UDC 628.221
DOI 10.35776/VST.2025.04.04

Volkov Sergei, Luk’ianchuk Maksim, Zhukova Anastasiia, Solokhin Anton, Kuz’min Valentin, Zhitenev A. I., Rublevskaya O. N., Gvozdev V. A., Erofeev Vasilii, Kostenko I. G., IGNATCHIK V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Seniukovich Mikhail, Eshchenko Andrei

Justification of the optimum alternative of the wastewater disposal system of St. Petersburg adapting to the conditions of the joint effect of urbanization and climate change
Part 2. Results of substantiation of the optimum alternative

Summary

A specific feature of operating combined wastewater disposal systems (including the St. Petersburg wastewater disposal system) during periods of heavy overrating rainfall is the exceedance of daily wastewater volumes over the daily capacity of the treatment facilities. The degree of excess amount increases with an increase in the average period of the rain frequency. In case of considering only the elements of the «grey» infrastructure as adaptation measures, then the excess of wastewater should be accumulated or discharged through overflows. Hydraulic simulation of the St. Petersburg wastewater disposal system confirms the shortage of accumulation tanks. For example, when rain falls with a 20-year recurrence for the right-bank sewer basin, then the accumulation capacity deficiency is 700 thousand m3. Herewith, for rains with a recurrence of 0.5 years, additional tanks are not required. While developing adaptation measures, an alternative to constructing accumulating tanks, that is, «grey» technologies, is the introduction of «green» technologies in the form of biological retaining systems. A list of alternative adaptation measures was substantiated by hydraulic dynamic simulation. As a result of the economic comparison of the alternatives, the optimum alternative was substantiated for a period of a single excess of the estimated 5-year rainfall intensity. It was established that in case of implementing the entire list of the adaptation measures, the probability of wastewater discharge into the municipal water bodies through the controlled emergency outfalls and all overflows will decrease to 0.2%.

Key words

surface runoff disposal system , flooding , adaptation measures , calculated parameters of rains

For citation: Volkov S. N., Luk’ianchuk M. Iu., Zhukova A. G., Solokhin A. A., Kuz’min V. A., Zhitenev A. I., Rublevskaia O. N., Gvozdev V. A., Erofeev V. V., Kostenko I. G., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Seniukovich M. A., Eshchenko A. N. Justification of the optimum alternative of the wastewater disposal system of St. Petersburg adapting to the conditions of the joint effect of urbanization and climate change. Part 2. Results of substantiation of the optimum alternative. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2025, no. 4, pp. 28–35. DOI: 10.35776/VST.2025.04.04. (In Russian).

The further text is accessible on a paid subscription.
For authorisation enter the login/password.
Or subscribe

REFERENCES

1. Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Ерофеев В. В., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В. Системы отведения поверхностного стока: проблемы и решения // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. № 7. С. 53–60. DOI: 10.35776/VST.2022.07.07.
   Volkov S. N., Luk’ianchuk M. Iu., Zhitenev A. I., Rublevskaia O. N., Erofeev V. V., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V. [Systems for the removal of surface runoff: problems and solutions]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2022, no. 7, pp. 53–60. DOI: 10.35776/VST.2022.07.07. (In Russian).
2. Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Феськова А. Я. Влияние изменений климата на гидравлические режимы систем отведения поверхностного стока // Вода и экология: проблемы и решения. 2020. № 4 (84). C. 50–57.
   Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Fes’kova A. Ia. [The effect of the climate change on the hydraulic systems of surface runoff disposal regimes] Voda i Ekologiia: Ptoblemy i Resheniia, 2020, no. 4 (84), pp. 50–57. (In Russian).
3. Волков С. Н., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А. Особенности оценки расчетных интенсивностей дождей с учетом экстремальных ливней // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 7. С. 50–55. DOI: 10.35776/VST.2021.07.07.
   Volkov S. N., Zhitenev A. I., Rublevskaia O. N., Kostenko I. G., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Seniukovich M. A. [Specific features of estimating calculated rainfall rates with account of extreme rain showers]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2021, no. 7, pp. 50–55. DOI: 10.35776/VST.2021.07.07. (In Russian).
4. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. – СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 124 с.
   Tretii otsenochnyi doklad ob izmeneniiakh klimata i ikh posledstviiakh na territorii Rossiiskoi Federatsii. Obshchee reziume [Third estimative report on climate change and its consequences in the Russian Federation. General summary. Saint-Petersburg, Naukoemkie Tekhnologii Publ., 2022, 124 p.].
5. Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Житенев А. И., Кузьмин В. А., Рублевская О. Н., Хямяляйнен М. М., Гвоздев В. А., Ерофеев В. В., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А. Методы и результаты оценки параметров расчетных дождей для систем водоотведения поверхностного стока Санкт-Петербурга. Часть 1. Для гидравлических расчетов при проектировании // Водоснабжение и санитарная техника. 2023. № 3. С. 53–60. DOI: 10.35776/VST.2023.03.07.
   Volkov S. N., Luk’ianchuk M. Iu., Zhitenev A. I., Kuz’min V. A., Rublevskaia O. N., Khiamialiainen M. M., Gvozdev V. A., Erofeev V. V., Kostenko I. G., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Seniukovich M. A. [Methods and results of estimating calculated rain parameters for the surface runoff disposal systems of Saint-Petersburg. Part 1. For hydraulic calculations while designing]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2023, no. 3, pp. 53–60. DOI: 10.35776/VST.2023.03.07. (In Russian).
6. Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Житенев А. И., Кузьмин В. А., Рублевская О. Н., Гвоздев В. А., Ерофеев В. В., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А. Методы и результаты оценки параметров расчетных дождей для систем водоотведения поверхностного стока Санкт-Петербурга. Часть 2. Для гидравлических расчетов при моделировании // Водоснабжение и санитарная техника. 2023. № 4. С. 53–60. DOI: 10.35776/VST.2023.04.07.
   Volkov S. N., Luk’ianchuk M. Iu., Zhitenev A. I., Kuz’min V. A., Rublevskaia O. N., Gvozdev V. A., Erofeev V. V., Kostenko I. G., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Seniukovich M. A. [Methods and results of estimating calculated rain parameters for the surface runoff disposal systems of Saint-Petersburg. Part 2. For hydraulic calculations in simulation]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2023, no. 4, pp. 53–60. DOI: 10.35776/VST.2023.04.07.(In Russian).
7. Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Жукова А. Г., Житенев А. И., Кузьмин В. А., Рублевская О. Н., Гвоздев В. А., Ерофеев В. В., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Феськова А. Я. Методы и результаты оценки параметров расчетных дождей для систем водоотведения поверхностного стока Санкт-Петербурга. Часть 3. Для гидравлических расчетов при проектировании и моделировании с учетом неравномерности распределения интенсивностей дождей по площади // Водоснабжение и санитарная техника. 2023. № 6. С. 35–42. DOI: 10.35776/VST.2023.06.05.
   Volkov S. N., Luk’ianchuk M. Iu., Zhukova A.G., Zhitenev A. I., Kuz’min V. A., Rublevskaia O. N., Gvozdev V. A., Erofeev V. V., Kostenko I. G., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Fes’kova A. Ia. [Methods and results of estimating calculated rain parameters for the surface runoff disposal systems of Saint-Petersburg. Part 3. For hydraulic calculations in designing and modeling with account of the uneven distribution of rain intensities areally]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2023, no. 6, pp. 35–42. DOI: 10.35776/VST.2023.06.05. (In Russian).
8. Madsen H., Lawrence D., Lang M., Martinkova M., Kjeldsen T. R. Review of trend analysis and climate change projections of extreme precipitation and floods in Europe. Journal of Hydrology, 2014, v. 519, pp. 3634–3650.
9. Report to congress on impacts and control of combined sewer overflows and sanitary sewer overflows. US EPA, 2004. EPA 833-R-04-001.
10. Quaranta E., Fuchs S., Liefting H. J., Schellart A., Pistocchi A. A hydrological model to estimate pollution from combined sewer overflows at the regional scale. Application to Europe. Journal of Hydrology: Regional Studies, 2022, v. 41, article id. 101080.
11. Fletcher T., Shuster W., Hunt W., et. al. SUDS, LID, BMPs, WSUD and more – The evolution and application of terminology surrounding urban drainage. Urban Water Journal, 2015, v. 12, no. 7, pp. 525–542. DOI: 10.1080/1573062X. 2014.916314.