УДК 628.221
DOI 10.35776/VST.2023.03.07
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
Аннотация
Системы водоотведения поверхностного стока городов необходимо адаптировать к условиям изменившегося климата с учетом местных условий и особенностей схемных решений. В соответствии с мировой практикой одним из этапов перечня работ данного направления является обоснование расчетных параметров дождей для рассматриваемого климатического района. При этом для решения проектных задач достаточно корректировки нормативных климатических параметров. При обосновании их расчетных значений применен метод адаптации комплексного параметра А, относящийся к группе методов масштабирования. Установлено, что для Санкт-Петербурга динамика изменения параметра А за период ∆τ = 50 лет составляет 9,1%. Результат, полученный с применением этого метода, подвергался верификации путем его сопоставления с результатами других исследований: приведенными в третьем оценочном докладе об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации; полученными ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова»; полученными по классическому методу, предусматривающему обработку первичной экспериментальной информации.
Ключевые слова
система водоотведения поверхностного стока , подтопления , адаптационные мероприятия , расчетные параметры дождей , профили дождей
|
УДК 628.221
DOI 10.35776/VST.2023.04.07
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
Аннотация
Системы водоотведения поверхностного стока городов необходимо адаптировать к условиям изменившегося климата с учетом местных условий и особенностей схемных решений. В соответствии с мировой практикой одним из этапов перечня работ данного направления является обоснование расчетных параметров дождей для рассматриваемого климатического района. При этом для решения проектных задач достаточно корректировки нормативных климатических параметров. Но для решения задач, связанных с обоснованием решений по реконструкции систем водоотведения с применением расчетных моделей, необходимо обоснование профилей расчетных дождей, представляющих собой графики изменения во времени их интенсивностей. При обосновании таких профилей учитывались следующие требования: учет максимального 10-минутного количества атмосферных осадков, способного создавать подтопления на сетях водоотведения; учет аккумулирующего количества атмосферных осадков за 1 час, способного создавать подтопления на тоннельных канализационных коллекторах. Установлено, что при таких требованиях изменение интенсивности дождя во времени, представляющее профиль расчетного дождя, может быть выражено в виде непрерывной аналитической функции с двумя параметрами: i0 – мгновенной максимальной интенсивностью дождя (мм/ч) и эмпирическим параметром φ (мин–1). Экспериментально определено, что для Санкт-Петербурга, например, при периоде повторяемости р = 1 год φ = 0,1837 мин–1, i0 = 40,21924 мм/ч.
Ключевые слова
системы водоотведения поверхностного стока , подтопления , адаптационные мероприятия , расчетные параметры дождей , профили дождей
|
УДК 628.221
DOI 10.35776/VST.2023.06.05
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
Аннотация
Системы водоотведения поверхностного стока городов необходимо адаптировать к условиям изменившегося климата с учетом местных условий и особенностей схемных решений. В соответствии с мировой практикой одним из этапов перечня работ данного направления является обоснование расчетных параметров дождей для рассматриваемого климатического района. При этом для решения проектных задач достаточно корректировки нормативных климатических параметров, а для решения задач, связанных с обоснованием решений по реконструкции систем водоотведения с применением расчетных моделей, необходимо обоснование профилей расчетных дождей, представляющих собой графики изменения во времени их интенсивностей. Кроме того, необходимо обосновать расчетные параметры дождей с учетом их пространственной изменчивости. То есть для больших площадей параметры расчетных дождей необходимо преобразовать в средние значения. В мировой практике это делается путем умножения средней интенсивности дождей для заданной продолжительности, частоты и площади на соответствующий понижающий коэффициент – фактор уменьшения площади ARF (areal reduction factors). В отечественной практике при проектировании также применяется аналогичный фактор уменьшения, который назван поправочным коэффициентом, учитывающим неравномерность выпадения дождей по площади. Но достоверность значений этих поправочных коэффициентов вызывает большие сомнения, поскольку, например, при площади стока менее 4 км2 значения получены только для условий Москвы, а происхождение значений при площади стока более 4 км2 не известно. По этим причинам в Санкт-Петербурге, наряду с оценкой фактических и перспективных параметров расчетных дождей, применяемых при проектировании и моделировании, дополнительно определены закономерности распределения по площади интенсивностей дождей. В результате исследований подтверждена гипотеза о том, что площадные и точечные осадки имеют одинаковую вероятность превышения, а также обоснованы вид и параметры зависимости для оценки фактических значений поправочных коэффициентов, учитывающих неравномерность выпадения дождей по площади.
Ключевые слова
системы водоотведения поверхностного стока , подтопления , адаптационные мероприятия , расчетные параметры дождей , профили дождей
|
DOI 10.35776/VST.2021.07.07
УДК 628.221
Волков С. Н., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Курганов Ю. А., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А.
Особенности оценки расчетных интенсивностей дождей с учетом экстремальных ливней
Аннотация
Анализ официальных источников информации показывает, что распределение экстремальных дождей по территории происходит с учетом микроклиматических особенностей ее местности. Для оценки степени достоверности таких закономерностей в пределах мегаполисов проведены экспериментальные исследования, в которых в качестве экспериментальной базы принята система водоотведения Санкт-Петербурга, в качестве средств измерения – сеть из 34 автоматических осадкомеров, осуществляющих записи с интервалом 5 минут, в качестве экспериментальной информации – база данных результатов измерений в течение шести лет. В результате исследований установлено, что в городской среде формируется микроклимат, отличающийся от климата за ее пределами. Кроме того, в масштабах мегаполисов имеются микроклиматические зоны, в которых зависимости интенсивностей осадков от их повторяемости могут существенно отличаться. При этом отличия начинают проявляться при периодах р однократного превышения расчетной интенсивности дождей от 1,5–2 лет, а при их меньших значениях отличия не выявлены. Полученный результат согласуется с данными исследований других авторов, экспериментально установивших, что количество экстремальных дождей увеличивается в тех районах мегаполисов, как правило, исторических, в которых меньше зеленых насаждений и, соответственно, более высокая степень перегрева поверхности в летнее время.
Ключевые слова
интенсивность дождя , система водоотведения поверхностного стока , климатические параметры , продолжительность дождя , подтопления , микроклимат
|
DOI 10.35776/VST.2021.04.05
УДК 628.221
Волков С. Н., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Курганов Ю. А., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А.
Оценка эффективности механизмов устранения подтоплений урбанизированных территорий поверхностными сточными водами
Аннотация
Подтопления урбанизированных территорий, когда вода в периоды ливневых дождей поднимается на поверхность, затапливая улицы и подвалы, наблюдаются достаточно часто. Происходят они по разным причинам или их совокупности. Перечень мероприятий для сокращения количества таких подтоплений в мировой практике отработан. К ним можно отнести мероприятия, направленные на уменьшение коэффициента стока водосборных площадей, а также на увеличение свободных регулирующих объемов сетей и коллекторов и т. п. Однако оценка их эффективности в Российской Федерации затруднена в связи с тем, что нормативный метод гидравлического расчета предусматривает учет значений периодов однократного превышения расчетных интенсивностей дождей p, который указывает, с какой периодичностью переполняются сети. Но этот метод не отвечает на вопрос, с какой периодичностью pp происходят затопления территорий в результате выхода воды на поверхность. На примере Санкт-Петербурга приведен расчетный метод для определения среднегодового числа затоплений, а также результаты оценки эффективности мероприятий, направленных на его сокращение.
Ключевые слова
площадь водосбора , система водоотведения поверхностного стока , климатические параметры , сила дождя , продолжительность дождя , время добегания , подтопления
|
DOI 10.35776/VST.2022.11.05
УДК 628.221
Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Жукова А. Г., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Ерофеев В. В., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В.
Экономическая эффективность мероприятий по адаптации систем водоотведения поверхностного стока к условиям изменяющегося климата
Аннотация
Процесс экономического обоснования мероприятий по адаптации систем водоотведения поверхностного стока к новым условиям эксплуатации сводится к решению оптимизационной задачи, в которой в качестве критерия оптимизации принимается максимальный экономический эффект в виде разницы между стоимостью предотвращенного ущерба от подтоплений территорий в периоды интенсивных дождей и затрат на инвестиционную и операционную деятельность. Обоснованность такого подхода очевидна, так как с вероятностной точки зрения полностью исключить подтопления невозможно. Соответственно, оценка эффективности адаптационных мероприятий должна осуществляться на основании сопоставления затрат и выгод. Ключевыми элементами такой оценки, наряду с обоснованием эффективных инженерных решений по адаптации, является определение количества подтоплений за расчетный период времени и ожидаемого от них ущерба, т. е. функции ущерба, которая представляет собой сумму произведений вероятностей возникновения ущерба и его стоимости. В Российской Федерации такой подход, учитывающий вероятности подтоплений, на нормативном уровне нереализуем, так как на этапе гидравлических расчетов учитывается вероятность превышения расчетной интенсивности дождей, а не выхода воды на поверхность. Кроме того, в отечественной практике в качестве инженерных мер по адаптации систем водоотведения преимущественно применяется метод реконструкции сетей, являющийся самым затратным по сравнению с другими альтернативными методами. Поэтому в статье на примере пилотного бассейна водоотведения проанализирована эффективность применения метода реконструкции сетей в сочетании с внедрением элементов «зеленой» инфраструктуры и регулирования потоков сточных вод.
Ключевые слова
экономическая эффективность , площадь водосбора , система водоотведения поверхностного стока , подтопления , адаптационные мероприятия
|
|
