odvoĐenje atmosferskih voda u gradskim...

ODVOĐENJE ATMOSFERSKIH VODA U GRADSKIM

PODRUČJIMA

Prof. dr Dušan Prodanović, Mr Aleksandar Đukić

Univerzitet u Beogradu - Građevinski fakultet

POREKLO OTPADNIH VODA

Prema svom poreklu otpadne vode se mogu podeliti na:

Komunalne otpadne vode - upotrebljene vode iz domaćinstva, ustanova, škola, bolnica, ugostiteljstva, i dr.

Industrijske otpadne vode - upotrebljene vode iz industrijskih pogona.

Atmosferske otpadne vode - padavine koje sa površine terena spiraju i odnose različite materije.

OSNOVNI CILJEVI KANALISANJA NASELJA

Otpadne vode iz naselja su zagađene različitim mineralnim i organskim materijama i mikroorganizmima koji mogu imati štetno dejstvo na zdravlje ljudi i kvalitet životne sredine.

Primarni zadaci kanalisanja:

• da sve zagađene vode iz naselja odvedu iz naselja brzo(čim se stvori otpadna voda),

• neposredno (bez primene pomoćnih transportnih sredstava i dodira ljudi sa otpadnim vodama) i

• sistematski (iz svih delova naselja).

RAZVOJ VODOSNABDEVANJA I KANALISANJA NASELJA

a) Individualno vodosnabdevanje i odlaganje otpadnih voda.

b) Kolektivni sistemi vodosnabdevanja, individualno odlaganje otpadnih voda.

c) Kolektivni sistemi vodosnabdevanja, decentralizovano sakupljanje i ispuštanje otpadnih voda (u najbliži recipijent).

U XIX veku, tokom industrijske revolucije dolazi do nagle urbanizacije i porasta broja stanovnika u gradovima. Zbog čestih izbijanja hidričnih epidemija u gradovima zbog neadekvatne sanitacije i otkrića u biologiji i medicini koja su ukazivala na štetnost otpadnih voda i njihove sposobnosti da šire uzročnike bolesti ...

d) Kanalisanje u zatvorenim ukopanim kanalima

e) Kanalisanje komunalnih i atmosferskih voda odvojenim sistemima

Izvor: J.Despotovic, Kanalisanje Kisnih voda, GFB, 2009

Kišnakanalizacija

Kanalizacija zaupotrebljene vode

Atmosferske vode

Upotrebljene vode Ulica

OSNOVNI TIPOVI KANALIZACIONIH SISTEMA

Ulica

Sušni period : upotrebljene vode

Kišni period : upotrebljene vode+ kišne vode

Otpadne vode se sakupljaju unutar objekta ili pojedinih površina internim sistemom kanalizacije i zatim se odvode i izlivaju u ulične (javne) kanalizacione kolektore. Kanalizacioni kolektori mogu biti u obliku otvorenih ili zatvorenih kanala.

Bez obzira da li se primenju otvoreni ili zatvoreni kanali, oni se uvek postavljaju u javnom zemljištu, bilo ispod saobraćajnica ili drugih javnih površina (trotoari, zelene površine i dr.).

Postoje dva osnovna tipa kanalizacionih mreža:

Opšti sistem kanalizacije gde se jednom mrežom kanala sakupljaju i odvode upotrebljene i kišne vode.

Separacioni sistem kanalizacije, gde se jednom mrežom kanala sakupljaju i odvode upotrebljene vode iz domaćinstava, ustanova i industrije, a drugom mrežom se sakupljaju i odvode atmosferske vode.

ODVOĐENJE KIŠNIH VODAZadatak odvođenja kišnih voda je zaštita naselja od plavljanja unutrašnjim vodama.Odbrana od plavljanja se radi za određeni povratni period kiše (T), koji zavisi od vrste i vrednosti imovine koja se brani. Preporuke:• kišna kanalizacija (separacioni sistem) kiša T=2 godine• opšti sistem kanalizacije T = 5 ili više godina. Treba voditi računa da se obezbedi odgovarajuća nivleacija saobraćajnica, torotora, veze oluka i kanalizacije, kao i neophodan broj slivnika da bi se obezbedilo pravilno zahvatanje kišnice sa površine i njeno uvođenje u kanalizaciju.U konvencionalnoj gravitacionoj kanalizaicji svaki slivnik može se smatrati za direktan izliv u vodoprijemnik, jer se u konvencionalnoj kišnoj kanalizaciji zahvaćana kišnica direktno sprovodi i izliva u vodoprijemnike/vodotoke.

Zaštita od unutrašnjih voda je jedan od glavnih problema urbanih sredina.

Aspekt količinaoticaja

Aspekt kvalitetaoticaja

ODVOĐENJE KIŠNIH VODA

UTICAJI URBANIZACIJE NA KIŠNI OTICAJ

Sa porastom stepena urbanizacije povećava se udeo neporpusnih površina što dovodi do povećanja količine kišnog oticaja se povećavaju dok se kvalitet pogoršava

Sistemi za odvodjenje kisnih voda kao deo kompleksnih urbanih sredina- Iskustva iz Australije (Ana Deletić)


KOLIČINE

Porast direktnog oticaja ogleda se kako u povećanju maksimalnog proticaja otekle vodetako i povećanja zapremine otekle vode;

Tok vode po površini vode se ubrzava što vodi ka skraćenju vremena koncentracije sliva.


KOLIČINE - PROTICAJI (povećanje rizici od poplava)M

aksi

mal

ni o

ticaj

i [m

3/s]

Povratni period [godine]

Pre urbanizacije

20% nepropusno

40% nepropusno

60% nepropusno


KVALITETSedimentiSedimenti

Organske materije Organske materije

NutrijentiNutrijenti

Ulja i mastiUlja i masti

Teški metali(Zn, Pb, Cu , itd.)Teški metali(Zn, Pb, Cu , itd.)

MikroorganizmiMikroorganizmi

Otpad Otpad

Zagađenja prisutna u kišnom oticaju potiču od spiranja materija sa površine terena. Ove materije mogu poticati iz:

samog zemljišta odnosno materijala na površini terena,

od tečnih i čvrstih materija koje su izlivene ili nanete na površinu terena,

atmosfere, odakle su se istaložile na površinu terena.

Svi tipovi i izvori zagađenja u atmosferskim otpadnim vodama su DIFUZNI i kao takve ih je teško kontrolisati.

KVALITET KIŠNOG OTICAJA

Istraživanja kvaliteta kišnog oticaja ukazuju na prisustvo: BPK5 u niskim koncentracijama u oticaju sa nepropusnih povšina, viša koncentracija u oticaju sa zelenih povšina;suspendovane materije su prisutne u značajnim koncentracijama, koncentracija zavisi od korišćenja zemljišta na slivu i karakteristika kiše (intenzitet, trajanje); teški metali (Cu, Pb, Cd, Ni, Cr, Zn) su prisutni u širokom opsegu koncentracija koja zavisi od načina korišćenja zemljišta na slivu i intenziteta saobraćaja; ulja i masti su samo povremeno prisutna i njihovo prisustvo je pokazatelj akcidentnih zagađenja; N i P (nutrijenti) prisutna ako postoji veće spiranje sa zemljita. druga specifična zagađenja u zavisnosti od niza faktora

UTICAJ KIŠNOG OTICAJA IZ URBANIH SREDINA NA VODOPRIJEMNIKE

Povećani protoci dovode do gubljenja staništa vodenih organizama

Pokretanje sedimenta u koritima dovodi do gubitka staništa

Zagađena voda (sedimenti, metali, i dr.) može biti toksicna po živi svet

Nutrijenti mogu da dovedu do pojave cvetanja algi u stajaćim vodama

Kod nepropusnih površina prvo spiranje nosi najviše zagađenja, jer voda u početku spira nečistoće akumulrane na nepropusnoj površini (kolovoz, trotoari, krovovi, i sl.). intenzitet kiše nema veliki uticaj na količinu spranog zagađenja. Karakteristična zagađenja:SS, teški metali i povremeno ulja, dok je sadržaj BPK5 i nutrijenata obično relativno nizak.

Kod vecine propusnih površina (travnjaci, zemljište) ne postoji izrazita pojava početnog vrlo zagađenog oticaja, već količina zagađenja prvenstveno zavisi od intenziteta i trajanja kiše. Karakteristična zagađenja: SS, BPK5 i nutrijenti.

KVALITET KIŠNOG OTICAJA

Objekti i tehnike koje će se koristiti se hijerarhiskih mogu grupisati na sledeći način (Woods-Ballard i sar. 2007):Prevencija – podrazumeva sprečavanje pojave oticaja, odnosno njegovo prikupljanje i sprečavanje dospevanja u sam sistem za odvođenje oticaja. Ta voda se može koristiti kao tehnička voda. Kontrola na mestu nastanka – podrazumeva upotrebu različitih tehnika za kontrolu količina ali i kvaliteta oticaja na uzvodnim delovima sliva (infiltracija, zadržavanje, zeleni krovovi itd.)Kontrola na samom slivu – podrazumeva mere za prikupljanje i zadržavanje oticaja na lokalnom slivu.Regionalana kontrola – prikupljanje i kontrola oticaja sa više manjih urbanih slivova iz prethdnog koraka.

KONTROLA KIŠNOG OTICAJA

OPŠTI ZAKLJČCI IZ DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA

Kvalitet kišnog oticaja prvenstveno zavisi od načina korišćenja zemljišta i tipova površina zastupljenih na slivu.

Koncentracija zagađenja u kišnom oticaju je često najveća na početku oticaja (takozvano “prvo spiranje” – “first flush”), mada ima rezultata koji pokazuju da ovo nije uvek slučaj.

Koncentracija i maseni pronos zagađenja sa jednog sliva prvenstveno zavisi od intenziteta kiše (veći intenzitet kiše – intenzivnije spiranje – veći maseni pronos zagađenja).

Kvalitet kišnog oticaja može zavisiti i od vremenskog perioda između dve kišne epizode, ili ukupnog vremena bez kiše tokom razmatranog perioda.

ZADACI INOVATIVNIH SISTEMA ZAODVOĐENJE KIŠNIH VODA IZ URBANIH SREDINA

Smanjenje direktnog oticaja, čime se umanjuje rizik od poplava, Povećano prihranjivanje podzemnih voda (ukoliko je to moguće), Poboljšanje kvaliteta kišnog oticaja smanjenjem koncentracije

prisutnog zagađenja, čime se smanjuje negativan uticaj na recipijent, Ublaženje posledica po životnu sredinu i recipijent, u slučaju

nezgoda i prosipanja većih količina zagađujućih materija, Opšte poboljšanje životne sredine, porast estetske i materijalne

vrednosti, Formiranje prirodnog stanište za divlji svet u urbanim sredinama.

ZADATAK SISTEMA ZA KONTROLU KIŠNOG OTICAJA JE DA UMANJI PROMENE HIDROLOŠKOG REŽIMA OTICAJA I KVALITETA KIŠNOG OTICAJA USLED URBANIZACIJE

KONTROLA KVALITETA OTEKLE VODE

MEHANIZMI PREČIŠĆAVANJA ZA RAZLIČITE KATEGORIJE ZAGAĐENJA

ZAGAĐENJE MEHANIZAM PREČIŠĆAVANJA

Nutrijenti: Fosfor, azot Taloženje, biodegradacija, precipitacija, denitrifikacija

Sedimenti: Suspendovane materije Taloženje, filtracijaUgljovodonici Biodegradacija, fotoliza, filtracija, adsorpcijaMetali: Olovo, bakar, kadmijum, živa, cink, hrom, aluminijum

Taloženje, adsorpcija, filtracija, precipitacija, upijanje od biljaka

Pesticidi Biodegradacija, adsorpcija, isparavanjeHloridi PrevencijaCijanidi Isparavanje, fotolizaOtpad Fizičko uklanjanje - redovno održavanjeOrganske materije Taloženje, filtracija, biodegradacija

KONTROLA KOLIČINA OTEKLE VODE

INFILTRACIJA (Infiltracija)


ZADRŽAVANJE VODE (Detention)


PRENOS KOLIČINA VODE

PREGLED METODA ZA KANALISANJE I TRETMAN KIŠNIH VODA U URBANIM SREDINAMA

ROVOVI (Trenches)

Infiltracioni rov Filtracioni rov


ZATRAVNJENI KANALI (Swales)


BIORETENZIJE (Bioretention)


INFILTRACIONI BAZENI (Infiltration basins)

ДотокЗаштита од ерозије

Инфилтрација

Приступни пут са рампом

Вентил

Евакуациона цев/одржавање

Заштита од ерозије

Прелив

Инфилтрација

RETENZIONI BAZENI (Detention basins)


JEZERA (Ponds)

KIŠNA POLJA-LAGUNE (Stromwater wetlands)

IZBOR METODA

Kriterijumi za izbor mogu biti: hidraulički, kvalitet vode, ostale dobiti, i ekološki kriterijumi, a mora se voditi računa i o nivou zaštite od poplava, održivosti, investicijama i godišnjim troškovima

U Srbiji nije usvojen ni pristup ni odgovarajuća zakonska regulativa

U novim (planiranim) naseljima treba primenjivati pun set mera kontrole oticaja, odnosno decentralizovanih lokalnih sistema

U postojećim naseljima, mogućnosti primene mera za kontrolu oticaja su ograničene – prilagođavanje konkretnim uslovima

Dugoročno gledano, okvir za uspostavljanje integralnih rešenja u ovoj oblasti u R. Srbiji će biti obezbeđen kroz primenu procedure koju propisuje Okvirna

direktiva o vodama EU, odnosno kroz izradu i sprovođenje Plana upravljanja slivovima, deo posvećen kontroli rasutih izvora zagađenja.

Eksperimentalni sliv GFB

Realizacija eksperimentalnog sliva u toku.Predviđeno je ispitivanje mogućnosti smanjenja količine oticaja i poboljšanje njegovog kvaliteta pre ispuštanja. Sliv se sastoji od dve vrste nepropusnih površina parkinga (asfalt, beton i kamena kocka), krovne površine (metalni krov),mali udeo travnatih površina.

Za kontrolu oticaja izabran je metod infiltracije uz prethodnu gravitacionu separaciju (kontrola kvaliteta oticaja pre infiltracije)


S2

S1

S3

S4

S5

SLIVNE POVRŠINE

Asfalt Beton, kamen Metalni krovS1 584.0 0.0 102.9 104.1 377.0S2 1229.0 441.1 465.0 0.0 322.9S3 483.9 356.6 64.8 0.0 62.5S4 410.2 135.3 188.8 0.0 86.1S5 624.4 109.4 328.2 0.0 186.8

Uk. (m 2 ) 3331.5 1042.4 1149.7 104.1 1035.3% 100.0 31.3 34.5 3.1 31.1

uk. % 100.0 31.1

OZNAKA SLIVA Nepropusne

POVRŠINA - A (m2)

68.9

Ukupna - Ai (m2)

Propusne - zelenilo

Srednji koeficijenti oticaja

OZNAKA Kd,i(-)

Ai Kd,i(m2)

S1 0.407 237.7S2 0.684 840.7S3 0.796 385.4S4 0.720 295.2S5 0.649 405.5

Prosecno, za celi sliv 0.650 2164.4


Oluk

Meteoroloskastanica

Inf. bazen

MM2

Postojeca kanalizacija

SeparatorMM1

Slivnik ‐ doticajsa parkinga

A A

A-A

NG6/600

SEPARATOR

EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – SEPARATOR I ŠAHT UZORKIVAČA

POST

OJE

CI T

RAP

EZN

I KAN

AL

SEPARATOR ACO P NS6

PVC DN250

PVC DN250

AB Š

AHT

- ZAH

VAT

ZA S

EPAR

ATO

RAB

ŠAH

T - O

DVO

DIZ

SEP

ARAT

OR

A

DN 25SAHT UZORKIVACA 2(AB CEV 1000/1000)

160

1010

103010

30

238

103010

30

306

330

POPLOCANA STAZA

STEPENISTE

±0,0

0-0

.75

-0.6

4+0

.11

-0.8

0

+0.1

1

-0.6

9

ZGRADAINSTITUTAZA FIZIKU

1 2

sve mere u cm

kota ±0,00 = 96.20 mnm

209

Luk 87,5° KGB DN250

Luk 87,5° KGB DN250

530

5

9973

188

2

1


2

2

SEPARATOR ACO P NS6AB ŠAHT - ZAHVATZA SEPARATOR

POSTOJECI TRAPEZNI KANAL

POSTOJECI TRAPEZNI KANAL

AB ŠAHT - ODVODIZ SEPARATORA

10 30 10

1048

10 30 10

1063

+0.12

-1.56

±0,00

+0.11

-0.40

-0.30

-0.025

+0.10

+0.20

-0.23-0.30

-0.75

-0.64

-1.15

-1.05

-0.75

-0.62

-0.55

-0.80

ZGR

ADA

INST

ITU

TAZA

FIZ

IKU

TERENPVC DN250

PVC DN250

-0.69

TEREN

SEPARATOR SA PRIKLJUCCIMANA KANAL I ŠAHT UZORKIVACA

PRESEK 1 - 1sve mere u cm

kota ±0,00 = 96.20 mnm

132


1

1

89132

104 103

drenaža

POSTOJECITRAPEZNIKANAL

SEPARATOR ACO P NS6

AB ŠAHT - ZAHVATZA SEPARATOR

SAHT UZORKIVACA 2(AB CEV 1000/1000)

TEMELJ OD MRSAVOG BETONA

DN 25

AB ŠAHT - ODVODIZ SEPARATORA

PVC DN250

15 100 15

1010

0

KRUŽNI POKLOPAC Ø1400 mm ODREBRASTOG LIMA SA RUCKAMA

PVC DN250

±0,00

+0.11

-0.75

-0.64

-1.05

-0.42

-1.15

-0.40

-0.30

+0.20

-0.025

-0.62

159

5

-1.56

+0.08

-0.30-0.23

-0.45

-0.55

ZGR

ADA

INST

ITU

TAZA

FIZ

IKU

+0.55

POPLOCANA STAZA

TEREN

-0.64

STEPENISTE

155

50

30

50 131

SEPARATOR SA PRIKLJUCCIMANA KANAL I ŠAHT UZORKIVACA

PRESEK 2 - 2

sve mere u cm

kota ±0,00 = 96.20 mnm

Hidrogram oticaja sa sliva Promena nivoa u infiltracionom bazenu za kiše različitog trajanja i intenziteta(logaritamska razmera)

Shema usvojenog rešenja

(Površina Ainf = 6m2)

EKSPERIMENTALNI SLIV GFB –INFILTRACIONI BAZEN

400

DN200, I=1%

teren teren

sloj šljunka 5 cmsloj peska 10 cm

75 400 100

635

armirani beton

armirani beton

mršavi beton

DN100

0.100.00

-0.20

-0.45

-1.05 -1.05

-0.55

N200, I=1%

DN200, L=4.7 m, I=1%

OSNOVA A - A

PRESEK

dužine 900 mm

celicni lim(razbijac mlaza)

prikljucak napostojecikanalizacioni šaht

DN25 slavina 1"

5040

60

DN200, L=1.1m, I=2%

30

celicni L profil80x80x8

20

Poklopac P1 Poklopac P1 Poklopac P1 Poklopac P1 Poklopac P2Poklopac P3

EKSPERIMENTALNI SLIV GFB –INFILTRACIONI BAZEN

EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – PLANIRANA MERNA OPREMA

Br. PARAMETAR NAČIN MERENJA (terenski /laboratorija ; metoda) NAPOMENA

1 pH (-) Terenski (pH metar – sonda) kontinualno merenje

2 temperatura (oC) Terenski (temepraturni senzor – sonda) kontinualno merenje

3 ORP Terenski (sonda) kontinualno merenje

3 elektroprovodljivost (S/cm) Terenski (konduktometar – sonda) kontinualno merenje

4 Mutnoća (NTU) Terenski (sonda za merenje mutnoće) kontinualno merenje

5 Suspendovane materije (mg/l) Laboratorijski (Gravimetrija)

povremeno merenje u uzorcima (cilj:

uspostavljanja korelacije mutnoće i susp. materija)

6 Taložljive materije (ml/l) Laboratorijski (Gravimetrijska - Imhofov levak)

povremeno merenje u uzorcima

7 BPK5 (mgO2/l) Laboratorijski (Manometarska - Aparatura za BPK5 )


8 HPK (dihromat) (mgO2/l) Laboratorijski (Optička, Vis Spektrofotometar, uz prethodnu pripremu uzorka)


9 Tot N (mgN/l) Laboratorijski (Optička, UV Vis Spektrofotometrija)


10 Tot P ili Otho P (mgP/l) Laboratorijski (Optička, UV Vis Spektrofotometrija)


11 Mineralna ulja (mg/l) Laboratorijska (FTIR) povremeno merenje u uzorcima

12 Joni Laboratorijska (IC) povremeno merenje u uzorcima

13 teški metali (Cr, Pb, As, Cu, Zn, NI, Hg, Cd, Fe) (g/l) Laboratorijska


(eksterna laboratorija)

EKSPERIMENTALNI SLIV GFB

MERENJE KVALITETA VODA

PLAN MERENJA U IZRADI

Predmet istraživanja su procesi akumulisanja zagađenja na površini terena urbanih slivova, njihovo pokretanje i spiranje sa površine tokom padavina.

Promena količine meterije na neprousnoj površini tokom vremena

Hidrogram i polutogram

EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – MERENJA

Izvršena su inicijalna istraživanja vrste i količina materijala akumulisanog na pojedinim

površinama eksperimentalnog sliva, gde je testirana oprema i metodologija za

uzorkovanje materijala sa nepropusnih površina (mokro usisavanje).

Ispitivanja su obuhvatila zahvatanje uzoraka:• sa asfaltnih površina. • sa betonskih površina (pešačke staze)• površinskog sloja snega.

Određivano je: teški metali, BPK5, HPK, SM, azotna jedinjenja, fosfora, joni i dr.

EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – MERENJA

EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – PRVI REZULTATI

Suspendovane materije

Masti i ulja


Olovo

Cink

Ukupni azot

Fosfor



COD BOD5 Cl- SO42- TSS SS TS TP TN Oil Pb Zn Cu Ni Fe Cr

COD 1.000 BOD5 -0.305 1.000

Cl- 0.001 -0.059 1.000 SO4

2- 0.384 0.038 0.731 1.000 TSS 0.534 0.065 0.228 0.691 1.000 SS -0.306 0.684 -0.194 -0.032 0.321 1.000 TS 0.477 -0.178 0.279 0.695 0.927 0.200 1.000 TP 0.488 -0.351 0.101 0.457 0.791 0.201 0.915 1.000 TN 0.339 -0.034 0.014 0.151 -0.158 -0.263 -0.320 -0.368 1.000 Oil 0.354 -0.033 0.375 0.587 0.185 -0.299 0.057 -0.101 0.885 1.000Pb 0.469 -0.406 0.223 0.492 0.715 0.072 0.883 0.957 -0.419 0.885 1.000Zn 0.406 -0.285 0.340 0.695 0.779 0.117 0.931 0.897 -0.269 -0.419 0.939 1.000Cu 0.422 -0.222 0.300 0.665 0.818 0.211 0.955 0.921 -0.336 -0.269 0.941 0.987 1.000Ni 0.504 -0.323 0.225 0.621 0.786 0.103 0.938 0.935 -0.299 -0.336 0.961 0.984 0.987 1.000Fe 0.417 -0.250 0.205 0.579 0.800 0.236 0.946 0.942 -0.383 -0.299 0.950 0.973 0.994 0.987 1.000Cr 0.590 -0.253 0.339 0.680 0.897 0.130 0.969 0.924 -0.276 -0.383 0.921 0.926 0.953 0.944 0.942 1.000

Korelaciona matrica parametara kvaliteta u zahvaćenim uzorcima sa površine

ODVOĐENJE ATMOSFERSKIH VODA U GRADSKIM PODRUČJIMA

Prof. dr Dušan Prodanović, Aleksandar Đukić

odvoĐenje atmosferskih voda u gradskim...

Documents