11/16/2008
Ilość ścieków w dowolnym przekroju sieci
kanalizacyjnej można obliczyć z zależności (metoda
granicznych natężeń - MGN)
Qd = qmFÈ , dm3/s
y
lub w metodzie stałych natężeń (MSN)
dr inż Patryk Wójtowicz
dr inż. Patryk Wójtowicz
Qd = qmaxFÈÕ, dm3/s
p. 236e, D-2
gdzie:
qm  natężenie deszczu miarodajnego o określonym prawdopodobieństwie
wystÄ…pienia (p) i czasie trwania, równym czasowi spÅ‚ywu, dm3/s·ha
qmax - natężenie deszczu miarodajnego o określonym
prawdopodobieństwie wystąpienia (p) i czasie trwania tm=10 min
F  powierzchnia spływu odwodnianej powierzchni, ha
È  współczynnik spÅ‚ywu powierzchniowego,
Õ - współczynnik opóz
nienia (tzw. współczynnik redukcji)
czas koncentracji terenowej (tk)  czas
Natężenie deszczu miarodajnego określamy z
niezbędny na dopłynięcie ścieków
zależności (wzór Błaszczyka):
deszczowych do kanału ulicznego (spływ
2
6,6313 H C
powierzchniowy ścieków opadowych
qm =
2
tm/ 3
powoduje m.in. wypełnianie nierówności
gdzie:
gdzie:
ti k i Å‚ i i i i
terenu, wsiąkanie, wypełnianie rynien i
H  roczny opad normalny, mm (średnio w Polsce H = 600 mm)
C  częstotliwość występowania deszczu, lata (C = 100/p)
przyłączy)
p  prawdopodobieństwo występowania deszczu o określonym natężeniu i
czasie trwania
czas retencji kanałowej (tr)  czas potrzebny
tm  czas trwania deszczu miarodajnego (tm e" 10 min), obliczany ze wzoru:
na wypełnienie nierówności w kanale oraz
tm = tp + tr + tk
czas wypełnianie kanału aż do wywołania
" tp  czas przepływu ścieków deszczowych przez kanał  tp = l/v, min.
przepływu obliczeniowego
" tr  czas retencji kanałowej tr = 0,2tp
" tk  czas koncentracji kanałowej  czas dopływu do kanału.
tm = 1,2tp + tk
1
11/16/2008
Lp. Rodzaj pokrycia powierzchni terenu È
1 Dachy szczelne (papa, blacha) 0,90  0,95
2 Dachy asfaltowe 0,85  0,90
3 Bruki kamienne, klinkierowe 0,75  0,85
4 Bruki jw. lecz bez zalanych spoin 0,50  0,70
5 B ki j j k Å› i b l h i 040 050
5 Bruki gorszej jakości bez zalanych spoin 0,40  0,50
6 Drogi tłuczniowe 0,25  0,60
7 Drogi żwirowe 0,15  0,30
8 Powierzchnie i podwórza niebrukowane 0,10  0,20
9 Parki, ogrody, Å‚Ä…ki 0,00  0,10
Deszcz miarodajny charakteryzowany jest za
pomocÄ…:
ć% czasu trwania: t [min]
ć% intensywnoÅ›ci: i [mm/min] lub natężenia q [dm3/s·ha]
i = h/t
q = 166,7·i
q ,
ć% prawdopodobieństwa p wystąpienia w ciągu roku
deszczu o czasie trwania t i natężeniu q (liczba takich
deszczy na 100 lat, %)
ć% powtarzalności C  liczba lat, w której deszcz o danym t
i q pojawia siÄ™ co najmniej jeden raz.
C = 100/p
ć% częstotliwości n  ilość deszczy o danym t i q
pojawiajÄ…cych siÄ™ w ciÄ…gu jednego roku.
2
11/16/2008
Na kształt zależności pomiędzy natężeniem,
czasem trwania i prawdopodobieństwem
pojawiania się deszczu ulewnego wpływa szereg
czynników meteorologicznych, fizjograficznych i
innych, takich jak:
ć% wysokość wzniesienia zlewni nad poziomem morza
ć% wysokość wzniesienia zlewni nad poziomem morza
ć% zagospodarowanie przestrzenne obszarów (lasy, jeziora,
zabudowa)
ć% szerokość geograficzna
ć% kierunki wiatrów
ć% wysokość opadów (średnia roczna)
ć% zanieczyszczenie atmosfery
ć% temperatura powietrza itp.
Granice zlewni kanałów deszczowych określa się
wg granic wododziałów i kierunku spływania
ścieków z powierzchni zlewni.
Ponieważ zabudowa miejska powoduje
 wyrównanie terenu, dlatego można zlewnie
kanałów wyznaczyć wg dwusiecznych kątów
i d i i k łó d b i j k
pomiędzy osiami kanałów, podobnie jak w
kanalizacji ściekowej
W przypadku luz
nej zabudowy lub przy
znacznych spadkach terenu obowiÄ…zuje zasada
podziału zlewni wg granic wododziałów i
kierunków spływu wód deszczowych
(prostopadłych do warstwic) z powierzchni zlewni
3
11/16/2008
Podstawą metody granicznych natężeń są
następujące założenia:
ć% natężenie deszczu zmienia się w zależności od
czasu trwania deszczu,
ć% dla określonego czasu trwania natężenie deszczu
jest stałe a deszcz obejmuje swoim zasięgiem całą
jest stałe, a deszcz obejmuje swoim zasięgiem całą
odwadnianÄ… zlewniÄ™ obliczeniowÄ…,
ć% czas trwania deszczu równa się czasowi przepływu
tp, liczonemu od początku kanału do punktu
obliczeniowego, powiększonemu o czas retencji
kanałowej (0,2tp) i terenowej (tk)
ć% współczynnik spływu jest stały dla zlewni
obliczeniowej
obliczamy natężenie deszczu miarodajnego
Przykładowy odcinek obliczeniowy
2
6,6313 H Å"C 6,6313 6002 Å"1
qm = = = 72,4 dm3 / s Å"ha
tm2 / 3 16,42/ 3
obliczamy natężenie przepływu deszczu Qd
Qd =F1Å"È Å"qm = 3,0 Å"0,5Å"72,4 = 108,7 dm3 / s
z nomogramu określamy przekrój, wypełnienie i prędkość przepływu.
Dane: H = 600 mm, È = 0,5, C = 1, tk = 10 min
Dla Q = 108,7 dm3/s oraz i = 4 0 odczytano: K0,40, h = 31 cm, v = 1,03
m/s.
Porównujemy prędkość rzeczywistą i założoną:
Obliczenia  odcinek 1-2
vz = 1,0 m/s E" vo = 1,03 m/s
zakładamy prędkość przepływu vz = 1,0 m/s
gdy |vz  vo| > 0,1 m/s, obliczenia powtarzamy przyjmujÄ…c v z = vo
obliczamy czas przepÅ‚ywu tp1-2 = 320/1·60 = 5,3 min
obliczamy czas miarodajny: tm = 1,2·5,3 + 10 = 16,4 min
4
11/16/2008
Podstawą metody stałych natężeń są następujące
Obliczenia - odcinek 2-3
założenia:
vz = 1,1 m/s, tp2-3 = 280/1,1·60 = 4,2 min
ć% czas trwania deszczu jest stały i wynosi t = 10 min
ć% deszcz obejmuje swoim zasięgiem zlewnię obliczeniową,
tm = 1,2(tp1-2+tp2-3) + tk = 1,2(5,3 + 4,2) + 10
a współczynnik spływu jest stały
= 21,4 min
ć% natężenie deszczu miarodajnego dla czasu trwania t =
10 min jest redukowane w zależności od wielkości
10 min jest redukowane w zależności od wielkości
3 2
2
6,6313 H Å"C 471,7
zlewni obliczeniowej lub długości projektowanych
qm = = = 60,6 dm3 / s Å" ha
21,42
tm2 / 3 / 3 kanałów
ć% powierzchnia zlewni zredukowanej Fzr < 50ha
Qd = (F1 + F2)Å"È Å" qm = (3,0 + 4,5) Å"0,5Å"60,6 = 227,2 dm3 / s
Natężenie przepływu miarodajnego do wymiarowania
kanału określamy ze wzoru:
z nomogramu odczytano dla Q = 227,2 dm3/s oraz i = 3
0 - K0,60, h = 40 cm, v = 1,14 m/s
Qd = qmaxFÈÕ, dm3/s
Porównujemy prędkość rzeczywistą i założoną:
vz = 1,1 m/s E" vo = 1,14 m/s (<0,1 m/s)
Wartość współczynnika redukcji Õ okreÅ›lamy w
Natężenie deszczu miarodajnego określamy
zależnoÅ›ci od (wzory Bürkli-Ziglera):
ze wzoru BÅ‚aszczyka
ć% wielkości zlewni:
2 1
6,6313 H C
2 Õ =
qm = = 1,433 H C , dm3/s Å" ha n
2 F
tm/ 3
gdzie: n  parametr n " (3 ÷ 8), F  powierzchnia
Współczynnik spływu powierzchniowego określamy
zlewni
jak dla metody granicznych natężeń (MGN)
ć% długości kanałów:
m = 3,5 dla dużych spadków
m = 3,0 dla średnich spadków
1
Õ =
m = 2,5 dla małych spadków
m
L
gdzie: m  parametr zależny od spadku kanału, L 
długość kanału, hm
5
11/16/2008
Milimetr słupa wody opadowej odpowiada
jednemu litrowi wody spadłej na
powierzchnię 1 m2 ponieważ:
ć% 1 m2·1 mm = 0,001 m3 = 1 litr
5
Pomiar wysokości opadu wykonywany jest w
Pomiar wysokości opadu wykonywany jest w
Polsce za pomocÄ… deszczomierza Hellmanna
Wzory Bürkli-Ziglera stosować dla zlewni o powierzchni
zredukowanej mniejszej od 50 ha.
.
Deszczomierz Hellmanna składa się z trzech części:
ć% górnej - to odbiornik czyli metalowy walec zakończony w górnej części
krawędzią, a w dolnej części lejkiem. Powierzchnia zbiorcza ma 200 cm2.
ć% podstawy - odbiornik nałożony jest na podstawę w której znajduje się
zbiornik na wodÄ™.
ć% trzymadła - deszczomierz znajduje się na trzymadle założonym na słupku w
taki sposób aby powierzchnia zbiorcza znajdowała się na wysokości 1 m.
6
11/16/2008
Kanały powinny obejmować cały obszar Maksymalne natężenie przepływu mieszaniny
ścieków komunalnych i deszczowych w kanałach
miasta, zgodnie z planem zagospodarowania
i kolektorach ogólnospławnych powyżej przelewu
przestrzennego
burzowego to suma:
przelewy burzowe lokalizować należy jak
ć% maksymalnego godzinowego dopływ ścieków bytowo-
najbliżej odbiornika
gospodarczych i przemysłowych (Qsmaxh) oraz
gospodarczych i przemysłowych (Qsmaxh) oraz
oczyszczalnia ścieków i wylot kolektora do ć% miarodajnego odpływu ścieków deszczowych (Qd)
odbiornika muszą być zlokalizowane poniżej
Qo = Qsmaxh + Qd
terenów zabudowanych, z zachowaniem
strefy ochronnej
Przy wymiarowaniu kanałów przekroje kanałowe przy
obliczeniowych przepływach deszczowych powinny być
trasa kanałów w planie powinna być
całkowicie wypełnione, ale powinny pracować jeszcze
dostosowana do planu ulic
bez ciśnienia.
W celu umożliwienia ciągłej i niezakłóconej pracy
Studzienki rewizyjne umożliwiają dostęp do
sieci kanalizacyjnej potrzebne sÄ… obiekty budowlane,
kanałów. Stosowane są również przy zmianie
które służą do dozoru i eksploatacji  tzw. uzbrojenie
sieci.
kierunku przepływu, zmianie przekroju i
Do najczęściej spotykanych obiektów na sieci
zmianie spadku. Poza tym spełniają rolę
kanalizacyjnej zaliczamy:
ć% studzienki rewizyjne przewietrzników sieci kanalizacyjnej.
studzienki rewizyjne przewietrzników sieci kanalizacyjnej.
ć% studzienki i komory połączeniowe
W zależności od przeznaczenia studzienki
ć% studzienki i komory spadowe
ć% przelewy burzowe, separatory
rewizyjne dzielÄ… siÄ™ na:
ć% syfony, płuczki kanałowe
ć% przelotowe
ć% wpusty deszczowe
ć% kierunkowe
ć% wyloty
ć% zbiorniki retencyjne
ć% przepompownie
7
11/16/2008
Kanały nieprzełazowe powinny być Zalecane odległości między studzienkami
prowadzone między studzienkami jako rewizyjnymi w zależności od systemu
odcinki proste kanalizacji
Przekrój kanału, Kanały Kanały
m ściekowe, m deszczowe i
ogólnospławne,
m
0,2 ÷0,35 40 ÷ 55 50 ÷ 60
Gdy długość prostych odcinków kanału jest
0,4 ÷ 0,60 55 ÷ 65 60 ÷ 70
większa od dopuszczalnej odległości między
0,7 ÷ 1,0 65 ÷ 75 70 ÷ 80
studzienkami rewizyjnymi należy zaprojektować
dodatkowe
1,0 ÷ 1,6 75 ÷ 90 80 ÷ 100
> 1,6 100 ÷ 120 d" 120
W pewnych sytuacjach można zmniejszyć podane odległości Typowa studzienka rewizyjna składa się
stosując studzienki dodatkowe. Może się to zdarzyć np. na z następujących elementów:
o komory roboczej o średnicy 1,0-1,4 m
łukach, które dzielimy na odcinki proste oraz przy
i wysokości e" 1,8 m
połączeniach kanałów pod kątem rozwartym
o szybu złazowego o średnicy 0,8-1,0
m
o płyty żelbetowej pod właz lub kręgu
p y y j p ęg
przejściowego
o włazu żeliwnego
o stopni żeliwnych złazowych
Studzienki umieszcza się przeważnie w przypadku
kanałów nieprzełazowych w osi przewodów. W przypadku
przewodów przełazowych tak, aby jedna ze ścian
studzienki była przedłużeniem ściany kanału.
8
11/16/2008
Połączenia dwóch lub trzech kanałów
nieprzełazowych doprowadzających ścieki z
jednym kanałem nieprzełazowym
odprowadzającym ścieki dokonuje się w
studzienkach połączeniowych
studzienkach połączeniowych
Studzienki połączeniowe traktuje się również jako
studzienki rewizyjne i dlatego ich konstrukcje różnią
siÄ™ od studzienek rewizyjnych tylko uformowaniem
dna komory roboczej (kinety)
9
11/16/2008
Studzienki i komory spadowe stosuje się w Studzienki spadowe stosuje się do różnicy
przypadku wysokościowego łączenia poziomów h = 4,0 m
kanałów, przy dużych różnicach poziomów
w kanałach o wysokości h > 4,0 m należy
den.
stosować komory kaskadowe z odpowiednio
wyprofilowanym korytem
wyprofilowanym korytem.
10
11/16/2008
Przelewy burzowe buduje się w określonych punktach
W technice kanalizacyjnej najczęściej
sieci kanalizacyjnej ogólnospławnej i półrozdzielczej.
stosowane są przelewy czołowe oraz
Głównym ich zadaniem jest:
przelewy boczne.
ć% umożliwianie zmniejszenia przekroju poprzecznego kanału
poniżej przelewu,
Boczne przelewy burzowe mogą być
ć% zmniejszenie wymiarów urządzeń oczyszczalni ścieków
wykonywane z urządzeniami i bez urządzeń
wykonywane z urządzeniami i bez urządzeń
b i i i h d i ż i
ć% zabezpieczenie ich przed przeciążeniem
ć% odprowadzanie do oczyszczalni miejskiej wód roztopowych dławiących. Można je podzielić na:
i całości lub części ścieków deszczowych (kan.
ć% jednostronne
ogólnospławna) lub ścieków deszczowych (kan. deszczowa)
ć% dwustronne
Przelew burzowy dzieli przepływ na:
ć% część pozostającą w kolektorze poniżej przelewu
ć% część przelewającą się przez przelew do kanału burzowego
i odprowadzaną najkrótszą drogą do odbiornika
11
11/16/2008
Metoda rozcieńczeń (stosowana tylko w syst. Metoda deszczu płuczącego (krytycznego) 
ogólnospławnym)  określamy współczynnik metoda może być stosowana zarówno dla
początkowego rozcieńczenia (npr) określający, ile systemu ogólnospławnego jak i
części ścieków deszczowych przypada na jedną część półrozdzielczego.
ścieków komunalnych, bytowo-gospodarczych i
Podstawą metody deszczu płuczącego jest
przemysłowych w momencie przelewania się ścieków
przemysłowych w momencie przelewania się ścieków.
założenie że deszcz o określonym natężeniu
założenie że deszcz o określonym natężeniu
Wartości liczbowe współczynnika rozcieńczenia (krytycznym) qkr powoduje spłukanie z
zależne są od lokalizacji przelewu: powierzchni terenu do kanalizacji większości
ć% dla przelewów zlokalizowanych na sieci: npr " <1; 6(8)> zanieczyszczeń. Przepływy wywołane deszczami
ć% przed częścią mechaniczną oczyszczalni: npr " <1,5; 2> o natężeniu mniejszym od qkr, trafiają w całości
ć% przed częścią biologiczną oczyszczalni z osadem czynnym
na oczyszczalnię ścieków. Natomiast deszcze o
npr " <0,5; 1>
natężeniu większym od qkr powodują przelewanie
ć% przed częścią biologiczną oczyszczalni ze złożami
się ścieków przez krawędz
przelewu.
biologicznymi npr " <1; 1,5>
Zalecane wielkości natężenia deszczu
krytycznego zależą od warunków
meteorologicznych, wielkości i klasy
odbiornika, stanu technicznego sieci
kanalizacyjnej oraz sposobu
kanalizacyjnej oraz sposobu
zagospodarowania zlewni kanalizacyjnej
qkr " <5; 15> dm3/s·ha
12
11/16/2008
Syfony kanalizacyjne buduje siÄ™ przy
przejściach kanałów pod przeszkodami np.
rzekami, tunelami podziemnymi, kanałami
itp.
Do urządzeń, które umożliwiają płukanie
kanałów należą:
ć% płuczki kanałowe
ć% zamknięcia kanałów (klapy kanałowe, zastawki,
zasuwy kanałowe)
y
13
11/16/2008
Wpusty deszczowe służą do odprowadzania
ścieków deszczowych i wód roztopowych z
jezdni, placów lub podwórzy. Wpusty połączone
są przykanalikami z kanałami deszczowymi i
ogólnospławnymi.
Rozmieszczenie oraz liczba wspustów ulicznych
Rozmieszczenie oraz liczba wspustów ulicznych
uzależniona jest od:
ć% wielkości powierzchni odwadnianej (np. szerokości ulicy
i chodników)
ć% spadku podłużnego i poprzecznego
ć% ułożenia kanału deszczowego w przekroju poprzecznym
drogi
ć% przepustowości pojedynczego wpustu (zależnie od
konstrukcji, z reguły nie przekracza 10 dm3/s)
o Wpusty deszczowe uliczne w przypadku przyłączenia do kanalizacji deszczowej
budowane sÄ… bez osadnika
o Natomiast wpusty na kanalizacji ogólnospławnej budowane są z osadnikiem i
zamknięciem wodnym (syfonem)
o Wpusty deszczowe podwórzowe budowane są zawsze z osadnikiem, a w
przypadku kanalizacji ogólnospławnej dodatkowo z zamknięciem wodnym.
14
11/16/2008
Pompownie ścieków ze względu na ich funkcję i
usytuowanie na sieci kanalizacyjnej można
podzielić na:
ć% pompownie sieciowe:
rejonowe - odwadniajÄ…ce fragmenty zlewni kanalizacyjnej,
pośrednie  powodujące wypłycenie kanału
ć% pompownie centralne  przepompowujące ścieki z
całego systemu
ć% pompownie na kanałach przesyłowych (tranzytowych)
ć% pompownie z wylotów kanałów deszczowych i
burzowców
ć% pompownie w oczyszczalniach ścieków
Typowa pompownia składa się z Zbiornik wyrównawczy służy do gromadzenia
nierównomiernie dopływających ścieków w celu:
następujących głównych elementów
ć% umożliwienia nieprzerwanej pracy pomp ze stałą
składowych:
wydajnością
ć% zbiornika wyrównawczego
ć% okresowej pracy pomp przy zachowaniu odpowiedniego
ć% hali pomp
hali pomp
cyklu włączania i wyłączania pomp
cyklu włączania i wyłączania pomp
ć% urządzeń technologicznych i aparatury sterowniczej
Na całkowitą objętość zbiornika wyrównawczego
ć% pomieszczeń bytowo-gospodarczych
składają się:
ć% objętość nieużyteczna  Vm (martwa)  nie
odpompowana objętość ścieków, wynikająca z kształtu
dolnej części zbiornika, położenia przewodów ssawnych
i minimalnego zanurzenia pompo bÄ…dz
króćców
ssawnych
15
11/16/2008
objętość zapasowa (Vz)  przeznaczona na
przyjęcie dopływających ścieków w czasie
włączania pomp
objętość robocza (Vr)  zapewniająca
niezbędny minimalny czas pracy pompy
niezbędny minimalny czas pracy pompy
między włączeniem a wyłączeniem
Suma objętości zapasowej i roboczej
nazywana bywa objętością użyteczną (Vu)
Zbiorniki deszczowe mogą być stosowane do
Zbiorniki ścieków deszczowych budowane są
następujących celów:
w celu zatrzymania i zgromadzenia części
ć% odciążenie istniejące sieci kanalizacyjnej (zmiana
ścieków w okresie opadów i stopniowego
charakteru pokrycia powierzchni zlewni,
odprowadzania zretencjonowanych ścieków
zwiększenie gęstości zabudowy itp.)
do sieci, oczyszczalni bÄ…dz
odbiornika.
do sieci, oczyszczalni bÄ…dz
odbiornika.
ć% połączenie nowych zlewni do istniejącej sieci
ć% połączenie nowych zlewni do istniejącej sieci
kanalizacyjnej
Zbiorniki mogą pełnić dodatkowo rolę
ć% ochrona wód odbiornika
osadników do oczyszczania ścieków
ć% odciążenie oczyszczalni ścieków
deszczowych
ć% przed pompownią wód deszczowych
ć% zmniejszenie kosztów budowy nowej sieci i
kolektorów
16
11/16/2008
Podział zbiorników retencyjnych
ć% zbiorniki odciążające  hydrauliczne odciążenie sieci
kanalizacyjnej bÄ…dz
odbiornika. Zbiorniki nie zmniejszajÄ…
ładunku zanieczyszczeń zawartych w ściekach
ć% zbiorniki akumulacyjne  służą do zgromadzenia pierwszej
fali zanieczyszczonych ścieków deszczowych.
Zgromadzone ścieki odprowadzane są ze zbiornika do
oczyszczalni Nie oczyszczają ścieków lecz jedynie
oczyszczalni. Nie oczyszczają ścieków, lecz jedynie
odciążają odbiornik. Pełnią jednocześnie rolę zbiornika
odciążającego
ć% zbiorniki oczyszczające  pełnią role zbiorników
retencyjnych do regulacji odpływu ścieków na oczyszczalnię
oraz jednocześnie osadników.
ć% zbiorniki zespolone  składają się z dwóch części  jedna
pełni rolę zbiornika akumulacyjnego, druga
oczyszczajÄ…cego
17
11/16/2008
18
11/16/2008
30 feet = 9,1 m
200 feet = 61 m
800 feet = 244 m
http://www.nationalgeographic.com/features/97/nyunderground/docs/nymain.html
19
11/16/2008
20
11/16/2008
21