Modelowanie odwodnienia i planowanie przebiegu kanalizacji deszczowej

6 miesięcy temu

Mod­e­lowanie odwod­nienia i planowanie prze­biegu kanal­iza­cji deszc­zowej (kon­cepcja prze­biegu) możliwe jest przy wyko­rzys­ta­niu opro­gramowa­nia GIS oraz aplikacji mod­elu hydrodynamicznego.

WPROWADZE­NIE

W tym celu można wyko­rzys­tać dostępny na licencji otwartej pro­gram QGIS (do tra­sowa­nia prze­biegu sieci) oraz również otwartą aplikację do mod­e­lowa­nia hydro­dy­nam­icznego EPA SWMM (Storm Water Man­age­ment Model) (do mod­e­lowa­nia obciąże­nia sieci i odbiorników).

Do przeprowadza­nia obliczeń symu­la­cyjnych niezbędne jest utworze­nie baz danych obejmujących:

  • opady deszc­zowe w zlewni,
  • zasięg poszczegól­nych zlewni cząstkowych,
  • charak­terystykę hydro­log­iczną i hydrauliczną zlewni (m.in. stopień uszczel­nienia, spadek i szorstkość powierzchni, zdol­ność infil­tra­cyjna gruntu),
  • charak­terystykę eksploat­a­cyjną planowanego sys­temu kanal­iza­cyjnego – para­me­try sieci (m.in. dłu­gości, przekroje, spadki kanałów).

Wyko­rzys­tanie mod­elu pozwala w sposób wiary­godny zaplanować opty­malny prze­bieg sys­temu odwod­nienia, w tym prog­no­zować prze­pus­towość kolek­torów i odbiorników pod kątem zapewnienia odbioru ścieków.

ETAPY PRO­CESU MODELOWANIA

Pro­ces przy­go­towa­nia danych oraz samego mod­e­lowa­nia składa się z następu­ją­cych etapów:

  • pozyskanie danych o opadach,
  • przy­go­towanie zestawów map złożonych z ele­men­tów charak­teryzu­ją­cych anal­i­zowany obszar,
  • rozmieszcze­nie na przy­go­towanych mapach w sys­temie infor­maty­cznym wszys­t­kich ele­men­tów odwod­nienia terenu: rowów i kanałów, studzienek kanal­iza­cyjnych, wylotów do odbiorników, odbiorników wód kanal­iza­cyjnych, zasięgów zlewni opadowych,
  • ocena geom­e­trycznej i topo­log­icznej praw­idłowości rozmieszczenia ele­men­tów sieci (m. in. połączeń pomiędzy odcinkami, kierunków spływu),
  • wprowadze­nie danych charak­teryzu­ją­cych poszczególne ele­menty sieci (m. in. wysokości obiek­tów, stan tech­niczny, stopień zamu­le­nia, stopień uszczel­nienia zlewni),
  • mod­e­lowanie sys­temu odwod­nienia w mod­elu hydrodynamicznym,
  • anal­iza prze­pus­towości planowanego sys­temu odwodnienia,
  • testowanie rozwiązań (sce­nar­iuszy) mają­cych na celu opty­mal­iza­cję pro­cesu odwodnienia.
SKŁAD­OWE MODELU
Dane o opadach

W przy­padku mod­e­lowa­nia hydro­dy­nam­icznego sys­temów kanal­iza­cyjnych zasad­nicze znacze­nie ma ocena wpływu opadów na wynik mod­e­lowa­nia. Dla wymi­arowa­nia sys­temów kanal­iza­cyjnych najwięk­sze znacze­nie mają opady inten­sy­wne, o cza­sie trwa­nia zwykle do kilku godzin ponieważ powodują najwięk­sze przepływy w kanałach deszc­zowych czy ogól­nospławnych. Deszcze takie (np. ulewne czy nawalne) zdarzają się rzadko, trwają krótko i mają mały zasięg tery­to­ri­alny. W odróżnie­niu od nich deszcze mało i śred­nio inten­sy­wne wys­tępują częś­ciej, trwają dłużej i obe­j­mują więk­sze obszary.

Ele­menty sieci kanalizacyjnej

W mod­elu hydro­dy­nam­icznym wyma­gane jest wprowadze­nie wszys­t­kich ele­men­tów sieci oraz ich para­me­tryza­cją. Niedo­puszczalna jest sytu­acja braku pow­iąza­nia jakiegoś ele­mentu z konkret­nym obszarem. Zasad­nicze znacze­nie ma też zachowanie praw­idłowych właś­ci­wości topo­log­icznych sieci.

Wyz­nacze­nie zlewni

Bardzo ważnym ele­mentem charak­terystyki ist­niejącego sys­temu odwod­nienia JEST wyz­nacze­nie zlewni deszc­zowych cząstkowych, czyli obszarów, z których wody deszc­zowe spły­wają do poszczegól­nych punk­tów (wlotów) sieci kanal­iza­cyjnej. Za zlewnie można uznać obszary jako ciążące do poszczegól­nych ele­men­tów odwodnienia.

WYNIKI MOD­E­LOWA­NIA

W wyniku przeprowad­zonych prac uzysku­jemy opty­malny prze­bieg planowanego sys­temu odwod­nienia (uwzględ­ni­a­jący uwarunk­owa­nia środowiskowe i infra­struk­tu­ralne) oraz obciąże­nie planowanej sieci kanal­iza­cji deszc­zowej wraz z opty­malną śred­nicą kolektorów.

  • Prze­bieg planowanego sys­temu odwod­nienia wraz z podzi­ałem obszaru na zlewnie deszczowe.

planowany przebieg kanalizacji i zlewnie deszczowe

  • Obciąże­nie planowanej sieci kanal­iza­cji deszc­zowej (napełnie­nie kolektorów).

obciążenie planowanej sieci kanalizacji deszczowej