Ulewne deszcze i kanały deszczowe

Zbiór wszelkich artykułów związanych z pogodą, opracowań oraz innych przydatnych informacji
Awatar użytkownika
Bodzio
Sympatyk
Sympatyk
Posty: 108
Rejestracja: czwartek, 25 cze 2009, 22:35
Pseudonim: Bodzio
Numer GG: 0
Lokalizacja: Rzeszów
Kontakt:

Ulewne deszcze i kanały deszczowe

Postautor: Bodzio » sobota, 5 cze 2010, 12:00

Temat co prawda nie związany do końca z meteorologią, ale zważając na obecną sytuację powodziową i pływające potoki po ulicach może kogoś zaciekawi. Chodzi o to w jaki sposób na etapie projektowania kanalizacji deszczowej (lub systemów ogólnospławnych) manipuluje się oraz decyduje o średnicy kanałów deszczowych przyjmujących wody opadowe. Jak się okazuje są pewne wartości związane z intensywnością opadów, które należy przyjąć w projektach a mają one bardzo duże znaczenie w infrastrukturze. Metodyka, którą opiszę w dość skróconej wersji zwana jest metodą natężeń granicznych.

Jednym z kluczowych parametrów na podstawie których wyznacza się wielkość kanału odprowadzającego ścieki deszczowe jest przepływ obliczeniowy oznaczany jako Q. Jego wartość w największym stopniu decyduje o tym jak duży będzie kanał i czy przy intensywnych opadach przyjmie odpowiednią ilość ścieków deszczowych - a więc czy na naszych ulicach i chodnikach będą się tworzyć 'baseny'. Jest on iloczynem trzech wartości:

:arrow: F - powierzchni zlewni, z której ścieki spływają do danego kanału , ha
:arrow: psi - współczynnika spływu powierzchniowego, jest to stosunek ilości ścieków deszczowych spływających do kanalizacji do ilości deszczu spadającego na dany teren , wielkość bezwymiarowa
:arrow: q - natężenie deszczu miarodajnego, czyli ilość deszczu w litrach, która spadła na powierzchnię 1 ha w czasie 1 s, dm/s*ha

Q = F * psi * q , dm/s

Powierzchnia zlewni F jest nam znana (wyznaczamy ją na podstawie map) i tutaj trzymamy się określonej wartości. Współczynnik spływu (*psi) zależy od szczelności podłoża i należy go przyjmować w granicach od 0,1 do 0,95. Dla szczelnych powierzchni przyjmujemy 0,9 lub 0,95 natomiast dla terenów trawiastych około 0,1. Najwięcej możemy zadecydować przy wyznaczaniu parametru q. Ponieważ opady w ciągu roku są zmienne więc nie sposób przyjąć optymalnej wartości. Dlatego na podstawie badań opracowano wzór z którego należy korzystać:



Gdzie:

:arrow: H - średni opad roczny , mm
:arrow: C - częstość występowania opadu , lata
:arrow: t - czas trwania deszczu miarodajnego , min

Kluczową wartością jest tutaj C - ale o tym za chwilę. Średni opad roczny przyjmuję się dla Polski ~800 mm. Czas trwania deszczu miarodajnego należy wyznaczyć z kolejnego wzoru:

t = t + t + t , min

Nie będę opisywał kolejno jak wyznaczać każdą z wartości, ale mają one dość proste zasady obliczeń. Dodam tylko, że są to: t - czas przepływu ścieków deszczowych siecią kanalizacyjną, t - czas retencji kanałowej, t - czas koncentracji terenowej, wszystko podawane w minutach.

Parametr C jest wielkością, która wpływa znacząco na wynik q i jego wyznaczenie nie jest takie proste. Przede wszystkim z tego względu, że nie jesteśmy w stanie stwierdzić jakie jest prawdopodobieństwo wystąpienia deszczu o danym natężeniu (największym przez nas założonym!). Prawdopodobieństwo przyjmuje się zazwyczaj 100% (wystąpienie takiego deszczu raz na rok), 50% (raz na dwa lata), 20% (raz na 5 lat) lub nawet mniej (większe C). Inaczej mówiąc: deszcz będzie miał taką intensywność, jaka pojawia się raz na np. 5 lat.

Wiadomo - najlepiej przyjąć wartość jak największą bo kanał będzie większy (większy licznik, większe q). Tylko, że przez np. 2 lata będzie on zapełniony co najwyżej do połowy (i to tylko parę razy). A przez większość czasu - w przypadku deszczów o średniej intensywności np. do 1/4 przekroju poprzecznego kanału. Poza tym są to ogromne koszty - więcej materiału, większe wykopy. Dlatego podczas projektowania zakłada się wartość 1 lub 2, co oznacza, że raz na jakiś czas zdarzy się nawałnica/oberwanie chmury i kanał nie jest w stanie tego przyjąć i na naszych chodnikach, ulicach i placach pojawiają się potoki. Z tego co wiem to trwają rozmowy na temat udoskonaleń wzorów i doboru parametrów opytmalnych.

Mając już wszystkie dane oblicza się q a następnie Q. Średnicę dobiera się na podstawie nomogramów i tutaj oprócz Qd decyduje jeszcze spadek kanału (wartość podawana zazwyczaj w promilach).

Jak pisałem na początku - wszystko jest podane w uproszczeniu. Chciałem się skupić głównie na wartościach związanych z intensywnością opadów. Jeśli ktoś dobrnął do końca i coś z tego wyniósł, to się cieszę :)

Żródła: notatki wykładowe, Z. Heidrich 'Kanalizacja' i trochę z głowy :)

* Znacznik 'psi' ma oczywiście swoje oznaczenie ale nie wiem czy jest możliwość wstawienia go tutaj, ot tak, dlatego posłużyłem się skrótem.

Wróć do „Wiedza meteorologiczna”