STORMWATER 2018, Gdańsk

Transkrypt

1 STORMWATER 2018, Gdańsk Rozwój indywidualnych systemów retencyjnych i ich wpływ na funkcjonowanie kanalizacji ogólnospławnej Maciej Mrowiec

2 Wody opadowe w obszarach zurbanizowanych Oddziaływanie jakościowe Oddziaływanie ilościowe

3 Problem przeciążenia sieci kanalizacji deszczowej można rozwiązać poprzez: inwestycje w rozwój infrastruktury kanalizacyjnej (zwiększenia przepustowości kanałów, budowa urządzeń retencyjnych na sieci) i/lub ograniczenie spływu z powierzchni uszczelnionych.

4 Mikroretencja rozwiązania podstawowe Infiltracyjna powierzchniowa Rysunki: Geiger & Dreisetl) Zbiornik do gospodarczego wykorzystania wód

5 Retencja wg nowego Prawa Wodnego Zaproponowano zsumowanie całkowitej objętości wszystkich urządzeń i odniesienie jej do całkowitego rocznego odpływu (10%, 20%, 30%). Przyjmując wysokość opadu rocznego 600mm i odpływ z powierzchni uszczelnionych na poziomie 80% wysokości opadu. Aby skorzystać z najniższej stawki opłat, konieczne jest wybudowanie zbiornika, który będzie retencjonował opad o wysokości około 150mm. W przypadku zlewni miejskich kanały i urządzenia projektuje się na opady krótkotrwałe, o czasach trwania od 10 minut do 2 godzin i wysokości opadu mm. Zdarzenia opadowe o wysokości większej niż 50 mm na dobę występują statystycznie rzadziej niż raz na rok.

6 Analiza funkcjonowania indywidualnego systemu gospodarczego wykorzystania wód opadowych Sumy dobowe opadów zarejestrowane w okresie 22 lat obserwacji (od do ) dla stacji Aleksandrowice Bielsko-Biała Średnioroczne opady dla miasta to ponad 900mm W analizie uwzględniono następujący zakres wartości wysokości retencyjnej: h vr = 10 mm; 20 mm; 30 mm; 40 mm; 50 mm; 80 mm - (od 1 do 8 m 3 na 100m 2 dachu) Przyjęto względną wysokość dobowego zużycia wody: h zw = 1 mm; 2 mm; 3 mm; 4 mm; 5 mm (od 100 do 500 dm 3 dla dachu o powierzchni 100m 2 ).

7 [%] Odpływ przez przelew awaryjny zbiornika GWO Objętość zrzutów przez przelew O w hvr=10mm hvr=20mm hvr=30mm hvr=40mm hvr=50mm hvr=80mm Wysokość dobowego zużycia wody h zw [mm] Wysokość retencyjna 20mm, redukcja odpływu 79% Wysokość retencyjna 50mm redukcja odpływu o 90%

8 Wysokość opadu h [mm] Analiza funkcjonowania indywidualnego systemu gospodarczego wykorzystania wód opadowych analiza dla 45 zdarzeń opadowych Liczba zdarzeń h 0 q gr = 15 dm 3 /s ha h r Czas t [min] 45 wyselekcjonowanych opadów zapisanych z krokiem czasowym 10 minut opady wybrane z okresu 22 lat przy założeniu kryterium dobowej wysokości opadu h 40 mm, mm 10 mm 20 mm 30 mm 40 mm 50 mm Wysokość retencyjna h vr [mm]

9 Skuteczność mikroretencji zlewnia modelowa (EPA SWMM)

10 Urządzenia mikroretencyjne w programie SWMM Zakładki w module LID (SWMM): zbiornik GWO (po lewej stronie), niecka infiltracyjna (po prawej stronie) Warianty: 1. W20 20% powierzchni dachowych podłączonych do zbiorników, 2. W40 40% powierzchni dachowych podłączonych do zbiorników, 3. W60 60% powierzchni dachowych podłączonych do zbiorników, 4. W80 80% powierzchni dachowych podłączonych do zbiorników, 5. Wariant referencyjny stan istniejący.

11 Symulacje oddziaływania urządzeń mikroretencyjnych na funkcjonowanie kanalizacji ogólnospławnej Redukcja objętości zrzutów (dla wszystkich 45 zdarzeń opadowych) wyniosła 3,5 4,5% na każde 10 % powierzchni dachów przyłączonych do zbiorników GWO. W przypadku urządzeń infiltracyjnych redukcja wyniosła odpowiednio 6,5 7,5%. Redukcja dla poszczególnych zdarzeń: B

12 Mikroretencja czy zbiornik współdziałający z przelewem burzowym??

13 Mikroretencja czy zbiornik współdziałający z przelewem burzowym?? Osiągnięcie tego samej objętości zrzutów przez przelew wymagałoby budowy zbiornika przy przelewie, którego objętość wyniosłaby: - 6% objętości wszystkich urządzeń zbiorników GWO, - 12 % w przypadku niecek infiltracyjnych, ale - koszty budowy zbiorników sieciowych ponosi eksploatator, podczas gdy mikroretencję realizuje właściciel posesji, - ścieki retencjonowane w zbiorniku powracają do sieci i kierowane są na oczyszczalnię w przypadku mikroretencji nie ma tego zjawiska (jakość retencji!!) - zbiornik zlokalizowany przy przelewie w żaden sposób nie wpływa na odciążenie hydraulicznie sieci kanalizacyjnej zlokalizowanej powyżej,

14 Wpływ mikroretencji na działanie sieci kanalizacyjnej Zastosowanie rozproszonej mikroretencji na całej zlewni przekłada się na znaczące odciążenie systemu kanalizacyjnego. W wariancie podłączenia 60% dachów objętość podtopień zredukowano o 40%. W przypadku analizowanych zlewni zaobserwowano: - redukcję liczby węzłów, na których zarejestrowano podtopienia - redukcję całkowitej objętości podtopień, - redukcję czasów trwania podtopień.

15 Redukcja [%} Przykład redukcji objętości podtopień mediana dla całej populacji podtapianych węzłów mediana_barlickiego_zbiornik mediana_barlickiego_niecka W0 W20 W40 W60 W80 Wariant [%]

16 Jaka była sumaryczna objętość mikroretencji w analizach? Sumaryczna objętość urządzeń mikroretencyjnych wyniosła (w zależności od wariantu przyłączenia dachów) od kilku do kilkunastu promili rocznego odpływu wód opadowych z powierzchni uszczelnionych.