PODSTAWY BEZPIECZNEGO WYMIAROWANIA ODWODNIEŃ TERENÓW T.1

Prezentowany podręcznik akademicki stanowi podsumowanie dotychczasowego stanu wiedzy w zakresie podstaw nowoczesnego – bezpiecznego projektowania i wymiarowania systemów (sieci i obiektów) odwodnień terenów zurbanizowanych, w duchu zaleceń najnowszej normy PN-EN 752:2008, przy uwzględnieniu zagrożeń wynikających ze zmian klimatu w przyszłości. Praca ma monograficzno-metodologiczny a zarazem aplikacyjny charakter. Adresowana jest głównie do studentów i pracowników naukowych wyższych uczelni technicznych, rolniczych oraz uniwersytetów – wydziałów Inżynierii Środowiska i Ochrony Środowiska, ale także do projektantów, wykonawców i eksploatatorów systemów usuwania ścieków oraz zagospodarowania wód deszczowych.

Uaktualnienie i rozszerzenie treści drugiego wydania prezentowanego podręcznika zmusiło Autora i Wydawcę do podzielenia książki na 2 tomy. Tom I dotyczy zasad projektowania i metod wymiarowania sieci kanalizacyjnych, natomiast tom II – obiektów specjalnych na sieciach odwodnieniowych.

W tomie I (poza wstępem), w rozdziale 2. podano ogólną charakterystykę systemów kanalizacyjnych: konwencjonalnych, tj. grawitacyjnych oraz niekonwencjonalnych, tj. opartych na wymuszonym, pod- lub nadciśnieniem, transporcie ścieków. W rozdziale 3. omówiono dotychczasowe zasady projektowania i metody wymiarowania grawitacyjnych systemów kanalizacji (ogólnospławnych, rozdzielczych i półrozdzielczych). W rozdziale 4. (nowoopracowanym) omówiono zagrożenia dla infrastruktury miast wywoływane zmianami klimatu. Zaprezentowano m.in. wyniki badań trendów zmian w strukturze opadów w Europie, w tym w Polsce. Wykazano potrzebę zmiany scenariuszy opadów do modelowania nadpiętrzeń w kanałach oraz zaproponowano kryteria do oceny przeciążeń kanalizacji w przyszłości, dla zachowania w dopuszczalnych obecnie (wg PN-EN752:2008) częstości wylewów. W rozdziale 5. omówiono zasady bezpiecznego bilansowania strumieni ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych oraz wód przypadkowych, oraz sformułowano zalecenia co do racjonalnego doboru średnic i wypełnień kanałów ściekowych. W rozdziale 6. podano podstawy bilansowania spływu wód opadowych. Wykazano m.in. znaczne różnice ilościowe wyników obliczeń natężenia deszczy z modelu Błaszczyka w porównaniu ze współczesnymi modelami opadów. W rozdziale 7. omówiono metody czasu przepływu do wymiarowania kanalizacji, w tym metodę granicznych natężeń (MGN) a także metodę stałych natężeń (MSN) oraz metodę współczynnika opóźnienia (MWO) stosowaną w Niemczech. W rozdziale 8. zaproponowano m.in. modyfikację MGN do postaci tzw. metody maksymalnych natężeń (MMN) – z zastąpieniem wzoru Błaszczyka nowymi, współczesnymi modelami opadów maksymalnych. W nowoopracowanych podrozdziałach 8.5.5 i 8.6 oraz 8.7, omówiono m.in. problemy badawcze związane z kalibracją i walidacją modeli hydrodynamicznych opad-odpływ oraz przedstawiono przykłady modelowania przeciążeń hydraulicznych w rzeczywistej kanalizacji deszczowej, w warunkach obecnych, jak i z uwzględnieniem prognozowanego wzrostu częstości występowania intensywnych opadów w przyszłości. W rozdziale 9. przedstawiono hydrauliczne podstawy doboru przekroi przewodów/kanałów, działających pod ciśnieniem i ze swobodnym zwierciadłem ścieków, oraz sformułowano zalecenia do projektowania minimalnych spadków dna. W rozdziale 10. omówiono stosowane układy geometryczne sieci kanalizacyjnych oraz zasady racjonalnego ich projektowania, budowy i eksploatacji, w tym trasowania kanałów, stosowania studzienek i komór inspekcyjnych, połączeniowych i kaskadowych oraz syfonów. W nowoopracowanym podrozdziale 10.4 podano natomiast zasady wymiarowania komór czerpnych i doboru pomp w przepompowniach sieciowych ścieków. Zaprezentowano także techniki budowy i renowacji kanałów.

::Spis treści::

Wykaz podstawowych oznaczeń i akronimów
1. Wprowadzenie
1.1. Stan prawny projektowania i wymiarowania kanalizacji w Polsce
1.2. Główne treści II wydania książki
2. Ogólna charakterystyka systemów kanalizacyjnych
2.1. Rys historyczny rozwoju kanalizacji
2.2. Rodzaje i pochodzenie ścieków
2.3. Klasyfikacja systemów usuwania ścieków
2.4. Kanalizacja konwencjonalna
2.5. Kanalizacja niekonwencjonalna
3. Systemy kanalizacji grawitacyjnej
3.1. Kanalizacja ogólnospławna
3.1.1. Schematy funkcjonalne kanalizacji ogólnospławnej
3.1.2. Odciążenie hydrauliczne kanalizacji ogólnospławnej
3.1.3. Dotychczasowe zasady wymiarowania kanalizacji ogólnospławnej w Polsce
3.2. Kanalizacja rozdzielcza
3.2.1. Schematy funkcjonalne kanalizacji rozdzielczej
3.2.2. Dotychczasowe zasady wymiarowania kanalizacji rozdzielczej w Polsce
3.3. Kanalizacja półrozdzielcza
3.3.1. Schematy funkcjonalne kanalizacji półrozdzielczej
3.3.2. Dotychczasowe zasady wymiarowania kanalizacji półrozdzielczej w Polsce
3.4. Zalety i wady systemów kanalizacyjnych
3.4.1. Czynniki wpływające na wybór systemu
3.4.2. Etapowanie budowy kanalizacji
4. Kwantyfikacja zmian klimatu do wymiarowania odwodnień terenów zurbanizowanych
4.1. Zagrożenia dla infrastruktury miast wynikające ze zmian klimatu
4.2. Prognozowane zmiany struktury opadów atmosferycznych w przyszłości
4.2.1. Trendy zmian rocznych i sezonowych wysokości opadów atmosferycznych
4.2.2. Trendy zmian częstości występowania intensywnych opadów deszczowych
4.3. Działania prewencyjne i zaradcze
4.3.1. Identyfikacja potencjalnych przeciążeń systemów kanalizacyjnych w przyszłości
4.3.2. Zasady miejscowego zagospodarowania wód opadowych
5. Metody bilansowania strumieni ścieków
5.1. Ścieki bytowo-gospodarcze i przemysłowe
5.2. Wody przypadkowe
5.3. Zalecane wypełnienia kanałów ściekowych
6. Podstawy bilansowania strumieni wód opadowych
6.1. Ogólna charakterystyka spływów wód deszczowych i roztopowych
6.1.1. Opady atmosferyczne
6.1.2. Porównanie ilościowe spływów wód deszczowych ze ściekami
6.2. Pomiary opadów atmosferycznych
6.2.1. Deszczomierze klasyczne
6.2.2. Deszczomierze nowej generacji – bezobsługowe
6.2.3. Dokładność pomiarów opadów i reprezentatywność stacji
6.3. Charakterystyka ilościowa opadów deszczowych
6.3.1. Krzywe wzorcowe opadów
6.3.2. Związek natężenia opadu z częstością występowania
6.4. Modele opadów do wymiarowania kanalizacji
6.4.1. Modele opadów o zasięgu ogólnopolskim
6.4.2. Modele opadów o zasięgu lokalnym – dla Wrocławia
6.4.3. Porównanie modelu Błaszczyka z innymi modelami opadów
6.5. Metody tworzenia modeli opadów maksymalnych
6.5.1. Podstawy metodologiczne badań
6.5.2. Przykład tworzenia modeli fizykalnych opadów
6.5.3. Przykład tworzenia modeli probabilistycznych opadów
7. Dotychczasowe metody wymiarowania kanalizacji deszczowej
7.1. Metody czasu przepływu
7.1.1. Zasady obliczeniowe MCP
7.1.2. Wybór czasu trwania deszczu miarodajnego
7.2. Metoda granicznych natężeń
7.2.1. Założenia wyjściowe MGN
7.2.2. Tok obliczeń w wymiarowaniu kanałów MGN
7.2.3. Interpretacja współczynnika redukcji natężenia deszczu
7.2.4. Metoda uproszczona – stałych natężeń (MSN)
7.2.5. Osobliwości obliczeniowe w MGN
7.3. Metoda współczynnika opóźnienia
7.3.1. Założenia wyjściowe MWO
7.3.2. Tok obliczeń w wymiarowaniu kanałów MWO
7.3.3. Osobliwości obliczeniowe w MWO
8. Współczesne standardy odwodnienia terenów zurbanizowanych
8.1. Wymagania do wymiarowania kanalizacji deszczowej
8.2. Porównanie dotychczasowych metod wymiarowania kanalizacji deszczowej w Polsce i w Niemczech
8.2.1. Analiza jakościowa metod czasu przepływu
8.2.2. Analiza ilościowa metod czasu przepływu
8.3. Metoda maksymalnych natężeń do wymiarowania kanalizacji deszczowej w Polsce
8.3.1. Założenia wyjściowe MMN
8.3.2. Zalecane modele opadów do MMN
8.3.3. Tok obliczeń i osobliwości w wymiarowaniu kanałów MMN
8.4. Zalecenia do modelowania działania kanalizacji
8.4.1. Założenia wyjściowe
8.4.2. Wytyczne do obciążenia opadem
8.4.3. Zadania projektowe i metody obliczeniowe
8.5. Przykłady wymiarowania i modelowania kanalizacji deszczowej
8.5.1. Programy użytkowe do modelowania działania kanalizacji
8.5.2. Wymiarowanie przykładowych sieci kanalizacyjnych
8.5.3. Modelowanie działania przykładowo zwymiarowanych sieci kanalizacyjnych
8.5.4. Wnioski z analiz działania przykładowo zwymiarowanych sieci kanalizacyjnych
8.5.5. Identyfikacja przeciążeń kanałów wywołanych zmianami klimatu
8.6. Wybrane zagadnienia z kalibracji i walidacji modeli kanalizacji
8.6.1. Parametry hydrologiczne i hydrauliczne modeli
8.6.2. Niestacjonarność czasoprzestrzenna opadów
8.7. Przykład modelowania rzeczywistej kanalizacji deszczowej
8.7.1. Działanie kanalizacji dla obecnych scenariuszy obciążenia opadami
8.7.2. Działanie kanalizacji dla przyszłych scenariuszy obciążenia opadami
9. Podstawy wymiarowania hydraulicznego przewodów i kanałów ściekowych
9.1. Rodzaje i klasyfikacje przepływów cieczy
9.2. Przepływy pełnym przekrojem przewodu
9.2.1. Metody i wzory wyjściowe
9.2.2. Sprawność hydrauliczna przewodów i kanałów
9.2.3. Dobór przekrojów przewodów i kanałów ciśnieniowych
9.3. Przepływy w kanałach częściowo wypełnionych
9.3.1. Metody i wzory wyjściowe
9.3.2. Dobór przekrojów przewodów i kanałów częściowo wypełnionych
9.4. Zalecane spadki dna kanałów grawitacyjnych
9.5. Stosowane przekroje kanałów grawitacyjnych
9.6. Przepełnianie się kanałów grawitacyjnych
10. Zasady projektowania, budowy i eksploatacji sieci kanalizacyjnych
10.1. Układy sieci kanalizacyjnych
10.1.1. Układy ogólnomiejskie
10.1.2. Układy lokalne
10.2. Projektowanie tras kanałów
10.2.1. Sytuowanie kanałów w planie
10.2.2. Wysokościowe sytuowanie kanałów
10.2.3. Wybór spadków dna kanałów grawitacyjnych
10.2.4. Sposoby połączeń kanałów
10.2.5. Rodzaje i dobór studzienek kanalizacyjnych
10.3. Projektowanie syfonów kanalizacyjnych
10.3.1. Warunki stosowania syfonów
10.3.2. Wymiarowanie syfonów
10.4. Projektowanie przepompowni sieciowych
10.4.1. Wymiarowanie studni zbiorczych pompowni ścieków
10.4.2. Zalecenia do doboru pomp
10.4.3. Rozmieszczenie pomp zatapialnych
10.5. Materiały oraz techniki budowy i renowacji kanałów
10.5.1. Materiały
10.5.2. Techniki budowy i renowacji kanałów
10.6. Eksploatacja sieci kanalizacyjnych
10.6.1. Wymiarowanie płuczek kanałowych
10.6.2. Rozmieszczenie płuczek kanałowych
10.6.3. Stosowanie płuczek i kanałów płuczących
10.7. Etapy i zawartość tematyczna opracowań projektowych
11. Spis literatury z zakresu projektowania i wymiarowania kanalizacji
Załączniki