Monitoring ve zdravotním inženýrství

Logistika

Monitoring ve zdravotním inženýrství David Stránský [email protected]

Gabriela Šťastná Iva Čiháková Bohumil Šťastný

  

Úterý 10:45 – 12:15 C219 Ukončení předmětu  Zápočtový test  V případě neúspěchu pohovor

Katedra zdravotního a ekologického inženýrství

1. Činnost katedry

Doporučená literatura

MĚSTSKÉ VODY 



    

Modelování odtoku z intravilánu, Ing. Radovan Haloun, CSc., ČVUT 1993 Odvodnění urbanizovaných území – koncepční přístup, Vladimír Krejčí a kol., NOEL 2000 Hydrologie a klimatologie, Kemel a kol., ČVUT 1999 Grunwald, A. a kol.: Vodárenství, ČKAIT, 1998 Zákon č.274/2001 Sb. v aktuálním znění Vyhláška 428/2001 Sb. v aktuálním znění Šťastný B. ( 2003). Stavba a provoz bazénů

• městské odvodnění

• zásobování vodou

• balneotechnika (lázeňství a bazény) Ing. David Stránský, Ph.D.

Činnost katedry

Obsah přednášek Přednáška

Přednášející

Úvod do monitoringu

Stránský

Monitoring průtoků

Stránský

Monitoring dešťových srážek

Stránský

Monitoring ekologického stavu vodních toků

Šťastná, Stránský

Monitoring kvality a hydromorfologického stavu recipientu

Šťastná

Biomonitoring

Šťastná

Aktuální podmínky sledování kvality pitné vody I.

Čiháková

Aktuální podmínky sledování kvality pitné vody II.

Čiháková

Sledování tlakových poměrů ve vodovodní síti

Čiháková

Měření a regulace v lázeňských a komunálních provozech

Šťastný

Legislativa pro sledování kvality koup. a lázeňských vod

Šťastný

Monitoring kvality koupacích a bazénových vod

Šťastný

MĚSTSKÉ VODY • terénní měření

• fyzikální modelování

• matematické modelování

Ing. David Stránský, Ph.D.

1

2. Městské odvodnění

Městské odvodnění

PŮVODNÍ ÚČEL

VÝVOJ Pompeje

• hygienické zabezpečení • prevence zatopení

• první zmínky - Indus (3.tisíciletí př.n.l.) • moderní systémy • Londýn – polovina 19.st. (tři epidemie cholery) • Čechy Ing. David Stránský, Ph.D.

– 1876 (Komitét pro řešení kanalizačních otázek) Ing. David Stránský, Ph.D.

2

3

Městské odvodnění DNEŠNÍ ÚČEL

Městské odvodnění

• ochrana člověka před přírodou • hygiena • záplavy

MEZIOBOROVÁ SPOLUPRÁCE • biolog

• ochrana přírody před člověkem

• inženýr - hledá aplikované řešení

• znečištění vody • ztráta živin

• fyzik foto: http://lwcd.org/

• ochrana člověka před sebou samým Ing. David Stránský, Ph.D.

-zvyšuje znalost

- hledá souvislosti

Ing. David Stránský, Ph.D.

4

3. Interakce s vodními toky

Interakce s vodními toky

ZMĚNA HYDROLOGIE

ZMĚNA HYDROMORFOLOGIE

• zvýšený objem povrchového odtoku • zvýšená rychlost povrchového odtoku • špatná dotace podzemních vod

• častější výskyt povodň. stavů • eroze • snížení průtoků v období sucha

Ing. David Stránský, Ph.D.

• napřímené koryto • zpevněné břehy a koryto • zatrubnění • nádrže

• snížená transformace vlny • narušená estetická funkce • narušená komunikace s podz.v. • přerušená kontinuita toku

Ing. David Stránský, Ph.D.

Interakce s vodními toky ZMĚNA KVALITY VODY

Úvod do monitoringu (a modelování) • černá zaústění • oddělovací komory • čistírny odpadních vod

• vysoké koncentrace, malý objem • střední koncentrace, střední objem • nízké koncentrace, velký objem

Ing. David Stránský, Ph.D.

Základní otázky    

 

Co je to městské odvodnění ? Jaké problémy řešíme ? Jaké prostředky používáme ? Jakých cílů chceme dosáhnout ?

Monitoring

Co je to monitoring ? Co je to modelování ?

5

Monitoring - obecná definice

Monitoring v městském odvodnění 



Co je to monitoring ?



D2K – data to knowledge informace

„je“

Co je to ?



Nástrojem monitoringu je měření



Účel 

znalost MONITORING je cílená komplexní práce



 

    



Kvantitativně 





    





kvalita povrchového odtoku kvalita odpadních vod / čištěných vod / tok efektivita čištění balastní vody …

Biologie 

Náklady (cost – benefit) $

intenzita deště průtoky ve stokovém systému / čov / toku

Kvalitativně

  



popis srážko-odtokových vztahů 

veličiny prostorového a časového rozlišení měřený rozsah přesnost délku období dostupnost/aktuálnost dat

Co v MO měříme a proč II

získání dat a jejich následné vyhodnocení

Kalibrace a verifikace simulačního prostředku Real Time Control (RTC) – řízení provozu v reál. čase Plánování, dimenzování, výstavba

Co v MO měříme a proč

Definice účelu – proč ? Volba 





OPATŘENÍ

Metodika monitoringu

Poznání / popsání / pochopení / posouzení funkce a tendencí systému (kvantitativní i kvalitativní) 



D – získání informace – měření veličin 2 – zpracování, třídění informací K – interpretace, poskytnutí znalosti

Sledování reálného chování systému, prováděné zpravidla měřením základních veličin

druhové a množstevní zastoupení organismů pohyb organismů drift – znovuosídlení organismy …

Monitorovací období

hydrodynamické veličiny

Na základě úrovně požadované znalosti volíme:

Q, v, h, sediment, srážky, …  výběr správné (spolehlivé) metody  výběr správné měřící techniky (hydraulická omezení)



 

kvalitativní veličiny, biolog. materiál pH, T, NL, rozpuštěný O2, vodivost, nutrienty NO3, NO4, CHSK, odběr a rozbory biolog. materiálu ...  metoda  odběry  měřící technika - senzory, multiparametrické sondy, on-line stanice

Dlouhodobý monitoring trvalé měření cílem je zjištění vývoje systému (trend)

systematičnost, kontinuita, legislativa 

Krátkodobý / střednědobý monitoring   

jednorázová měřící kampaň cílem je zjištění stávajícího stavu systému nebo prvku většinou pro účely měření pro kalibraci a modelování, posouzení

ekonomická náročnost

6

Sběr dat  

Jednorázové měření – kampaň On-line měření 



Dlouhodobý monitoring 



přímé měření a vyhodnocení informace v reálném čase (řízení ČOV apod.)

 

Off-line měření 



Stálý monitoring v ČR (ČHMÚ)



stažení dat nebo odběr vzorků, transport a následné vyhodnocení velká časová prodleva, diskontinuita (hlavně u kvalitativních vzorků)

496 vodoměrných stanic na vodních tocích 1057 profilů pro měření kvality na tocích monitoring malých vodních toků monitoring nádrží (40 nádrží)  

dosud není plně zaveden monitorují správci, nedostupnost dat

Dlouhodobý monitoring - Praha 

klimatologické a srážkoměrné stanice ČHMÚ 

Ruzyně, Klementinum, Karlov, Komořany atd.



Síť 18 srážkoměrů PVS/PVK



měrné profily na Vltavě – správce Povodí Vltavy



stálé měrné profily na stokové síti v Praze  

Modelování

kmenové stoky A, B, C, D, E, F, K a na ČOV měření srážek na území Prahy – 18 srážkoměrů

Modelování 

Modelování - proces, kdy se reálnému systému přiřazuje systém jiný – fyzický, abstraktní

Monitoring + Modelování  

těsná vazba M+M: vyhodnocení informace 



Model – fyzický (fyzikální), matematický

 



Simulace – zobrazení chování systému pomocí matematického modelu



software umožňuje ANALÝZU a OPTIMALIZACI  



Simulační program – počítačový program řešící matematické rovnice definovaného modelu



v čase v prostoru v čase i prostoru

tvorba scénářů cost x benefit

účel 

interpretace informace – rozhodnutí

Ano Ne

– opatření

7

Kalibrace a verifikace - z měřených a připravených dat  “nastavení” parametrů simulačního prostředku tak, aby výsledek co nejvěrněji odpovídal reálnému stavu

Q (m3/s)

Kalibrace - Q uzavěrný profil OK79 0.9 0.8 měření 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 20.6.1997 0:00

mouse

20.6.1997 6:00

20.6.1997 12:00 čas

20.6.1997 18:00

…příště promítáme MONITORING PRŮTOKŮ

8