Instytut Bada Systemowych PAN
Streszczenie
W pracy przedstawiono metody modelowania sieci kanalizacyjnej i algorytm oblicze hydraulicznych dla podanych metod. W oparciu o równanie cigłoci Saint –Venanta i wzór Manninga opisujcy straty hydrauliczne uwzgldniajc zalenoci geometryczne w przewodzie kołowym wyprowadzono równania opisujce dynamik zmiany wysokoci napełnienia w sieci kanalizacyjne. Dynamika zmian napełnienia oraz nate przepływów zaley od parametrów hydraulicznych takich jak: kształt, wymiar kanału, spadek dna oraz szorstko. W oparciu o wyprowadzone zalenoci zaproponowano algorytm obliczania sieci kanalizacyjnej.
Słowa kluczowe: sie kanalizacyjna, model matematyczny przepływu cieków, algorytm modelowania sieci.
1. Wstp
W pracy przedstawiono podstawowe zagadnienia zwizane z modelowaniem sieci kanalizacyjnej. Przedstawiono równania opisujce przepływy cieków w sieci kanalizacyjnej. Zaprezentowano metody modelowania odcinków sieci i całej sieci oraz przedstawiono algorytm oblicze hydraulicznych dla podanych metod. W oparciu o równanie cigłoci Saint –Venanta i wzór Manninga opisujcy straty hydrauliczne uwzgldniajc zalenoci geometryczne w przewodzie kołowym wyprowadzono równania opisujce dynamik zmiany wysokoci napełnienia w sieci kanalizacyjne. Dla wyprowadzonych zalenoci przedstawiono schemat oblicze podstawowych zmiennych sieci (przepływów cieków, wysokoci napełnie oraz prdkoci przepływów) uwzgldniajc dynamik ich zmian. Zasygnalizowano take zagadnienia biodegradacji cieków w systemach kanalizacyjnych.
2. Uproszczone modele przepływu cieków
Ogólna posta przepływu cieków w sieci kanalizacyjnej jest opisana układem równa Saint-Venanta (równanie cigłoci, równanie dynamiki)
Przedstawione poniej dwie wersje modelu dotycz sytuacji sieci grawitacyjnej, rozgałzionej, podzielonej wzłami na segmenty. Wzłami s punkty, w których nastpuje: połczenie kilku segmentów lub gałzi sieci, zmiana parametrów sieci lub dopływ cieków do sieci (studzienka, wpusty deszczowe, studzienka połczeniowa). W wzłach połczeniowych spełnione s równania cigłoci przepływu oraz warunek zgodnoci poziomów zwierciadła cieków w kanałach łczcych.
Przyjto, e segmenty charakteryzuj si stałymi parametrami hydraulicznymi takimi jak: kształt, wymiar kanału, spadek dna oraz szorstko. Dopływ cieków odbywa si punktowo poprzez studzienki i ma charakter wolnozmienny w czasie i przestrzeni.
W tym punkcie przedstawiono uproszczone wersje modelu pracy sieci kanalizacyjnej oparte na równaniu cigłoci (1) i równaniu uwzgldniajcym straty hydrauliczne, opisane wzorem Manninga. Poniej przedstawiono zestaw zalenoci opisujcych ten model.
a) równanie cigłoci
0
q
t A x Q=
−
+
∂∂ ∂ ∂ (1) b) wzór ManningaA
J
R
Q
2/3 1/2 N 1⋅
⋅
=
(2) gdzie: A – pole przekroju, m Q – natenie przepływu, dm3/mq – boczny dopływ na jednostk długoci, dm3/s*m A
Q
v
=
– rednia prdko przepływu, m/s J – spadek dna kanałuR – promie hydrauliczny m N – współczynnik szorstkoci
Opis metody przeprowadzono na podstawie odcinka kanału przedstawionego na Rysunku 1.
q q n Q1 Q2 Qi Qn−1 Qn x1 ∆ ∆x2 ∆xi ∆xn−1 ∆xn ) t ( I q1 q2 qi qn-1
Rys. 1. Schemat odcinka kanału
Kanał ten podzielony jest na "n" czci o długociach odpowiednio n
3 2
1
,
x
,
x
,...,
x
x
∆
∆
∆
∆
. Zmiany przepływów w poszczególnych segmentach mona zapisac w postaci równa: 1 1 1Q
I
(
t
)
q
Q
=
−
−
∆
i 1 i i iQ
Q
q
Q
=
−
−
∆
− i=1,……,L (3a)Przy załoeniu, e współczynnik szorstkoci N oraz spadek dna kanału J s stałe na całej długoci rozpatrywanego odcinka zaleno okrelajca natenie przepływu ma posta:
H
r
i 2 / 1 i 3 / 2 i N 1 i
R
J
A
Q
=
⋅
⋅
(3b)Po przekształceniu równania (1) do postaci:
0
t A x Q=
+
∆ ∆ ∆ ∆ (4)i po połczenie z równaniami (3a) otrzymujemy układ równa okrelajcy zmian pola przekroju ∆A w czasie ∆t:
i i i i 1 i i
x
)
t
(
q
x
Q
Q
t
A
∆
+
∆
−
=
∆
∆
− (5) Obliczone zmiany pola przekroju s wykorzystywane przy okreleniu A w nastpnym kroku czasowym:(
)
t
t
A
)
t
(
A
t
t
A
i i i⋅
∆
∆
∆
+
=
∆
+
(6a)po połczeniu równa (5) i (6a) otrzymano:
(
)
(
)
i i i 1 i i i ix
t
)
t
(
q
Q
Q
x
t
A
t
t
A
∆
∆
⋅
+
−
⋅
∆
∆
+
=
∆
+
− (6b)Model przepływu w tym przypadku przedstawiony jest zalenociami (3a), (3b) oraz (6b). W punktach połcze kanałów dane s równania bilansu przepływów w w le tzn. Qm =0.
A wic w kadej chwili czasu t dla kadego odcinka i (od i=1 a do i=N-1) obliczany jest przepływ, a nastpnie pole przekroju czynnego A w nastpnym momencie czasu t+t.
Wartoci zmiennych w wzłach brzegowych i=0 i i=N wyznacza si stosujc równania bilansu przepływów w w le tzn. Qm =0 oraz równania zgodnoci zwierciadła.
Druga przedstawiona poniej wersja modelu zwizana jest z obliczaniem wysokoci napełnienia H. Dla kanałów o przekroju kołowym mona wykorzysta zaleno pola przekroju czynnego A od wysokoci napełnienia H.
Przyjmujc oznaczenia jak na Rysunku 2.
Rys. 2. Zalenoci midzy wielkociami w kanale o przekroju kołowym gdzie: H – wysoko napełnienia
r – promie kanału kołowego d – rednica kanału
otrzymujemy nastpujce zalenoci:
(
)
2 d 2 2H
H
d
H
arctg
sin
180
8
d
4
d
A
−
−
=
ϕ
ϕ
−
ϕ
⋅
π
−
π
=
(7)Z zalenoci (7) wynika, e A=f(H) a wic e:
t
H
H
f
t
A
∂
∂
⋅
∂
∂
=
∂
∂
(8a) gdzie:( )
ϕ
−
ϕ
⋅
π
−
π
=
sin
180
8
d
4
d
H
f
2 2 i (8b)Po odpowiednich przekształceniach otrzymujemy:
(
)
ϕ
−
π
−
⋅
=
∂
∂
)
cos(
180
H
d
H
1
4
d
H
f
2 (9a) gdzie:−
−
⋅
=
ϕ
2 d 2H
H
Hd
tg
arc
2
(9b)Z równania postaci (4) oraz z zalenoci (8a) przekształconej do postaci rónicowej otrzymujemy:
(
)
t
0
H
)
cos(
180
H
d
H
1
4
d
x
Q
i i i i i 2 i i i=
∆
∆
⋅
ϕ
−
π
−
⋅
+
∆
∆
(10a)(
)
t
)
t
(
H
t
t
H
t
H
i i i∆
−
∆
+
=
∆
∆
(10b) Przekształcenie powyszej zalenoci pozwala na okrelenie zmiany wysokoci napełnienia H w czasie ∆t:(
)
(
)
(
)
(
)
x
t
)
t
(
q
t
x
)
t
(
Q
)
t
(
Q
)
t
(
cos(
d
)
t
(
H
d
)
t
(
H
4
)
t
(
H
t
t
H
i i i i 1 i i 180 2 i i i i i i⋅
∆
∆
+
∆
⋅
∆
−
⋅
ϕ
−
⋅
−
⋅
+
=
∆
+
− π (11)gdzie: di – rednica i-tego odcinka kanału
i
ϕ
– dane zalenoci (8b) ix
t
∆
– długo odcinka czasuW tym modelu dla chwili czasu t i dla kadego odcinka i (od i=1 a do i=N-1) obliczany jest przepływ Qi i a nastpnie znajc przepływy oraz wysokoci napełnie Hi dla odcinka czasu
t obliczamy wysokoci napełnie w nastpnym momencie czasu t+t według wzoru (10) – (8b). Wykorzystujc obliczony wypływ z kanału Qn jako dodatkowy dopływ do nastpnego
przewodu, mona symulowa powysz metod dowolne fragmenty sieci. Takie rozwizanie umoliwia fragmentaryczne traktowanie wybranych obszarów sieci a nastpnie poprzez łczenie fragmentów sieci modelowanie całej sieci.
Model, zbudowany na podstawie wyej przedstawionej metody wymaga zadania danych: - charakteryzujcych układ sieci (połczenia kanałów)
- dotyczcych odcinków sieci tj. spadki, długoci, typy i wymiary kanałów, współczynniki chropowatoci
- pocztkowych (przepływy pocztkowe dla rozpoczcia oblicze np. przepływy wód infiltracyjnych)
- dotyczcych dopływów w czasie I(t) i q(t)
- dotyczcych przebiegu procesu symulacji tj. czas symulacji, kroki czasowe, podział odcinków na segmenty, rodzaj otrzymanych wyników itp.
3. Obliczanie natenia dopływów
Do danego odcinka sieci dopływaj zarówno cieki bytowo – gospodarcze i przemysłowe jak i deszczowe. W zalenoci od rodzaju cieków natenie dopływajcych cieków wyraa si rónymi zalenociami.
Dla cieków bytowo – gospodarczych i przemysłowych rozwaa si maksymalny godzinowy dopływ cieków Qdi do danego odcinka i moe on by wyraony nastpujc zalenoci:
24 q M N di hmax r
Q
=
⋅ (12)gdzie: M – liczba mieszkaców przypadajca na dany odcinek sieci
qr – redni jednostkowy odpływ cieków zaleny od wielkoci jednostki
osadniczej
Nhmax – współczynnik nierównomiernoci dobowej
Dopływy wód deszczowych do kanałów mog by zadawane bezporednio wg okrelonych na podstawie bada terenowych funkcji I(t) i q(t) lub porednio poprzez funkcje opisujce deszcz i zlewni.
Na przykład warto natenia deszczu mona okreli na podstawie bada lub ogólnych wzorów empirycznych.
Przepływ cieków opadowych mona oblicza według nastpujcego wzoru:
τ
⋅
⋅
ψ
⋅
=
q
F
Q
d d (13) w którym:Qd – spływ cieków deszczowych ze skanalizowanego terenu, [dm3l/s],
F – powierzchnia zlewni, powierzchnia terenu skanalizowanego tzn. powierzchnia z której cieki spływaj do okrelonego odcinka kanału, [ha],
Ψ
– współczynnik spływu powierzchniowego, wyraajcy stosunek iloci cieków deszczowych, które spłynły do kanalizacji, do iloci cieków deszczowych, które spadły na dany teren,τ
– współczynnik opó nienia dq
– natenie deszczu w [dm3/s ha], wyraajc objto deszczu w dm3, która spadła na powierzchni 1 ha w czasie 1 sNiecała ilo wody od razu spływa do kanału, lecz odbywa si to stopniowo z coraz bardziej odległych fragmentów zlewni. Zjawisko to uwzgldnia czas retencji terenowej, który moe by przyjmowany według. tabel lub na podstawie takich czynników, jak kształt zlewni, połoenie kanału, spadek terenu itp.
Ilo wody, która nie odpłynie do kanału tzn. wsiknie w teren, zostanie zatrzymana, wyparuje, mona uwzgldni przez zastosowanie współczynnika spływu Ψ przyjmowanego wg zamieszczanych w literaturze tabel lub obliczonego wg wzoru Reinholda:
228 . 0 d 567 . 0
t
q
M
⋅
⋅
=
ψ
(14)gdzie: q – natenie deszczu (dm3/h) td – czas trwania deszczu (min)
M – współczynnik charakteryzujcy zlewni i warunki klimatyczne
Dysponujc planem sieci kanalizacji deszczowej naley ustali powierzchni zlewni z uwzgldnieniem ukształtowania terenu, aby zostały zachowane naturalne kierunki spływu cieków opadowych do kanałów. Nastpnie dla poszczególnych terenów naley dobra warto współczynnika spływu
Ψ
. Wartoci współczynnika spływu naley przyjmowa zalenie od gstoci zabudowy lub szczelnoci pokrycia powierzchni zlewni.Natenie deszczu miarodajnego obliczane jest na podstawie parametrów, okrelanych z wieloletnich obserwacji meteorologicznych. Parametrami charakteryzujcymi deszcze, s: czas trwania, t [min], wysoko opadu, H [mm], nateniem, I = H/t, [mm/min], zasig, F [ha], prawdopodobiestwem pojawiania si P(%) lub czstotliwoci wystpowania C = 100/P, w latach. Istnieje szereg zalenoci okrelajcych zwizek pomidzy nateniem, czasem trwania i prawdopodobiestwem wystpowania deszczu.
Wród najczciej stosowanych w projektowaniu kanałów jest metoda granicznych nate stosujca wzór Błaszczyka na natenie spływu jednostkowego deszczu miarodajnego w postaci
t
0d,67 3 2 dc
H
63
,
6
q
=
(15) w którym:H – redni opad roczny, [mm]. qd – natenie deszczu (dm3/ h)
c – czstotliwo wystpowania deszczu (lata) td – czas trwania deszczu (min)
p – czstotliwoc pojawienia si deszczu (%), p=100/c
Czas trwania deszczu miarodajnego td mona obliczy z nastpujcego wzoru:
k N 1 i v L 50 1 k p d
1
,
2
t
t
t
t
i i+
=
+
⋅
=
= (16a) W zmodyfikowanej metodzie granicznych nate do wzoru (15a) dodaje si człon uwzgldniajcy dodatkowo retencj sieci i terenu zlewni powyej obliczanego przekroju=
N 1 i Q F V L A 60 w di i i i it
(16b)gdzie:
t
p – czas przepływu przez poszczególne odcinki kanału od górnego koca sieci do punktu dla którego wykonywane s obliczenia, [min],Li – długo i-tego odcinka kanału
vi – rednia prdko przepływu w i-tym odcinku
tk – czas koncentracji terenowej
Ai – pole powierzchni przekroju poprzecznego kanału
Fi – pole powierzchni zlewni bezporedniej i-tego odcinka łcznie z kanałami bocznymi
dochodzcymi do tego odcinka
Vi – wska nik objtoci kanałów bocznych i retencji terenowej na i-tym odcinku
Całkowite natenie przepływu oblicza si jako sum nate przepływu cieków bytowo-gospodarczych, przemysłowych i cieków deszczowych. Do tego natenia dodawany jest ewentualny odpływ z przelewów burzowych, umiejscowionych na odcinkach sieci powyej rozpatrywanego odcinka sieci. Czas trwania deszczu miarodajnego obliczany jest z uwzgldnieniem sieci powyej odcinka.
Drugim sposobem wyznaczania natenia deszczu miarodajnego jest metoda stałych nate, w której przyjmuje si czas trwania deszczu td = 10 min i czstotliwo c=2. Współczynnik
opó nienia , zaleny od powierzchni zlewni oraz jej spadku i kształtu okrelony jest wzorem Burkliego-Zieglera:
m
F
1
=
τ
. Współczynnikτ
moe przyjmowa wartoci od 2 do 8 (wiksze dla zlewni zwartych i o duych spadkach). Zjawisko retencji terenowej mona równie uwzgldni przez zastosowanie współczynnika f(t) zalenego od czasu.0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5t f(t) tr td t k
Rys. 3. Wykres zalenoci współczynnika dopływu f(t) od czasu t gdzie: tR – czas retencji terenowej
td – czas trwania deszczu
tk – całkowity czas trwania spływu wód deszczowych do kanału
Dla tak zadanej funkcji f(t) dopływ do kanału Qd(t) okrela zaleno:
)
t
(
f
F
q
)
t
(
Q
d=
d⋅
ψ
⋅
⋅
(17)Dopływ Qd obliczony według przedstawionych metod moe by stosowany w modelu jako
dopływ punktowy w w le sieci, ale korzystniejsze jest zadawanie go jako dopływu na jednostk długoci kanału.
4. Algorytm modelowania sieci kanalizacyjnej
Przedstawiony poniej algorytm modelowania dotyczy sytuacji sieci sanitarnej lub ogólnospławnej przedstawionej na Rysunku 4, rozgałzionej, podzielonej wzłami na segmenty.
Rys. 4. Schemat systemu kanalizacji ogólnospławnej lub sanitarnej
Algorytm oparty jest na przedstawionym wczeniej modelu pracy sieci kanalizacyjnej opisanym zalenociami (3b) i (11). W modelu tym wyznacza si z równa cigłoci wysokoci napełnie poszczególnych segmentów sieci w okrelonych przedziałach czasowych.
Przedstawiony w pracy algorytm obliczania sieci kanalizacyjnej przeprowadzony jest na podstawie nastpujcych podstawowych danych:
• typ sieci – ogólnospławna, sanitarna
• struktura sieci kanalizacyjnej – liczba odcinków, typy kanałów: grawitacyjne i cinieniowe, liczba i rodzaj wzłów,
• rozpatrywanego horyzontu czasu (podział na przedziały t) • maksymalny dopływ cieków do poszczególnych wzłów sieci, • spadek dna kanału., wymiary kanału
Zadaniem algorytmu jest (dla kadego odcinka sieci oraz ustalonych przedziałów czasu):
• wyznaczenie wysokoci napełnie ciekami, • ustalenie prdkoci przepływu, • wyznaczenie nate przepływów na odcinkach.
Przyjto, e segmenty charakteryzuj si stałymi w czasie parametrami hydraulicznymi takimi jak: kształt, wymiar kanału, spadek dna oraz szorstko. Dopływ cieków odbywa si punktowo w wzłach sieci.
Przyjto, e w wikszoci segmentów siec jest grawitacyjna, z wyjtkiem przypadków istnienia pompowni z przewodami tłocznymi (odcinki kanałów działajce po cinieniem).
Poniej przedstawimy podstawowe składowe algorytmu symulacyjnego oblicze dla kanałów o przekroju kołowym.
Krok 1. Naley wczyta dane dotyczce struktury sieci tzn.: liczb wzłów NW, liczb
odcinków NO, zbiór wzłów W = {j} zbiór odcinków U = {i}, zbiór rednic kanałów {di},
długoci odcinków
∆
i, spadki dna dla poszczególnych odcinków i=1,…, NO, współczynniki szorstkoci Ni i-tego odcinka, oraz wartoci pocztkowe: natenia przepływów Qiw poszczególnych segmentach, wysokoci napełnie Hi w poszczególnych segmentach
∆
i i=1,…,NO kinematyczny współczynnik lepkoci cieków n. Naley równie poda dane dotyczce odcinków czasut
j=
t
j−1+
∆
t
j=1,…., TDla danego okresu czasu
t
j=
t
j−1+
∆
t
j=1,…..,TKrok 2. Obliczy natenia dopływów cieków
q
i(
t
)
do poszczególnych wzłów sieci.Do danego odcinka sieci dopływaj zarówno cieki bytowo – gospodarcze i przemysłowe jak i deszczowe. W zalenoci od rodzaju cieków natenie dopływajcych cieków wyraa si rónymi zalenociami omówionymi punkcie 2 artykułu.
Krok 3. Dla obliczonego zgodnie z zalenoci (11) i (9b) napełnienia
H
(
t
)
i obliczamy pola powierzchni przekrojów czynnych Ai oraz promienie hydrauliczne Ri według wzoru:
Dla poszczególnych odcinków sieci
∆
i, i=1,…..,NO(
)
ϕ
−
ϕ
⋅
π
−
π
=
(
t
)
sin
(
t
)
180
8
d
4
d
)
t
(
A
i i 2 i i i (18)ϕ
⋅
π
−
π
⋅
ϕ
⋅
+
ϕ
⋅
−
π
=
=
π)
t
(
180
4
))
t
(
sin(
)
t
(
d
)
t
(
U
)
t
(
A
)
t
(
R
i i 2 d i 360 d i i i i i i (19a)(
)
−
−
⋅
⋅
=
ϕ
2 d i i i i i i)
t
(
H
)
t
(
H
d
)
t
(
H
tg
arc
2
)
t
(
(19b)gdzie: Ai – pole powierzchni przekroju czynnego poszczególnych odcinków
Ui – obwód zwilony poszczególnych odcinków
Krok 4. Znajc promienie hydrauliczne Ri oraz pola powierzchni przekrojów czynnych Ai
obliczamy dla poszczególnych odcinków sieci
∆
i i=1,…..,NO a). natenia przepływów Qi(
R
(
t
)
)
J
A
(
t
)
)
t
(
Q
i 2/3 i1/2 i N 1 i i⋅
⋅
=
(20)b). prdkoci przepływów vi według wzoru:
2 1 i i 3 / 2 i N 1 i
(
t
)
(
R
(
t
))
J
v
=
⋅
(21)gdzie: Ni – współczynniki szorstkoci i-tego odcinka
Ji – spadki dna kanału poszczególnych segmentów sieci
Ze wzgldu na brak wartoci współczynnika Manninga dla kanałów wykonanych z rónego rodzaju tworzyw sztucznych naley przelicza warto tego współczynnika w zalenoci od współczynnika chropowatoci bezwzgldnej N zgodnie z zalenoci:
⋅
⋅
=
⋅ i i 6 1 i N d 7 , 3 d 32 i4
g
log
K
(22)Obliczenia s realizowane kolejno dla kadego odcinka sieci, zaczynajc od połoonego najdalej od wylotu sieci, a koczc na obliczaniu odcinka najbliszego oczyszczalni cieków
Krok 5. W kadym w le sieci oblicza si równania bilansu przepływów
Q
0
i j j
=
≠ oraz warunek zgodnoci poziomów zwierciadła cieków.Krok 6. Dla kanałów tłocznych przy zadanym przepływie
Q
(
t
)
i oblicza si straty cinienia
p
i z zalenoci:Q
(
t
)
g
d
8
)
t
(
Q
8
g
d
)
t
(
p
i 2i 4 i 2 2 i i 5 i 2 i i⋅
ξ
⋅
⋅
π
+
⋅
∆
⋅
⋅
π
λ
=
(23a)gdzie:
λ
i – współczynnik strat liniowych dla i-tego odcinka obliczany przy pomocy wzoru Colebrooka-White’a lub WaldenaLi – długo rozpatrywanego odcinka
i
ξ
– współczynnik strat lokalnych w przewodzieZ uwagi na uwikłan zaleno współczynnika λ we wzorze Colebrooka-White’a do obliczenia przyblionej wartoci współczynnika λ stosuje si wzór Waldena postaci:
ε
⋅
+
⋅
−
=
λ
i 0,915 i268
,
0
Re
1
,
6
log
2
1
(23b)gdzie:
ε
i – chropowatoc wzgldnai i i
d
N
=
ε
Re – liczba Reynoldsa i i i
d
v
Re
υ
⋅
=
υi – kinetyczny współczynnik lepkoci
vi – prdko przepływu
Krok 7. Znajc wartoci nate przepływów
Q
i(
t
)
we wszystkich segmentachrozpatrywanej sieci wyznaczamy wysokoci napełnie kanałów w nastpnym okresie czasu
t
t
t
j+1=
j+
∆
według równania:(
)
(
)
(
)
(
)
x
t
)
t
(
q
t
x
)
t
(
Q
)
t
(
Q
)
t
(
cos(
d
)
t
(
H
d
)
t
(
H
4
)
t
(
H
t
t
H
i i i i 1 i i 180 2 i i i i i i⋅
∆
∆
+
∆
⋅
∆
−
⋅
ϕ
−
⋅
−
⋅
+
=
∆
+
− π (24)Obliczenia s realizowane kolejno dla kadego odcinka sieci
∆
i, zaczynajc od połoonego najdalej od wylotu sieci, a koczc na obliczaniu odcinka najbliszego oczyszczalni cieków. Po obliczeniu wysokoci napełnie we wszystkich segmentach sieci przechodzimy do Kroku 2 rozpatrywanego algorytmu.5. Biodegradacja cieków w kanalizacji
Badania prowadzone w cigu ostatnich kilkunastu lat zmieniaj sposób postrzegania zjawisk zwizanych z systemem kanalizacyjnym i z działaniem oczyszczalni cieków z czci biologiczn. Zauwaono, e procesy mikrobiologiczne, które wizano z konkretnymi urzdzeniami oczyszczalni cieków, zachodz w systemie kanalizacyjnym przed wejciem do oczyszczalni. W efekcie do oczyszczalni mog wpływa cieki o parametrach rónych od załoonych przy projektowaniu oczyszczalni. Aby skutecznie opisa przemiany zachodzce w systemie kanalizacyjnym przydatnym moe si okaza model matematyczny opisujcy procesy tlenowe i beztlenowe powodujce biodegradacj cieków. Wydaje si, ze przemiany biochemiczne zachodzce w systemie kanalizacyjnym naley traktowa jako jeden z elementów procesu oczyszczania cieków i traktowa jako proces technologiczny oczyszczalni. Wobec tego systemy kanalizacyjne powinny by traktowane jako bioreaktory wstpnego podczyszczania cieków oraz cz zintegrowanej gospodarki wodno-ciekowej.
%LEOLRJUDILD
[1] Biedugnis S: Metody informatyczne w wodocigach i kanalizacji. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1998.
[2] Bogdan L., Petriczek G.: Algorytmy komputerowe obliczania sieci kanalizacyjnych. Studia i Materiały Polskiego Stowarzyszenia Zarzdzania Wiedz, ss. 23–35, Bydgoszcz 2008.
[3] Chudzicki J., Sosnowski S.: Instalacje kanalizacyjne. Wydawnictwo „Seidel-Przywecki” Sp. z o.o, Warszawa 2004.
[4] Łagód G., H.Sobczuk H., Suchorab Z.: Kolektory kanalizacyjne jako cz kompleksowego układu oczyszczania cieków. Mat.konf.II Kongresu Inynierii rodowiska, Monografie Komitetu Inynierii rodowiska PAN, vol.32, t.1, Warszawa 2005, s. 835–843.
[5] Mizgalewicz P., Knapik K., Wieczysty A.: Analiza pracy sieci kanalizacyjnych przy zastosowaniu EMC. Ochrona rodowiska nr 434/3–4 (20–21), 1984.
[6] Niedzielski W.: Charakter przepływu w sieci kanalizacji deszczowej. Ochrona rodowiska, nr 434/3–4 (20–21), 1984.
[7] Wartalski J.: Komputerowe metody projektowania i analizy hydraulicznej sieciowych układów kanalizacyjnych. Ochrona rodowiska, nr 434/3–4 (20–21), 1984.
[8] Serek M.: Zastosowanie mikrokomputerów do obliczania sieci kanalizacji deszczowej. Ochrona rodowiska, nr 488/1–2 (27–28), 1986.
DYNAMICAL SEWAGE FLOW MODELS IN MUNICIPAL WASTEWATER NETWORKS
Summary
In the paper the modelling methods of sewage network are presented as well as the calculation algorithm for this problem. The problem of dynamical filling of the canal is considered and the simulation algorithm for this case is shown.
Keywords: the sewage network, the mathematical models of sewage flow, the algorithm of sewage network modeling.
Lucyna Bogdan Grayna Petriczek
Instytut Bada Systemowych PAN e-mail: bogdan@ibspan.waw.pl petriczek@ibspan.waw.pl
