Epa SWMM 5.1 Wykorzystanie i rozbudowa modelu sieci kanalizacyjnej

(1)

Epa SWMM 5.1

Wykorzystanie i rozbudowa modelu sieci kanalizacyjnej

Ireneusz Nowogoński

2018-04-25

(2)

(3)

Spis treści

1 Wstęp 9

2 Podstawowe elementy okna programu EPA SWMM 11

2.1 Okno główne programu SWMM . . . 11

2.2 System menu . . . 11

2.2.1 File (Plik) . . . 11

2.2.2 Edit (Edycja) . . . 12

2.2.3 View (Widok) . . . 13

2.2.4 Project (Projekt) . . . 15

2.2.5 Report (Raporty) . . . 16

2.2.6 Tools (Narzędzia) . . . 19

2.2.7 Window (Okno) . . . 22

2.2.8 Help (Pomoc) . . . 22

2.3 Pasek narzędzi . . . 22

2.3.1 Standard . . . 23

2.3.2 Map . . . 23

2.3.3 Object . . . 24

2.4 Przeglądarka Projekt/Mapa . . . 25

2.4.1 Przeglądarka Project . . . 25

2.4.2 Przeglądarka Mapa . . . 25

2.5 Obszar roboczy . . . 26

2.6 Belka statutowa . . . 26

2.6.1 Auto-Length (Automatyczne długości) . . . 27

2.6.2 Offsets (Wyrównanie) . . . 27

2.6.3 Flow Units (Jednostki miary) . . . 27

2.6.4 Run Status (Status wyników) . . . 27

2.6.5 Zoom Level (Powiększenie) . . . 27

2.6.6 XY Location (Współrzędne x,y) . . . 27

3 Podstawowe elementy modelu 29 3.1 Obiekty wizualne . . . 29

3.2 Obiekty niewizualne . . . 31

3.3 Fizyczna charakterystyka wybranych obiektów modelu . . . 32

3.3.1 Szerokość hydrauliczna zlewni . . . 32

3.3.2 Średni spadek zlewni . . . 33

3.3.3 Infiltracja wód opadowych do gruntu . . . 33

3.4 Podstawowe cechy obiektów modelu hydraulicznego . . . 34

3.4.1 Węzły (Nodes) . . . 34

3.4.2 Odcinki obliczeniowe (Links) . . . 37

3.5 Podstawowe cechy obiektów modelu hydrologicznego . . . 41

3.5.1 Rain Gages . . . 41

3.5.2 Subcatchments . . . 42

3.5.3 Aquifers . . . 44

3.5.4 Snow Packs . . . 45

3.5.5 Unit Hydrographs . . . 46

3.5.6 LID Controls . . . 47

4 Ustawienia domyślne 50

(4)

5 Odtwarzanie geometrii sieci 52

5.1 Dodawanie elementów podstawowych . . . 52

5.1.1 Elementy typu „punkt” . . . 52

5.1.2 Elementy typu „odcinek” . . . 52

5.2 Usuwanie obiektów . . . 52

5.2.1 Elementy typu „punkt” . . . 52

5.2.2 Elementy typu „odcinek” . . . 53

6 Edycja wybranych danych dla dużej ilości obiektów 54 7 Najczęściej wykonywane czynności edycyjne 61 7.1 Dostawienie dodatkowego odcinka sieci . . . 61

7.2 Dostawienie dodatkowego węzła sieci na istniejącym kanale . . . 62

7.3 Korekta przebiegu istniejącego odcinka sieci . . . 63

7.4 Zmiana funkcji węzła . . . 64

7.5 Zmiana funkcji odcinka . . . 64

7.6 Dostawienie dodatkowej zlewni deszczowej . . . 65

8 Ustawienia projektu 67 8.1 Opcje General . . . 67

8.2 Opcje Dates . . . 69

8.3 Opcje Time Step . . . 70

8.4 Opcje Dynamic Waves . . . 71

8.5 Opcje Files . . . 73

8.6 Opcje Reporting . . . 75

8.7 Edytor Events . . . 76

9 Prezentacja wyników 78 9.1 Wyniki na mapie . . . 78

9.2 Raporty tabelaryczne . . . 78

9.3 Raporty graficzne . . . 79

9.4 Drukowanie wyników . . . 83

10 Rozwiązania typowych zagadnień 85 10.1 Zmiana zagospodarowania zlewni . . . 85

10.2 Wprowadzenie punktowego dopływu ścieków . . . 85

10.3 Zmiana poziomu wód odbiornika . . . 85

10.4 Ocena warunków sieci na profilu sieci . . . 86

10.5 Ocena warunków w węźle sieci . . . 86

10.6 Ocena warunków w odcinku sieci . . . 86

11 Słownik podstawowych terminów 89

12 Kody błędów 91

(5)

Spis rysunków

1 Główne okno programu EPA SWMM . . . 11

2 Okno „Copy To..” . . . 12

3 Okno „Find Object” . . . 13

4 Okno „Map dimensions” . . . 14

5 Podmenu - Backdrop (podkład) . . . 14

6 Okno „Backdrop dimension” . . . 15

7 Okno „Map Query” . . . 15

8 Okno „Overview” . . . 16

9 Zawartość okna Project Summary (podsumowanie) . . . 16

10 Dane wejściowe projektu - Details . . . 17

11 Okno z danymi do kalibracji - Calibration data . . . 18

12 Okno Summary Results . . . 18

13 Okno Preferences . . . 19

14 Okno Map Options . . . 20

15 Okno Tool Options . . . 22

16 Toolbar - standard . . . 23

17 Toolbar - map . . . 23

18 Toolbar - object . . . 24

19 Przeglądarka Projekt/Map . . . 25

20 Belka statutowa . . . 26

21 Okno właściwości węzła obliczeniowego . . . 29

22 Okno właściwości odcinka obliczeniowego . . . 30

23 Okno właściwości zlewni deszczowej . . . 31

24 Przykład zlewni asymetrycznej . . . 32

25 Wprowadzenie kanału otwartego użytkownika . . . 37

26 Wprowadzenie kanału zamkniętego użytkownika . . . 39

27 Zawartość okna edytora Snow Pack . . . 45

28 Zawartość okna edytora Unit Hydrograph . . . 47

29 Okno edytora LID Control . . . 48

30 Zawartość okna Project Defaults (domyślne) . . . 50

31 Dodawanie punktu obliczeniowego . . . 52

32 Dodawanie odcinka obliczeniowego . . . 52

33 Usuwanie punktu obliczeniowego . . . 53

34 Usuwanie odcinka obliczeniowego . . . 53

35 Wybór dużej ilości obiektów do edycji . . . 54

36 Edycja dużej ilości obiektów . . . 56

37 Edycja grupowa - przykład 1 (krok 1) . . . 57

45 Wprowadzenie dodatkowego węzła obliczeniowego . . . 61

46 Układ rozbudowany o dodatkowy węzeł . . . 61

47 Wprowadzenie dodatkowego odcinka obliczeniowego . . . 62

48 Układ rozbudowany o dodatkowy odcinek obliczeniowy . . . 62

(6)

49 Układ rozbudowany o niepodłączony węzeł obliczeniowy . . . 62

50 Układ rozbudowany o prawidłowo dodany węzeł obliczeniowy . . . 63

51 Przełączenie w tryb edycji punktów pośrednich . . . 63

52 Przełączenie w tryb edycji punktów pośrednich - menu kontekstowe . . . 64

53 Menu zarządzania punktami pośrednimi . . . 64

54 Zmiana funkcji węzła . . . 64

55 Zmiana funkcji odcinka . . . 65

56 Wprowadzenie dodatkowej zlewni deszczowej . . . 65

57 Układ rozbudowany o dodatkową zlewnię deszczową . . . 66

58 Wybór opcji symulacji z okna przeglądarki . . . 67

59 Okno opcji symulacji - zakładka General . . . 68

60 Okno opcji symulacji - zakładka Dates . . . 69

61 Okno opcji symulacji - zakładka Time Steps . . . 70

62 Okno opcji symulacji - zakładka Dynamic Wave . . . 72

63 Okno opcji symulacji - zakładka Files . . . 73

64 Okno Interface File Selector . . . 75

65 Okno opcji Reporting . . . 76

66 Okno edytora Events . . . 77

67 Prezentacja wyników w obszarze roboczym . . . 78

68 Zawartość okna wyboru raportu tabelarycznego . . . 79

69 Okna raportu tabelarycznego . . . 79

70 Okno dialogowe przygotowania profilu . . . 80

71 Okno profilu wybranego fragmentu sieci . . . 81

72 Wykres typu zmienność w czasie (time series) . . . 81

73 Wykres typu zmienność w czasie (time series) dla dwu obiektów . . . 82

74 Wykres typu punktowego (scatter) . . . 83

75 Zawartość okna Page Setup (ustawienia wydruku) . . . 84

76 Okno podglądu wydruku . . . 84

77 Okno wykresu zmienności napełnienia w wybranym węźle . . . 86

(7)

Spis tablic

1 Początkowa intensywność infiltracji f₀ . . . 33

2 Końcowa intensywność fltracji fk . . . 34

3 Typowe przekroje poprzeczne kanałów . . . 38

4 Słownik podstawowych terminów . . . 89

5 Kody błędów . . . 91

(8)

(9)

1. Wstęp

Storm Water Management Model stworzony został na zamówienie US Environmental Protection Agency i jest rozwijany od lat siedemdziesiątych. Dostępny bezpłatnie wraz z kodem źródłowym i podstawowym interfejsem użytkownika. Wersja instalacyjna programu Epa SWMM dostępna jest na stronie:

https://www.epa.gov/water-research/storm-water-management-model-swmm link bezpośredni:

https://www.epa.gov/sites/production/files/2017-03/swmm51012_setup_2.exe

Pliki wsadowe i wynikowe są plikami tekstowymi ASCII, co pozwala na integrację z progra- mami firm niezależnych, m. in. systemów GIS. Model SWMM jest dynamicznym modelem zjawiska opad-odpływ, który może być wykorzystany dla pojedynczych zdarzeń lub długotermi- nowych symulacji odpływów ilościowych i jakościowych ze zlewni zurbanizowanych. Komponent odpływu wykorzystuje kolekcję zlewni przyjmujących opad atmosferyczny oraz generujących odpływ. Odpływ transportowany jest systemem rurociągów, kanałów, obiektów podczyszcza- jących, retencyjnych, pompowni i urządzeń regulacyjnych w czasie przyjętego czasu symulacji podzielonego na kroki (odstępy) czasu. Wykorzystywane są trzy podstawowe modele:

• model hydrologiczny;

• model hydrauliczny;

• model jakościowy.

Model hydrologiczny Model uwzględnia różne procesy hydrologiczne powodujące pow- stanie odpływów z obszarów zurbanizowanych i uwzględnia następujące procesy:

• opady deszczu;

• parowanie ze zbiorników wody stojącej;

• akumulacja śniegu i topnienie śniegu;

• infiltracja deszczu do gleby;

• infiltracja do warstw wodonośnych;

• przepływy między wodą gruntową i drenażami;

• nieliniowe magazynowanie przy przepływie powierzchniowym.

Model hydrauliczny umożliwia:

• modelowanie sieci o nieograniczonych rozmiarach;

• wykorzystanie szerokiego spektrum standardowych otwartych i zamkniętych przekrojów kanałów;

• możliwość lokalizowania: zbiorników magazynowo-podczyszczających, separatorów, pompowni, przelewów i zwężek;

(10)

• uwzględnienie deszczowych dopływów powierzchniowych, przenikanie wody gruntowej, infiltracji zależnej od opadu, dopływów ścieków sanitarnych oraz dopływów definiowanych przez użytkownika;

• wykorzystanie uproszczonego modelu fali kinematycznej lub pełnego modelu fali dynamicznej;

• uwzględnienie dodatkowych zjawisk: cofka, podtopienie, przepływ zwrotny, retencja powierzch- niowa;

• wprowadzenie definiowanych przez użytkownika reguł umożliwiających symulację pracę pompowni, otwieranie zastawek lub regulowanie wysokości krawędzi przelewowych.

Model jakościowy pozwala na symulację następujących procesów:

• powstawanie zanieczyszczeń pogody suchej;

• wypłukiwanie zanieczyszczeń w czasie opadów;

• wprowadzenie zanieczyszczeń opadających razem z deszczem;

• redukcja zanieczyszczeń pogody suchej po nawalnych opadach;

• wprowadzanie zanieczyszczeń w postaci ścieków sanitarnych;

• redukcja zanieczyszczeń w urządzeniach podczyszczających i w wyniku naturalnych pro- cesów w czasie przepływu.

(11)

2. Podstawowe elementy okna programu EPA SWMM

2.1. Okno główne programu SWMM

Po zainstalowaniu programu i uruchomieniu programu użytkownik uzyskuje dostęp do głównego okna programu. Wykorzystano typowe rozwiązania budowy interfejsów użytkownika charak- terystycznych dla systemów Windows.

Dostępne są więc typowe obiekty, takie jak: system rozwijanych menu, pasek ikon umożli-

Rys. 1. Główne okno programu EPA SWMM

wiający uruchomienie najczęściej używanych narzędzi oraz belkę statutową na której prezentowane są dane pomocnicze (np. lokalizacja kursora w układzie współrzędnych) oraz podstawowe przełączniki umożliwiające m.in. zmianę jednostek podstawowych wartości fizycznych.

Dodatkowo, po lewej stronie ekranu zlokalizowano okno umożliwiające dostęp do danych ele- mentów modelu oraz pasek ikon elementów umożliwiających budowę modelu. W oknie właści- wości po uaktywnieniu zakładki Map, użytkownik uzyskuje dostęp do narzędzi ułatwiających dostęp do wyników obliczeń. Oprogramowanie oparte jest o technikę SDI, tzn. możliwe jest otwarcie tylko jednego projektu przy jednym uruchomieniu programu. Uruchomienie kilku pro- jektów na jednym stanowisku PC wymaga uruchomienia kolejnej kopii programu.

2.2. System menu

2.2.1. File (Plik)

Menu File (Plik) zawiera następujące rozkazy:

• New (Nowy projekt) - usunięcie aktualnych danych, rozpoczęcie nowego projektu z domyśl- nymi ustawieniami;

• Open. . . (Otwórz. . . ) - wczytanie projektu zapisanego na dysku;

• Reopen (Otwórz ponownie) - lista maksymalnie dziesięciu ostatnio edytowanych plików;

(12)

• Save (Zapisz) - zapisanie zmian wprowadzonych do projektu od momentu poprzedniego zapisu (jeżeli projekt nie był zapisywany, to uruchamiana jest funkcja Save As. . . (Zapisz Jako. . . );

• Save As. . . (Zapisz Jako. . . ) - zapisywanie aktualnego projektu pod nazwą wpisaną przez użytkownika w lokalizacji wskazanej przez użytkownika (zapisywane są pliki o rozszerze- niu INI i INP);

• Export (Eksportuj) - możliwość exportu części danych w postaci:

– Map... (Mapy) - w postaci:

∗ MAP - zapisanej w postaci tekstowej lokalizacji wierzchołków zlewni deszczowych i danych deszczomierzowych – rozszerzenie MAP;

∗ EMF – Eenhanced metafile - format zapisu grafiki typowy dla systemu Windows stosowany np. jako format plików wysyłanych do drukarek;

∗ DXF - Drawing Exchange Format – format pliku umożliwiający wczytanie schematu sieci do programu AutoCAD;

– Hot Start File... („Gorący start”) - pozwala wygenerować pliki pozwalające na uniknię- cie niestabilności numerycznej w początkowej fazie działania;

– Statut/Summary Report (Raporty Status i Podsumowanie) - zapis do pliku raportów Status po wykonaniu obliczeń i raport Podsumowanie;

• Combine (Łączenie) - wczytanie dodatkowych plików konfiguracyjnych do pliku m. in.

pliku Hot Start File... („Gorący start”);

• Page Setup (Ustawienia Strony) - okno ustawień wydruku;

• Print Preview (Podgląd wydruku) - podgląd wydruku;

• Print (Drukuj) - wydruk wybranych informacji; procesowi wydruku podlega zawartość aktualnie wybranego okna;

• Exit (Wyjście) - wyjście z programu.

2.2.2. Edit (Edycja)

Menu Edit (Edycja) zawiera następujące rozkazy:

Rys. 2. Okno „Copy To..”

(13)

• Copy To (Kopiuj do...) - zapis danych do schowka systemu Windows lub do pliku (rysunek 2);

• Select Object (Wybierz obiekt) - przełączenie do trybu wyboru obiektów;

• Select Vertex (Wybierz wierzchołek) - możliwość wyboru wierzchołka zlewni lub punktu załamania odcinka kanału;

• Select Region (Zaznacz obszar) - wybór obiektów poprzez zaznaczenie zamkniętej łamanej obwiedni;

• Select All (Zaznacz wszystko) - wybór wszystkich obiektów w projekcie;

• Find Object (Znajdź obiekt) - możliwość odszukania na mapie obiektu (odcinka, węzła, zlewni) po podaniu nazwy obiektu (rysunek 3);

Rys. 3. Okno „Find Object”

• Edit Object - uruchomienie okna „Właściwości” z listą cech aktualnie aktywnego obiektu;

• Delete Object - usunięcie wybranego obiektu wraz obiektami połączonymi;

• Group Edit - edycja wybranej cechy wielu obiektów; szczegółowo opisane w rozdziale 6;

• Group Delete - jednoczesne usunięcie wielu obiektów wybranych np. przy użyciu „Select Region” oraz obiektów połączonych.

2.2.3. View (Widok)

Menu View (Widok) zawiera następujące rozkazy:

• Dimension (Wymiary) - okno konfiguracyjne jednostek miary i wielkości obszaru roboczego mapy (rysunek 4);

• Backdrop (Podkład rysunku) - narzędzie pozwalające na wykorzystanie rysunków (pod- kładów) bitmapowych, takich, jak: plan ulic, mapa topograficzna itp. Obraz może być plikiem Windows metafile, bitmapą lub plikiem JPEG (rysunek 5):

– Load (Wczytaj) - wczytuje obraz z tłem do projektu;

– Unloads (Usuń) - usuwa obraz z tłem z projektu;

– Align (Dopasuj) - pozwala dopasować obraz tła do wprowadzonego schematu kanałów poprzez przesunięcie;

(14)

Rys. 4. Okno „Map dimensions”

Rys. 5. Podmenu - Backdrop (podkład)

– Resize (Przeskaluj) - zmiana rozmiaru/położenia obrazu tła poprzez wprowadzenie współrzędnych narożników obrazu (rysunek 6);

– Watermark (Znak wodny) - przełączenie grafiki z trybu normalnego (zapisanego w pliku) na tryb rozjaśniony i odwrotnie;

• Pan (Przesuwanie) - przesuwanie podglądu projektu w polu roboczym;

• Zoom In (Powiększenie) - możliwość powiększenia wybranego fragmentu mapy; po klin- ięciu lewym klawiszem myszy następuje powiększenie 2x; narysowanie prostokąta przy wciśniętym lewym klawiszu myszy umożliwia powiększenie wybranego wycinka;

• Zoom Out (Zmniejszenie) - kliknięcie lewym klawiszem myszy powoduje powrót do poprzedniego współczynnika skali;

• Full Extent (Granice rysunku) - powrót do współczynnika powiększenia 100% - maksy- malne wypełnienie pola roboczego założonymi granicami projektu;

• Query (Zapytanie) - możliwość lokalizacji obiektów spełniających zadany warunek; na rysunku 7 zmiana koloru wartości „powierzchnia zlewni” mniejszych od 0,6 ha;

• Overview (Podgląd) - uruchomienie okna podglądu projektu; czerwonym prostokątem oznaczono wycinek mapy prezentowany w oknie roboczym (rysunek 8);

• Objects (Obiekty) - lista przełączników widoczności obiektów;

• Legends (Legendy) - lista przełączników widoczności legend (zlewni, węzłów, odcinków) i ramki czasu; istnieje możliwość dopasowania legend do wymagań użytkownika;

(15)

Rys. 6. Okno „Backdrop dimension”

Rys. 7. Okno „Map Query”

• Toolbars (Przyborniki) - lista przełączników widoczności przyborników (zestawów ikon przyspieszających dostęp do podstawowych funkcji programu):

Standard - zestaw funkcji umożliwiających bieżącą obsługę programu;

Map - zestaw funkcji umożliwiających edycję danych i obsługę pola roboczego;

Object - zestaw funkcji umożliwiających dodawanie obiektów modelu.

2.2.4. Project (Projekt)

Menu Project (Projekt) zawiera następujące rozkazy:

• Summary (Podsumowanie) - zestawienie ilościowe obiektów zawartych w projekcie i podstawowe ustawienia projektu (rysunek 9);

• Details (Szczegóły) - zestawienie wszystkich obiektów zawartych w projekcie wraz z wprowadzonymi danymi szczegółowymi. Podzielone na rozdziały w kolejności w jakiej występują w pliku zapisanym na dysku (rysunek 10);

(16)

Rys. 8. Okno „Overview”

Rys. 9. Zawartość okna Project Summary (podsumowanie)

• Defaults (Domyślne) - domyślne wartości edytora danych; szczegółowy opis w rozdziale 4;

• Calibration Data (Dane kalibracyjne) - okno umożliwiające dołączenie do projektu plików z wartościami zarejestrowanymi przez urządzenia pomiarowe bezpośrednio w obiektach sieci (rysunek 11);

• Add a New Object (Dodaj nowy obiekt) - dodawanie nowego obiektu do projektu. Funkcja jest aktywna o ile w liście kategorii obiektów okna Przeglądarki Projekt/Mapa (rozdział 2.4) została wybrana kategoria związana z obiektami jednostkowymi;

• Run Simulation - uruchomienie symulacji.

2.2.5. Report (Raporty)

Menu Report (Raporty) zawiera następujące rozkazy:

• Status - status poprzedniego uruchomienia obliczeń; ewentualna lista błędów, ostrzeżeń itp.;

(17)

Rys. 10. Dane wejściowe projektu - Details

• Summary Summary Results (Podsumowanie wyników) - raport podsumowujący wyniki dla zlewni, węzłów i odcinków w projekcie po wybraniu z listy wyboru oczekiwanej tabeli.

Okno Podsumowania wyników może wyglądać jak na rysunku 12. Rozwijana lista pozwala na wybór następujących zestawień:

– Subcatchment Runoff (odpływ ze zlewni deszczowej);

– LID Performance (skuteczność technik ograniczenia wpływu rozwoju);

– Groundwater Summary (wody gruntowe);

– Subcatchment Washoff (spłukiwanie zanieczyszczeń ze zlewni);

– Node Depths (napełnienie w węzłach);

– Node Inflows (dopływy do węzła);

– Node Surcharging (podtopienie w węźle);

– Node Flooding (odpływ na powierzchnię terenu);

– Storage Volumes (wykorzystanie pojemności obiektów retencyjnych);

– Outfall Loadings (obciążenie odpływów);

– Link Flows (przepływy przez odcinki);

– Flow Classification (klasyfikacja przepływów);

– Conduit Surcharging (podtopienie kanałów);

– Link Pollutant Loads (ładunki zanieczyszczeń na odcinkach);

– Pumping Summary (tłoczenie przez pompownie).

Aktywne są tylko zestawienia reprezentowane w projekcie skutkujące wystapieniem wyników.

Np. podtopienia lub tłoczenie nie pojawi się na liście, jeżeli przepływy nie będą powodowały pracy „pod ciśnieniem” i w projekcie nie będzie umieszczony obiekt „Pompa”;

• Graph - prezentacja wyników symulacji w postaci graficznej. Dostępne są rysunki w postaci:

(18)

Rys. 11. Okno z danymi do kalibracji - Calibration data

Rys. 12. Okno Summary Results

– Profile (Profile kanałów) - wykres w postaci profilu kanału na między wybranymi węzłami;

– Time series (Serii czasowych) - wykresu zmienności wybranego parametru w czasie;

– Scatter (Wykres punktowy) - wykres zależności między parą zmiennych, np. między napełnieniem w węźle a natężeniem przepływu w kanale (rysunek 74);

Szczegółowe informacje zamieszczono w rozdziale 9.3;

• Table - Prezentacja wyników symulacji w postaci zestawień tabelarycznych. Dostępne są zestawienia w postaci:

– By Object - Tabela dla obiektu pozwala stworzyć zestawienie zmienności w czasie kilku zmiennych dla pojedynczego obiektu;

– By VariableThe - Tabela dla zmiennej pozwala stworzyć zestawienie zmienności w czasie jednej zmiennej dla wielu obiektów.

Szczegółowy opis możliwości raportów tabelarycznych opisane są w rozdziale 9.2;

(19)

• Statistics umożliwia wykonanie analizy statystycznej na rezultatach przeprowadzonej symulacji;

• Customize pozwala modyfikować ustawienia aktualnie aktywnego wykresu.

2.2.6. Tools (Narzędzia)

Rys. 13. Okno Preferences Menu Tools (Narzędzia) zawiera następujące rozkazy:

• Program Preferences - okno konfiguracji programu pozwala na korektę następujących ustawień (rysunek 13);

– General Preferences (Ustawienia podstawowe):

∗ Blinking Map Highlighter (Mrugajacy znacznik mapy) - włączenie trybu "mru- gania" wybranego obiektu na mapie;

∗ Flyover Map Labeling (Etykietowanie mapy w locie) - wyświetlanie informacji o obiekcie w postaci okienka podpowiedzi (”hint”);

∗ Confirm Deletions (Potwierdzanie usunięcia) - włączenie okna dialogowego potwierdza- jącego skasowanie obiektu;

∗ Automatic Backup File (Automatyczny plik zapasowy) - włączenie automaty- cznego zapisu plików zapasowych z rozszerzeniem .bak;

∗ Report Elapsed Time by Default (Domyślne raportowanie czasu, który upłynął) - raportowanie minionego czasu (zamiast data/godzina) dla tabeli wyników i wykresów;

∗ Prompt to Save Results (Pytaj o zapis wyników) - po wyłączeniu wyniki zapisywane są automatycznie przy zamknięciu projektu. W przeciwnym przypadku program pyta o zgodę na zapis wyników;

(20)

∗ Clear File List (Wyczyść listę plików) - zaznaczyć w celu wyczyszczenia listy ostatnio otwieranych projektów;

∗ Style Theme (Styl kolorów) - wybór schematu kolorów programu;

– Numerical Precision (Dokładność wartości liczbowych) - możliwość kontroli liczby miejsc dziesiętnych wyświetlanych w wynikach symulacji. W wybranej liście:

∗ Subcatch Parameter (Parametr zlewni),

∗ Node Parameter (Parametr węzła),

∗ Link Parameter (Parametr odcinka),

należy wybrać parametr z listy rozwijanej, a następnie zmodyfikować liczbę miejsc dziesiętnych w polu Decimals (Miejsca dziesiętne).

• Map Display Options - okno konfiguracyjne widoku obszaru roboczego zawierającego graf analizowanej sieci kanalizacyjnej. Dane konfiguracyjne podzielone zostały na 8 grup wybieranych z listy, do których należą (rysunek 14):

Rys. 14. Okno Map Options

– Subcatchment - prezentacja zlewni deszczowej. Dostępne są:

∗ Fill Style - styl wypełnienia obszaru zlewni do wyboru z listy:

· Clear - brak wypełnienia;

· Solid - wypełnienie pełne jednym kolorem;

· Diagonal - wypełnienie kreskowaniem pochyłym;

· Cross Hatch - wypełnienie kreskowaniem „na krzyż”;

∗ Symbol Size - wielkość symbolu zlewni lokalizowanego w środku ciężkości zlewni;

∗ Border Size - szerokość linii obwiedni zlewni;

∗ Przełącznik Display link to outlet - włączenie/wyłączenie prezentacji linii reprezen- tującej podłączenie zlewni do węzła obliczeniowego;

– Nodes - prezentacja węzłów obliczeniowych. Dostępne są:

∗ Node Size - wielkość symbolu węzła obliczeniowego (w granicach 1 - 9 );

∗ Przełącznik Proportional to Value - automatyczne dopasowanie wielkości symbolu do wartości przypisanej do węzła;

(21)

∗ Przełącznik Display Border - włączenie/wyłaczenie obwiedni wokół symbolu węzła;

– Links - prezentacja odcinków obliczeniowych. Dostępne są:

∗ Link Size - szerokość linii odcinka obliczeniowego (w granicach 1 - 9 );

∗ Przełącznik Proportional to Value - automatyczne dopasowanie szerokości linii do wartości przypisanej do odcinka;

∗ Przełącznik Display Border- włączenie/wyłaczenie obwiedni wokół linii symbol- izującej odcinek obliczeniowy;

– Labels - prezentacja napisów. Dostępne są:

∗ Przełącznik Use Transparent Text - włączenie/wyłączenie przezroczystości tła napisu;

∗ At Zoom of - napisy nie będą widoczne przy współczynniku skali mniejszym niż ustawiony (w granicach 100-10000);

– Annotation - prezentacja wyników symulacji. Dostępne są:

∗ Display - lista przełączników odpowiadających za widoczność następujących informacji:

· Rain Gage IDs - identyfikator (nazwa) obiektu danych deszczomierzowych;

· Subcatch IDs - identyfikator (nazwa) obiektu zlewnia deszczowa;

· Node IDs - identyfikator (nazwa) obiektu węzeł obliczeniowy;

· Link IDs - identyfikator (nazwa) obiektu odcinek obliczeniowy;

· Subcatch Values - wybrana wartość związana z obiektem zlewnia deszczowa;

· Node Values - wybrana wartość związana z obiektem węzeł obliczeniowy;

· Link Values - wybrana wartość związana z obiektem odcinek obliczeniowy;

∗ Przełącznik Use Transparent Text - włączenie/wyłączenie przezroczystości tła tekstu;

∗ Font Size - rozmiar czcionki (w granicach 4-16);

∗ At Zoom of - napisy nie będą widoczne przy współczynniku skali mniejszym niż ustawiony (w granicach 100-10000);

– Symbols - prezentacja symboli na mapie.

∗ Przełącznik Display Node Symbols - włączenie/wyłączenie prezentacji specjal- nych symboli związanych z węzłami obliczeniowymi;

∗ Przełącznik Display Link Symbols- włączenie/wyłączenie prezentacji specjal- nych symboli związanych z odcinkami obliczeniowymi;

∗ At Zoom of - symbole specjalne nie będą widoczne przy współczynniku skali mniejszym niż ustawiony (w granicach 100-10000);

– Flow Arrows - prezentacja symboli kierunku przepływu w kanale.

∗ Arrow Style - styl strzałki wybierany z listy:

· None - brak strzałki;

· Open - symbol „otwarty” trójkąt;

· Filled - symbol „pełny” trójkąt;

· Fancy - symbol „ozdobny”;

∗ Arrow Size - rozmiar strzałki (w granicach 5-20);

∗ At Zoom of - strzałki nie będą widoczne przy współczynniku skali mniejszym niż ustawiony (w granicach 100-10000);

(22)

– Background - możliwość wyboru koloru tła obszaru roboczego.

• Configure Tools - okno dialogowe pozwalające na dołączanie i konfigurację programów pro- ducentów i autorów niezależnych. Programy takie mogą rozszerzać możliwości obliczeniowe programu lub usprawniać funkcje edycyjne poprzez zastąpienie wbudowanych narzędzi arkuszami kalkulacyjnymi itp. (rysunek 15).

Rys. 15. Okno Tool Options

2.2.7. Window (Okno)

Menu Window (Okno) zawiera następujące rozkazy:

• Cascade (Stos) - okna są ułożone w stos (za wyjatkiem obszaru roboczego);

• Tile (Rozmieszczenie) - okna są rozmieszczone obok siebie (za wyjatkiem obszaru roboczego);

• Close All (Zamknij wszystkie) - zamknięcie wszystkich okien oprócz obszaru roboczego;

• Lista okien - lista otwartych okien oraz możliwość wyboru okna aktywnego.

2.2.8. Help (Pomoc)

Menu Help (Pomoc) zawiera następujące rozkazy:

• Help Topics (Tematy pomocy) – system pomocy oparty na klasycznym narzędziu systemu Windows;

• How do I... (Jak to zrobić?) system pomocy ustawiony bezpośrednio na rozdział „Jak wykonać...” podstawowe czynności;

• Measurement Units (Jednostki miary) lista jednostek miary;

• Error Messages (Komunikaty błędów) - zestawienie komunikatów błędów programu;

• Tutorial (Tutorial) - przykład typowego projektu oparty na systemie pomocy systemu Windows;

• About... (O programie) - informacje o wersji programu.

2.3. Pasek narzędzi

Zawiera maksymalnie trzy obiekty:

(23)

2.3.1. Standard

Zestaw narzędzi zawiera podstawowe funkcje programu (rysunek 16):

• Start a new project

Rys. 16. Toolbar - standard

• Open an existing project - otwórz istniejący projekt;

• Save the current project - zapisz aktualny projekt;

• Print the current window - drukuj aktywne okno;

• Copy the contents of the current window - kopiuj zawartość aktywnego okna;

• Find an object on the map - znajdź obiekt na mapie;

• Find all objects meeting a given criterion - wyszukaj obiekty spełniające kryterium;

• Toggle the display of the Overview Map - włącz okno podglądu projektu;

• Run a simulation - uruchom obliczenia symulacji;

• View the Status Report - włącz okno z raportem Status;

• Create a Profile Plot - kreator tworzenia profilu;

• Create a Time Series Plot - kreator wykresu zmienności parametru w czasie;

• Create a Time Series Table - kreator tabelarycznego zestawienia zmienności parametru w czasie;

• Create a Scatter Plot - kreator wykresu punktowego;

• Create a Statistics Report - włączenie okna z raportem Statistics;

• Select viewing options for the current window - włączenie okna Map Options;

• Arrange all windows - ułożenie okien w stos (odpowiednik Window->Cascade).

2.3.2. Map

Zestaw narzędzi zawiera funkcje programu odpowiedzialne za obsługę elementów projektu i obszaru roboczego (rysunek 17):

Rys. 17. Toolbar - map

• Select an object on the map - zaznacz obiekt na mapie;

(24)

• Select a link vertex - wybierz wierzchołek odcinka lub zlewni;

• Select a region on the map - zaznacz obszar na mapie;

• Pan the map - przemieść mapę w oknie roboczym;

• Zoom in on the map - powiększ widok mapy;

• Zoom out on the map - zmniejsz widok mapy;

• View the map at full extent - pokaż całą mapę (w zadanych granicach);

• Measure a distance or area on the map - zmierz odległość lub powierzchnię na mapie.

2.3.3. Object

Zestaw narzędzi zawiera funkcje programu odpowiedzialne za dodawanie obiektów projektu (rysunek 18):

Rys. 18. Toolbar - object

• Add a rain gage - dodaj obiekt z danymi deszczomierzowymi;

• Add a subcatchment - dodaj zlewnię;

• Add a junction node - dodaj węzeł;

• Add an outfall node - dodaj wylot;

• Add a flow divider node - separator przepływu;

• Add a storage node - dodaj węzeł retencji;

• Add a conduit link - dodaj odcinek kanału;

• Add a pump link - dodaj pompę;

• Add an orifice link - dodaj okno przelewowe;

• Add a weir link - dodaj przelew (jaz);

• Add an outlet link - dodaj odcinek wylotowy;

• Add a map label - dodaj napis.

(25)

Rys. 19. Przeglądarka Projekt/Map

2.4. Przeglądarka Projekt/Mapa

2.4.1. Przeglądarka Project

Przeglądarka Project zawiera następujące pola (rysunek 19):

• lista górna zawierająca wszystkie kategorie danych dostępnych dla użytkownika;

• lista dolna zawierająca nazwy wszystkich obiektów wybranej kategorii w liście górnej;

• pasek ikon wspomagajacych zarządzanie listą obiektów wybranej kategorii, obejmuje następujące funkcje:

– Add Object - dodawanie nowego obiektu do listy;

– Delete Object - usunięcie obiektu z listy;

– Edit Object - wywołanie okna właściwości lub okna dialogowego umożliwiającego edycję danych obiektu;

– Move Up - przemieszczenie obiektu o jedną pozycję w górę listy;

– Move Down - przemieszczenie obiektu o jedną pozycję w dół;

– Sort Objects - sortowanie obiektów w kolejności rosnącej.

2.4.2. Przeglądarka Mapa

Okno przeglądarki zawiera następujące pola (rysunek 19):

(26)

• Themes - pole zawiera trzy listy rozwijane umożliwiające wybór zmiennej prezentowanej dla każdego obiektu widocznego w obszarze roboczym:

– Subcatchment - lista cech zlewni deszczowej;

– Nodes - lista cech węzłów obliczeniowych;

– Links lista cech odcinków obliczeniowych;

• Time Period - pole zawiera obiekty pozwalające na wybór punktu w czasie wybranego do prezentacji przez użytkownika:

– Date - data wybierana w zakresie przeprowadzonej symulacji;

– Time of Day - czas wybierany w ciągu doby wybranej w polu Date. Krok czasowy zgodny jest z krokiem czasowym symulacji;

– Elapsed Time czas wybierany w ciągu trwania całej przeprowadzonej symulacji. Krok czasowy zgodny jest z krokiem czasowym symulacji;

• Animator - zestaw ikon pozwalający na odtwarzanie zmian wartości cech wybranych w polu Themes. Dostępne są:

– Powrót do pierwszej klatki animacji;

– Odtwarzanie animacji „do tyłu”;

– Zatrzymanie animacji na bieżącej klatce;

– Odtwarzanie animacji „do przodu”;

– Suwak pozwalający na ustawienie szybkości odtwarzania animacji.

2.5. Obszar roboczy

Obszar roboczy wykorzystywany jest do opracowania schematu połączeń objektów tworzących system odprowadzania ścieków. Główne cechy są następujące:

• Lokalizacja obiektów i odległości między nimi nie muszą koniecznie odpowiadać skali fizycznej;

• W obszarze roboczym mogą być dodawane nowe obiekty a istniejące obiekty mogą być edytowane, usuwane i przemieszczane;

• Tło w postaci graficznej może być lokalizowane w obszarze roboczym jako odniesienie;

• Obszar roboczy może być drukowany kopiowany do schowka Windows lub exportowany jako plik DXF lub Windows metafile.

2.6. Belka statutowa

Belka statutowa daje dostęp do następujących pól (rysunek 20):

Rys. 20. Belka statutowa

(27)

2.6.1. Auto-Length (Automatyczne długości)

Wyświetla informację, czy automatyczne obliczanie długości odcinków i powierzchni zlewni jest włączone czy wyłączone. możliwa jest zmiana stanu funkcji po kliknięciu na strzałce po prawej stronie pola.

2.6.2. Offsets (Wyrównanie)

Wyświetla informację, czy rzędne dna kanałów obliczane są w odniesieniu do rzędnych dna studzienek, czy niezależnie od nich. Kliknięcie po prwej stronie pola umożliwia zmianę stanu tej zmiennej. W przypadku zmiany proponowane jest konwertowanie rzędnych do nowego wyboru.

2.6.3. Flow Units (Jednostki miary)

Prezentowane są aktualnie ustawione jednostki miary. Klknięcie po prawej stronie pola pozwala wybrać inny zestaw jednostek. W amerykańskim systemie miar dostępne są następujące jednostki natężenia przepływu:

• CFS - stopa sześcienna/sekundę;

• GPM - galon/minutę;

• MGD - milion galonów/dobę.

W przypadku jednostek metrycznych dostępne są:

• CMS - metr sześcienny/sekundę;

• LPS - litr (decymetr sześcienny)/sekundę;

• MLD - milion litrów/dobę.

2.6.4. Run Status (Status wyników) Status wyników oznaczony jako:

• flaga biała - wyniki nie są dostępne ponieważ obliczenia nie zostały jeszcze wykonane;

• flaga zielona - wyniki obliczeń są aktualne;

• flaga żółta - wyniki nie są aktualne ponieważ dane projektu zostały zmodyfikowane;

• flaga czerwona - wyniki nie są dostępne ponieważ ostatnie obliczenia wygenerowały błędy.

2.6.5. Zoom Level (Powiększenie)

W polu prezentowany jest aktualny współczynnik powiększenia w obszarze roboczym (100%

oznacza podgląd kompletnej mapy).

2.6.6. XY Location (Współrzędne x,y)

W polu prezentowane są współrzędne mapy w aktualnej pozycji wskaźnika myszy.

(28)

(29)

3. Podstawowe elementy modelu

3.1. Obiekty wizualne

Obiekty wizualne wprowadzane są bezpośrednio na obszarze roboczym. Podstawowym typem obiektu jest typ punktowy, obejmujący następujące typy węzłów:

• Węzły połączeniowe (Junctions);

• Wyloty (Outfalls);

• Separatory, rozdzielacze przepływu (Flow Dividers);

• Obiekty magazynowe (Storage Units).

Węzły połączeniowe są punktami, gdzie łączą się odcinki sieci. Fizycznymi odpowiednikami są połączenia naturalnych koryt, studzienki połączeniowe lub miejsca połączenia przy użyciu kształtek. W punktach tych możliwe są dopływy zewnętrzne. Okno właściwości typowego węzła przedstawiono na rysunku 21.

Rys. 21. Okno właściwości węzła obliczeniowego

Wyloty są granicznymi węzłami używanymi do określenia parametrów brzegowych w metodzie fali dynamicznej. Dla innych metod stają się one zwykłymi węzłami połączeniowymi. Do wylotu może być podłączony tylko jeden odcinek. Separator (rozdzielacz przepływu) jest węzłem w którym następuje przekierowanie dopływu do wskazanego przewodu wg określonych zasad:

• Cutoff – przekierowuje dopływ przekraczający zdefiniowaną wartość;

• Overflow – przekierowuje dopływ który przekracza przepustowość odcinka odprowadza- jącego;

• Tabular – wykorzystuje tablicę przeliczników opisującą funkcję zależną od całkowitego dopływu;

• Weir – traktuje przekierowany przepływ jako liniowo proporcjonalny do dopływu po przekroczeniu zdefiniowanej wartości granicznej.

(30)

Obiekty magazynowe mogą opisywać dowolne zbiorniki lub inne obiekty, posiadające obję- tość retencyjną.

Dowolne dwa węzły mogą zostać połączone obiektem typu odcinek. Podstawowe typy dostępne w programie SWMM to:

Rys. 22. Okno właściwości odcinka obliczeniowego

• Przewody (Conduits);

• Pompy (Pumps);

• Przelewy (Orifices);

• Jazy (Weirs);

• Odpływy (Outlets).

Przewody to rurociągi lub kanały transportujące ścieki między węzłami. Kształty przekrojów mogą być wybrane spośród zdefiniowanych standardowych otwartych i zamkniętych przekrojów.

Możliwe jest także wprowadzanie kształtów nieregularnych. Okno właściwości typowego odcinka przedstawiono na rysunku 22.

Obiekt Pompa umożliwia wprowadzenie charakterystyki pompy. Uwaga: jest to obiekt typu odcinek o długości równej zero niezależnie od faktycznie utworzonego w edytorze danych.

Regulatory przepływu (Orifices, Weirs i Outlets) to budowle lub urządzenia umożliwiające kontrolę i rozdział przepływu w układzie. Zwykle są używane do:

• Kontroli wypływu z obiektów magazynujących;

• Ochrona przed nadmiernym przeciążeniem;

(31)

• Kierowania przepływu do obiektów podczyszczających.

Jedynym obiektem typu powierzchniowego jest zlewnia deszczowa. Zlewnie są obiektami hy- drologicznymi, których topografia i elementy systemu odwadniającego transformują odpływ powierzchniowy na pojedynczy punkt. Zlewnia może zostać podzielona na podzlewnie prze- puszczalne i nieprzepuszczalne.

Nietypowym obiektem punktowym jest obiekt Rain Gage w którym zawarte są dane opadów przypisane do pojedynczych zlewni lub całego rozpatrywanego obszaru. Mimo, że jest to obiekt punktowy, to nie może być łączony obiektami typu odcinek, tylko wiązane ze zlewniami deszc- zowymi. Okno właściwości zlewni deszczowej przedstawiono na rysunku 23.

Rys. 23. Okno właściwości zlewni deszczowej

3.2. Obiekty niewizualne

Obiekty niewizualne są obiektami dołączane w przeglądarce Project/Map i nie posiadają fizycznej wizualizacji w obszarze roboczym programu. Przykładami obiektów niewizualnych są:

• Snow Packs - obiekty pozwalające modelować akumulację, redystrybucję oraz topnienie śniegu;

(32)

• Aquifers - pozwalające na symulowanie wpływu warstwy wodonośnej;

• Control Rules - procedury sterowania pozwalające na symulacje elementów automatyki;

• Pollutants - umożliwiający scharakteryzowanie czynnika interpretowanego jako zanieczyszcze- nie;

• Land Uses - opisujący sposób zagospodarowania terenu zlewni;

• Curves - obiekt umożliwiający opis charakterystyki pompy, kształtu zbiornika itp.

3.3. Fizyczna charakterystyka wybranych obiektów modelu

3.3.1. Szerokość hydrauliczna zlewni

Szerokość hydrauliczna może zostać oszacowana na podstawie wzoru:

W = 1, 5 ·√

F (1)

gdzie: F – powierzchnia zlewni cząstkowej [m²].

W przypadku zlewni o kształcie nieregularnym lub asymetrycznym może być wykorzystany współczynnik skośności (rysunek 24):

S_K =

F₂− F₁ F₂+ F₁

(2)

a szerokość hydrauliczna obliczana z zależności:

W = (2 − S_K) · L_K (3)

W wyniku uproszczeń stosowanych na etapie budowy modelu, zlewnia cząstkowa może obe- jmować zarówno spływ powierzchniowy, jak i przepływ w kanałach o małych średnicach. W efekcie obliczeniowa długość drogi spływu jest większa od wynikającego z podwojonej odległości między wpustami czy długości przyjętej inną metodą. Im więcej kanałów zostanie pominięte w modelu, tym obliczeniowa długość drogi spływu musi zostać wydłużona, żeby skompen- sować wpływ wprowadzonych uproszczeń. Podczas opracowywania modelu często przyjmuje się

Rys. 24. Przykład zlewni asymetrycznej następujący tok postępowania:

(33)

Tab. 1. Początkowa intensywność infiltracji f₀

Rodzaj powierzchni terenu f₀, mm/h

Suche gleby

piaszczyste z niewielką ilością roślinności 127,0 piaszczysto-gliniaste z niewielką ilością

roślinności 76,0

gliniaste z niewielką ilością roślinności 25,0 piaszczyste z gęstą roślinnością 254,0 piaszczysto-gliniaste z gęstą roślinnością 152,0 gliniaste z gęstą roślinnością 51,0

Wilgotne gleby

piaszczyste z niewielką ilością roślinności 43,0 piaszczysto-gliniaste z niewielką ilością

roślinności 25,0

gliniaste z niewielką ilością roślinności 7,6 piaszczyste z gęstą roślinnością 84,0 piaszczysto-gliniaste z gęstą roślinnością 51,0 gliniaste z gęstą roślinnością 18,0

• w przypadku zlewni prostych w których suma długości pomijanych kanałów bocznych i przyłączy jest znacząco mniejsza od wartości L_K obliczana jest szerokość metodą up- roszczoną oraz w oparciu o współczynnik skośności – do modelu wprowadzana jest wartość mniejsza;

• w przypadku zlewni z rozbudowaną siecią kanałów bocznych szerokość obliczana jest w oparciu o iloraz powierzchni zlewni cząstkowej i sumarycznej długości sieci gałęzi pominię- tych w czasie budowy modelu.

3.3.2. Średni spadek zlewni

Obliczono jako iloraz różnicy wzniesienia najwyższego punktu w zlewni Wmax i wzniesienia punktu obliczeniowego W_d oraz pierwiastka kwadratowego z powierzchni zlewni F.

ψ = W_max− W_d

√F (4)

3.3.3. Infiltracja wód opadowych do gruntu

Obliczenia infiltracji wykonywane w oparciu o model Hortona, opisującego infiltrację w profilu glebowym przy pomocy wzoru:

f (t) = f_k+ (f_o− f_k) · e^−k,t (5) gdzie:

f (t) – intensywność infiltracji [mm/h];

t – czas [h];

f₀ – początkowa intensywność infiltracji [mm/h] (tabela 1);

f_k – końcowa intensywność infiltracji [mm/h] (tabela 2);

kr – stała recesji [h⁻¹].

Orientacyjne wartości podano w poniższych tabelach [Podstawy bezpiecznego wymiarowania odwodnień terenów, Kotowski 2015]:

Stała recesji w modelu infiltracji Hortona, powinna być przyjmowana na poziomie k = 0, 069 min⁻¹ niezależnie od rodzaju gleby.

(34)

Tab. 2. Końcowa intensywność fltracji f_k

Rodzaj powierzchni terenu fk, mm/h

Gleby o bardzo małej zdolności infiltracji,

składające się głównie z warstw uniemożliwiających wsiąkanie wody (zwarte gliny lub iły)

0,0÷1,3 Gleby o małej zdolności infiltracji, składające

się głównie z warstwy utrudniających wsiąkanie wody, tj. gliny, iły piaszczyste 1,3÷3,8 Gleby o umiarkowanej zdolności infiltracji,

składające się głównie z glin piaszczystych 3,8÷7,6

Gleby o wysokiej zdolności infiltracji,

składające się głównie z piasków i żwirów 7,6÷11,4

3.4. Podstawowe cechy obiektów modelu hydraulicznego

3.4.1. Węzły (Nodes)

Obiekty kategorii Węzeł (Node) są elementami punktowymi. Wspólne właściwości wszystkich węzłów to:

• X-Coordinate - pozioma współrzędna węzła w obszarze roboczym. Jeżeli pozostawiono pustą komórkę to obiekt będzie niewidoczny;

• Y-Coordinate - pionowa współrzędna węzła w obszarze roboczym. Jeżeli pozostawiono pustą komórkę to obiekt będzie niewidoczny;

• Description - miejsce do wprowadzenia komentarza;

• Tag - opcjonalna etykieta pozwalająca na wprowadzanie kategoryzacji obiektów;

• Invert el. - rzędna dna w węźle;

• Inflows - włączenie okna dialogowego pozwalającego wprowadzić dane dopływów m.in.

pogody bezdeszczowej;

• Treatment - włączenie okna dialogowego pozwalającego skonfigurować transfer zanieczyszczeń (model jakościowy).

Węzły obliczeniowe (Junctions) Węzły obliczeniowe w sieci kanalizacyjnej to punkty, gdzie odcinki łączą sie ze sobą. W rzeczywistym układzie odpowiadają im miejsca włączeń ceieków naturalnych, studnie kanalizacyjne lub włączenia bezpośrednio w kanał. W węzłach dopływy są wprowadzane do systemu. Typowe właściwości węzłów obliczeniowych to:

• Max.Depth - zagłębienie dna studni pod poziomem gruntu. Pozostawiona wartość „0”

powoduje ustawienie pola na wysokości maksymalnej wartości spośród kanałów podłąc- zonych (uwzgl. głębokość kanału otwartego lub połozenie stropu kanału zamkniętego);

• Initial Depth - napełnienie w węźle na początku symulacji;

• Surcharge Depth - dodatkowa wartość powyżej zagłębienia dna nie wywołująca zatopi- enia terenu. Wartość pozwala na symulację szczelnych zamknięć włazów lub kanałów ciśnieniowych;

(35)

• Ponded Area - powierzchnia zajmowana przez wodę zalewającą teren po przekroczeniu pojemności sieci (stopy kwadratowe lub metry kwadratowe). Jeżeli opcja Allow Pond- ing (pozwól na zalewanie) jest aktywna, to niezerowa wartość tego parametru pozwoli na symulację magazynowania i stopniowego odprowadzania wody w miarę odzyskiwania przepustowości sieci.

Wyloty (Outfall)

• Tide Gate - klapa burzowa zapobiegająca przepływom zwrotnym. Do wyboru YES - klapa zamontowana, NO - brak klapy;

• Route To - opcjonalnie nazwa zlewni, która odbiera odpływ ścieków;

• Type - typ wylotu do wyboru z:

– FREE: stan odpływu w oparciu o mniejsze z napełnień przy przepływie krytycznym i normalnym w kanale powyżej wylotu;

– NORMAL: stan odpływu w oparciu o napełnienie przy przepływie normalnym w kanale powyżej wylotu;

– FIXED: stan wylotu ustawiony o stałą wartość podtopienia;

– TIDAL: stan wylotu ustawiony w oparciu o tabelę rzędnych w zmieniających się w ciągu doby;

– TIMESERIES: stan wylotu w oparciu o serię czasową zędnych podtopienia;

• Fixed stage - rzędna wody w przypadku wyboru typu FIXED;

• Curve Name - nazwa Krzywej Powodziowej opisującej zależność stany wody w godzinach doby;

• Series Name - nazwa Serii Czasowej opisującej zależność stany wody w czasie.

Separatory przepływu (Dividers)

• Max.Depth - zagłębienie dna separatora pod powierzchnią gruntu;

• Initial Depth - napełnienie w obiekcie na starcie symulacji;

• Surcharge Depth - dodatkowa wartość powyżej zagłębienia dna nie wywołująca zatopi- enia terenu. Wartość pozwala na symulację szczelnych zamknięć włazów lub kanałów ciśnieniowych;

• Ponded Area - powierzchnia zajmowana przez wodę zalewającą teren po przekroczeniu pojemności sieci (stopy kwadratowe lub metry kwadratowe). Jeżeli opcja Allow Pond- ing (pozwól na zalewanie) jest aktywna, to niezerowa wartość tego parametru pozwoli na symulację magazynowania i stopniowego odprowadzania wody w miarę odzyskiwania przepustowości sieci;

• Diverted Link - nazwa odcinka który przejmuje przekierowany odpływ;

• Type - typ separatora. Do wyboru:

– CUTOFF - przekierowuje przepływ powyżej zadanej wartości;

(36)

– OVERFLOW - przekierowuje przepływ po przekroczeniu przepustowości głównego odpływu;

– TABULAR - wykorzystuje krzywą rozdziału wyrażającą rozdzielony przepływ jako funkcję dopływu całkowitego;

– WEIR - wykorzystuje równanie dla jazu do obliczenia odseparowanego przepływu;

• Cutoff Flow - graniczna wartość przepływu dla typu CUTOFF;

• Curve Name - nazwa Krzywej Rozdziału dla typu TABULAR;

• Min. Flow - minimalny przepływ przy którym następuje rozdział ścieków dla type WEIR;

• Max. Depth - pionowa wysokość prześwitu jazu;

• Coefficient - współczynnik uzależniający współczynnik wydatku jazu od długości (2,65 do 3,10 na stopę dla jednostek CFS).

Storage Units

• Max.Depth - zagłębienie dna zbiornika pod powierzchnią gruntu;

• Initial Depth - napełnienie w zbiorniku na początku symulacji;

• Ponded Area - właściwość ignorowana przez model;

• Evap. Factor - współczynnik parowania z powierzchni zbiornika;

• Seepage Loss - uruchomienie pola dialogowego pozwalającego na wprowadzenie danych gruntu do oszacowania eksfiltracji ścieków przez dno i ściany zbiornika;

• Storage Curve - sposób opisu pola powierzchni zbiornika w funkcji głębokości. Do wyboru:

– FUNCTIONAL zależność opisywana funkcją:

P owierzchnia = A · (N apelnienie)^B+ C (6) – TABULAR - zależność opisana tabelarycznie.

W obu przypadkach głębokość (wyrażona w metrach lub stopach) jest mierzona od dna a pole powierzchni wyrażone jest w metrach kwadratowych lub stopach kwadratowych;

• Coefficient - wartość A w funkcji opisującej zależność pola powierzchni od głębokości;

• Exponent - wartość B w funkcji opisującej zależność pola powierzchni od głębokości;

• Constant - wartość C w funkcji opisującej zależność pola powierzchni od głębokości;

• Curve Name - nazwa krzywej zbiornika opisującej zależność pola powierzchni zbiornika w funkcji głębokości w postaci tabelarycznej.

(37)

3.4.2. Odcinki obliczeniowe (Links)

Odcinki obliczeniowe w sieci kanalizacyjnej to obiekty realizowane jako łączniki między dwoma punktami. W rzeczywistym układzie nie zawsze odpowiadają obiektom liniowym. Typowe właś- ciwości odcinków obliczeniowych to:

• Inlet Node - nazwa węzła na początku odcinka;

• Outlet Node - nazwa węzła na końcu odcinka;

• Tag - opcjonalna etykieta pozwalająca na wprowadzanie kategoryzacji obiektów.

Kanały (Conduit)

• Przekroje kanałów - dostępne są kanały typowe predefiniowane, jak i nietypowe dla których należy wprowadzić rezultaty pomiarów. Typowe przekroje zestawiono w tabeli 3.

Opcjonalnie możliwe jest wprowadzanie własnych przekrojów otwartych i zamkniętych. W przypadku kanałów otwartych lub naturalnych cieków konieczne jest utworzenie obiektu

„Transsect”, wprowadzenie informacji nt. zinwentaryzowanego przekroju i wybranie przekroju

„Irregular” (rysunek 25). W przypadku kanałów zamkniętych należy wybrać kanał typu

Rys. 25. Wprowadzenie kanału otwartego użytkownika

„Custom” a następnie wprowadzić informacje nt. zinwentaryzowanego przekroju (rysunek 26).

• Max. Depth - wysokość kanału;

• Length - długość odcinka kanału;

• Roughness - współczynnik do wzoru Manninga (w zależności od materiału rur);

• Inlet Offset - przemieszczenie pionowe wlotu w stosunku do dna studzienki;

• Outlet Offset - przemieszczenie pionowe wylotu w stosunku do dna studzienki;

• Initial Flow - przepływ na starcie symulacji;

• Maximum Flow - maksymalny przepływ przez kanał (regulator przepływu);

(38)

Tab. 3. Typowe przekroje poprzeczne kanałów

Nazwa Parametry

Circural - Kołowy Full Height

(Wysokość równoznaczna ze średnicą) Filled Circular - Kołowy częściowo

wypełniony osadem

Full Height (Wysokość równoznaczna ze średnicą), Filled Depth (wysokość napełnienia osadem) Circular Force Main - Kołowy

wymuszone pełne napełnienie

Full Height (Wysokość równoznaczna ze średnicą), Roughness (szorstkość)

Rectangular Closed - Prostokątny zamknięty

Full Height (Wysokość), Width (Szerokość) Rectangular Open - Prostokątny

otwarty

Full Height (Wysokość), Width (Szerokość) Trapezoidal - Trapezowy

Full Height (Wysokość), Base Width (Szerokość dna), Side Slopes (spadki ścian) Triangular - Trójkątny Full Height (Wysokość),

Top Width (Szerokość przy pełnej wysokości) Horizontal Ellipse (Eliptyczny poziomy) Full Height (Wysokość),

Max. Width

Vertical Ellipse (Eliptyczny pionowy) Full Height (Wysokość), Max. Width (Szerokość)

Arch (Łukowy) Full Height (Wysokość),

Max. Width (Szerokość) Parabolic (Paraboliczny) Full Height (Wysokość),

Top Width (Szerokość przy pełnej wysokości) Power (Potęgowy)

Full Height (Wysokość),

Top Width (Szerokość przy pełnej wysokości), Exponent (Wykładnik potęgi)

Rectangular-Triangular

(Prostokątny z dnem trójkątnym)

Top Width (Szerokość przy pełnej wysokości), Triangle Height (Wysokość części trójkątnej) Rectangular-Round

(Prostokątny z kołowym dnem)

Top Width (Szerokość przy pełnej wysokości), Bottom Radius (Promień części kołowej) Modified Baskethandle

(Prostokątny ze stropem

„rączka koszyka”)

Bottom Width (Szerokość dna),

Top Radius (Promień części stropowej)

Egg (Jajowy) Full Height

(Wysokość) Horseshoe („Końska podkowa”) Full Height (Wysokość)

Gothic (Gotycki) Full Height

(Wysokość) Catenary

(Oparty o krzywą łańcuchową)

Full Height (Wysokość) Semi-Elliptical (Pół-eliptyczny) Full Height (Wysokość) Baskethandle („Rączka koszyka”) Full Height (Wysokość) Semi-Circular (Półkolisty) Full Height

(39)

Rys. 26. Wprowadzenie kanału zamkniętego użytkownika

• Entry Loss Coeff. - straty miejscowe na wlocie kanału;

• Exit Loss Coeff. - straty miejscowe na wylocie kanału;

• Avg. Loss Coeff. - straty miejscowe na długości kanału;

• Seepage Loss Rate - stała wartość eksfiltracji ścieków z kanału do gruntu, wyrażona w calach/godzinę lub mm/godzinę;

• Flap Gate - klapa burzowa zapobiegająca przepływom zwrotnym. Do wyboru YES - klapa zamontowana, NO - brak klapy;

• Culvert Code - kod geometrii wlotowej jeżeli odcinek jest przepustem. Kod zależy od typu rury i sposobu wykonania wlotu. Szczegółowe zestawienie w systemie Pomocy programu.

Pompy (Pumps)

• Pump Curve - nazwa krzywej pompy zawierającej jej charakterystykę. Wprowadzić „*”

dla pompy teoretycznej dla której wydajność zmienia w miarę zmian ilości dopływających ścieków (Wykorzystywana dla wstępnych obliczeń);

• Initial Status - status pompy na starcie symulacji ON/OFF (włączona/wyłączona);

• Startup Depth - napełnienie w węźle początkowym przy którym pompa jest uruchamiana.

Wartość „0” brak automatyki uruchamiającej pompę;

• Shutoff Depth - napełnienie w węźle początkowym przy którym pompa jest zatrzymy- wana. Wartość „0” brak automatyki wyłączającej pompę.

Okna przelewowe/zwężki (Orifices)

• Type - typ okna:

– SIDE - boczne;

– BOTTOM - przydenny;

• Shape - kształt okna:

(40)

– CIRCULAR - kołowy;

– RECT_CLOSED - prostokątny;

• Height - wysokość prostokątnego okna (średnica w przypadku okrągłego otworu) przy pełnym otwarciu;

• Width - szerokość prostokątnego okna przy pełnym otwarciu;

• Inlet Offset - wysokość nad dnem węzła lub rzędna krawędzi przelewowej;

• Discharge Coeff. - współczynnik wydatku przelewu (typowa wartość 0,65);

• Time to Open/Close - w przypadku symulacji zamknięcia kanałowego, czas trwania ot- warcia/zamknięcia zastawki.

Przelewy/jazy (Weirs)

• Type - typ przelewu (jazu):

– TRANSVERSE - poprzeczny;

– SIDEFLOW - boczny;

– V-NOTCH - trójkątny;

– TRAPEZOIDAL - trapezowy;

– ROADWAY - drogowy;

• Height - wysokość prześwitu przelewu;

• Length - długość prześwitu przelewu;

• Side Slope - spadek (szerokość/wysokość) bocznych krawędzi dla przelewów Trójkątnego i Trapezowego;

• Inlet Offset - wysokość nad dnem węzła lub rzędna krawędzi przelewowej;

• Discharge Coeff. - współczynnik odpływu przez centralną część przelewu (Typowe wartości 3.33 US (1.84 SI) dla ostrokrawędziowych krawędzi poprzecznych, 2.5 - 3.3 US (1.38 - 1.83 SI) dla prostokątnych szerokich krawędzi, 2.4 - 2.8 US (1.35 - 1.55 SI) dla przelewów trójkątnych;

• End Contractions - ilość końcowych przewężeń dla Poprzecznego lub Trapezowego przelewu, którego długość jest krótsza od odcinka do którego został przypisany:

– 0 - brak ukosowania;

– 1 - jedno przewężenie jest ukosowane;

– 2 - oba przewężenia są ukosowane;

• End Coeff. - współczynnik odpływu przez trójkątne zakończenia przelewu Trapezowego (1,35-1,55);

(41)

• Can Surcharge - możliwość przeciążenia krawędzi przelewowej:

– YES - może być przeciążona (strumoeń cieczy może być wyższy od zadeklarowanej wysokości prześwitu);

– NO - nie może być przeciążona;

• Road Width - szerokość jezdni i poboczy;

• Road Surface - typ powierzchni jezdni:

– PAVED - utwardzone;

– GRAVEL - żwirowe.

Odpływy (Outlets)

• Inlet Offset - Wysokość lub rzędna wylotu w stosunku do rzędnej dna węzła początkowego;

• Flap Gate - Klapa burzowa zapobiegająca przepływom zwrotnym. Do wyboru YES - klapa zamontowana, NO - brak klapy;

• Rating Curve - Metoda definiowania natężenia przepływu w funkcji napełnienia lub różnicy rzędnych w obu węzłach;

– FUNCTIONAL/DEPTH - do opisu zależności wykorzystuje funkcję postaci:

Q = A · y^B (7)

gdzie: y - napełnienie ponad wylotem w początkowym węźle;

– FUNCTIONAL/HEAD - do opisu zależności wykorzystuje funkcję jak w powyższym punkcie; y - różnica rzędnych w węzłach początkowym i końcowym;

– TABULAR/DEPTH - do opisu zależności wykorzystuje funkcję w postaci stabelary- zowanej w stosunku do napełnienia ponad wylotem w początkowym węźle;

– TABULAR/HEAD - do opisu zależności wykorzystuje funkcję w postaci stabelary- zowanej w stosunku do różnicy rzędnych w węzłach początkowym i końcowym;

• Coefficient - Wartość A w funkcji 7;

• Exponent - Wartość B w funkcji 7;

• Curve Name - Nazwa krzywej opisującej natężenia przepływu w funkcji napełnienia lub różnicy rzędnych w obu węzłach.

3.5. Podstawowe cechy obiektów modelu hydrologicznego

3.5.1. Rain Gages

Obiekt Rain Gage (Stacja deszczomierzowa) służy do udostępniania danych na temat opadu jednej lub wielu zlewniom. Dane mogą być wprowadzone na stałe do programu jako seria danych lub być wczytywana z pliku zewnętrznego:

• X-Coordinate - pozioma współrzędna obiektu w obszarze roboczym. Jeżeli pozostawiono pustą komórkę to obiekt będzie niewidoczny;

(42)

• Y-Coordinate - pionowa współrzędna obiektu w obszarze roboczym. Jeżeli pozostawiono pustą komórkę to obiekt będzie niewidoczny;

• Rain Format - format udostępniania danych:

– INTENSITY - każda wartość traktowana jest jako średnia intensywność w czasie całego interwału zapisu (zapisana w calach na godzine lub milimetrach na godzinę);

– VOLUME - każda wartość to objętość która spadła w czasie aktualnego interwału zapisu (wyrażona w calach lub milimetrach);

– CUMULATIVE - każda wartość reprezentuje skumulowany opad który wystąpił od początku zjawiska;

• Rain Interval - interwał zapisu czasu między kolejnym danymi o opadzie zapisane w formacie godziny:minuty;

• Snow Catch Factor - współczynnik korygujący odczyty w czasie opadu śniegu;

• Data Source - źródło danych deszczomierzowych:

– TIMESERIES - wprowadzone na stałe serie czasowe;

– FILE - dane z plików zewnętrznych;

• Series Name - nazwa serii danych z danymi deszczomierzowymi;

• File Name - nazwa pliku danych zawierającego dane deszczomierzowe;

• Station No. - numer stacji, jeżeli plik danych zawiera dane z kilku stacji deszczomierzowych;

• Rain Units - jednostki (cale lub mm) użyte do zapisu danych pomiarowych.

3.5.2. Subcatchments

Obiekt Subcatchment (Zlewnia) reprezentuje fizyczną zlewnię deszczową wraz z opisem jej cech hydrologicznych:

• X-Coordinate - pozioma współrzędna środka ciężkości zlewni w obszarze roboczym. Jeżeli pozostawiono pustą komórkę to obiekt będzie niewidoczny;

• Y-Coordinate - pionowa współrzędna środka ciężkości zlewni w obszarze roboczym. Jeżeli pozostawiono pustą komórkę to obiekt będzie niewidoczny;

• Rain Gage - nazwa obiektu Rain gage powiązanego ze zlewnią;

• Outlet - nazwa węzła lub zlewni przejmujących odpływ ze zlewni bieżącej;

• Area - powierzchnia rzeczywista zlewni (zawierająca obiekty typu LID) wyrażona w akrach lub hektarach;

(43)

• Width - szerokość hydrauliczna strumienia odpływu powierzchniowego. Zagadnienie opisane szerzej w rozdziale 3.3.1;

• % Slope - średni procentowy spadek zlewni. Zagadnienie opisane szerzej w rozdziale 3.3.2;

• % Imperv - procent powierzchni zlewni (po odjęciu obiektów LID) która jest nieprze- puszczalna;

• N-Imperv - współczynnik n do wzoru Manninga nieprzepuszczalnej części zlewni;

• N-Perv - współczynnik n do wzoru Manninga przepuszczalnej części zlewni;

• Dstore-Imperv - pojemność retencyjna powierzchni nieprzepuszczalnej;

• Dstore-Perv - pojemność retencyjna powierzchni przepuszczalnej;

• %Zero-Imperv - procent powierzchni nieprzepuszczalnej pozbawionej pojemności reten- cyjnej;

• Subarea Routing - wybór wewnętrznego przepływu między powierzchniami przepuszczalną i nieprzepuszczalną:

– IMPERV - odpływ z powierzchni przepuszczalnej przepływa do powierzchni nieprze- puszczalnej;

– PERV - odpływ z powierzchni nieprzepuszczalnej przepływa do powierzchni prze- puszczalnej;

– OUTLET - odpływ z obu powierzchni odpływa bezpośrednio dp odpływu;

• Percent Routed - procentowa ilość podlegająca przepływowi między zlewniami prze- puszczalną i nieprzepuszczalną;

• Infitration - otwarcie okna dialogowego umożliwiającego edycję parametrów infiltracji dla zlewni;

• LID Controls - otwarcie okna dialogowego pozwalajacego na edycję danych technik ograniczenia wpływu rozwoju w zlewni;

• Groundwater - otwarcie okna dialogowego pozwalajacego na edycję danych przepływu wód gruntowych w zlewni;

• Snow Pack - nazwa zbioru parametrów pakietu śniegowego (o ile istnieje) przypisanego do zlewni;

• Land Uses - otwarcie okna dialogowego pozwalajacego na przypisanie danych o użytkowa-

niu terenu do zlewni. Wymagane tylko w przypadku stosowania modelu gromadzenia/wypłukiwania zanieczyszczeń;

• Initial Buildup - otwarcie okna dialogowego pozwalajacego na przypisanie danych o początkowej ilości zanieczyszczeń zgromadzonych na terenie zlewni. Wymagane tylko w przypadku stosowania modelu gromadzenia/wypłukiwania zanieczyszczeń;

• Curb Length - całkowita długość krawężników w zlewni. Używane tylko w przypadku gdy gromadzenie zanieczyszczeń jest normalizowane proporcjonalnie do długości krawężników.