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
|
УДК 628.221
DOI 10.35776/VST.2025.04.04
Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Жукова А. Г., Солохин А. А., Кузьмин В. А., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Гвоздев В. А., Ерофеев В. В., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А., Ещенко А. Н.
Обоснование оптимального варианта адаптации системы водоотведения Санкт-Петербурга к условиям совокупного влияния урбанизации и изменения климата
Часть 2. Результаты обоснования оптимального варианта
Аннотация
Особенностью работы общесплавных систем водоотведения (в том числе и системы водоотведения Санкт-Петербурга) в периоды ливневых сверхрасчетных дождей является превышение суточных объемов водоотведения над суточной производительностью очистных сооружений. Степень превышения возрастает с увеличением среднего периода повторяемости дождей. Если в качестве адаптационных мер рассматриваются элементы только «серой» инфраструктуры, то разница между объемами должна аккумулироваться или сбрасываться через переливы. Гидравлическое моделирование системы водоотведения Санкт-Петербурга подтверждает дефицит аккумулирующих емкостей. К примеру, при выпадении дождя 20-летней повторяемости для правобережного бассейна водоотведения он составляет 700 тыс. м3. При этом для дождей с повторяемостью 0,5 года дополнительных емкостей не требуется. При разработке адаптационных мероприятий альтернативой устройству регулирующих емкостей, то есть «серым» технологиям, является внедрение «зеленых» технологий в виде биологически удерживающих систем. Путем гидравлического динамического моделирования обоснован перечень альтернативных адаптационных мероприятий. В результате экономического сравнения вариантов обоснован оптимальный вариант при периоде однократного превышения расчетной интенсивности дождей, равном 5 годам. Установлено, что при реализации всего перечня адаптационных мероприятий вероятность сброса сточных вод в водоемы города через управляемые аварийные выпуски и все переливы снизится до 0,2%.
Ключевые слова
система водоотведения поверхностного стока , подтопления , адаптационные мероприятия , расчетные параметры дождей
|
УДК 628.221
DOI 10.35776/VST.2025.03.05
Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Жукова А. Г., Солохин А. А., Кузьмин В. А., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Гвоздев В. А., Ерофеев В. В., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А., Ещенко А. Н.
Обоснование оптимального варианта адаптации системы водоотведения Санкт-Петербурга к условиям совокупного влияния урбанизации и изменения климата
Часть 1. Программа-методика обоснования оптимального варианта
Аннотация
Система водоотведения Санкт-Петербурга эксплуатируется в условиях, которые отличаются от расчетных по двум основным причинам. Первая причина – изменение процесса урбанизации, заключающееся в снижении расходов воды в сухую погоду за счет уменьшения удельного водопотребления и увеличения расходов воды в периоды дождей за счет повышения доли водонепроницаемых покрытий. Вторая причина – увеличение интенсивностей и частоты ливневых дождей. В связи с этим появилась необходимость адаптировать систему водоотведения к условиям, которые возникают из-за совокупного влияния урбанизации и изменения климата. Следствием новых условий эксплуатации является наличие двух нежелательных явлений: затопления территорий и переливы через ливнеспуски, узлы аварийного перелива, аварийные выпуски и байпасные линии очистных сооружений. Обоснование оптимального решения по адаптации системы водоотведения Санкт-Петербурга к условиям совокупного влияния урбанизации и изменения климата должно предусматривать решение двухкритериальной оптимизационной задачи: поиск экономически обоснованного варианта реконструкции системы для обеспечения ее работы без затоплений города при выпадении дождей с повторяемостью Ропт; поиск экономически обоснованного варианта эксплуатации реконструируемой системы для обеспечения ее работы с минимальными сбросами через переливы при выпадении дождей с повторяемостью Р > Ропт. С математической точки зрения поиск экономически обоснованного варианта реконструкции сводится к определению такого периода повторяемости дождей Ропт, при котором выполняется одно их двух равносильных условий: достигается минимальное значение суммы ущербов от затоплений и затрат на их предотвращение; достигается максимальное значение разности величины предотвращенного ущерба от затоплений и затрат на их предотвращение.
Ключевые слова
подтопление территорий , система водоотведения поверхностного стока , адаптационные мероприятия , расчетные параметры дождей , урбанизация , изменение климата
|
|
