Pomoce dydaktyczne do przedmiotu Kanalizacja (wykład i projekt) i do dyplomów - studia I stopnia (dzienne i zaoczne)

Transkrypt

1 Pomoce yaktyczne o przemotu Kanalzacja (wykła projekt) o yplomów - stua I stopna (zenne zaoczne) [*] Kotowsk A.: Postawy bezpecznego wymarowana owoneń terenów. Wy. Seel-Przyweck, Warszawa STANDARDY ODWODNIENIA TERENÓW ZURBANIZOWANYCH 8.1. WYMAGANIA DO WYMIAROWANIA KANALIZACJI Z przyczyn ekonomcznych systemy kanalzacyjne na terenach zurbanzowanych ne mogą być tak projektowane, aby la każego ntensywnego opau eszczu w welolecu mogły zagwarantować pełną ochronę terenów prze wylanem, tj. zapobec w pełn szkoom w wynku pomoknęca terenu czy potopena buowl, czy też utrunenom komunkacyjnym. Zapewnene opowenego stanaru owonena terenu efnuje sę jako przystosowane sec kanalzacyjnej o przyjęca maksymalnych - przewywanych strumen wó opaowych, z częstoścą równą opuszczalnej - akceptowalnej społeczne częstośc wystąpena wylana na powerzchnę terenu. Określene opuszczalnych częstośc z jaką śreno w okrese weloletnm użytkownk systemu kanalzacyjnego ma tolerować występowane zaburzeń w funkcjonowanu kanalzacj, pownno uwzglęnać każorazowo we właścwy sposób mejscowe uwarunkowana (tab. 8.1). Tab Zalecane wg PN-EN 752:2008 częstośc eszczu oblczenowego opuszczalne częstośc wylewów z kanalzacj Częstość eszczu oblczenowego C *) [1 raz na C lat] Kategora stanaru owonena terenu (Rozaj zagospoarowana) 1 Częstość wystąpena wylana C w [1 raz na C lat] 1 na 1 I. Tereny pozamejske (w orygnale wejske ) 1 na 10 1 na 2 II. Tereny meszkanowe 1 na 20 1 na 5 III. Centra mast, tereny usług przemysłu 1 na 30 1 na 10 IV. Pozemne obekty komunkacyjne, przejśca przejazy po ulcam, tp. *) Dla eszczu oblczenowego ne mogą wystąpć żane przecążena systemów. 1 na 50 Wrożona w Polsce (zharmonzowana) norma europejska PN-EN 752:2008 przyjmuje opuszczalną częstość wylana (C w ) jako marę stopna ochrony terenów prze wylanem, w zależnośc o rozaju jego zagospoarowana. Jak wynka z tabel 8.1, o wymaganym współcześne stanarze owonena terenu ecyuje rozaj zagospoarowana, w tym obecność obektów specjalnych nfrastruktury pozemnej. Tym samym wyróżnono cztery kategore stanaru owonena terenu, różnące sę stotne opuszczalną częstoścą wystąpena wylana (C w ). Poobną kategoryzację (I - IV) przyjęto w Polsce w latach osemzesątych ubegłego weku - w zależnośc o zagospoarowana spaków terenu, rozróżnając przy tym jeszcze rozaj systemu kanalzacyjnego (tab. 8.2). Były to jenak znaczne nższe opuszczalne częstośc wystąpena wylana (1, 2, 5 10 lat - w kanalzacj eszczowej, w porównanu o poanych w tabel , 20, lat). Zalecena PN-EN 752:2008 są węc na tym tle barzo rygorystyczne, a przy tym ne różncują częstośc wylewów la kanalzacj eszczowej ogólnospławnej.

2 Tab Dopuszczalne prawopoobeństwa (częstośc) wystąpena zalewów terenu la kanałów eszczowych ogólnospławnych wg IKŚ * z 1983 r. Prawopoobeństwo p w % (częstość C w w latach) Kategora stanaru owonena terenu Rozaju ukształtowana zagospoarowana terenu - w stanarach owonena: I, II, III IV kategor - kanalzacja eszczowa - kanalzacja ogólnospławna I Wszystke rozaje zagospoarowana z wyjątkem zelnc śrómejskch, centrów mast oraz ulc klasy E P 100 (1) 50 (2) - teren płask Wszystke rozaje zagospoarowana jw., teren o II spakach 2 4%; Dzelnce śrómejske centra mast oraz ulce klasy E P 50 (2) 20 (5) na terenach płaskch III Wszystke rozaje zagospoarowana jak w 1, lecz w szczególne nekorzystnych warunkach ze wzglęu na owonene (neck terenowe); 20 (5) 10 (10) Dzelnce śrómejske centra mast oraz ulce klasy E P na terenach o spakach 2 4%; IV Dzelnce śrómejske, centra mast oraz ulce klasy E P na terenach szczególne nekorzystnych ze wzglęu na owonene lub form zagospoarowana, wymagających 10 (10) 5 (20) wyjątkowej pewnośc owonena *) Instytut Kształtowana Śroowska: Zasay planowana projektowana systemów kanalzacyjnych w aglomeracjach mejsko-przemysłowych użych mastach, Warszawa Zgone z nemecką praktyką kanalzacyjną: wylane należy wązać ze szkoam wzglęne zakłócenam funkcjonowana jezn, czy pozemnych obektów komunkacyjnych, spowoowanym wystąpenem wó opaowych z systemu kanalzacyjnego na powerzchnę terenu, lub nemożnoścą ch oprowazena o systemu wskutek jego przecążena. samo wystąpene woy opaowej na ulcę ne spełna warunku faktycznego stanu wylana, opók spływ w przekroju poprzecznym ulcy unemożlwa alszy wzrost pozomu lustra woy powyżej krawężnków przekroczene granc posesj. Przy newystarczającym spaku połużnym jezn czy braku wpustu, zwercało woy może jenak poneść sę powyżej wysokośc krawężnka oprowazć o wylana woy na teren posesj, a stamtą o potencjalnego wnkana o buynków (szkoy). Zalecena PN-EN 752:2008 co o opuszczalnych częstośc wylewów z kanalzacj są praktyczne nemożlwe o weryfkacj na etape projektowana nowych systemów. Wytyczna ATV A-118:1999:2006 wprowaza pojęce częstośc napętrzena (C n ) jako pomocnczą welkość wymarującą o oblczeń sprawzających (moelowana) sec kanalzacyjnych. Przez napętrzene w sec (stuzence) kanalzacyjnej należy rozumeć przekroczene przyjętego pozomu onesena - najczęścej powerzchn terenu. Oblczena sprawzające przepustowośc kanałów ogranczono węc zatem o takch stanów systemu, przy których lustro śceków pozostaje wewnątrz systemu, wzglęne osąga pozom powerzchn terenu. Take stany ają sę w poprawny sposób owzorować przy wykorzystanu stnejących moel hyroynamcznych, na postawe anych o geometr sec, wymarów kanałów obektów. Przez to zostaje wyznaczony oblczenowo stan przecążena, który jest najblższy potencjalne występującemu w alszej kolejnośc wylanu (tab. 8.3). 2

3 Tab Zalecane wg ATV A-118:2006 częstośc napętrzena o oblczeń sprawzających projektowanych bąź moernzowanych systemów kanalzacyjnych (pozom onesena powerzchna terenu) Rozaj zagospoarowana terenu Częstość napętrzena C n [1 raz na C lat] I. Tereny pozamejske 2 II. Tereny meszkanowe 3 III. Centra mast, tereny usług przemysłu rzazej nż 5 IV. Pozemne obekty komunkacyjne, rzazej nż 10 *) przejśca przejazy po ulcam, tp. *) Przy przejazach należy wząć po uwagę, że napętrzenu powyżej powerzchn terenu z reguły towarzyszy bezpośreno wylane, o le ne są stosowane lokalne śrok zabezpeczające. Tutaj częstośc napętrzena wylana opowaają wymenonej w tabel 8.1 wartośc 1 na 50. Poane w tabelach częstośc oblczenowe obowązują w Nemczech przy zastosowanu o wymarowana kanalzacj meto czasu przepływu (MWO MZWS), ających bezpeczne wynk, zwłaszcza la zlewn o powerzchn F < 200 ha. Opowaa to najczęścej ługośc kolektora rzęu 1 3 km, w zależnośc o prękośc przepływu (spaków wypełneń kanałów). Dla wększych systemów kanalzacyjnych zaleca sę obecne weryfkowane tak zwymarowanych (metoam czasu przepływu) kanałów obektów, na postawe moel symulacyjnych - hyroynamcznych, w szczególnośc tam, gze mogą wystąpć znaczne szkoy bąź też zagrożena. Ma to na celu unknęce z jenej strony neekonomcznego wymarowana kanalzacj, ale równeż zbyt nskej rezerwy bezpeczeństwa ze wzglęu na wylana, z rugej strony. Na przykłaze całkowce wypełnonych kanałów o przekroju kołowym, łatwo wykazać, że wzrost ch przepustowośc całkowtej (Q) zależy o śrency kanału (), w funkcj: Q Q (8.1) Dowó. Korzystając z wzoru Mannnga na prękość śreną (rozzał 9.): 1 2 / 3 1/ 2 R, (8.2) n h la promena hyraulcznego R h = /4 współczynnka szorstkośc kanału n = 0,013 s/m 1/3 otrzymamy 1 2 / 3 1/ 2 2 / 3 1/ 2 ( ) 30,53, (8.3) n 4 stosując równane cągłośc ruchu Q A ,53 2 / 3 1/ 2 23,98 przy spaku ln energ równemu spakow na kanału = 1 = em, otrzymamy Q ( Q ( , , (8.4) ) 23,98. (8.5) ) 3

4 Na wykrese na rysunku 8.1, przestawono wzglęne zależnośc: / 1 o wzglęnych oblczonych strumen Q /Q 1 q m /q m1 przykłaowo wg MGN wg MWO. Uwaga: baane są tutaj wzglęne przyrosty Q q m w obu metoach przy zmanach częstośc eszczy. Iloścowo wynk Q q m w obu metoach różną sę! Rys Zależność wzglęnej śrency kanału o wzglęnego strumena objętośc Z wykresu wynka, że wukrotne zwększene wartośc częstośc eszczu z C = 1 rok na C = 2 lata powouje wzrost wartośc strumena eszczu o wartość mnożnka: 1,27 - wg wzoru Błaszczyka (MGN) lub o 1,3 - wg wzoru Renhola (MWO), a węc wymaga wzrostu przepustowośc kanału o rzą 30%, co wymaga z kole wzrostu śrency kanału tylko rzęu 10% (rys. 8.1). Dzesęcokrotne zwększene wartośc częstośc eszczu, np. z C = 1 rok na C = 10 lat powouje wzglęny wzrost wartośc strumena eszczu o wartość mnożnka ok. 2,2 (w MGN 2,16 w MWO 2,25) wymaga wzrostu śrency kanału jeyne rzęu 35%. Jak z tego wynka bezpeczne projektowane śrenc kanałów na wększą wartość C, np. na C = 2 w porównanu z C = 1, lub na C = 5 w porównanu z C = 2, czy też na C = 10 w porównanu z C = 5, wymaga tylko neznacznego wzrostu śrency o około 10%, a węc praktyczne ne ponos kosztów buowy kanalzacj, zapewnając jenocześne wększą pewność poprawnego jej załana. Racjonalne jest węc zapewnane wyższego stanaru ochrony terenów zurbanzowanych prze wylanam z kanalzacj, poprzez ponoszene (w pewnym zakrese) wartośc częstośc oblczenowych eszczy (C) maroajnych o projektowana kanalzacj, czyl obnżane przyjmowanych wartośc prawopoobeństwa (p) ch pojawana sę PORÓWNANIE METOD WYMIAROWANIA KANALIZACJI Oblczane wg nemeckej metoy współczynnka opóźnena - MWO maroajne o wymarowana kanalzacj strumene śceków eszczowych (Q m ) są znaczne wększe w porównanu o oblczanych wg MGN. Wynka to główne z różnc zastosowanych moel opaów, ale także z omennych założeń wyjścowych samych meto oblczenowych, co o maroajnego czasu trwana eszczu: w MWO t = t p, czy też wartośc współczynnków spływu: - w MGN s - w MWO. Wynk oblczeń strumen Q m wg MWO mogą być nawet wukrotne wększe w porównanu o oblczanych wg MGN - la tych samych parametrów zlewn eszczowych, tj. czasu przepływu częstośc występowana eszczu oblczenowego. 4

5 Tab Porównane natężena eszczy 10-mnutowych la wybranych polskch mast (z atlasu KOSTRA) na tle zmerzonych we Wrocławu w Bochum oraz oblczonych z moel Renhola, Błaszczyka Boganowcz-Stachy Lp. Mejscowość Natężene eszczu q 10,C (w m 3 /s ha) Uwag la częstośc występowana C (w latach) C = 1 C = 2 C = 5 C = 10 C = 20 1 Śwnoujśce 135,2 164,0 202,0 230,8 259,6 2 Szczecn 144,7 177,6 221,1 254,0 286,9 3 Kostrzyń 144,1 174,7 215,1 245,7 276,3 4 Słubce 148,6 164,8 186,3 202,5 218,7 5 Gubn 157,1 201,9 261,1 305,9 350,7 6 Zgorzelec 147,7 186,9 238,6 277,8 316,9 7 Bogatyna 141,0 186,6 246,9 292,6 338,2 8 Śreno ,5 179,5 224,4 258,5 292,5 5 atlas KOSTRA, Wrocław 148,3 183,3 230,0 261,7 283, Wg wzoru Renhola 126,3 164,2 225,4 282,0 349,3 q 15,1 = 100 m 3 /s ha 11 Wg wzoru Błaszczyka 100,9 127,6 172,5 217,3 273,8 H = 600 mm 12 Różnca (10-11) / (11) 25,2% 28,7% 30,7% 29,8% 27,6% - 13 Różnca (8-11) / (11) 44,2% 40,7% 30,1% 19,0% 6,8% - 14 Wg Boganowcz- R 1 50,6 185,2 270,8 322,0 367, Stachy la regonu: R 2 50,6 154,7 220,9 260,4 295,4 15 Bochum - Nemcy 160,0 198,4 250,0 288,4 326, Porównane stosowanych w obu metoach oblczenowych moel opaów, tj. wzoru Renhola z wzorem Błaszczyka, jest możlwe la czasu trwana eszczu t = t mn = 10 mnut, ską oblcza sę maksymalne w obu metoach natężene eszczu q 10,C (tab. 8.4). Dla czasu trwana eszczu t = 10 mnut, wzajemne różnce wynków oblczeń natężeń eszczy q 10,C - oblczonych z moelu Renhola wzglęem oblczonych z moelu Błaszczyka są rzęu 30% (tab. 8.4, wersz 12) na nekorzyść moelu Błaszczyka, a wzglęem opaów zmerzonych we Wrocławu ( ) poanych w atlase KOSTRA la polskch mast przygrancznych rzęu 40%. Uwzglęnając fakt, że w MGN wymarowana sec kanalzacyjnych wyjścowe natężena eszczy q 10,C są następne reukowane oatkowo o zmenne czasy retencj terenowej kanałowej - zależne o C t p (t m = 1,2t p + t k ), faktyczne różnce natężeń wyjścowych w obu metoach oblczenowych są znaczne wększe. Na ostateczny wynk oblczeń maroajnego o wymarowana kanalzacj strumena Q m wpływ mają też współczynnk spływu: ψ - w MGN ψ s - w MWO, przy czym ψ s > ψ. Śrene wartośc natężeń eszczy q 10,C la polskch mast meszczących sę w zasęgu atlasu KOSTRA (z 1997 roku) są nemal entyczne ze zmerzonym we Wrocławu zblżone wartoścam o oblczonych z moelu wzoru Renhola (tab wersze 8, 9 10). Śrene te są znaczne wyższe o oblczonych z moelu Błaszczyka o 44% o 19%, w praktycznym o projektowana kanalzacj eszczowej zakrese C [1; 10] lat (tab wersz 13). Wg moelu Boganowcz-Stachy, w regone centralnym Polsk (R 1 ) natężena q 10,C są wyższe nż w regone północno-zachonm (R 2 ). Oblczane z tego moelu natężena eszczy, poza C = 1 rok, koresponują zarówno ze zmerzonym we Wrocławu w Bochum, jak poanym w atlase KOSTRA la polskch mast przygrancznych. Z przeprowazonych analz wynkają stotne wnosk nterpretacyjne co o wartośc natężeń eszczy oblczanych z moelu Błaszczyka w MGN. Przy ostosowywanu o zaleceń PN-EN 752:2008 (tab. 8.1) onośne częstośc projektowych (C) eszczy o wymarowana

6 kanalzacj eszczowej ( moernzacj ogólnospławnej) należy koneczne poneść wartośc częstośc C wprowazanych o wzoru Błaszczyka: z C = 1 rok na C = 2 lata - w I kategor stanaru owonena terenu, z C = 2 lata na C = 5 lat - w II kategor, z C = 5 lat na C = 10 lat - w III kategor, z C = 10 lat na C = 20 lat - w IV kategor owonena terenu. Postuluje sę także jenoltą nterpretację w MGN czasów opóźnena-retencj (t k t r ), tj.: zmnejszene czasu koncentracj terenowej (t k ) z 10, 5, 2, 2 mnut (opoweno w I, II, III IV kategor stanaru owonena terenu wg [18] - z [*]) o 5, 2, 2, 2 mnut - wg zaleceń IKŚ [243] (tab. 7.1 z [*]), skrócene czasu retencj kanałowej (t r ) z 20% o 10% czasu przepływu (t p ) - na postawe propozycj Eela. Zblży to jeyne rezultaty wymarowana, nowych bąź moernzowanych systemów kanalzacyjnych w Polsce, o bezpecznejszych, ze wzglęu na zalecane obecne częstośc napętrzeń (C n ) czy wylewów (C w ). Jenak bęą to naal nższe wartośc maroajnych strumen Q m - oblczanych wg MGN w porównanu z oblczanym wg MWO, m.n. ze wzglęu na różnce wartośc współczynnków spływu: ψ - w MGN ψ s - w MWO. Tak zmoyfkowana MGN może być warunkowo naal stosowana jeyne: la płaskch terenów zlewn - o t 1%, w I kategor stanaru owonena (tereny wejske) ZALECENIA DO WYMIAROWANIA KANALIZACJI W POLSCE Po wzglęem wysokośc ntensywnośc opaów maksymalnych warunk hyrologczne Polsk Nemec są zblżone (tab. 8.4). Oba kraje położone są na grancy stref klmatu kontynentalnego morskego. Tak węc ogólne zasay wymarowana moelowana systemów kanalzacyjnych wypracowane w Nemczech mogą być stosowane w Polsce [*]. W celu zwększena nezawonośc - bezpeczeństwa załana systemów kanalzacj eszczowej ogólnospławnej, buowanych czy moernzowanych w Polsce, zgone z wymaganam normy PN-EN 752:2008 plna staje sę potrzeba zmany otychczasowych zasa (MGN) ch wymarowana, a zwłaszcza zastąpene wzoru Błaszczyka nowym, okłanejszym moelam opaów (maksymalnych). W tym celu, proponuje sę aleko ącą moyfkację MGN - na wzór nemeckej MWO, poprzez wyelmnowane czasów opóźnena-retencj t k t r, a węc uzależnene opóźnena opływu jeyne o rzeczywstego czasu trwana opau t - równego czasow przepływu t p (jak w MWO), korzystane z warygonych polskch moel opaów maksymalnych. Maroajne o bezpecznego projektowana systemów kanalzacyjnych są maksymalne wysokośc opaów eszczu, o czasach trwana o klku mnut o klku gozn, które występują z reguły w okresach ługotrwałych zjawsk opaowych, trwających nawet klka n. Wówczas znaczene koncentracj terenowej (t k ) retencj kanałowej (t r ) jest pomjalne małe (występują zastoje wó na powerzchnach utwarzonych zlewn, a kanały są częścowo wypełnone po poprzenm eszczu [*]). Wg proponowanej - umowne nazwanej - metoy maksymalnych natężeń (MMN) maroajny strumeń eszczu Q m (w m 3 /s) wynos: Q m qmax ( t, C) s F (8.6) 6

7 gze: q max (t, C) - maksymalne natężene jenostkowe eszczu (w m 3 /s ha) la czasu trwana t = t p częstośc występowana C z polskch moel opaów maksymalnych (krzywych IDF), ψ s - maksymalny (szczytowy) współczynnk spływu wó eszczowych, przyjmowany w zależnośc o stopna uszczelnena powerzchn (ψ), nachylena terenu ( t ) natężena wzorcowego eszczy (q 15,C ) - wg ATV A-118:1999:2006 (Zał. nr 1), F - powerzchna zlewn eszczowej, ha. W proponowanej MMN najkrótsze czasy trwana eszczu t mn należy oberać w zależnośc o nachylena terenu stopna uszczelnena powerzchn. Zastosowane węc mają czasy t mn {5, 10, 15} mnut - jak w MWO wg ATV A-118:1999:2006 (Zał. nr 2). Ponato zaleca sę przyjąć w Polsce jako zasaę, obór śrenc grawtacyjnych kanałów eszczowych ogólnospławnych na necałkowte wypełnene o 90% przepustowośc przekroju przy strumenu Q m - weług zaleceń ATV A-118:1999: czyl o 0,75 h/d. Na postawe analz porównawczych otychczasowych moel opaów o wymarowana owoneń terenów w Polsce można sformułować zalecena co o ch przyatnośc w MMN: o wymarowana sec kanalzacyjnych: o la częstośc projektowej eszczu C = 1 rok (w I kategor stanaru owonena terenu - tab. 8.1 tereny wejske) należy stosować moele lokalne - krzywe typu IDF lub DDF opaów maksymalnych (jak np. w przypaku Wrocława), bąź o czasu ch opracowana, z konecznośc stosować można wzór Błaszczyka, jenak z nezbęną korektą częstośc eszczy z C = 1 rok na C = 2 lata; o la częstośc projektowych eszczy C = 2, 5 10 lat zaleca sę stosowane moel lokalnych opaów maksymalnych (jak np. w przypaku Wrocława) bąź moelu Boganowcz-Stachy (Zał. nr 3); Jenak na terenach pogórskch górskch, których ne obejmuje moel Boganowcz-Stachy, z konecznośc stosować można wzór Błaszczyka - z nezbęną korektą częstośc eszczy: z C = 2 lata na C = 5 lat - w II kategor, z C = 5 lat na C = 10 lat - w III kategor, z C = 10 lat na C = 20 lat - w IV kategor owonena terenu; o wymarowana zbornków retencyjnych śceków eszczowych, ze wzglęu na ch wagę w zapewnenu nezawonośc załana systemów owonenowych terenów, należy opoweno zwększyć wartośc przyjmowanych częstośc projektowych opaów la zbornków (C z > C) w stosunku o zalecanych częstośc projektowych o wymarowana sec kanalzacyjnych (na wzór wytycznych nemeckch) korzystać tutaj z zalecanych wyżej moel opaów (tab. 8.5). Tab Zalecane moele opaów o wymarowana systemów sec owonenowych oraz zbornków retencyjnych o MMN Wymagane Zalecane moele opaów częstośc eszczy: Kategora częstośc stanaru C - o wymarowana C z - o wymarowana projektowe sec owonenowych zbornków retencyjnych - lata lata lata I C = 1 rok Moele lokalne la C = 1 lub moel Błaszczyka la C = 2 Moele lokalne la C z = 2 lub moel Błaszczyka la C z = 5 II C = 2 lata Moele lokalne lub moel Boganowcz-Stachy la C = 2 (Moel Błaszczyka la C = 5) Moele lokalne lub moel Boganowcz-Stachy la C z = 5 (Moel Błaszczyka la C z = 10) 7

8 III C = 5 lat Moele lokalne lub moel Boganowcz-Stachy la C = 5 (Moel Błaszczyka la C = 10) IV C = 10 lat Moele lokalne lub moel Boganowcz-Stachy la C = 10 (Moel Błaszczyka la C = 20) Moele lokalne lub moel Boganowcz-Stachy la C z 10 (Moel Błaszczyka la C z 20) Moele lokalne lub moel Boganowcz-Stachy la C z 20 (Moel Błaszczyka la C z 30) Proponowana metoa maksymalnych natężeń (MMN) pozwol osągnąć w Polsce równe bezpeczne rezultaty wymarowana systemów kanalzacyjnych, jak w przypaku meto czasu przepływu stosowanych w Nemczech (MWO MZWS), zarówno po wzglęem wartośc maroajnych strumen eszczy oblczenowych (Q m la C = 1, 2, 5 10 lat wg PN-EN 752:2008), jak osąganych w praktyce częstośc napętrzeń (C n = 2, 3, >5 >10 lat wg DWA-A118:1999:2006) oraz częstośc wylewów (C w = 10, 20, lat wg PN-EN 752:2008). Tak zwymarowane wększe systemy kanalzacyjne, obejmujące zlewne eszczowe o powerzchn F > 2 km 2, zaleca sę oatkowo sprawzać po kątem ch przepustowośc hyraulcznej (sec obektów) w oparcu o skalbrowane moele symulacyjne (hyroynamczne), la spełnena wymagań PN-EN 752:2008 co o akceptowalnych społeczne częstośc napętrzeń czy wylewów (wg tab ). Zastosowane mają tutaj m.n. moele probablstyczne opaów maksymalnych. W przypaku Wrocława, korzystać można z moelu opartego na rozkłaze prawopoobeństwa Fshera-Tppetta (typu III mn ), la zakresu t [5; 4320] mnut p [1; 0,01], o postacach: lub q h 97,11t 0, ,68 ln 0, 809 0,242 max ( t, p) 4,58 7,41t p 1 0,242 0,0222 0,809 max ( t, p) 166,7[ 4,58 7,41t 97,11t 98,68 ln p ] t (8.11) (8.12) gze: h max - maksymalna wysokość opau (DDF), mm, q max - maksymalne jenostkowe natężene opau (IDF), m 3 /s ha, t - czas trwana eszczu, mn, p - prawopoobeństwo przewyższena opau: p = 1/C (0; 1], -. DDF - Depth-Duraton Frequency (Powtarzalna wysokość opau), IDF - Intensty-Duraton Frequency (Powtarzalna ntensywność opau), Załącznk nr 1. W nemeckch metoach czasu przepływu (MWO MZWS) zalecane są wartośc szczytowego współczynnka spływu s (wg tabel 7.6 z [*]) w zależnośc o stopna uszczelnena powerzchn, grupy spaków terenu t oraz wzorcowego natężena eszczu oblczenowego q 15,C. Szczytowe współczynnk spływu, stopnowane la różnych natężeń eszczy oblczenowych: q 15,C = 100, 130, m 3 /s ha - tj. opoweno la C = 1, 2, 5 10 lat, w 4 grupach spaków terenu, uwzglęnają rosnący uzał spływu powerzchnowego, w marę zwększana sę natężena eszczu oblczenowego (C) spaków terenu (tab. 7.6). 8

9 Tab Szczytowe współczynnk spływu ( s ) la różnych natężeń - częstośc eszczy wzorcowych (q 15,C ) - o czase trwana 15 mnut w zależnośc o grupy spaków terenu ( t ) oraz stopna uszczelnena (ψ) wg ATV A-118 (z [*]) Stopeń Szczytowe współczynnk spływu s uszczelnena 1). t 1% 2). 1% < t 4% 3). 4% < t 10% 4). t > 10% Grupy spaków terenu terenu Wzorcowe natężene eszczu q ψ, % 15,C - w m 3 /s ha (*) 0 0 0,10 0,31 0,10 0,15 0,30 (0,46) 0,15 0,20 (0,45) (0,60) 0,20 0,30 (0,55) (0,75) 10 (*) 0,09 0,09 0,19 0,38 0,18 0,23 0,37 (0,51) 0,23 0,28 0,50 (0,64) 0,28 0,37 (0,59) (0,77) 20 0,18 0,18 0,27 0,44 0,27 0,31 0,43 0,56 0,31 0,35 0,55 0,67 0,35 0,43 0,63 0, ,28 0,28 0,36 0,51 0,35 0,39 0,50 0,61 0,39 0,42 0,60 0,71 0,42 0,50 0,68 0, ,37 0,37 0,44 0,57 0,44 0,47 0,56 0,66 0,47 0,5 0,65 0,75 0,50 0,56 0,72 0, ,46 0,46 0,53 0,64 0,52 0,55 0,63 0,72 0,55 0,58 0,71 0,79 0,58 0,63 0,76 0, ,55 0,55 0,61 0,70 0,60 0,63 0,70 0,77 0,62 0,65 0,76 0,82 0,65 0,70 0,80 0, ,64 0,64 0,70 0,77 0,68 0,71 0,76 0,82 0,70 0,72 0,81 0,86 0,72 0,76 0,84 0, ,74 0,74 0,78 0,83 0,77 0,79 0,83 0,87 0,78 0,8 0,86 0,90 0,80 0,83 0,87 0, ,83 0,83 0,87 0,90 0,86 0,87 0,89 0,92 0,86 0,88 0,91 0,93 0,88 0,89 0,93 0, ,92 0,92 0,95 0,96 0,94 0,95 0,96 0,97 0,94 0,95 0,96 0,97 0,95 0,96 0,97 0,98 (*) Stopne uszczelnena 10 % wymagają uwzglęnena lokalnych uwarunkowań s Przykłaowo, la 30-to procentowego stopna uszczelnena terenu, wartośc s zmenają sę o 0,28 o 0,51 (la C o 1 o 10 lat) - w perwszej grupe spaków terenu, o 0,35 o 0,61 - w rugej, o 0,39 o 0,71 - w trzecej o 0,42 o 0,82 - w czwartej grupe spaków. W MWO, wpływ opóźnena opływu wywołanego koncentracją terenową uwzglęnany jest jeyne la opaów o częstośc występowana C = 1 2 lata (q 15 = m 3 /s ha) na terenach o spaku powerzchn mnejszym o 1%, poprzez neznaczne obnżene wartośc współczynnka szczytowego spływu ponżej wartośc stopna uszczelnena terenu. Szczytowy spływ powerzchnowy pochoz ze zlewn zreukowanej, o równoważnej szczelnej powerzchn: ψ s F = F zr. Załącznk nr 2. Tab Najkrótsze maroajne czasy trwana eszczu (t mn ) w zależnośc o spaku terenu stopna uszczelnena powerzchn wg ATV A-118:1999:2006 (z [*]) Śren spaek terenu Stopeń uszczelnena Mnmalny czas trwana eszczu Deszcz oblczenowy < 1 % 50 % 15 mnut q 15,C > 50 % 10 mnut 1 % o 4 % > 0 % 10 mnut q 10,C > 4 % 50 % 10 mnut > 50 % 5 mnut q 5,C Przykłaowo, o projektowana owoneń róg, autostra (wpusty eszczowe) czy achów (rynny) za maroajny wg DIN uznaje sę czas t mn = 5 mnut, stą np. q 5,5 = 300 m 3 /s ha. 9

10 Załącznk nr 3. Moel opaów maksymalnych Boganowcz Stachy (z [*]) Boganowcz Stachy, na postawe ogólnopolskch pomarów eszczy na 20 stacjach meteorologcznych IMGW, opublkowal w 1998 roku tzw. charakterystyk projektowe opaów, w postac moelu probablstycznego ([24]): h 0,33 0,584 max 1,42t ( R, t ) ( ln p) gze: h max - maksymalna wysokość opau, mm, t - czas trwana eszczu, mn, p - prawopoobeństwo przewyższena opau: p (0;1], α - parametr (skal) zależny o regonu Polsk czasu t (rys z [*]). (6.16) a) b) c) R3 R2 R1 R1 R1 Wrocław Wrocław Wrocław R3 Rys Regony opaów maksymalnych: a) la czasów trwana eszczy t [5; 60) mn; b) la t [60; 720) mn; c) la t [720; 4320] mn (R 1 - regon centralny; R 2 - regon północno-zachon; R 3 - regony połunowy namorsk) Do opracowana moelu (6.16) przyjęto za postawę 31 opaów maksymalnych, po jenym najwększym z każego roku obserwacj ( ) la każej z 20 stacj meteorologcznych. Opay szeregowano wg nerosnących przezałowych wysokośc w 14 nterwałach czasowych (o 5 mnut o 72 gozn). Przyjmując p = 1 (C = 1 rok) moel (6.16) upraszcza sę o funkcj, bęącej olnym ogranczenem przyjętego rozkłau prawopoobeństwa, postac: h 0,33 max 1, 42t (6.17) Dla prawopoobeństw przewyższena p < 1 (czyl la C > 1), w regone centralnym Polsk (R 1 ) parametr α oblczany jest z wzorów (rys. 6.10): ( R, t ) 4,693ln( t 1) 1,249 - la t [5; 120) mn, (6.18) ( R, t ) 2,223ln( t 1) 10,639 - la t [120; 1080) mn, (6.19) ( R, t ) 3,01ln( t 1) 5,173 - la t [1080; 4320] mn. (6.20) Analogczne, la regonu północno-zachonego (R 2 ) parametr α oblczany jest z wzorów (la czasów trwana opaów 60 mnut regon R 2 zanka, przechoząc w R 1 ): ( R, t ) 3,92 ln( t 1) 1,662 - la t [5; 30] mn, (6.21) ( R, t ) 9,160ln( t 1) 19,6 - la t (30; 60) mn. (6.22) Dla regonów połunowego namorskego (R 3 ) parametr α oblczany jest z wzoru: 10

11 ( R, t ) 9,472 ln( t 1) 37,032 - la t [720; 4320] mn. (6.23) Moel Boganowcz Stachy ne obejmuje obszarów górskch - zakreskowane na rysunku Jest też obarczony błęem onośne wysokośc opaów la częstośc eszczy pojawających sę raz na rok (patrz tab. 8.4). Dla częstośc eszczy o C = 2, 5 10 lat, z moelu Boganowcz-Stachy (przekształconego na q), przykłaowo la centralnej Polsk, otrzymujemy o ok. 50% wększe natężena eszczy wzglęem oblczanych z moelu Błaszczyka. Te maksymalne natężena opaów są już blske (neznaczne wyższe) zmerzonych we Wrocławu ( ) [*]. Doatek Scenarusze opaów o moelowana przecążeń kanalzacj w przyszłośc [**] Kotowsk A.: Wyzwana wywołane zmanam klmatu w projektowanu systemów owoneń terenów w Polsce. Inżyner Buownctwa 2013, nr 3 (w ruku). Zaobserwowane w XX weku oceplene klmatu ne pozostaje bez wpływu na opay. Wzrost śrenej rocznej temperatury globu wywołuje zwększoną cyrkulację woy w cyklu hyrologcznym oraz naslene sę ekstremalnych zjawsk pogoowych (susze, powoze, trąby powetrzne). Z powou oceplena klmatu zmen sę wysokość ntensywność opaów regonalnych lokalnych w Polsce w perspektywe 2100 roku. Weług prognoz opartych na globalnym moelu klmatu IPCC:2007, w beżącym stulecu temperatura globu może sę poneść o 1,7 o C o 4,4 o C, a na każy stopeń wzrostu temperatury przewuje sę ok. 7% wzrost ntensywnośc opaów. Stą też w przyszłośc wystąp węcej zarzeń ekstremalnych opaów lokalnych, które mogą powoować szkoy na obszarach zurbanzowanych, w skutek wylewów z kanałów. Poneważ buowane obecne systemy kanalzacyjne pownny sprawzać sę w załanu w horyzonce czasowym 2100 roku, nezbęne jest już zsaj pojęce opowench załań zaraczych, w celu zmnmalzowana negatywnych skutków takch zarzeń w przyszłośc. Aktualny stan prawny nakłaa na projektantów systemów kanalzacyjnych obowązek bezpecznego ch projektowana, tj. zgone z najnowszą ostępną wezą (BAT) m.n. z uwzglęnenem negatywnych skutków prognozowanych zman klmatu w przyszłośc. Onośne ntensywnych opaów (z okresów pomarowych ), przyjmowanych obecne za kryteralne o projektowana owoneń terenów wg obecnych stanarów PN- EN 752:2008 DWA-A118:2006, przewuje sę wzrost częstośc ch występowana w przyszłośc. Borąc po uwagę obecną wezę na temat trenów zman klmatu o 2100 roku, ostosowane typowych opaów projektowych o wymarowana moelowana owoneń terenów można okonać poprzez korektę ch ntensywnośc - krzywych IDF o obecnych częstoścach występowana (C [1; 10] lat), lub zmenając częstośc występowana współczesnych opaów projektowych (przykła na rys. 1). 11

12 natężene eszczu, m 3 /(s ha) C=25 C=10 C=5 C=2 C=1 C=0, czas, mn Rys. 1. Obecne krzywe jenostkowych natężeń eszczy (IDF) o C = 0,5 25 lat oblczone z moelu probablstycznego (8.12) la Wrocława (z okresu ) Oznacza to, że przy tzw. wysokm scenaruszu zman klmatu, zsejsze ntensywnośc opaów należałoby zwększyć o ok. 20% la C = 1 rok o ok. 50% la C = 10 lat, lub też częstośc występowana obecnych opaów należałoby zreukować ok. 2 razy. Na tej postawe opracowano wytyczne o entyfkacj przyszłych przecążeń hyraulcznych w systemach kanalzacyjnych Flanr w Belg. Poobne treny stwerzono też w nnych regonach Europy (Nemcy, Szwecja). Staufer zaproponował korektę częstośc opaów projektowych, przyjmowanych obecne o weryfkacj napętrzeń wylewów w Nemczech, wg stanaru DWA ATV-A118:2006. Przykłaowo, la terenów meszkanowych zaproponowano scenarusz opaów C = 5 lat zamast C = 3 lata (wg tab. 8.3) o weryfkacj występowana przyszłych napętrzeń oraz scenarusz opaów ekstremalnych o C = 100 lat la zapewnena wymaganej obecne opuszczalnej częstośc wylewów raz na 20 lat (wg tab. 8.1). Na tej postawe Krajowy Urzą s. Śroowska w Bawar wyał w 2009 roku zalecene, onośne częstośc opaów o entyfkacj przyszłych przecążeń kanalzacj eszczowej ogólnospławnej w Północnej Naren-Westfal, co przestawono w ponższej tabel. Wnosk: Tab. x. Zalecane zmany scenaruszy opaów o entyfkacj przecążeń kanalzacj w przyszłośc la Północnej Naren-Westfal w Nemczech Częstośc opaów o symulacj: Rozaj zagospoarowana terenu - napętrzeń - wylewów [1 raz na C lat] Tereny wejske 3 w mejsce 2 50 w mejsce 10 Tereny meszkanowe 5 w mejsce w mejsce 20 Centra mast, tereny usług przemysłu 10 w mejsce w mejsce 30 Do bezpecznego wymarowanych owoneń terenów w Polsce, wg obecnych stanarów (PN-EN 752:2008 DWA-A118:2006), tj. la częstośc eszczy oblczenowych C = 1, 2, 5 10 lat (wg tab. 8.1) obecnych wzorców opaów maksymalnych (IDF czy DDF z okresów ), należy zmenć częstośc eszczy o symulacj występowana napętrzeń o pozomu terenu (przyjmowanych obecne jako C = 2, 3, > 5, >10 lat wg tab. 8.3), tak aby ozwercelały one częstośc napętrzeń w przyszłośc. Manowce, proponuje sę sprawzać napętrzena na obecne eszcze o C = 3, 5, 10 (wg tab. x) oraz konsekwentne > 20 lat - opoweno o rozaju zagospoarowana terenu. Z uwag na nepewność obecnych prognoz co o przyszłych scenaruszy opaów, proponuje sę sprawzać sec na eszcze ekstremalne o C = 50, 100, 100 (tab. x), oraz konsekwentne >100 lat - opoweno o rozaju zagospoarowana (stanaru 12

13 owonena) terenu. Wówczas zachowane zostaną prawopoobne opuszczalne obecne częstośc wylewów C = 10, 20, 30, 50 lat (wg PN-EN 752: tab. 8.1) także w przyszłośc. Powyższe ustalena są już obecne zalecane o projektowana kanalzacj eszczowej ogólnospławnej w welu krajach Europy. Nezbęne są jenak alsze baana, w tym w Polsce, otyczące uprawopoobnena sę wysokego scenarusza wzrostu ntensywnośc opaów w przyszłośc. Baana take pojęto na Poltechnce Wrocławskej. 13