Modelowanie hydrauliczne kanalizacji sanitarnej – przyszłość czy teraźniejszość?

Hydraulic modeling of sanitary sewer system – future or present?
Fot. www.sxc.hu

Wykonany i skalibrowany model to użyteczne narzędzie do oceny warunków hydraulicznych. Optymalne zwymiarowanie zapewnia wymaganą wydajność i pozwala ograniczyć koszty inwestycyjne i eksploatacyjne.

Korzyści uwidaczniają się szczególnie w przypadku rozległych zlewni grawitacyjno-pompowych na terenach gmin wiejskich. Modelowanie może znaleźć zastosowanie już na etapie rozwiązań koncepcyjnych przy tworzeniu programów funkcjonalno-użytkowych, a w pewnych przypadkach przy wykonywaniu projektów budowlanych może zastąpić tradycyjne metody obliczania.

Modelowanie hydrauliczne kanalizacji stosowane jest od wielu lat, ale do niedawna ograniczało się przede wszystkim do prac naukowców. Zakłady wodociągowo-kanalizacyjne zaczęły stopniowo wykorzystywać modele sieci wodociągowych ze względu na wiele korzyści, w tym finansowych. Przedsiębiorstwa wod-kan zarządzają jednak przeważnie siecią kanalizacji sanitarnej, a kanalizacja deszczowa stanowi własność gminy lub miasta i pozostaje zwykle pod zarządem władz administracyjnych.

W ostatnich latach, wraz z upowszechnieniem się narzędzi informatycznych i dostępnością oprogramowania, wzrosło zainteresowanie praktycznym zastosowaniem modelowania także sieci kanalizacyjnych. Dostępne są programy komercyjne, a także ogólnodostępne (bezpłatne).

Przeczytaj koniecznie: Analiza wielokryterialna – narzędzie do wyboru systemu usuwania i oczyszczania ścieków z terenów wiejskich >>

Dużą popularność zdobył program SWMM 5.0 Amerykańskiej Agencji ds. Ochrony Środowiska (U.S. Environmental Protection Agency) dostępny wraz z kodami źródłowymi dla silnika obliczeniowego i interfejsu graficznego. Pierwsza wersja SWMM powstała na przełomie lat 60. i 70. XX wieku, ale dopiero wersja z 2004 r., m.in. dzięki internetowi i pracy w środowisku Windows, stała się bardzo popularna. Program ten umożliwia wykonywanie obliczeń w układzie stacjonarnym dla modelu fali kinematycznej oraz modelu fali dynamicznej [1, 2].

Model stacjonarny wykonuje obliczenia dla warunków przepływu jednostajnego i jest najprostszym wykorzystywanym do obliczeń w programie. Jednak nie uwzględnia on takich zjawisk, jak: spiętrzenie, retencja kanałowa, zmiana kierunku przepływu, przepływy pod ciśnieniem, straty na wlocie i wylocie z kanału.

SPRAWDŹ ZAWARTOŚĆ >>
Projektowanie instalacji kanalizacji deszczowej
SPRAWDŹ CENĘ >>

Model fali kinematycznej w porównaniu do stacjonarnego uwzględnia zjawisko wylania nadmiaru ścieków na powierzchnię terenu oraz ich powrót do kanału po obniżeniu się poziomu ścieków w przewodach. W tym modelu zwierciadło ścieków jest równoległe do dna kanału.

Najbardziej zaawansowany model fali dynamicznej dostępny w programie opisuje nieustalony ruch wolnozmienny w oparciu o równania Saint-Venanta. Model uwzględnia spiętrzenie napełnienia i przepływy ciśnieniowe, retencję kanałową, opory przepływu na wlocie i wylocie do kanału oraz zmianę kierunku przepływu. Podobnie jak model fali kinematycznej uwzględnia zjawisko wylania i powrotu ścieków do kanału.

Przeczytaj także: Modele opadów do bezpiecznego projektowania kanalizacji >>

Zakres stosowania modelu kinematycznego i dynamicznego podaje PN-EN 752 Zewnętrzne systemy kanalizacyjne [3]. Pomimo że program SWMM 5 przeznaczony jest głównie do modelowania kanalizacji deszczowej, znajduje zastosowanie również w przypadku kanalizacji sanitarnej [4].

Poniżej podano przykład modelu hydraulicznego kanalizacji sanitarnej pracującej w układzie grawitacyjno-pompowym wykonanego za pomocą tego programu z wykorzystaniem modelu fali dynamicznej. Model wykonano w oparciu o założenia projektowe dla wsi Zendek w powiecie tarnogórskim.

Zlewnia

Zendek ma ok. 1100 mieszkańców (docelowo 1600), ok. 250 budynków jednorodzinnych i małą szkołę. Woda do celów pitnych i sanitarnych dostarczana jest do wszystkich gospodarstw domowych z gminnej sieci wodociągowej. Zabudowa skupiona jest w jednej linii wzdłuż ul. Głównej o długości ok. 5 km. Teren wzdłuż ulicy opada od rzędnej wynoszącej ok. 303 m n.p.m. na krańcu wschodnim do 290 m n.p.m. na krańcu zachodnim. W profilu terenu w środkowej części występuje wyraźne pofałdowanie (rys. 1), tym samym konieczne jest zastosowanie lokalnych przepompowni ścieków.

Projekt

Ukształtowanie i spadki terenu oraz warunki geologiczne i hydrogeologiczne wpływające na możliwą głębokość prowadzenia robót ziemnych przemawiają za podziałem obszaru na pięć zlewni – ZL i zastosowaniem lokalnych przepompowni – P (rys. 2).

Ścieki sanitarne z obszaru poszczególnych zlewni odprowadzane są grawitacyjnie do przepompowni, a później pompowane rurociągami tłocznymi do studzienek rozprężnych kolejnych zlewni, tworząc układ szeregowy. Ścieki z przepompowni P5 pompowane są poza obszar wsi w kierunku oczyszczalni ścieków.

Założenia projektowe zakładały zastosowanie pomp z wirnikami o wolnym przelocie min. 80 mm. Wymusza to przyjęcie średnicy nominalnej polietylenowych rurociągów tłocznych min. 90 mm, dla której obliczyć można wymagane natężenie przepływu ścieków spełniające warunek samooczyszczania przy zachowaniu minimalnego naprężenia stycznego na granicy rura-ciecz. Zgodnie z wytycznymi inwestora kanały grawitacyjne zostały zaprojektowane z rur PVC-U o sztywności obwodowej SN 8.

Model hydrauliczny

W procesie projektowania kanalizacji sanitarnej tradycyjnie wykonuje się obliczenia natężeń przepływów na poszczególnych odcinkach kanałów na potrzeby doboru średnic przewodów oraz sprawdzenia napełnień i prędkości przepływów. Wydajność przepompowni określa się natomiast na podstawie maksymalnych godzinowych dopływów ścieków. Wykorzystanie modelu fali dynamicznej pozwala uwzględnić zjawisko retencji w kanałach i wynikające z niego opóźnienie przepływu oraz śledzić zmienność w czasie parametrów hydraulicznych badanej sieci.

Warto przeczytać: Projektowanie pompowni ścieków – wybrane zagadnienia >>

Na edycję modelu składają się dwa etapy. Pierwszy obejmuje odtworzenie geometrii sieci kanalizacyjnej. Zadanie to jest ułatwione w przypadku sieci projektowanych, dla których źródłem danych jest projekt wykonawczy. W przypadku sieci istniejących źródłem danych mogą być zasoby kartograficzne (mapy) w dowolnej formie, a jako uzupełnienie – karty studzienek.

W razie braku danych archiwalnych konieczne jest przeprowadzenie inwentaryzacji geodezyjnej. Dla sieci położonych na terenach objętych wpływem eksploatacji górniczej nieodzowna może być niwelacja geodezyjna rzędnych terenu. W modelowaniu starszych sieci kanalizacyjnych pomocne mogą być również wyniki inspekcji telewizyjnej w celu weryfikacji średnic i spadków kanałów oraz określenia ich stanu technicznego mającego wpływ na współczynniki szorstkości rurociągów.

Czytaj dalej: Opracowanie modelu hydraulicznego >>

   05.08.2014

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Jak uzyskać do 5000 zł za polecenie instalacji na gaz »

ogrzewanie na gaz


 

Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skróć czas montażu i uruchomienia układu mieszającego nawet o 50% »

uklad mieszający projektowanie



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co osuszy powierznię do 80 m² »

osuszanie pomieszczeń


 

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Instalacje PV z magazynami energii
  • - Wentylacja obiektów gastronomicznych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl