Al. Armii Krajowej 22b/ Piotrków Trybunalski LOD/1653/PWOS/11 LOD/2174/ZHOK/13 OZNACZENIE FAZY KONCPEJCA

Transkrypt

1 TYTUŁ OPRACOWANIA ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORYCIE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABOROWEJ DO UL. POMORSKIEJ PRZY UWZGLĘDNIENIU DOPŁYWU CZĘŚCIOWEGO ETAP I TJ. ZE ZLEWNI UL. POMORSKIEJ ORAZ FREZJOWEJ PRZY ZACHOWANIU OBECNEGO KSZTAŁTU KORYTA RZEKI NER INWESTOR MIASTO ŁÓDŹ ŁÓDŹ UL. PIOTRKOWSKA 104 WYKONAWCA OPRACOWANIA P.P.W. BIOPROJEKT SP. Z O.O. Al. Armii Krajowej 22b/9 ADRES DO KORESPONDENCJI: Piotrków Tryb. ul. Armii Krajowej 22b/9 (0-44) biuro@bioprojekt.pl ZESPÓŁ AUTORSKI Piotrków Trybunalski IMIĘ I NAZWISKO: NR UPRAWNIEŃ PODPIS: NR KONTRAKTU: NR UMOWY: DATA UMOWY: MGR INŻ. GRZEGORZ JAŚKI MGR INŻ. MACIEJ JAŚKI LOD/1653/PWOS/11 LOD/2174/ZHOK/13 LOD/2955/PWBS/16 MGR INŻ. KATARZYNA KLESZCZ LOD/2923/PWBS/16 FAZA OZNACZENIE FAZY KONCPEJCA K TYTUŁ ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA MODEL SYMULACYJNY PRZYPŁYWU

2 Spis treści CZĘŚĆ Analiza założeń projektowych ZAŁOŻENIA OGÓLNE PODSTAWA OPRACOWANIA DANE ORIENTACYJNE ANALIZA ZAŁOŻEŃ DANCYH HYDROLOGICZNYCH WYKORZYSTANYCH W OPRACOWANIU ANALIZA OPADÓW ORAZ DANYCH HYDROLOGICZNYCH Ustalenie wartości opadów miarodajnych i kontrolnych MODEL SYMULACYJNY (HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNY) DLA OBSZARU ZLEWNI CZĘŚĆ Założenia modelu Prezentacja przyjętej systematyki nazewnictwa w modelu symulacyjnym Prognoza przepływów prawdopodobnych w charakterystycznych punktach Analiza hydrauliczna koryta rzeki Ner w stanie prognozowanym bez zbiorników wybrany przykład Analiza hydrauliczna zbiorników retencyjnych PODSUMOWANIE I WNIOSKI S t r o n a

3 SPIS RYSUNKÓW Rys. 1 Rozpatrywana zlewnia z lokalizacją zbiorników oraz istn. koryta rzeki Ner na tle mapy topograficznej. 10 Rys. 2 Trasa istniejącego koryta rzeki Ner z lokalizacją wylotów (w5 oraz w8) wg koncepcji Mileszki Rys. 3 Koryto rzeki Ner cz Rys. 4 Koryto rzeki Ner cz Rys. 5 Koryto rzeki Ner cz Rys. 6 Koryto rzeki Ner cz Rys. 7 Koryto rzeki Ner całość model Rys. 8 Podział zlewni na zlewnie homogeniczne Rys. 9 Zlewnia w programie SWMM (widoczne zlewnie cząstkowe i kanały) Rys. 10 Układ koryta rzeki Ner z dopływami i odpływami w pobliżu zbiornika Pomorska prezentacja odwzorowania w modelu SWMM Rys. 11 Układ koryta rzeki Ner z dopływami i odpływami w pobliżu zbiornika Pomorska widok projektu w układzie rzeczywistym Rys. 12 Rozkład średniej temperatury miesięcznej w ciągu roku dla stacji Łódź Lublinek Rys. 13 Rozkład sum parowania z lustra wody na podstawie stacji meteorologicznej Sulejów w półroczu letnim Rys. 14 Przekroje oraz karty otworów geotechnicznych dla zb. 01- Pomorska Rys. 15 Przekroje oraz karty otworów geotechnicznych dla zb. 02- Frezjowa Rys. 16 Przekroje oraz karty otworów geotechnicznych dla zb. 03- Sołecka Rys. 17 Schemat działania zbiorników retencyjnych zastosowanych w model Rys. 18 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 104 do odc Rys. 19 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 95 do odc Rys. 20 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 69 do odc Rys. 21 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 57 do odc. 49 przy zbiorniku Zb-02 Frezjowa Rys. 22 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 49 do odc. 46 przy wylotach W4 i W Rys. 23 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 45 do odc. 38 przy wylocie W S t r o n a

4 Rys. 24 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 36 do odc Rys. 25 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 33 do odc. 28 przy Zbiorniku Zb Rys. 26 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 22 do odc Rys. 27 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 14 do odc Rys. 28 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 6 do odc. 1 profil zamykający przepust PKP przy ul. Taborowej Rys. 29 Odcinki obliczeniowe prezentacja wykorzystania przekroju (Q/Qmax) dla kulminacyjnego momentu wezbrania odcinki PKP- odc Rys. 30 Profil zwierciadła wody w kanale dla odc. PKP-odc Rys. 31 Odcinki obliczeniowe prezentacja wykorzystania przekroju (Q/Qmax) dla kulminacyjnego momentu wezbrania odcinki odc Rys. 32 Profil zwierciadła wody w kanale dla odc. 43-odc Rys. 33 Odcinki obliczeniowe prezentacja wykorzystania przekroju (Q/Qmax) dla kulminacyjnego momentu wezbrania odcinki odc Rys. 34 Profil zwierciadła wody w kanale dla odc. 65 odc Rys. 35 Hydrogram przepływu dla odc. 101, 92, 89, 86, 77 bez zastosowanych zbiorników wpływ zbiornika Pomorska Rys. 36 Hydrogram przepływu dla odc. 101, 92, 89, 86, 77 ze zbiornikami wpływ zbiornika Pomorska Rys. 37 Hydrogram poziomu zwierciadła wody dla węzła nr 99 w stanie bez retencji wywołanej Zbiornikiem Pomorska Rys. 38 Hydrogram poziomu zwierciadła wody dla węzła nr 99 w stanie retencji wywołanej Zbiornikiem Pomorska Rys. 39 Zbiornik Pomorska plan sytuacyjny na podkładzie zasadniczym Rys. 40 Schemat modelu zbiornika Pomorska Rys. 41 Profil dopływu do zbiornika Pomorska w krytycznym momencie napełniania (2h od początku wezbrania) Rys. 42 Wykres napełnienia zbiornika w czasie 12h Rys. 43 Wykres redukcji wezbrania wywołanej przez zbiornik Pomorska Rys. 44 Zbiornik Frezjowa plan sytuacyjny na podkładzie zasadniczym Rys. 45 Schemat modelu zbiornika Frezjowa S t r o n a

5 Rys. 46 Profil dopływu do zbiornika Frezjowa w krytycznym momencie napełniania (9h od początku wezbrania) Rys. 47 Wykres napełnienia zbiornika w czasie 48h Rys. 48 Wykres redukcji wezbrania wywołanej przez zbiornik Frezjowa Rys. 49 Zbiornik Sołecka plan sytuacyjny na podkładzie zasadniczym Rys. 50 Schemat modelu zbiornika Sołecka Rys. 51 Profil dopływu do zbiornika Sołecka w krytycznym momencie napełniania 15h Rys. 52 Wykres napełnienia zbiornika w czasie 45h Rys. 53 Wykres redukcji wezbrania wywołanej przez zbiornik Sołecka S t r o n a

6 CZĘŚĆ 1 Analiza założeń projektowych 6 S t r o n a

7 1. ZAŁOŻENIA OGÓLNE Niniejsze opracowanie ma na celu weryfikację układu hydraulicznego istniejącego koryta rzeki Ner oraz projektowanej kanalizacji deszczowej odwadniającej ulicę Pomorską oraz Frezjową. Elementami koniecznymi do sprawdzenia skali oddziaływania projektowanej kanalizacji deszczowej na stan istniejącego koryta rzeki Ner opracowano przy uwzględnieniu dokumentów będących w posiadaniu Miasta Łódź Opracowania te to: 1. Koncepcja uporządkowania odpływu wód opadowych na terenie Osiedla Mileszki studium lokalizacyjne kolektora deszczowego Mileszki opracowana przez Biuro Projektów Wodnych Melioracji i Inżynierii Środowiska BIPROWODMEL Sp. z o.o. w Poznaniu (2016r.) dalej nazywalna koncepcją Mileszki 2. Koncepcja ogólna zagospodarowania wód opadowych na terenie zlewni Nowosolna w Łodzi opracowana przez Firmę Kolektor Serwis Sp.J. w Lesznie (2015r.) dalej nazywalna koncepcją Nowosolna 3. Koncepcja programowo-przestrzenna Odtworzenie koryta rzeki Ner na odcinku od ul. Pomorskiej do ul. Taborowej opracowana przez Biuro Inżynierii Wodnej Środowiska i Melioracji Aquaprojekt w Łodzi (2015r.) - dalej nazywalna koncepcją KPP- Ner Powyższe opracowania w następujący sposób wykorzystano w niniejszym opracowaniu : Ad.1 Koncepcja uporządkowania wód opadowych na terenie Osiedla Mileszki została wykorzystana jako założenia hydrologiczne do obliczenia przepływu w rzece Ner Etap I wykorzystano jedynie część spływu deszczowego pochodzącego z ulicy Pomorskiej oraz Frezjowej.. Ponadto koncepcja ta została wykorzystana w zakresie przyjętych wielkości zbiorników retencyjnych szt. 3 tj Zbiornik Pomorska, Frezjowa oraz Sołecka, opisane w kolejnych punktach. Ad.2 Koncepcja ogólna zagospodarowania wód opadowych na terenie zlewni Nowosolna w Łodzi została wykorzystana jako modyfikacja trasy kolektora zlokalizowanego w ulicy Pomorskiej i skierowanie części wód do zbiornika odparowującego nie objętego niniejszym opracowaniem zaprezentowanych przez firmę BIPROWODMEL. Ad.3 Koncepcja programowo-przestrzenna Odtworzenie koryta rzeki Ner na odcinku od ul. Pomorskiej do ul. Taborowej posłużyła jako lokalizacja zbiorników retencyjnych, sposób napełniania i opróżniania zbiorników, wielkości przepustów, spustów oraz kształt koryta rzeki Ner w sąsiedztwie zbiorników. Pozostałe odcinki koryta stanowią odwzorowanie stanu naturalnego istniejącego. 7 S t r o n a

8 2. PODSTAWA OPRACOWANIA 1. Umowa nr z dnia pomiędzy Miastem Łódź a PPW BIOPROJEKT Sp. z o.o. 2. Koncepcja uporządkowania odpływu wód opadowych na terenie Osiedla Mileszki studium lokalizacyjne kolektora deszczowego Mileszki opracowana przez Biuro Projektów Wodnych Melioracji i Inżynierii Środowiska BIPROWODMEL Sp. z o.o. w Poznaniu (2016r.) wariant II 3. Koncepcja ogólna zagospodarowania wód opadowych na terenie zlewni Nowosolna w Łodzi opracowana przez Firmę Kolektor Serwis Sp.J. w Lesznie (2015r.) 4. Koncepcja programowo-przestrzenna Odtworzenie koryta rzeki Ner na odcinku od ul. Pomorskiej do ul. Taborowej opracowana przez Biuro Inżynierii Wodnej Środowiska i Melioracji Aquaprojekt w Łodzi (2015r.) 5. MODEL SYMULACYJNY SPŁYWU WÓD DESZCZOWYCH DLA CZĘŚCI ZLEWNI RZEKI NER ( OD ISTNIEJĄCEGO PRZEPUSTU POD TORAMI PKP PRZY UL. TABOROWEJ W KM DO ŹRÓDEŁ PRZY UL. POMORSKIEJ W KM ) opracowany przez PPW Bioprojekt Sp. z o.o w Piotrkowie Trybunalskim 6. Ustalenia z Inwestorem 7. Ustalenia z Zakładem Wodociągów i Kanalizacji Sp. z o.o. w Łodzi 8. Arbeitsblatt ATV-A118: Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen. ATV Regelwerk Abwasser Abfall. ATV GFA, Hennef, Błaszczyk W., Stamatello H., Budowa miejskich sieci kanalizacyjnych. Arkady, Warszawa. 10. Błaszczyk W., Roman M., Stamatello H., Kanalizacja, T.1 i T.2. Arkady, Warszawa. 11. Bogdanowicz E., Stachý J., Maksymalne opady deszczu w Polsce, charakterystyki projektowe. Materiały badawcze IMGW 23, Seria: Hydrologia i Oceanologia Bolt A., Burszta-Adamiak E., Gudelis-Taraszkiewicz K., Suligowski Z., Tuszyńska A., Kanalizacja. Projektowanie, wykonanie, eksploatacja. Wydawnictwo Seidel-Przywecki Sp. z o.o., Warszawa. 13. Chomicz K., Normy opadowe dla potrzeb kanalizacji miast. Gosp. Wodna, z. 10, Warszawa. 14. Chomicz K., Ulewy i deszcze nawalne w Polsce. Wiad. Sł. Hydr. i Meteor., t. II, z. 3, Warszawa. 15. Edel R., Odwodnienie dróg. Wydanie czwarte uaktualnione. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa. 16. Kotowski A., Podstawy bezpiecznego wymiarowania odwodnień terenów. Wydawnictwo Seidel- Przywecki Sp. z o.o., Warszawa. 17. Licznar P., Łomotowski J., Rojek M., Pomiary i przetwarzanie danych opadowych dla potrzeb projektowania i eksploatacji systemów odwodnieniowych. Wydawnictwo Futura, Poznań S t r o n a

9 18. Lorenc H., Atlas Klimatu Polski, IMGW, Warszawa. 19. Mapa zasadnicza miasta Łodzi ŁOG w Łódzi 20. Numeryczny model rzeźby terenu, PN-EN 752: Zewnętrzne systemy kanalizacyjne. 22. PN-EN 752:2008: Drain and Sewer systems outsider buildings (Zewnętrzne systemy kanalizacyjne PKN 2008). 23. Ortofotomapa, 2015 r. 24. Rossman L.A., Storm water management model user`s manual version 4. National Risk Management Research Laboratory, Cincinnati. 25. Soil Conservation Service, Urban Hydrology for Small Watersheds, Technical Release 55, s www. mapa.lodz.pl 27. USDA-SCS, 1975 (U.S. Department of Agriculture, Soil Conservation Service). National Engineering Handbook, Section 4, Washington, DC. 28. Zasady planowania i projektowania systemów kanalizacyjnych w aglomeracjach miejskoprzemysłowych i dużych miastach (Praca zbiorowa pod redakcją P. Błaszczyka). Wydawnictwo Instytutu Kształtowania Środowiska, Warszawa, S t r o n a

10 3. DANE ORIENTACYJNE Obszar poddany analizie znajduje się granicach administracyjnych Miasta Łodzi na terenie osiedla Mileszki Poniżej zaprezentowano obszar analizowanej zlewni z uwzględnieniem ujętych w symulacji elementów czyli: Istniejącego koryta rzeki Ner w jego obecnym kształcie Projektowanych zbiorników retencyjnych oraz odcinkową regulacje koryta rzeki Ner w okolicy zbiorników ( Zbiorniki: Pomorska, Frezjowa, Sołecka) Projektowane kolektory kanalizacji deszczowej odwadniające rejon ulicy Pomorskiej oraz Frezjowej z wylotami ( Pomorska wylot W8 i W8a) oraz Frezjowa wylot W5 Rys. 1 Rozpatrywana zlewnia z lokalizacją zbiorników oraz istn. koryta rzeki Ner na tle mapy topograficznej Analizowana zlewnia charakteryzuje się wyraźnymi spadkami terenu w granicach 1%, Na obszarze zlewni przeważa zabudowa mieszkaniowa jednorodzinna oraz obszary o użytkowaniu rolniczym, łaki. Udział powierzchni nieprzepuszczalnych, dla zabudowy jednorodzinnej określony dla tego rodzaju zabudowy na podstawie własnych analiz w programie AutoCad Civil 3d oraz Q-Gis, przeważnie zawiera się w granicach 25-35%. 10 S t r o n a

11 Średnia roczna suma opadów na terenie miasta wynosi ok mm dla okresu wg IMGW (Lorenc, 2005). Całość zlewni w obecnej formie jest odwadniana za pomocą spływu powierzchniowego. Zlewnia obecnie jest zlewnią w przybliżeniu naturalną o powierzchni całkowitej 766,8ha 4. ANALIZA ZAŁOŻEŃ DANCYH HYDROLOGICZNYCH WYKORZYSTANYCH W OPRACOWANIU 1. Jak wspomniano we wcześniejszym rozdziale obliczenia symulacja matematyczna oparta jest o założenia trzech koncepcji. Główne założenia przyjęte w odniesieniu do ilości wód opadowych docierających do koryta rzeki Ner oparto o obliczenia wykonane w Koncepcji uporządkowania odpływu wód opadowych na terenie Osiedla Mileszki wykonaną przez firmę BIPROWWODMEL, z której to zasymulowano dopływ jedynie wylotem W5 w rejonie ulicy Frezjowej oraz W8 przy ulicy Pomorskiej. W niniejszym opracowaniu oparto się na wariacie obliczeniowym nr II. Dla którego autorzy w/w opracowania przedstawili obliczenia w zlewni Cieku Ner na odcinku od ul. Taborowej do Pomorskiej. Na podstawie obliczeń utworzono studium lokalizacyjne kolektorów kanalizacji deszczowej, które docelowo odprowadzać będą wody do Cieku Ner w następujących miejscach i wielkości. Lokalizację zbiorników retencyjnych oparto o Koncepcję programowo-przestrzenną Odtworzenie koryta rzeki Ner na odcinku od ul. Pomorskiej do ul. Taborowej opracowana przez Biuro Inżynierii Wodnej Środowiska i Melioracji Aquaprojekt w Łodzi (2015r.) 2. Ogółem analiza ma na celu odwzorowanie sytuacji w której koryto rzeki Ner zostanie w obecnym kształcie z ewentualnymi drobnymi konserwacjami przepustów tj. odmuleniami wraz z budową trzech zbiorników retencyjnych o docelowych rozmiarach oraz gdy zostanie wybudowana kanalizacja deszczowa w ulicy Pomorskiej oraz Frezjowej. Symulacja ma na celu sprawdzenie układu zwierciadła wody w korycie na zadany opad prawdopodobny. Analiza ma za zadanie określić stopień ewentualnych podtopień bądź zagrożeń związanych z opadami nawalnymi podczas pierwszej fazy istnienia obiektu ( ETAP I) czyli funkcjonowanie nowo wybudowanych zbiorników oraz dwóch wylotów kanalizacji deszczowej wraz z istniejącym korytem cieki Ner. 11 S t r o n a

12 Rys. 2 Trasa istniejącego koryta rzeki Ner z lokalizacją wylotów (w5 oraz w8) wg koncepcji Mileszki 12 S t r o n a

13 Tab. 1 Wykaz wylotów poddanych analizie dla etapu I - projektowanej kanalizacji deszczowej wraz z przepływami prognozowanymi obliczenia BIPROWODMEL Wariant II Średnica Przepływ Przepływ L.p. Nazwa km wylotu prognozowany prognozowany Kształt wezbrania - hydrogram [mm] Q20% [m 3 /s] Q50% [m 3 /s] 1 W5 - Frezjowa ,47 0,89 2 W ,85 2,89

14 Kształt oraz wymiary przekroju odwzorowano z mapy zasadniczej omawianego terenu oraz weryfikacji własnych, założenia przyjęte w niniejszym opracowaniu zaprezentowano poniżej. Nazewnictwo odcinków odnosi się do elementów obliczeniowych modelu w kolejnych rozdziałach zestawienia oparto na tym, że nazewnictwie. Przepust PKP przy ul. Taborowej Numerami porządkowymi oznaczono węzły obliczeniowe Rys. 3 Koryto rzeki Ner cz.1

15 Rys. 4 Koryto rzeki Ner cz.2 Rys. 5 Koryto rzeki Ner cz.3 15 S t r o n a

16 Rys. 6 Koryto rzeki Ner cz.3 Rys. 7 Koryto rzeki Ner całość model 16 S t r o n a

17 W celu zasymulowania pracy układu projektowanych zbiorników oraz obecnego stanu koryta rzeki Ner wraz z dodatkowymi wylotami W5 oraz W8 wprowadzono w oparciu o podkład z mapy zasadniczej oraz pomiary własne kształt koryta cieku za pomocą 96 przekrojów poprzecznych wprowadzonych do modelu. Kształt oraz przekroje wprowadzone do modelu przedstawiono poniżej w formie rysunkowej i tabelarycznej. Tab. 2 Charakterystyka koryta rzeki Ner wymiary wg KPP Ner ujęte w modelu SWMM Oznacz enie odcink a PRZE PUST_ PKP Długoś ć Rzędna dna Przep ad Rzędna dna Różnica poziomu na odcinku Spadek Średnica/wymiar Kształt Poczate Średnica Szerokość Wlot koniec k (i) (m.n.p. (m.n.p. (Ø-cm) (Ø-cm) (hm) (m) (m) (m) (%) m) m) (h-m) trapezowy trapezowy nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny kołowy nieregularny nieregularny kołowy nieregularny nieregularny S t r o n a

18 nieregularny kołowy nieregularny kołowy nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny kołowy nieregularny trapezowy trapezowy trapezowy kołowy trapezowy nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny S t r o n a

19 nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny kołowy nieregularny nieregularny nieregularny trapezowy trapezowy kołowy groba_ Zb trapezowy nieregularny _prz ed_zb nieregularny nieregularny kołowy nieregularny nieregularny nieregularny S t r o n a

20 nieregularny kołowy nieregularny kołowy nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny kołowy nieregularny kołowy nieregularny kołowy nieregularny S t r o n a

21 nieregularny kołowy nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny nieregularny trapezowy za_zb trapezowy trapezowy za_gro bla_zb _gr obla_z b k.prze d_zb kołowy trapezowy trapezowy trapezowy trapezowy trapezowy S t r o n a

22 5. ANALIZA OPADÓW ORAZ DANYCH HYDROLOGICZNYCH 5.1. Ustalenie wartości opadów miarodajnych i kontrolnych Właściwe określenie wielkości miarodajnego deszczu do projektowania kanalizacji jest bardzo istotne dla funkcjonowania jednostki osadniczej (Bolt i in., 2012). Do podstawowych problemów związanych z przyjęciem wielkości deszczu obliczeniowego należy określenie prawdopodobieństwa (częstości) jego występowania. Wybór prawdopodobieństwa opadu miarodajnego do projektowania kanalizacji deszczowej na obszarze miasta zlewni dokonano w oparciu o następujące materiały:, obowiązujące normy (PN-EN 752:2008), wytyczne (ATV A-118) i zalecenia. Uwzględniono również istniejące na terenie zlewni warunki terenowe (spadki terenu, rodzaj zagospodarowania terenu, lokalizację odbiorników). Zalecane wg PN-EN 752:2008 prawdopodobieństwo wystąpienia dla deszczu obliczeniowego w odniesieniu do terenów mieszkaniowych wynosi 50% (częstość deszczu 1 na 2 lata). Biorąc pod uwagę wszystkie wyżej wymienione czynniki, przyjęto prawdopodobieństwo opadu miarodajnego wynoszące p = 50%. Odpowiadająca temu prawdopodobieństwu częstość opadu wynosi C = 2 lata. Wytyczna ATV A-118 wprowadza pojęcie częstości nadpiętrzenia (Cn) jako pomocniczą wielkość wymiarującą do obliczeń sprawdzających (modelowania działania) sieci kanalizacyjnych. Przez napiętrzenie w sieci (studzience) kanalizacyjnej należy rozumieć przekroczenie przyjętego poziomu odniesienia lustro ścieków pozostaje wewnątrz systemu względnie osiąga poziom powierzchni terenu. Nadpiętrzenie jest to stan przeciążenia sieci kanalizacyjnej poprzedzający potencjalne wylanie wód opadowych. Zgodnie z zaleceniami wg ATV A-118 do obliczeń sprawdzających projektowaną sieć kanalizacji deszczowej przyjęto opad o prawdopodobieństwie 20% (częstość C = 5). Jest to prawdopodobieństwo opadu kontrolnego - częstość nadpiętrzenia. Obliczenia sprawdzające przeprowadzono również dla opadu o prawdopodobieństwie 20%. Dla opadu o tym prawdopodobieństwie przeprowadzono obliczenia sprawdzające potencjalną możliwość wylewów wód opadowych z projektowanej sieci kanalizacyjnej (opad kontrolny - częstość wylewów). Przyjmując w obliczeniach różne czasy trwania opadu i odpowiadające im wysokości opadu o prawdopodobieństwie 50% ustalono tzw. krytyczne czasy trwania opadu, które wywołały największe wartości przepływów maksymalnych w poszczególnych kanałach projektowanej sieci kanalizacji deszczowej. Do ustalenia krytycznych czasów trwania opadu przyjęto następujące czasy: 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 i 120minut. Analizę mającą na celu wyznaczenie krytycznego czasu trwania opadu przeprowadzono za pomocą modelu symulacyjnego SWMM (model opisano w innym rozdziale), adaptowanego dla obszaru zlewni. 22 S t r o n a

23 W modelu uwzględniono projektowaną sieć kanalizacyjną jedynie w zakresie kanałów w ulicy Pomorskiej oraz Frezjowej oraz ciek wodny w postaci rzeki Ner w obecnym stanie zagospodarowania. Symulację model oparto na założeniach koncepcji :Mileszki, których przepływu uwzględniono w modelu rozbudowując go o charakterystykę projektowanego koryta rzeki Ner w oparciu o pomiary własne oraz mapę zasadniczą. W sąsiedztwie samego koryta cieku odwzorowano zlewnię naturalną, Jako sprawdzenie współdziałania wszystkich elementów dokonano obliczeń w oparciu o wyżej wymienione założenia oraz o opad prawdopodobny p=20% wyliczonego na podstawie formuły Bogdanowicz Stachy, i czasie trwania 120minut. Do obliczenia sumy (wydajności) opadu dla deszczy miarodajnego i kontrolnego wykorzystano formułę zaproponowaną przez Bogdanowicz-Stachý (1997). Informacje i analizy przedstawione w literaturze krajowej (Kotowski, 2011; Licznar i in., 2005) wyraźnie wskazują na potrzebę zastąpienia modelu Błaszczyka nowymi, dokładniejszymi modelami opadów. Z danych literaturowych wynika również, że do wymiarowania sieci kanalizacyjnych dla częstości projektowych deszczy C = 2, 5 i 10 lat zaleca się stosowanie wiarygodnych modeli lokalnych bądź modelu Bogdanowicz-Stachý. Z uwagi na brak możliwości opracowania modelu lokalnego dla obszaru zlewni, ze względu na zbyt krótki okres danych pomiarowych opadów, przyjęto do obliczenia wydajności opadu wspomniany model Bogdanowicz-Stachý. Na podstawie obliczonej wydajności opadów miarodajnego i kontrolnego obliczono natężenie opadu [mm/min], a następnie natężenie jednostkowe opadu [l/s ha]. W tab.4 zestawiono charakterystyki opadów miarodajnego, kontrolnego - częstość napiętrzenia oraz opadu kontrolnego mogącego powodować wylewanie, przyjętych odpowiednio do projektowania kanalizacji deszczowej i obliczeń sprawdzających. Tab. 3 Charakterystyki opadów miarodajnych i kontrolnych Rodzaj opadu Prawd. p [%] Częstość C [ lata] Czas trwania t [min] Suma opadu P [mm] Natężenie jednostkowe q [l/s ha] Opad miarodajny ,97 144,1 Kontrolny częstość nadpiętrzenia ,00 211,2 Kontrolny częstość wylewów ,62 251,3 23 S t r o n a

24 6. MODEL SYMULACYJNY (HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNY) DLA OBSZARU ZLEWNI Do obliczania przepływów w projektowanej sieci kanalizacji deszczowej oraz w ciekach otwartych na obszarze analizowanej zlewni został wykorzystany model/program SWMM (Storm Water Management Model) w wersji 5.1., opracowany przez Agencję Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (U.S. Environmental Protection Agency - EPA). Zastosowanie tego modelu umożliwiło analizę w dowolnym punkcie zlewni różnych procesów hydrologicznych (odpływu, retencji, infiltracji) oraz hydraulicznych warunków przepływu w korytach otwartych i przewodach sieci kanalizacyjnej, jak również transformacji przepływów przez przepusty, i zbiorniki retencyjne. Do obliczenia opadu efektywnego (spływu) zastosowano metodę CN-SCS (USDA-SCS, 1975; SCS, 1986), a do obliczenia transformacji odpływu w kanałach wybrano w modelu opcję fali dynamicznej (pełny model dynamiczny). Adaptacja modelu SWMM dla rozpatrywanej zlewni polegała na utworzeniu w modelu obiektów, które reprezentują fizyczne składniki rzeczywistego systemu hydrologicznego i hydraulicznego zlewni, a następnie na określeniu wartości ich parametrów będących w większości przypadków fizycznie mierzalnymi charakterystykami. Do identyfikacji parametrów obiektów modelu wykorzystano założenia projektowe zawarte w koncepcji KPP-Ner założenia co do lokalizacji zbiorników, MIleszki oraz Nowosolna Parametry obiektów modelu, odpowiedzialne za formowanie się odpływu wody, przyjęto w pierwszym etapie opracowania modelu na podstawie danych uzyskanych z ortofotomapy z 2015r ( w zakresie charakterystyki użytkowania zlewni). Wartości niektórych parametrów przyjęto w modelu jako wartości zalecane w tabelach podręcznika modelu (Rossman, 2005). Obiekty, które uwzględniono w modelu zlewni: Sumę opadów 50% i 20% w przyjętych 10-cio minutowych obliczonych 24 S t r o n a

25 . Do modelu wprowadzono obiekt nazwany posterunkiem opadowym. Uwzględniono w systemie zlewni jeden posterunek, którego zasięg obejmuje całą zlewnię ( w zakresie zlewni wykorzystanej w opracowaniu własnym z wykorzystaniem dopływów jako dane z koncepcji Mielszki dopływ z kanału w ulicy Pomorskiej wylot W8 oraz dopływ z ulicy Frezjowej wylot W5. Obszarową zmienność spływu powierzchniowego uwzględniono przez podział zlewni na 590 homogeniczne zlewnie cząstkowe. Głównym kryterium podziału był rodzaj użytkowania i związany z nim procent nieprzepuszczalności. Do identyfikacji rodzajów użytkowania w zlewni wykorzystano ortofotomapę z 2015 roku. Podział zlewni na obszary cząstkowe, odpowiadający schematowi przyjętemu w modelu SWMM, ilustruje rys.10 Odpływ wód deszczowych ze zlewni poprzez sieć kanałów otwartych i zamkniętych - sieć kanalizacji deszczowej (rys.11) modelowano za pomocą wydzielenia 136 odcinków kanałów i 137 węzłów (umieszczonych w miejscu określającym zmianę charakterystyki kanałów), definiując ich parametry geometryczne. Zbiorniki projektowane Przepusty drogowe usytuowane wzdłuż cieku Rys. 8 Podział zlewni na zlewnie homogeniczne 25 S t r o n a

26 Rys. 9 Zlewnia w programie SWMM (widoczne zlewnie cząstkowe i kanały) Rys. 10 Układ koryta rzeki Ner z dopływami i odpływami w pobliżu zbiornika Pomorska prezentacja odwzorowania w modelu SWMM 26 S t r o n a

27 Rys. 11 Układ koryta rzeki Ner z dopływami i odpływami w pobliżu zbiornika Pomorska widok projektu w układzie rzeczywistym Wykonywany model ma za zadanie sprawdzenia zachowania się koryta cieku Ner podczas wezbrania opadowego. Koryto cieku odwzorowano o obecnym kształcie. Do modelu wprowadzono nowoprojektowane zbiorniki Pomorska, Frezjowa oraz Sołecka. Do modelu wprowadzono również dopływy projektowane w postaci wylotów kanalizacji deszczowej. Są to wyloty przy zbiorniku w ul. Pomorskiej wylot nr 8 oraz przy ulicy Frezjowej wylot nr 5. Tak zamodelowany układ został przedstawiony w części 2 opracowania. 27 S t r o n a

28 CZĘŚĆ 2 ANALIZA HYDOLOGICZNO-HYDRAULICZNA MODEL SYMULACYJNY SPŁYWU WÓD DESZCZOWYCH DLA CZĘŚCI ZLEWNI RZEKI NER ( OD ISTNIEJĄCEGO PRZEPUSTU POD TORAMI PKP PRZY UL. TABOROWEJ W KM DO ŹRÓDEŁ PRZY UL. POMORSKIEJ W KM ) ETAP I Koryto w stanie obecnym + zbiorniki +dwa wyloty kanalizacji deszczowej 28 S t r o n a

29 1. Założenia modelu Na obszarze rozpatrywanej zlewni koryto rzeki Ner jest korytem naturalnym. Koryto rzeki Ner na rozpatrywanym odcinku jest płytkim ciekiem o nieregularnych kształtach i złym stanie technicznym. Dla takowego kształtu oraz trasy przeprowadzono symulację reakcji na opad ( na dopływy wg koncepcji Mileszki dopływy Etap I z rejonu ulic pomorskiej oraz Frezjowej ) odcinka rzeki Ner od przepustu pod torami PKP przy ul. Taborowej w km do źródeł przy ul. Pomorskiej w km W analizie dodatkowo prowadzono szereg parametrów hydrologicznych oraz meteorologicznych jak i właściwości fizyczne gruntu pozwalające na określenie stopnia infiltracji wody w głąb zaprojektowanych zbiorników retencyjnych. Dla właściwego przebiegu wezbrania pomimo informacji o wielkości odpływu z poszczególnych wylotów oraz charakterystyki określonych w koncepcji Mileszki wprowadzono bezpośrednią zlewnie przyległą do analizowanego koryta rzeki Ner. Aby prawidłowo przeprowadzić obliczenia związane z opróżnianiem się zbiorników w szczególności zbiornika chłonno-odparowującego Mileszki wprowadzone zmienne meteorologiczne jak i hydrogeologiczne zaprezentowane poniżej. Rys. 12 Rozkład średniej temperatury miesięcznej w ciągu roku dla stacji Łódź Lublinek Rys. 13 Rozkład sum parowania z lustra wody na podstawie stacji meteorologicznej Sulejów w półroczu letnim 29 S t r o n a

30 Tab. 4 Zestawienie parowania z lustra wody dla poszczególnych miesięcy w odniesieniu dziennym w mm/dobę Miesiąc mm/dobę Maj 2.74 Czerwiec 3.17 Lipiec 3.48 Sierpień 2.68 Wrzesień 2.43 Październik 1.19 Na podstawie badań gruntów w miejscu lokalizacji zbiorników przeprowadzonych w 2016 r. na zlecenie PPW Bioprojekt Sp. z o.o. określono parametry gruntów z miejscu lokalizacji projektowanych zbiorników. Poniżej zaprezentowano wyciąg z dokumentacji badań podłoża gruntowego miejsc przewidzianych do lokalizacji zbiorników: Tab. 5 Zestawienie zbiorników retencyjnych Nazwa km rzeki NER/lokalizacja Nr dzialki Rodzaj Zb-01 - Pomorska obr, W-17 Retencyjny boczny Zb-02 - Frezjowa /6 obr, W-18 Retencyjny boczny Zb-03 - Sołecka obr, W-18 Retencyjny boczny Dla powyższych zbiorników zestawiono dane dotyczące właściwości gruntu zdolności infiltracyjnej 30 S t r o n a

31 POMORSKA Rys. 14 Przekroje oraz karty otworów geotechnicznych dla zb. 01- Pomorska 31 S t r o n a

32 Wyciąg z opinii geotechnicznej: Podłoże projektowanego zbiornika retencyjnego tworzą występujące pod warstwą humusu grunty mineralne rodzime, nieskaliste, spoiste lodowcowe gliny i lodowcowo zastoiskowe pyły piaszczyste bądź pyły oraz grunty niespoiste wodnolodowcowe piaski średnioziarniste i pospółki. W okresie prowadzonych badań, tj. w październiki 2016r., w strefie głębokości rozpoznanej wierceniami, tj. maks. 3,0m p.p.t., w rejonie OW17_2 zaobserwowano wody infiltracyjne o swobodnym zwierciadle w pospółkach zalegających na stropie glin. Ich zwierciadło nawiercono na głębokości 0,9m p.pt., tj na rzędnej 238,3 m np.pm.; warstwa wody miała wysokość ok. 20 cm. Wody te należy traktować jako okresowe zgromadzone w zagłębieniu a stropie glin po okresie wcześniejszych opadów deszczu 32 S t r o n a

33 FREZJOWA Rys. 15 Przekroje oraz karty otworów geotechnicznych dla zb. 02- Frezjowa 33 S t r o n a

34 Wyciąg z opinii geotechnicznej: BUDOWA GEOLOGICZNA Na podstawie wykonanych otworów geotechnicznych można stwierdzić, że w podłożu projektowanego zbiornika retencyjnego do głębokości 3,0 m p.p.t. zalegają utwory czwartorzędowe głównie plejstoceńskie (Qp), które reprezentowane są przez: grunty lodowcowe (glacjalne Qpg) gliny piaszczyste lokalnie na pograniczu glin (warstwy IIIb1 i IIIb2). Utwory lodowcowe zalegają powszechnie w badanym podłożu poniżej głębokości 1,0-1,5 m p.p.t., do głębokości wykonanych wierceń nie osiągnięto ich spągu; osady wodnolodowcowe (fluwioglacjalne Qpfg) - wykształcone jako piaski pylaste i średnioziarniste (warstwy serii I). W badanym podłożu występują one jako ciągła warstwa zalegająca na gruntach spoistych. Warstwę przypowierzchniową tworzy warstwa organicznego humusu (warstwa XII), nawierconego do głębokości ok. 0,3-0,35 m p.p.t. WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE W okresie prowadzonych badań, tj. w październiku 2016 r., w strefie głębokości rozpoznanej wykonanymi wierceniami, tj. maks. 3,0 m p.p.t., nie nawiercono wody gruntowej a rozpoznane grunty były mało wilgotne. W okresie po roztopach lub długotrwałych opadach w warstwie piasków zalegających na stropie słabo przepuszczalnych glin mogą okresowo utrzymywać się wody infiltracyjne. WNIOSKI 1. W podłożu gruntowym projektowanego zbiornika retencyjnego na rzece Ner na działce nr 134/6 w rejonie ul. Frezjowej w Łodzi, poniżej przypowierzchniowej warstwy humusu (warstwa XII), zalegają mineralne grunty rodzime, spoiste: lodowcowe gliny piaszczyste (warstwy IIIb1, IIIb2) oraz grunty sypkie: wodnolodowcowe piaski (warstwy Ia, Ib). 2. Piaski wodnolodowcowe (warstwy Ia i Ib) zakwalifikowano jako grunty nośne. Do gruntów nośnych, pod warunkiem nie naruszenia ich struktury zakwalifikowano także twardoplastyczne gliny piaszczyste warstw IIIb1 i IIIb2. Grunty nienośne występujące na badanym obszarze to przypowierzchniowa warstwa organicznego humusu (warstwa XII) o miąższości ok. 0,3 m. 3. W okresie prowadzonych badań, tj. w październiku 2016 r. do głębokości wykonywanych wierceń (3,0 m p.p.t.) nie nawiercono wody gruntowej. W okresie po roztopach lub długotrwałych opadach w warstwie piasków zalegających na stropie słabo przepuszczalnych glin mogą okresowo utrzymywać się wody infiltracyjne. Współczynnik wodoprzepuszczalności k dla piasków średnioziarnistych występujących w badanym podłożu należy przyjąć na poziomie k = m/dobę (wg USBSC). 34 S t r o n a

35 SOŁECKA Rys. 16 Przekroje oraz karty otworów geotechnicznych dla zb. 03- Sołecka 35 S t r o n a

36 WYCIĄG Z DOKUMENTACJI GEOTECHNICZNEJ BUDOWA GEOLOGICZNA Na podstawie wykonanych otworów geotechnicznych można stwierdzić, że w podłożu projektowanego zbiornika retencyjnego do głębokości 3,0 m p.p.t. zalegają utwory czwartorzędowe głównie plejstoceńskie (Qp), które reprezentowane są przez: osady wodnolodowcowe (fluwioglacjalne Qpfg) - wykształcone jako piaski pylaste, średnioziarniste i gruboziarniste oraz pospółki (warstwy serii I). Występują one powszechnie w podłożu badanego obszaru, tworząc ciągłą warstwę. Do głębokości wykonanych wierceń nie nawiercono spągu tych osadów. Piaski średnie lokalnie zawierają przewarstwienia glin piaszczystych natomiast pospółki domieszki otoczaków. Warstwę przypowierzchniową tworzy warstwa organicznego humusu (warstwa XII), nawierconego do głębokości ok. 0,3-0,35 m p.p.t. WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE W okresie prowadzonych badań, tj. w październiku 2016 r., w strefie głębokości rozpoznanej wykonanymi wierceniami, tj. maks. 3,0 m p.p.t., nie nawiercono wody gruntowej a rozpoznane grunty były mało wilgotne. WNIOSKI 1. W podłożu gruntowym projektowanego zbiornika retencyjnego na rzece Ner na działce nr 97 w rejonie ul. Sołeckiej w Łodzi, poniżej przypowierzchniowej warstwy humusu (warstwa XII), zalegają mineralne grunty rodzime, sypkie: wodnolodowcowe piaski i pospółki (warstwy Ia, Ib, Ic). 2. Wszystkie rozpoznane na badanym obszarze rodzime grunty mineralne to warstwy nośne. Grunty nienośne występujące na badanym obszarze to przypowierzchniowa warstwa organicznego humusu (warstwa XII) o miąższości ok. 0,3-0,35 m. 3. W okresie prowadzonych badań, tj. w październiku 2016 r. do głębokości wykonywanych wierceń (3,0 m p.p.t.) nie nawiercono wody gruntowej. Współczynnik wodoprzepuszczalności k dla piasków średnioziarnistych dominujących w badanym podłożu należy przyjąć na poziomie k = m/dobę (wg USBSC). 36 S t r o n a

37 2. Prezentacja przyjętej systematyki nazewnictwa w modelu symulacyjnym Na rysunkach nr 3 do 7 zaprezentowano sposób nazewnictwa elementów składowych tworzących model odpływu wód dla zlewni rzeki Ner w odcinku od przepusty PKP przy ul. Taborowej do ul. Pomorskiej oraz dla zbiornika Mileszki odbierającego wody opadowe z rejonu ulicy Pomorskiej oraz Frezjowej. Nazwy 1 do 103 tworzą koryto rzeki Ner na analizowanym odcinku. W miejscach projektowanych wylotów znajdują się węzły W5 oraz W8 zgodnie z oznaczeniami przyjętymi w koncepcji Mileszki. Zbiorniki nazwano numerami od 1-3, zbiornik Pomorska Zb-01; zbiornik Frezjowa Zb-02; zbiornik Sołecka Zb-03; zbiornik Mileszki Zb-04. Do zbiorników przepływ trafiać będzie w głównej mierze poprzez przelew boczny o kształcie trapezowym o długiej krawędzi przelewowej. Napiętrzenie wody w korycie wywołane będzie poprzez przegrodzenia cieku groblą, w której dnie wykonany będzie przepust o średni 400mm. Po wypełnieniu zbiornika do maksimum nadmiar dopływającej wody przelewał się będzie poprzez przelew boczny odpływowy ze zbiornika do koryta cieku. Opróżnianie zbiornika następować będzie poprzez spust denny wykonany z rury o średnicy 300mm. Rys. 17 Schemat działania zbiorników retencyjnych zastosowanych w model 37 S t r o n a

38 3. Prognoza przepływów prawdopodobnych w charakterystycznych punktach Model SWMM adaptowany dla zlewni rzeki Ner na odcinku od przepustu PKP przy ul. Taborowej do ul. Pomorskiej zastosowano do prognozy hydrogramów przepływu o prawdopodobieństwie wystąpienia 20% w charakterystycznych punktach kanału i jego dopływów, w reakcji na opad deszczu (o prawdopodobieństwie wystąpienia p-=20% 1 raz na 5lat ) W zależności od potrzeby uzyskania określonej informacji zastosowany model umożliwia określenie przepływów w dowolnym miejscu na całej długości kanału, a nie tylko w wybranych do tej analizy charakterystycznych punktach kanału. Przyjmując w obliczeniach różne czasy trwania opadu i odpowiadające im wysokości opadu o prawdopodobieństwie 20% ustalono tzw. krytyczny czas trwania opadu, który wywołał największe wartości przepływów maksymalnych prawdopodobnych w zlewni rzeki Ner. Krytyczny czas trwania opadu o prawdopodobieństwie 20% wynosi 120 minut. Do obliczenia sumy opadu o określonym prawdopodobieństwie i czasie trwania wykorzystano formułę zaproponowaną przez Bogdanowicz i Stachý. Obliczenia w modelu przeprowadzono przy założeniu równomiernego rozkładu wysokości opadu w zlewni. Przy wykorzystaniu modelu SWMM ustalono wielkości przepływów prawdopodobnych na tle zamierzeń rozwojowych (stan przyszły zaczerpnięte z koncepcji Mileszki wariant II etap I wykonanie kanałów w ulicy Pomorskiej oraz Frezjowej). W tab. 7 zestawiono wartości przepływów maksymalnych prawdopodobnych i objętości wezbrań prognozowane w odcinkach obliczeniowych rzeki Ner i jej dopływów w reakcji na opad o prawdopodobieństwie 20% i krytycznym czasie trwania 120 min oraz na podstawie założeń koncepcji Mileszki. Obliczenia przeprowadzono dla stanu przyszłej zabudowy zlewni (na tle zamierzeń rozwojowych).

39 Tab. 6 Przepływy i objętości wezbrań obliczone za pomocą modelu SWMM w przekrojach obliczeniowych L.p Nr odc. Obl. Przepływ maksymalny Q 20% Objętośc wezbrania w czasie 12 godzin [m 3 /s] [mln litrów] [m3] PKP PKP ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 39 S t r o n a

40 WP 35-WP ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 40 S t r o n a

41 45-W3 45-W W5 47-W ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 41 S t r o n a

42 ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 42 S t r o n a

43 W8 105-W ODPLYW ODPLYW Zb.01- POMORSKA Zb.01- POMORSKA Zb.02- FREZJOWA Zb.03- SOLECKA Zb.02- FREZJOWA Zb.03- SOLECKA Na kolejnych rysunkach zaprezentowane zostaną prognozowane hydrogramy wezbrania w rzece Ner na kilku charakterystycznych odcinkach obliczeniowych. Odcinki pokazowe dobrano tak aby przedstawić sposób funkcjonowania zbiorników retencyjnych oraz ich wpływ na opóźnienie i zmniejszenie wielkości odpływu. Na rys przedstawiono przykładowe hydrogramy przepływu prognozowane za pomocą modelu w różnych przekrojach obliczeniowych. Wykresy ilustrują zmienność przepływów maksymalnych, kształtu i objętości odpływu w zależności od lokalizacji przekroju w kanale. Hydrogramy zostały zaprezentowane zgodnie z kierunkiem przepływu tj. od ul. Pomorskiej odc. 01 do przepustu PKP odc.71 W związku z opracowaniem wyników w programie SWMM pochodzenia USA opisy osi poziomej zaprezentowano w jez. Angielskim. Poniżej wyjaśnienia oznaczeń: ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 43 S t r o n a

44 Elapsed Time (hours) Czas w godzinach oś pozioma wykresu Flow (CMS) Przepływ w m 3 /s oś pionowa wykresu Rys. 18 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 104 do odc. 101 Rys. 19 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 95 do odc. 78 ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 44 S t r o n a

45 Rys. 20 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 69 do odc. 59 Rys. 21 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 57 do odc. 49 przy zbiorniku Zb-02 Frezjowa ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 45 S t r o n a

46 Rys. 22 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 49 do odc. 46 przy wylotach W4 i W5 Rys. 23 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 45 do odc. 38 przy wylocie W3 ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 46 S t r o n a

47 Rys. 24 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 36 do odc. 34 Rys. 25 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 33 do odc. 28 przy Zbiorniku Zb-03 ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 47 S t r o n a

48 Rys. 26 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 22 do odc. 15 Rys. 27 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 14 do odc. 9 ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 48 S t r o n a

49 Rys. 28 Hydrogramy prognozowane w przekrojach obliczeniowych odc. 6 do odc. 1 profil zamykający przepust PKP przy ul. Taborowej Na kolejnych rysunkach zamieszczono dla w obszaru zlewni, przykładowe wyniki symulacji w modelu SWMM, przedstawiające stan przepustowości rzeki Ner na rozpatrywanym obszarze w kulminacyjnym momencie wezbrania Odpowiednio kolorami o znaczono % wykorzystania przekroju oznacza to, że wykorzystanie przepustowości kanału =1 to 100% Q przepływ aktualny symulowany Qmax maksymalna przepustowość odcinka ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 49 S t r o n a

50 Rys. 29 Odcinki obliczeniowe prezentacja wykorzystania przekroju (Q/Qmax) dla kulminacyjnego momentu wezbrania odcinki PKP- odc. 44 Rys. 30 Profil zwierciadła wody w kanale dla odc. PKP-odc. 43 ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 50 S t r o n a

51 Rys. 31 Odcinki obliczeniowe prezentacja wykorzystania przekroju (Q/Qmax) dla kulminacyjnego momentu wezbrania odcinki odc Rys. 32 Profil zwierciadła wody w kanale dla odc. 43-odc. 65 ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 51 S t r o n a

52 Rys. 33 Odcinki obliczeniowe prezentacja wykorzystania przekroju (Q/Qmax) dla kulminacyjnego momentu wezbrania odcinki odc Rys. 34 Profil zwierciadła wody w kanale dla odc. 65 odc. 106 ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 52 S t r o n a

53 Jak wynika z powyższych analiz, w rozwiązaniu projektowym koryto rzeki Ner w wielu miejscach posiada przeciw spadki które ograniczają swobodny spływ. Zastosowane zbiorniki redukują wysokość wezbrania co przyczynia się do wyeliminowania negatywnego skutku wprowadzenia dodatkowej ilości spływu deszczowego z nowoprojektowanych kanałów w ulicy Pomorskiej oraz Frezjowej. W wielu miejscach zaobserwowano brak dostatecznego wydatku przepustów które są zbyt małe oraz w złym stanie technicznym. Powoduje to magazynowanie wody przy przepustach podczas wezbrania. Magazynowanie wody ma charakter krótkotrwały i nie zagraża podtopieniom okolicznych mieszkańców 4. Analiza hydrauliczna koryta rzeki Ner w stanie prognozowanym bez zbiorników wybrany przykład Za pomocą modelu prognozowano wartości przepływów o prawdopodobieństwie 20%. Dokonano analizy jak wyglądałoby wezbranie bez zastosowania zbiorników retencyjnych opóźniających odpływ. Aby odwzorować całość wód przepływających i potencjalnie mogących się dostać do przekroju zamykającego badaną zlewnie tj. przepustu PKP przy ul. Taborowej. Rys. 35 Hydrogram przepływu dla odc. 101, 92, 89, 86, 77 bez zastosowanych zbiorników wpływ zbiornika Pomorska Jak wynika z wykresu cały przepływ doprowadzony wylotem nr 8 jest transportowany przez koryto powoduje to zatrzymanie niekontrolowane w okolicach istniejących przepustów Woda nie mieszcząca się w przepustach magazynowana jest w przekroju dolinowym koryta i niekontrolowanie podtapia okoliczne tereny Wyjściowa wielkość przepływu wynosi około 3,5m 3 /s. ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 53 S t r o n a

54 Rys. 36 Hydrogram przepływu dla odc. 101, 92, 89, 86, 77 ze zbiornikami wpływ zbiornika Pomorska Jak wynika z powyższego wykresu zbiornik Pomorska opóźnia i redukuje wysokość wezbrania z poziomu 3,5m3/s do 1,5m3/s co pozwala na znaczne ograniczenie negatywnych skutków w dalszych partiach istniejącego koryta rzeki Ner gdyż istniejące niewydolne przepusty zatrzymujące w późniejszej fazie wezbranie redukują znacznie mniejsze ilości wody co powoduje zmniejszenie się niekontrolowanych piętrzeń i okresowego zalewnia terenów pobliskich. Poniżej zaprezentowano wykresy przedstawiające zmianę poziomy wody w korycie rzeki ner w pobliżu węzła za zbiornikiem Pomorska Rys. 37 Hydrogram poziomu zwierciadła wody dla węzła nr 99 w stanie bez retencji wywołanej Zbiornikiem Pomorska ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 54 S t r o n a

55 Rys. 38 Hydrogram poziomu zwierciadła wody dla węzła nr 99 w stanie retencji wywołanej Zbiornikiem Pomorska Jak wynika z rysunku nr 39 poziom w korycie rzeki Ner po zastosowaniu zbiorniki Pomorska zmniejsza się z rzędnej około 239 m n.p.m. do rzędnej m n.p.m. Ponadto zmienia się również reżim samego odpływu wód deszczowych. Jak wynika z analizy odpływ korytem cieku Ner bez zbiorników trwa jedynie 4h zaś ta sama ilość wody po zastosowaniu zbiornika odpływa w czasie dłuższym niż 15h. Zbiornik nie tylko pełni funkcję retencyjna ale też przyczynia się do wydłużenia spływu naturalnego a tym samym umożliwia większą infiltrację wód opadowych do gruntu. Zmniejszenie stanu wody w korycie podczas opadu przyczynia się do większego bezpieczeństwa obiektu podczas wezbrania. ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 55 S t r o n a

56 5. Analiza hydrauliczna zbiorników retencyjnych Analizie poddano 3 zbiorniki retencyjne. Zbiorniki retencyjne z dopływem bocznym przelewem o długiej krawędzi z możliwością opróżniania spustem dennym. Dopływ do zbiornika realizowany jest poprzez nadpiętrzenie przepustem dławiącym zainstalowanym w umocnionej grobli ziemnej. Przepust dławiący pozwala na ograniczenie spływu w odcinki niższe natomiast nadmiar wezbrania czasowo gromadzony jest w czaszy zbiornika, w które po osiągnięciu założonej rzędnej krawędzie przelewu odpływowego nadmiar wody zostaje odprowadzony poprzez przelew awaryjny. Opróżnianie zbiornika następuje poprzez spust denny o stałym wydatku. Zbiornikami o wyżej opisanej charakterystyce są Zbiornik Pomorska Zb-01; Zbiornik Frezjowa Zb-02; Zbiornik Sołecka Zb-03 Jak wynika z analizy hydraulicznej modelowej dla opadu o prawdopodobieństwie wystąpienia p=20% zbiornik spełnia swoją funkcję. Odbiera wody opadowe zaś napełnienie zbiornika w krytycznym momencie wezbrania osiąga poziom 62cm. Pozwala to na bezpieczne odprowadzenie wód opadowych do zbiornika. Zbiornik według danych dotyczących parowania z lustra wody oraz o zdolności infiltracyjnej określonej za pomocą badań geotechnicznych zaprezentowanych w poprzednich rozdziałach opróżnia się w całkowicie w czasie około 30 dni. Zbiornik zaprojektowano jako całkowicie przepuszczalny. ANALIZA ZBIRNIKÓW PRZEPŁYWOWYCH NA RZECE NER Kolejnym zbiornikiem poddanym analizie symulacyjnej jest zbiornik Pomorska zaprojektowany jako zbiornik boczny na rzece Ner umożliwiający swobodny odpływ całości wód do cieku, bez konieczności infiltracji. Jednak z uwagi na brak konieczności uszczelniania dna wody docierające do jego czasy będą mogły infiltrować do gruntu. ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 56 S t r o n a

57 ZBIORNIK POMORSKA Rys. 39 Zbiornik Pomorska plan sytuacyjny na podkładzie zasadniczym Rys. 40 Schemat modelu zbiornika Pomorska ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 57 S t r o n a

58 Rys. 41 Profil dopływu do zbiornika Pomorska w krytycznym momencie napełniania (2h od początku wezbrania) Rys. 42 Wykres napełnienia zbiornika w czasie 12h ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 58 S t r o n a

59 Rys. 43 Wykres redukcji wezbrania wywołanej przez zbiornik Pomorska ZBIORNIK FREZJOWA Rys. 44 Zbiornik Frezjowa plan sytuacyjny na podkładzie zasadniczym ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 59 S t r o n a

60 Rys. 45 Schemat modelu zbiornika Frezjowa Rys. 46 Profil dopływu do zbiornika Frezjowa w krytycznym momencie napełniania (9h od początku wezbrania) ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 60 S t r o n a

61 Rys. 47 Wykres napełnienia zbiornika w czasie 48h Rys. 48 Wykres redukcji wezbrania wywołanej przez zbiornik Frezjowa W uwagi na lokalizację wylotu kanalizacji deszczowej z ulicy Frezjowej poniżej zbiornika Frezjowa podczas wezbrania zachodzi sytuacja przepływu wstecznego. Wypływ z wyloty nr 5 powoduje ograniczenie przepustowości poniżej przepustu w ulicy Frezjowej, co z kolei powoduje podpiętrzenie całego odcinka przy zbiorniku Frezjowa. W związku z taka sytuacją część wody dociera zgodnie z prawem naczyń połączony do punktu niższego którym jest wypływ ze zbiornika i wtłacza go do czaszy. Sytuacja taka powoduję możliwość redukcji kubatury wezbrania w miejscu do tego przewidzianym czyli czaszy zbiornika Frezjowa. ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 61 S t r o n a

62 ZBIORNIK SOŁECKA Rys. 49 Zbiornik Sołecka plan sytuacyjny na podkładzie zasadniczym Rys. 50 Schemat modelu zbiornika Sołecka ANALIZA HYDROLOGICZNO-HYDRAULICZNA PRZEPŁYWU WODY W KORICE RZEKI NER NA ODCINKU OD UL. TABORWEJ DO UL. POMORSKIEJ ETAP I 62 S t r o n a