Modelare Hidraulica Canalizare [PDF]

Zitiervorschau

A PATRA CONFERINŢĂ A HIDROENERGETICIENILO R DIN ROMÂNIA,

Dorin Pavel MODELAREA HIDRAULICĂ A REŢELEI DE CANALIZARE. STUDIU DE CAZ: MUNICIPIUL BUZĂU Alexandru LUNGU1, Octavian LUCA2 Abstract: One of the components of the ISPA project for the municipality of Buzău has been the development of a methodology for the supervision and inventory of the water company assets, based on the preparation of GIS and hydraulic models for the water and sewerage networks. This article presents the main stages of the development of the sewerage network model, in terms of hypotheses used for the modeling of the engineering, hydraulic and hydrologic phenomena, as well as the interpretation and discussion of the main results. Finally, conclusions and suggestions for future developments and improvements of the model are presented Keywords: hydraulic model, sewerage network, synthetic rain, flooding.

1. INTRODUCERE Una dintre componentele proiectului ISPA desfăşurat în municipiul Buzău a constituit-o dezvoltarea unei metodologii de inventariere şi supraveghere a sistemelor de alimentare cu apă şi canalizare administrate de regia municipală, pe baza facilităţilor oferite de GIS (Geographical Information System) şi software-ul de modelare hidraulică. Pachetele software folosite au fost Intergraph- Geomedia pentru componenta GIS, DHI Mike Net pentru reţeaua de alimentare cu apă şi, respectiv, DHI Mouse pentru reţeaua de canalizare. Pe lângă realizarea modelului propriu-zis, în cadrul proiectului s-a urmărit şi transferarea informaţiilor şi cunoştinţelor către beneficiar, astfel încât la sfârşitul proiectului acesta să preia sarcina actualizării şi dezvoltării ulterioare a modelului, pâna la scara întregului sistem. 1 2

Drd. MSc. Ing, NETAQUA SRL Bucureşti Prof. Dr. Ing, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti

2. IPOTEZELE MODELULUI Lipsa sau insuficienţa datelor primare: digitizare parţială a tramei stradale, reţele de apă şi canal disponibile pe planuri de situaţie nu întotdeauna actualizate şi corelate, lipsa unui istoric al înregistrărilor privind atât consumurile cât şi intervenţiile operate în reţele, a necesitat o muncă laborioasă de colectare, prelucrare şi actualizare a datelor de teren. Pe de alta parte, timpul limitat, disponibil pentru construcţia modelului a condus la definirea unei zone pilot (fig. 1), modelată în detaliu, urmând a fi dezvoltată ulterior într-un model complet, la scara întregii reţele municipale.

Fig. 1 Zona pilot a reţelei de canalizare

Zona pilot decisă iniţial pentru modelarea reţelei de canalizare a fost extinsă pentru a lua în considerare aportul de debit pluvial al colectoarelor ce deservesc şi zone din afara suprafeţei pilot însă descarcă în colectoare incluse în zona pilot. Reţeaua de canalizare din municipiul Buzău funcţionează în întregime gravitaţional, în sistem unitar, fiind deservită de patru colectoare principale, circulare, cu diametre cuprinse între 500-2000 mm, secţiunile devenind în aval ovoide OV1100/1650 mm şi respectiv clopot CL2200/1390 mm. Deoarece la debite meteorice încărcarea colectoarelor este substanţial mai mare decât în cazul debitelor menajere, modelul pentru reţeaua de canalizare a fost dezvoltat pentru aceste condiţii. Zona pilot a

fost discretizată în bazine de canalizare având suprafeţe de 0,5 până la 7 ha (fig. 2), considerându-se că fiecare bazin descarcă într-un cămin inclus în model.

Limita zonei pilot Limita zonei pilot extinse

Fig. 2 Delimitarea bazinelor de colectare a apelor pluviale

În lipsa unor date complete şi actualizate, au fost necesare ridicări topografice, determinări ale cotelor de nivel la radier precum şi măsurători ale dimensiunilor colectoarelor. Ieşirea din zona pilot a fost modelată prin intermediul unei guri de vărsare, impunând în acest punct un nivel al apei la intradosul colectorului (suma dintre cota radierului şi diametrul nominal al colectorului, în punctul de vărsare). În lipsa unui istoric zilnic privind căderile de precipitaţii pentru zona Buzăului, pe baza ploilor medii lunare în perioada 1901- 1990, a fost dezvoltată o ploaie sintetică de calcul, conform modelului Chicago (fig. 3). Modelul a fost rulat pentru două perioade de revenire: 1 an şi respectiv 10 ani.

Fig. 3 Ploile de calcul pentru 1 şi respectiv 10 ani perioadă de revenire

3. INTERPRETAREA REZULTATELOR În funcţie de datele primare introduse, programul de calcul furnizează o serie de rezultate sub formă grafică pentru a descrie variaţia parametrilor hidraulici (debit, viteză, grad de umplere a conductei, inundabilitate – exprimată ca diferenţă între nivelul apei şi cel al terenului) atât pentru noduri cât şi pentru bare. Aceşti parametri pot fi exprimaţi ca valori minime, maxime sau în mod animat (variaţie dinamică, în timp a parametrului). În urma rulării programului pentru o perioadă de analiză dinamică de 24 de ore (durata se poate stabili de către utilizator, însă creşterea acesteia măreşte semnificativ timpul necesar rulării şi totodata solicită resurse importante din partea sistemului pe care are loc rularea), au fost identificate zonele cu probleme de inundabilitate (noduri şi colectoare). Pentru ploaia de calcul cu perioadă de revenire la 1 an s-au obţinut schemele din fig.4 şi respectiv fig.5, pe care sunt indicate zonele afectate de inundaţii.

Fig. 4 Noduri inundabile la ploaia cu timp de revenire de 1 an

Fig. 5 Colectoare inundabile la ploaia cu timp de revenire de 1 an

Similar, pentru ploaia de calcul cu perioadă de revenire la 10 ani (fig. 6 şi respectiv fig. 7), s-au evidenţiat zonele afectate de inundaţii, acestea fiind mai extinseşi afectând în special zonele amonte ale colectoarelor I şi II.

Fig. 6 Noduri inundabile la ploaia cu timp de revenire de 10 ani

Fig. 7 Colectoare inundabile la ploaia cu timp de revenire de 10 ani

În plus, modelul a furnizat şi profilele longitudinale, pe care se evidenţiază zonele afectate de o posibilă inundaţie (fig 8).

Fig. 8 Profil longitudinal pe Str. 13 Decembrie- Str. Cazărmilor

Pe lângă rezultate grafice, programul de modelare furnizează un raport detaliat asupra componenţei reţelei analizate, ipotezele de calcul şi variaţia parametrilor hidraulici (debit, viteză, nivel al apei in colector, grad de umplere) precum şi momentul de timp şi respectiv poziţia geografică în care se realizează aceste valori. 4. CONCLUZII Un model bine dezvoltat permite îmbunătăţirea administrării reţelei şi identificarea zonelor sensibile (zonele inundabile din reţeaua de canalizare etc). Totodata, programele de modelare hidraulică permit conceperea unor scenarii pentru diferite situaţii ce pot apărea în exploatarea curentă (posibile dezvoltări ale sistemelor, comportarea acestor sisteme în condiţii de avarie sau ploi abundente). Pe de alta parte, pentru a fi eficiente, modelele vor trebui întreţinute şi dezvoltate astfel încât să reflecte toate modificările survenite în cadrul sistemelor: înlocuiri de colectoare, modificări sau adăugări de racorduri, modificări semnificative ale graficelor de consum. 5. BIBLIOGRAFIE [1] Blitz, E. – Proiectarea canalizărilor, în volumul „Proiectarea canalizărilor”, (Editura Tehnică,) 1970, pag. 33 – 126. [2] Negulescu, M. –Canalizări, în volumul „ Canalizări ”, (Editura Didactică şi Pedagogică,) 1978, pag. 7 – 61. [3] *** – MOUSE - Short introduction and tutorial, (DHI Water & Environment,) 2003. [4] *** – MOUSE – User guide, (DHI Water & Environment,) 2003.