МОНИТОРИНГ РАБОТЫ ЛИВНЕВОЙ КАНАЛИЗАЦИИ НА ПРИМЕРЕ ПОС. ДЕБЁСЫ ПРИ ПОМОЩИ МОДЕЛИРОВАНИЯ НА БАЗЕ ПО EPA SWMM

Ключевые слова: водоотведение, геоинформационная система, SWMM, ливневая канализация, ГИС, СВО.

В селе Дебёсы Удмуртской республики (рис.1) должным образом не работают очистные сооружения, а износ сетей канализации достигает предельных 78%. Одна часть отходов из канализационных сетей не утилизируется, а впитывается в землю, другая часть - из труб вытекает прямо на улицы.

Было выяснено, что система водоотведения ливневых и сточных вод функционирует неправильно. Построенная в 1996 году система канализации и очистки сточных вод, ни разу не ремонтировалась, начиная  с 2000 года. Всё, что могут  сделать коммунальные службы -  вывозить отходы на ближайшую свалку или недалеко за населенный пункт.  

Рисунок 1. Географическое положение села Дебесы

Основная функция канализационной системы состоит в отведении ливневых стоков и (или) сточных вод от определенной местности через систему водоотведения (сеть труб). Существует множество проблем, связанных с неправильным водоотведением [1], среди них: затопляемость, некачественная вода, ошибки в расчетах, метеоусловия, грунтовые воды и т.д. В зависимости от демографических и климатических изменений система водоотведения должна периодически проверяться. Для предотвращения аварии в сетях можно попробовать смоделировать ситуацию.

Для обеспечения успешного функционирования  системы необходимо разработать систему мер для обеспечения установленного максимального стока. Для построения модели канализационной сети использовалось программное обеспечение EPA SWMM (StormWaterManagementModel). Исследуемая территория была разделена на несколько  водосборных площадок в соответствии с планами строительства существующей канализационной сети. Для определения наклона каждой водосборной площадки использовалась карта поверхностных склонов, высоты точек – из ПО ArcGIS и  ПО Google Maps.

Следуя карте канализационной сети, в EPA SWMM были размещены трубопроводы и узлы, гидротехнические объекты и сооружения. Водосборные площадки были размещены в непосредственной близости к узлам, и их площадь была рассчитана при помощи программного обеспечения AutoCAD. На рис. 2 представлено изображение получившейся SWMM-модели.

Рисунок 2.  SWMM-Модель ливневой канализации в селе Дебесы

Для построения данной модели, сети  ливневой канализации сначала были запроектированы привычным способом, при помощи программы Excel [4]. Далее, на основе полученных данных, была написана программа в текстовом редакторе Textpad, (рис.3) в которую были внесены данные о географическом положении точек (колодцев), диаметры проектируемых трубопроводов, углы наклона.

Рисунок 3. Занесение программы в документ TextPad

Теперь, когда программа написана, ее можно открыть при помощи ПО EPA SWMM. Как итог, была получена пространственная ГИС-модель, с помощью которой можно производить мониторинг сетей ливневой канализации. Так, например, визуализируются получившиеся профили сетей (рис.4).

Рисунок 4. Профиль трубопровода ливневой канализации (29-k7)

При использовании модели стало возможным отслеживание подтопления сетей. Узнать дату события (подтопления) можно с точностью до даты произошедшего подтопления. Для этого в программу EPA SWMM были загружены данные, полученные на метеостанции [3]  в течение определенного периода времени. Указывается дата начала и окончания отслеживания. Изменения уровня воды в колодцах и трубах можно определить по данным метеостанции (продолжительность дождя, количество выпавших атмосферных осадков) Ниже показан результат по данным (r_15_20.dat) (рис. 5).

Рисунок 5.  Подтопление сетей в определенный период

С помощью такого моделирования и данных с метеостанций можно контролировать, в каких колодцах и в какой момент произошло или произойдет затопление (рис.6). Эти точки выделены красным цветом.

Рисунок 6. Точки, указанные красным цветом сигнализируют о возможном затоплении шахты (колодцев)

При помощи моделирования можно проследить за разностью глубин в колодцах, а так же за скоростью течения воды в трубах (рисунки 7,8).

Рисунок 7.  Разница глубин в каналах (м)

Рисунок 8. Разница скоростей воды в каналах (м/с)

Список литературы:

1. Каждан A. Проблемы водоснабжения и водоотведения строительства/ A. Каждан, Е.Марголин-ЖКХ info информационно-аналитический журнал [Электронный ресурс]: URL: http: //www. zhkh.info/contentview2046/69/26.04.2009.
2. Р. В. Чупин, Е.С. Мелехов. Развитие теории и практики моделирования и оптимизации систем водоснабжения и водоотведения. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2011. - 323 с.
3. Сайт Удмуртского ГидроМетЦентра. [Электронный ресурс]: URL:  http://udmpogoda.ru/page/meteostancii
4. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. -М.: Стройиздат, 1973.-114 с.
5. Куприяновский В.П., Тищенко П.А., Синягов С.А., Раевский М.А., Юдицкий А.А. Применение комбинированных технологий BIM-ГИС в строительной отрасли для различных категорий заинтересованных лиц: Обзор состояния в мире/ArcReview/№2/2015г. [Электронный ресурс]: URL: https://www.esri-cis.ru/news/arcreview/detail.php?ID=21945&SECTION_ID=1078