Numerical modeling in quantitative and qualitative analysis of storm sewage system operational conditions

Exploitation of urban storm-water systems, affected by increased size of drainaged catchment, high variability of rainfall events, changes in relative surface sealing as well as increased usage of road transport vehicles resulting in changes of sewage flow and pollutants concentrations as well as loads entering the sewage receiver, seems to be the challenging engineering problem. Thus, the application of numerical modeling to multi-variant analyses of storm-water sewer systems operation and its influence on the natural environment becomes a standard procedure nowadays. This paper presents the attempt of numerical modeling application to quantitative and qualitative analysis of storm-water sewer system in conditions of the selected urbanized catchment in the town of population reaching 40 000. The US EPA’s (United States Environmental Protection Agency) software SWMM 5 was applied to our studies. Three different rainfall events of various intensity and time were studied in our research. The presented analysis was based on sewage flow velocity, wastewater level along the pipelines and the load of pollutants leaving the sewer system. The sewage flooding from several join or inspection chambers was observed. Our studies reveal also the fact that the studied system is partially undersized. According to the lack of model calibration our observations should be treated as preliminary studies.

---

Przedstawiono próbę zastosowania modelowania numerycznego do ilościowej i jakościowej oceny możliwości rozbudowy systemu kanalizacji deszczowej. Model wybranego fragmentu sieci kanalizacyjnej miasta Chełm wykonano w programie SWMM 5. W badaniach przeanalizowano trzy warianty charakteryzujące się różną intensywnością oraz czasem trwania opadu. Obliczenia hydrauliczne wykonano dla warunków przed i po rozbudowie sieci. Przedstawiona analiza została oparta na prędkościach przepływu ścieków, napełnieniu kanałów oraz stężeniach i ładunkach transportowanych zanieczyszczeń. Po wykonaniu obliczeń symulacyjnych sieci po jej rozbudowie otrzymano wyniki, w których zaobserwowano zmiany w prędkości przepływu, napełnieniach kanałów, ładunkach badanego zanieczyszczenia. Odnotowano także w wynikach symulacji wypływ ścieków ze studzienek połączeniowych lub rewizyjnych na powierzchnię odwadnianego terenu. Przeprowadzone badania wskazują również, iż istniejący system zaprojektowany na podstawie wzoru Błaszczyka w obecnych warunkach jest częściowo przewymiarowany. W związku z tym prędkość samooczyszczania przewodów nie została osiągnięta w znacznej części sieci. Ze względu na brak kalibracji modelu otrzymane wyniki należy traktować jako wyniki badań wstępnych.