing as are the allocations of the structural funds for public projects. The EU pre-accession programme SAPARD started in 2000 has supported some investments in rural areas. Unfortunately, it did not support the drainage infrastructure properly. A critical review of previous measures allowed suggesting new actions within the framework of the actual support from EU structural funds.

PL

W pracy przedstawiono krytyczną ocenę istniejących systemów odwadniających w aspekcie prawnym, ekonomicznym, środowiskowym i technicznym. Około 80% gruntów rolnych na Litwie odwadnianych przez podziemne systemy drenarskie zajmuje powierzchnię 3 mln ha. Znakomita większość wielkoobszarowych systemów drenarskich o złożonej strukturze technicznej, obejmującej rowy, dreny, kolektory, lokalne drogi, mosty i skrzyżowania dróg, nasypy, zapory, zbiorniki wodne i stacje pomp odwadniających i nawadniających, wymaga dziś - wobec nowej sytuacji gospodarczej - wydajnych sposobów zarządzania. Przeprowadzono szczegółową analizę instrumentów prawnych i ekonomicznych zastosowanych w przenoszeniu odpowiedzialności za systemy odwadniające na użytkowników. Badania dostarczyły praktycznych przesłanek do zmiany ustawy o melioracji na Litwie i do ustanowienia systemu wskaźników, które pozwoliłyby zracjonalizować rozdzielanie subsydiów na utrzymanie i usprawnianie systemów odwadniających. Obecnie te subsydia, pochodzące z budżetu państwa, stanowią największą pulę środków inwestycyjnych. Stale rośnie jednak wkład finansowy i rzeczowy użytkowników systemu, podobnie jak kierowanie funduszy strukturalnych na projekty publiczne. Przedakcesyjny program europejski SAPARD, którego realizacja rozpoczęła się w 2000 r., wspierał pewne inwestycje na obszarach wiejskich. Niestety, program ten nie finansował w odpowiedni sposób infrastruktury drenarskiej. Krytyczny przegląd poprzednio stosowanych środków umożliwił zaproponowanie nowych działań w ramach obecnego wsparcia z europejskich funduszy strukturalnych.

19

Hydrauliczne metody wypłukiwania osadów gromadzonych na dnie retencyjnych komór zbiorników kanalizacyjnych

Kisiel A., Mrowiec M., Malmur R.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2002

|

T. 5, nr 1

7-15

PL

Długotrwałe opady deszczu lub roztopy śniegowe powodują dopływ do kanalizacyjnych zbiorników retencyjnych dużej ilości zanieczyszczeń, dlatego ważne jest opracowanie efektywnego i niezawodnego systemu czyszczącego, który będzie powodował płukanie zbiornika po każdym jego opróżnieniu. W artykule przedstawiono istniejące i stosowane w praktyce sposoby płukania dna komór kanalizacyjnych, a także propozycje nowych rozwiązań, których istotą jest polepszenie samoczynnego i niezawodnego ich działania oraz uzyskanie maksymalnej efektywności płukania. Z dotychczas stosowanych sposobów zostały opisane podstawowe elementy realizujące płukanie zbiorników, zaś z nowych opracowań przedstawiono konstrukcje komór płuczących i różne sposoby hydraulicznego sterowania procesem płukania dna komór zbiorników retencyjnych. Zaprezentowane w artykule stosowane i sugerowane metody płukania dna komór retencyjnych zbiorników kanalizacyjnych nie stanowią rozwiązań ostatecznych, albowiem opracowywane są nadal modyfikacje dotychczasowych, najlepszych rozwiązań w celu uzyskania coraz lepszych ich wariantów.

EN

Long lasting rain falls and thaw periods supply stormwater tanks with large quantities of mud and solids, therefore it's important to work out an effective and reliable cleaning system which operates after each emptying to avoid that solids settling at the walls and on the bottom of the tank. This article described three main methods of stormwater tanks cleaning, namely: - Jet aeration system consisted of some lined up submersible pumps. Each completely emptying of the tank turns on pumps supply either by tap water or retained stormwater. By means of air aspiration pipe and a specially designed system of nozzles the underpressure is produced in the jet pipe, then the air is mixed with the water. The produced air-water mixture is then put into the tank with high speed in horizontal direction causing an effective mud removal. - Tipping buckets are capable of completely cleaning tank floors in one flush. When a retention tank is drained, a signal from the control centre fills the bucket with either retained stormwater, or drinking water. The bucket is finely balanced and when the centre of gravity shifts the bucket tips, flushing the tank. - Flushing chambers separated from whole tank volume. In most cases wastewater fills the chamber as a result of lower pressure produced by vacuum pump or jet air pump. The filling of the flushing chamber may also be released gravitational by overflow discharge. This flush water, held in reserve in the chamber, gives rise to a high velocity wave that effectively removes all accumulated debris in retention chambers better than any other available method. This paper presents principles of operation and structure of innovative cleaning devices. Presented devices are patented and their main advantage is operation without any external power or tap water supply. They require no complicated control. Prevention of settlement processes is a basic activity in operation of retention tanks but it is still a problem poorly described in professional literature, so development of this subject matter is currently crucial and justifiable.