Skip to main content

Wyobraźmy sobie sytuację, w której mieszkańcy miasta, w przypadku występowania opadów (szczególnie tych nawalnych), borykają się z problemem podtopień. Dlaczego tak się dzieje? Miasto jest odwadniane za pomocą kanalizacji deszczowej oraz rowów otwartych. Nie są to jednak dwa niezależne systemy. Sieć kanalizacyjna oraz cieki naturalne i koryta rowów tworzą system naczyń połączonych. W normalnych warunkach woda odprowadzana jest systemem rur poprzez wyloty do odbiorników – cieków otwartych. Natomiast w przypadku wysokich stanów wody w odbiorniku, wylot kanalizacyjny zostaje zatopiony, co uniemożliwia odprowadzenie wody z systemu, a nawet może powodować wlewanie się wody z odbiornika do kanalizacji, a kolejno na powierzchnię terenu. Takie zjawisko uniemożliwia pracę systemu w sposób poprawny i prowadzi do miejscowych podtopień.

Przedsiębiorstwa oraz samorządy, które odpowiadają za odprowadzanie wody deszczowej za pomocą systemu przedstawionego powyżej, są postawione przed bardzo wymagającym zadaniem. Szczególnie gdy zadawane są pytania z kategorii: co by było, gdyby w danym miejscu utworzyć zbiornik otwarty? Jaką pojemność musiałby mieć, aby pomieścił wodę z opadu o intensywności występującej statystycznie raz na sto/dziesięć lat lub jak powinniśmy zmodernizować istniejący system odwodnienia, aby wylot kanalizacji deszczowej nie był zatopiony?

Do sprawdzenia wariantów oraz przetestowania rozwiązań, które pozwolą odpowiedzieć na powyższe pytania oraz wiele innych związanych z branżą wodną, które przychodzą na myśl, możemy wykorzystać program MIKE+ firmy DHI. Jednym z celów inżynierów, odpowiedzialnych za funkcjonalności aplikacji, jest zapewnienie możliwości tworzenia modeli hybrydowych tzn. łączących modele jednowymiarowe (1D) i dwuwymiarowe (2D). W tym przypadku, można połączyć model 1D kanalizacji i model rzeczny 1D, 2D bądź hybrydowy (1D-2D) sieci rzecznej z modelem 2D powierzchni terenu. Wykorzystując MIKE+ jesteśmy w stanie w obrębie jednej aplikacji stworzyć, edytować i analizować wyniki modelu łączącego w sobie elementy kanalizacji oraz obszary odwadniane za pomocą cieków otwartych.

Do budowy modelu 1D kanalizacji deszczowej wymagane jest posiadanie danych topologicznych sieci, zawierających podstawowe informacje takie jak: rzędne dna oraz pokrywy studzienek, średnice oraz materiał przewodów, charakterystyka urządzeń występujących na modelowanej sieci. Do niego możemy “dołączyć” model hydrauliczny sieci rzecznej: 1D- zbudowany z wykorzystaniem przekrojów geodezyjnych lub 2D – wykorzystujący siatkę terenu, bądź łączący dwa powyższe – 1D-2D. W modelu, w miejscu lokalizacji wylotów kanalizacji deszczowej ustawia się połączenie pomiędzy przewodem kanalizacyjnym (z modelu sieci kanalizacyjnej) i ciekiem otwartym (z modelu sieci rzecznej). Tak skonfigurowany model zapewni spójność obliczeń, a wyniki symulacji w pełni zaprezentują rzeczywiste oddziaływanie pomiędzy ciekiem, a kanalizacją deszczową, obrazując przy okazji miejsca potencjalnych podtopień. 

Przykładowy widok interfejsu MIKE+ przedstawiający połączone modele 1D kanalizacji oraz rzeki

Przykładowy widok interfejsu MIKE+ przedstawiający połączone modele 1D kanalizacji oraz rzeki

Oczywiście taki model może być uszczegółowiony za pomocą dostępnych struktur charakterystycznych dla modelu kanalizacji oraz rzeki. Do modelu możemy wstawić obiekty:

  • dla sieci kanalizacyjnej: komory o niestandardowych kształtach, przepompownie, przelewy burzowe, kryzy, zasuwy, odcinki o kształtach niestandardowych
  • dla sieci rzecznej: przepusty, jazy, mosty, pompy, zastawki, zbiorniki
Przykładowy profil podłużny uwzględniający sieć kanalizacyjną oraz fragment cieku otwartego

Przykładowy profil podłużny uwzględniający sieć kanalizacyjną oraz fragment cieku otwartego

Aby uzyskać pełną zgodność wyników symulacji ze stanem rzeczywistym należy przeprowadzić kampanię pomiarową, która pozwoli zarejestrować rzeczywiste opady oraz zebrać dane hydrauliczne, tj.: napełnienie, natężenie i prędkość przepływu. Takie pomiary zostaną wykorzystane jako dane wsadowe do kalibracji modelu. Kalibracja jest procesem stanowiącym bardzo istotną część modelowania – niejednokrotnie bardzo skomplikowanym i obnażającym błędy czy też braki w danych topologicznych. Bez tego etapu jesteśmy w stanie opracować model hydrauliczny jednak wyniki symulacji niekoniecznie będą reprezentowały jego faktyczny stan oraz pracę systemu kanalizacyjnego.

Posiadając skalibrowany model zintegrowany, możliwe jest wykonanie symulacji dla różnych wariantów, koncepcji, analiz wpływu planowanych do wykonania na sieci urządzeń oraz obiektów hydrotechnicznych na pracę systemu.

Więcej o tym oraz wielu innych tematach związanych z modelowaniem znajdziecie Państwo na naszym blogu https://modelowaniesieci.pl

W razie pytań związanych z przedstawionym tematem, zachęcamy do kontaktu poprzez okienko czatu.

mgr inż. Paweł Wanciak

Modelarz systemów wod.-kan. specjalizujący się w modelowaniu sieci kanalizacyjnych, tworzeniu modeli hybrydowych oraz przygotowaniu i obróbce danych GIS. Zajmuje się m.in. modelami wykorzystywanymi do celów prognostycznych. Kontakt z klientami oraz prowadzenie szkoleń z zakresu MIKE+ pozwala mu poznać codzienne problemy przedsiębiorstw odpowiedzialnych za eksploatację sieci kanalizacyjnych.