STORMWATER 2018, Gdańsk Rozwój indywidualnych systemów retencyjnych i ich wpływ na funkcjonowanie kanalizacji ogólnospławnej Maciej Mrowiec
Wody opadowe w obszarach zurbanizowanych Oddziaływanie jakościowe Oddziaływanie ilościowe
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.
Mikroretencja rozwiązania podstawowe Infiltracyjna powierzchniowa Rysunki: Geiger & Dreisetl) Zbiornik do gospodarczego wykorzystania wód
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 10-30 mm. Zdarzenia opadowe o wysokości większej niż 50 mm na dobę występują statystycznie rzadziej niż raz na rok.
Analiza funkcjonowania indywidualnego systemu gospodarczego wykorzystania wód opadowych Sumy dobowe opadów zarejestrowane w okresie 22 lat obserwacji (od 01.04.1993 do 31.10.2014) 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 ).
[%] Odpływ przez przelew awaryjny zbiornika GWO Objętość zrzutów przez przelew O w 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 hvr=10mm hvr=20mm hvr=30mm hvr=40mm hvr=50mm hvr=80mm 0 1 2 3 4 5 Wysokość dobowego zużycia wody h zw [mm] Wysokość retencyjna 20mm, redukcja odpływu 79% Wysokość retencyjna 50mm redukcja odpływu o 90%
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, 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0mm 10 mm 20 mm 30 mm 40 mm 50 mm Wysokość retencyjna h vr [mm]
Skuteczność mikroretencji zlewnia modelowa (EPA SWMM)
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.
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
Mikroretencja czy zbiornik współdziałający z przelewem burzowym??
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,
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.
Redukcja [%} Przykład redukcji objętości podtopień mediana dla całej populacji podtapianych węzłów 100 90 mediana_barlickiego_zbiornik 80 70 mediana_barlickiego_niecka 60 50 40 30 20 10 0 W0 W20 W40 W60 W80 Wariant [%]
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.