GENEREL ODKANALIZOVÁNÍ

GENEREL ODKANALIZOVÁNÍ města Hodonín

A.3 Metodika projektu červen 2010

Generel odkanalizování města Hodonín Generel Metodika projektu

HYDROPROJEKT CZ a.s.

OBSAH 1. 2. 2.1 2.1.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3. 3.1.1 3.1.2 4. 4.1 4.2 4.3 5. 6. 6.1 6.2 6.3 6.4 6.4.1 6.5 6.5.1 7. 7.1 7.2 8. 8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.1.5 8.2 8.3 8.3.1 8.3.1.1 8.3.1.2 8.3.1.3 Číslo zakázky: Archivní číslo:

strana 5 6 6 6 7 8 9 11 11 12 14 16 18 19 19 20 20 22 24 24 25 25 25 25 25 29 29 29 29 31 31

TITULNÍ LIST DOKUMENTACE Metodika zpracování Filosofie přístupu ke generelům odkanalizování měst Generelní řešení odvádění odpadních vod Vodohospodářské zásady přístupu k odvádění odpadních vod Aktuální problémy odvodnění urbanizovaných území Generel odvodnění nového typu Rozdělení odvodňovaného území na jednotlivá povodí Stanovení počtu obyvatel Stanovení procenta nepropustných ploch Aplikace programů a simulačních modelů Simulační modely Podpůrné nástroje hydroinformatiky Schematizace řešených procesů odvodnění Principy formulace a schematizace řešení Schematizace ve vztahu k řešení generelu Schematizace ve vztahu k řešení jednotlivých prvků odvodnění Schematizace kanalizační sítě Zatěžovací srážky Problematika plošného rozložení dešťů Použitá srážková data Principy použití srážkových dat v rámci schematizace Popis zpracování řady historických dešťů Vstupní data Stanovení zatěžovacích srážek Stanovení koeficientu MPS Povrchový odtok Principy řešení srážko-odtokového modelu Schematizace povodí Způsob nakládání s dešťovými vodami Stanovení požadované velikosti retence na pozemcích Vzorový příklad výpočtu retenčního prostoru z původních přirozených ploch Vzorový příklad výpočtu retenčního prostoru z již zastavěných ploch Stanovení velikosti odtoku dešťových vod z pozemků Vzorový příklad výpočtu velikosti odtoku z původních přirozených ploch Vzorový příklad výpočtu velikosti odtoku z původně již zastavěných ploch Stanovení návrhového průtoku veřejných odvodňovacích zařízení Zásady hospodaření s retenovanými dešťovými vodami Zařízení na využití dešťových vod Využití dešťových vod pro sociální účely Využití dešťových vod jako estetického prvku Použití retenčních objektů 109124 1 01/0100 010144/09/1

31 32 33 34 34 34 35 35 35 36 36 Verze: Revize:

a 1

strana 3


9. 10. 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 11. 11.1 11.1.1 12. 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9

Číslo zakázky: Archivní číslo:


Kalibrace a verifikace matematických modelů Vodohospodářské řešení a použití klíčových parametrů Klíčové parametry pro vyhodnocení produkce odpadních vod Klíčové parametry pro vyhodnocení transportu odpadních vod Klíčové parametry pro vyhodnocení vlivu stokové sítě na recipient Vyhodnocení odlehčovacích komor Hydraulické přetížení stokové sítě Definice výstupů Digitální výstup generelu Formáty dat digitální výstupu Přílohy Příloha 1 – Ukázka přehledné situace s barevným rozlišením stok Příloha 2 – Ukázka situace rozvojových ploch Příloha 3 – Ukázka mapy přetížení kanalizační sítě (zatím ukázka z jiného města) Příloha 4 – Ukázka stavební situace – měřítko 1:500 Příloha 5 – Ukázka hydrotechnické situace – měřítko 1:1000 Příloha 6 – Ukázka tabulek výpočtů Příloha 7 – tématická mapa – Rozdělení povodí podle počtu trvale bydlících obyvatel Příloha 8 – tématická mapa – Rozdělení povodí dle % nepropustných ploch Příloha 9 – mapa usazování sedimentů – Rozdělení Dle rychlostí

109124 1 01/0100 010144/09/1

37 40 40 42 43 43 45 46 47 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

Verze: Revize:

a 1

strana 4



1. TITULNÍ LIST DOKUMENTACE Úplný název akce (projektu):

Generel odkanalizování města Hodonín

Dílčí část projektu: Příloha číslo a název:

A.3 Metodika projektu

Stupeň projektové dokumentace:

Generel

Datum:

6/2010

Objednatel (investor):

Město HODONÍN Masarykovo nám. 1/53 69501 Hodonín

Zpracovatel:

HYDROPROJEKT CZ a.s. Táborská 31, 140 16 Praha 4 Ing. Miroslav Kos, CSc. Ing. Aleš Mucha Ing. Petr Kuba Ing. Stanislav Hanák

Generální ředitel: Ředitel divize: Hlavní inženýr projektu: Technická kontrola: Zodpovědní projektanti profesí: rozpočet

Ing. Ivana Janská

Na projektu dále spolupracovali:

Ing. Dagmar Hánková, Ph.D. Ing. Radek Menšík Ing. Hana Blažková

Externí kooperace:

Ing. Jaroslav Štosek

geodetické zaměření Společnost HYDROPROJEKT CZ a.s. je certifikovaná dle norem ČSN EN ISO 9001:2001 a ČSN EN ISO 14001:2004.

© HYDROPROJEKT CZ a.s.

člen skupiny

Tato dokumentace včetně všech příloh (s výjimkou dat poskytnutých objednatelem) je duševním vlastnictvím akciové společnosti HYDROPROJEKT CZ. Objednatel této dokumentace je oprávněn ji využít k účelům vyplývajícím z uzavřené smlouvy bez jakéhokoliv omezení. Jiné osoby (jak fyzické, tak právnické) nejsou bez předchozího výslovného souhlasu objednatele oprávněny tuto dokumentaci ani její části jakkoli využívat, kopírovat (ani jiným způsobem rozmnožovat) nebo zpřístupnit dalším osobám. Poznámka: Podpisy zpracovatelů jsou připojeny pouze k výtisku číslo 01 nebo originálu přílohy (matrici).

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 5



2. METODIKA ZPRACOVÁNÍ Potřeba cílevědomého rozvoje městské infrastruktury si postupně vynucuje rozvoj a standardizaci inženýrských metod potřebných pro návrh a posouzení, řízení výstavby a následně pro provoz inženýrských sítí. Vývoj návrhových a posudkových metod začaly postupně ovlivňovat prostředky výpočetní techniky, které umožňují zavádět hodnověrnější metodiky a propracovanější inženýrské výpočty. Tyto moderní metody umožňují hospodárný návrh a účinnější technické využití celého systému kanalizace. Nové informační technologie ve vodním hospodářství zprostředkovává hydroinformatika. Metodika zpracování tedy odpovídá nejmodernějším technologiím a poznatkům z oboru městského odvodnění a informatiky.

2.1 FILOSOFIE PŘÍSTUPU KE GENERELŮM ODKANALIZOVÁNÍ MĚST 2.1.1 GENERELNÍ ŘEŠENÍ ODVÁDĚNÍ ODPADNÍCH VOD V současné době je doposud aplikován tzv. standardní (klasický) přístup ke zpracování a využívání generelů, který je nahrazován přístupem komplexním. Klasický přístup k návrhu a posuzování kanalizačních sítí vycházel v zásadě z principu racionálních metod, které uvažují vydatnost deště určenou z čáry náhradních intenzit a kritickou dobou dotoku. Tento přístup měl za následek poměrné veliké rezervy, které se projevovaly předimenzováním potrubí a velkými objekty. Kromě toho celý technický aparát těchto metod postihuje reálný stav proudění ve stokovém systému jenom velmi přibližně, neboť postihuje pouze jeden návrhový stav. Pro jednoduchou projektovou činnost a základní návrhy nové kanalizační sítě je takový způsob výpočtu stále přijatelný. Ve většině případů je však třeba vyžadovat následné posouzení návrhu vhodným simulačním modelem. Komplexní přístup k celému odtokovému procesu ve městech rozšiřuje v současnosti problematiku generelů stokových sítí do měřítka odvodnění celých urbanizovaných povodí. Řešení generelu vychází ze znalosti stávajícího stavu, který je popisován, analyzován a dokumentován za pomoci matematických modelů, které lze chápat jako digitální analogie fyzikálních modelů. V tomto smyslu se také mění metodika řešení generelů. Stále více jsou pro výpočet odtoků uplatňovány metody nestacionární, které umožňují modelovat srážkoodtokové procesy v urbanizovaných povodích a tím poskytovat zpracovateli řadu podkladů pro formulaci výhledové koncepce odvodnění. Matematický model je program, který je schopen „simulovat“ skutečný stokový systém a to jak tvarově (struktura a vazby sítě, objekty na síti, sklony, materiály potrubí, atd.) tak i funkčně (model reaguje na vnější podněty, tedy dešťovou srážku shodně jako reálný systém - stejný průběh průtoku a hladiny v šachtě apod.). Potenciální možnosti stokových systémů tkví v samé podstatě rozdílu obou přístupů. Naprostá většina současně provozovaných kanalizačních sítí byla navrhována metodami racionálními. Vzhledem k technickým zásadám těchto metod a v souvislosti s výše popsanou původní filozofií odvodnění docházelo v důsledku předimenzování kanalizační sběračů a návrhům velkých objektů k vynaložení značných investičních nákladů, které mohly být využity vhodnějším způsobem. Práce se simulačními modely je cestou, jak odhalit tyto možnosti systému a navíc definovat jeho slabá místa.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 6



2.2 VODOHOSPODÁŘSKÉ ZÁSADY PŘÍSTUPU K ODVÁDĚNÍ ODPADNÍCH VOD Popis srážko-odtokového procesu v urbanizovaných povodích má ve srovnání s přirozeným povodím díky mnohem menšímu prostorovému a časovému měřítku svá specifika. Vliv srážko-odtokového procesu na recipient z hlediska jeho znečištění se stává nedílnou součástí vodohospodářských řešení. V uplynulém desetiletí se postupně prosadil tzv. integrální přístup, který uvažuje interakce povrchového odtoku s prouděním ve stokové síti a v ČOV a ovlivnění recipientu. Ke zvládnutí nestacionárních hydrologických a hydraulických procesů na jedné straně a chemických a biologických procesů popisujících transport znečištění na straně druhé je třeba využívat propracovaných metod matematického modelování a monitorování. Současné směry a trendy v městském odvodnění je možné shrnout do následujících základních bodů: • Redukce množství neznečištěných vod přiváděných na ČOV - stokovou síť je tedy třeba „chránit“ před balastními vodami, cizími vodami, nehydrologickými vodami a částí relativně “čistých” dešťových vod. • Neznečištěné vody se mají přednostně zasakovat, pokud to však není možné či vhodné, mají se tyto vody odvádět přímo do vodních toků, přičemž se má pokud možno využít možnosti jejich zadržení (retence). • Na kanalizační síti jsou navrhována taková opatření (ať již charakteru retence nebo řízení odtoku), aby síť byla zatěžována pokud možno rovnoměrně a aby nedocházelo k lokálním hydraulickým přetížením stokového systému. • Zavést měření, průběžně provádět sběr a vyhodnocení dat. • Nové nebo rekonstruované objekty na recipientech, ČOV a vodních tocích alternativně vybavovat zařízením pro možnost řízení odtoků. • U existující zástavby s již vybudovaným systémem odvodnění je nutné postupovat velmi citlivě a vycházet z realizovatelnosti doporučovaných opatření. • U nové zástavby dbát na to, aby systém odvodnění byl v souladu s celkovou koncepcí odvodnění. • Chránit recipienty před negativním dopadem odvodnění urbanizovaných území (emisní a imisní přístup). Hlavní důraz je kladen na interakci a propojení systému odvodnění s recipientem, je však třeba respektovat i místní poměry na konkrétním povodí. Nejpodstatnější z tohoto pohledu je zhodnocení vlivu znečištění, např. z přepadů z oddělovačů dešťových vod, výustí oddílných dešťových kanalizací a vyčištěných odpadních vod z ČOV, na kvalitu vod především drobných vodních toků. Emisní posouzení vlivu systému městského odvodnění na recipient se zabývá kvalitou vody v místech výtoku ze stokové sítě (čistírna odpadních vod, odlehčovací komory, bezpečnostní přelivy atd.). Stoková síť může fungovat hydraulicky optimálně a přitom může výrazně negativně ovlivňovat kvalitu vody v recipientu. Aby bylo možné míru tohoto ovlivnění sledovat a vyhodnotit ji, je nezbytné znát kumulativní a extrémní hodnoty zvolených parametrů znečištění. Emisní přístup k řešení hodnotí vztah stoková síť – recipient z pohledu maximálních dovolených limitů pro vypouštění definovaných složek znečištění. Lze ho charakterizovat celkovým (kumulativním) vnosem daných parametrů znečištění do recipientu za definované období a hodnotami (akutních) extrémů tohoto znečištění.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 7



Zatímco emisní posouzení vlivu stokové sítě na recipient ve svých analýzách zůstává na hranici výustí stokové sítě, imisní posouzení se zabývá vyhodnocením vlastního vlivu tohoto znečištění na kvalitu vody v daném toku. Podstata imisní strategie spočívá ve stanovení podmínek pro vypouštění vod do recipientu na základě znalosti konkrétních místních podmínek v recipientu. Při uplatnění imisní strategie se tedy řešení opírá nikoliv o jednotné limitní hodnoty vybraných kritérií (znečišťujících látek, průtoků, počtu přepadů apod.), ale o konkrétní požadavky řešeného povodí, definované na základě požadavků trvale udržitelného rozvoje z vodohospodářského a ekologického hlediska. Ke splnění těchto cílů je však třeba mít k dispozici matematické modely, které dokáží simulovat šíření znečištění. Vzhledem k rozsáhlosti projektů odvodnění a svým způsobem určité „jedinečnosti“ každé lokality je nutné přistupovat k přípravě projektu individuálně. V praxi to znamená, že nelze např. předem stanovit rozsah měření bez podrobnějšího průzkumu samotné lokality, systému odvodnění a stavu existujících podkladů. Znamená to ale také, že projekt je možné rozčlenit na dílčí etapy, a to dvě či tři dle konkrétní situace a potřeby samotné lokality. Tyto etapy reprezentují postupně podrobnější a podrobnější zpracování povodí, různé způsoby zatížení povodí a jeho jednotlivých prvků a tím také postupné získávání výsledků. Například v první etapě je systém jako celek zatěžován dlouhodobými řadami dešťů, čímž se získají informace o dlouhodobém chování systému jako celku. V dalších etapách prací se systém nebo jeho dílčí části postupně zatěžují vybranými krátkodobými řadami nebo i jednotlivými srážkami, čímž se získávají detailnější informace o posuzovaných prvcích.

2.3 AKTUÁLNÍ PROBLÉMY ODVODNĚNÍ URBANIZOVANÝCH ÚZEMÍ Úroveň životního prostředí města z pohledu vodního hospodářství se projevuje v kvalitě povrchových a podzemních vod. Opomíjením tohoto faktu vlivem rozvoje společnosti došlo k tomu, že kvalita povrchových a podzemních vod se dlouhodobě neustále zhoršuje. Hlavním faktorem je produkce a následné vypouštění odpadních vod různého charakteru do recipientů. Problematika zachycování odpadních vod, jejich odvádění a následné likvidace a vypouštění do povrchových toků je souhrnně nazývána nakládáním s odpadními vodami a obor, který ji řeší, je odvodnění urbanizovaných povodí. Se stoupajícím využíváním stavebních zón a zvyšující se zástavbou se stále výrazněji projevují negativní důsledky nekoncepčnosti některých rozhodnutí z minulosti a morální zastarání dosavadních odvodňovacích zařízení. Urbanizace území zásadním způsobem mění poměry srážko-odtokového procesu v povodí. Intenzivní zástavbou území se zvyšuje rozsah nepropustných ploch s rychlým odtokem dešťových vod. Tím se při každém dešti odtok dešťové vody oproti přirozenému povodí zrychlí a doba odtoku se zkrátí, což způsobuje v některých oblastech nebezpečné povodňové stavy a zvyšuje se potenciál erozních jevů. Zároveň se nestačí vsáknout dostatečné množství vody do podloží, což způsobuje snížení vodnosti především v malých vodních tocích a pokles hladiny podzemních vod. Tento problém se ještě umocňuje odkanalizováním území jednotnou kanalizační soustavou, případně převáděním části dešťových vod mimo přirozená povodí vodního toku do sousedních povodí. Snaha ochránit recipienty před znečištěním z takto urbanizovaných ploch vedla k návrhům na zachycení části dešťových vod v dešťových nádržích. Koryta recipientů ve městech byla upravena a mnohde dokonce zatrubněna (především těch menších). Tím byl přirozený pohyb vody v urbanizovaném povodí nahrazen technickým řešením povrchového odtoku, kdy dešťová voda stéká po zpevněném povrchu, dále pokračuje co nejrychleji do vybudované stokové sítě a z ní se prostřednictvím oddělovacích komor dostává do recipientu. Na celé této trase je omezeno vsakování a hydraulicky hladké umělé povrchy Archivní číslo:

010144/09/1

strana 8



několikanásobně zvýší rychlost odtoku vody po povodí, takže se zvýší hodnota kulminačního průtoku Qmax při dešťových přívalech. V důsledku toho se proto musela navrhovat velká koryta upravených městských recipientů, která jsou však po většinu roku téměř bez vody, pouze při dešťových přívalech jsou naplněna vodou. Taková koryta nesplňují moderní a přísná kriteria ekologů a základní podmínky života některých organismů a rostlin. Urbanizace a špatné hospodaření v povodí má na přirozený oběh vody ve většině případů negativní vlivy a je možno je shrnout do následujících bodů: • zhoršení jakosti vod v recipientech, • zvýšení koeficientu odtoku a tím zvýšení množství odváděných vod do recipientu, • urychlení odvádění vody z povodí, • zvýšení četnosti velkých vod, • zmenšení infiltrace a z toho plynoucí snížení minimálních průtoků v malých tocích, • odvádění vod mimo přirozené povodí toku. Základní problémy stávajícího systému odvodnění spočívají především v tom, že není provedena analýza současného stavu systému odvodnění jako celku. Proto lze jen stěží odpovídat na otázky, které souvisejí s rozvojem města a územním plánováním. Problémy lze shrnout následujícím způsobem: • problém balastních vod kanalizačního systému, • problém pronikání odpadních vod do podloží, • problém provozu odlehčovacích komor, zejména na jednotných stokových sítích, • problém kapacitních možnosti stokové sítě, • problém zatápění nemovitostí za dešťů a dešťových odtoků v kanalizaci, • problém stanovení zatěžovacích parametrů sítě, • problém lokálních čistíren, • problém kvality povrchových vod, • problém znalosti skutečných poměrů v tocích, • problém ovlivnění průtoků v tocích přítoky z odlehčovacích komor.

2.4 GENEREL ODVODNĚNÍ NOVÉHO TYPU Klasické pojetí odkanalizování bylo dominantním až do 70. let dvacátého století. V současných metodách odvodnění urbanizovaných povodí se prolínají při vodohospodářském řešení jak klasické přístupy, tak přístupy modernější, které jsou založeny na kombinaci monitorování a matematického modelování. Výhledovým cílem by mělo být řízení odtoku z urbanizovaného povodí v reálném čase tak, aby se optimálním způsobem využilo jak přirozené retence povrchu povodí, tak retenční kapacity stokového systému. Současně s RTC musí být snahou omezovat zatěžování životního prostředí, zejména recipientů, znečištěním. V posledních cca 20 – 25 letech se postupně prosadil tzv. holistický přístup, jehož základní používané metodické principy lze stručně charakterizovat následujícím způsobem: Integrální přístup k řešení - spočívá v tom, že řešení obsahuje všechny podstatné prvky srážko-odtokových procesů, a to z hlediska kvantity i kvality vod. Jde o komplex vodohospodářských procesů zahrnující oblast zpracování a vyhodnocení srážek, oblast odtoku po povodí, oblast proudění podzemních vod, oblast hydraulického proudění

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 9



a transportu látek stokovou sítí, oblast hydrauliky, chemických a biologických procesů na ČOV a oblast hydraulického a kvalitativního zatížení recipientu. Takto definovaný přístup vystihuje skutečné chování celého akvatického systému, umožňuje předpovídat reálné důsledky investičních záměrů ve smyslu: „Když provedeme toto rozhodnutí, pak bude nutné počítat s těmito důsledky“. Tímto postupem lze mnohem přesněji rozhodovat o prioritách investic. Využití simulačních prostředků - simulační prostředek je matematickým (digitálním) modelem skutečného kanalizačního systému. Matematické modely lze rozdělovat podle celé řady hledisek. Již výše bylo uvedeno jedno ze základních hledisek, zda-li jde o návrhový model (např. HydroNet), nebo o model posudkový (např. MOUSE), resp. jde-li o model, který je založen na stacionárním, nebo nestacionárním proudění. Dalším hlediskem je skutečnost, zda-li jde o hydrologický, nebo hydrodynamický model, zda-li simulujeme též transport sedimentů a znečištění, biologické či chemické procesy apod. Digitální zpracování - vyplývá již částečně z technologie simulačního modelování. Každý simulační model nezbytně vyžaduje odpovídající rozsah podkladů a dat a klade důraz na jejich správnost, přičemž tato data musí být pro vlastní výpočet k dispozici v digitálním tvaru. Výstupy z modelu je pak možné prezentovat např. jako animace časových řad, plošné animace výsledků apod. Výhodou digitálního zpracování projektů je nejen uchování znalostí o systému odvodnění, ale i možnost vzájemné výměny dat a požadovaných informací. Kontinuita řešení odvodnění - spočívá v periodické aktualizaci podle nových požadavků daných novými okolnostmi jak v rámci správy a údržby stokového systému, tak v rámci koncepčních změn rozvoje města. Vzhledem k tomu, že na dané oblasti již existuje ověřený matematický model a navíc všechna data jsou k dispozici, nebude velkým problémem s tímto modelem analyzovat nově se objevující okolnosti, investiční záměry, návrhy na částečnou změnu koncepce (připojení satelitní zástavby, odstávka části sítě, vypouštění velkého průtoku z nádrže, apod.). Kvalitu a výsledky generelu odvodnění zásadně ovlivní přesná znalost veškerých dostupných podkladů, jejich kvalita, kvantita, aktuálnost a dostupnost. Bez této znalosti by mohlo dojít k chybným návrhům časových vazeb jednotlivých činností, k chybným odhadům investičních nákladů apod. Pro smysluplné využívání simulačních modelů je bezpodmínečně nutné zpřesňování existujících podkladů dalšími měřeními, neboť jednoduše řečeno řádově vyšší kvalita výpočetních prostředků vyžaduje mnohem více přesnějších podkladů. Proto je nezbytnou součástí projektů odvodnění poměrně rozsáhlý monitoring v povodí, tj. získávání podkladů o měření srážek, o průtokových poměrech v kanalizaci, o průběhu hladin v kanalizaci, o kvalitě dešťových a splaškových vod, o kvantitativních a kvalitativních údajích vody v recipientech a dále pak vyhodnocování všech údajů a přijímání odpovídajících opatření. Zvolená koncepce generelu odvodnění musí být rovněž v souladu s politickým rozhodnutím a s technickými a ekonomickými možnostmi. Zpracování generelu odvodnění je vícestupňovým projektem a jeho výsledkem je funkční a neustále obnovovaný "živý" nástroj, provozovaný plně v digitální podobě. Generel odvodnění je rovněž dlouhodobě platným nástrojem podporujícím rozhodovací činnost o nakládání s odpadními vodami. Generel odvodnění se musí stát součástí a trvalou podporou územního plánování města.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 10


2.5


ROZDĚLENÍ ODVODŇOVANÉHO ÚZEMÍ NA JEDNOTLIVÁ POVODÍ

Rozdělení odvodňovaného území na jednotlivá povodí se provedlo z celého povodí na dílčí povodíčka. Nejprve se stanoví celková odvodňovaná plocha městské kanalizace, která se následně rozdělí do povodí kmenových stok a ta se dále člení do jednotlivých povodíček. Průměrná plocha povodí činí 0,48 ha. Ukázka hydrotechnická situace (viz Příloha 5), podrobná hydrotechnická situace viz grafická příloha B.4. 2.6

STANOVENÍ POČTU OBYVATEL

Stanovení počtu obyvatel vychází ze statistických údajů poskytnutých Městským úřadem Hodonín, odborem správních činností a přestupků k 1/2009. Jedná se o 10 souborů *.xls obsahujících počet trvale bydlících obyvatel dle jednotlivých nemovitostí a městských částí. Tab. 1 Ukázka dat z databáze MÚ obsahují počet trvale bydlících obyvatel naz_ulice Brandlova Brandlova Husova Husova Husova Husova Husova

cis_dom 16 25 102 110 111 112 113

PO xx xx xx xx xx xx xx

Druhým souborem poskytovaným CSmap je geografický soubor ve formátu MapInfo (Ko_Adr_j.tab). Tento soubor obsahuje geografickou lokalizaci budov v ČR.

Obr. 1 Ukázka lokalizace adresních bodů

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 11



Geografický soubor obsahuje databázovou část, jejíž ukázka je uvedena dále. Tab. 2 Ukázka vybraných databázových atributů adresních bodů

Po propojení tabulky s počtem obyvatel s databázovou částí geografického souboru Ko_Adr_j.tab dostáváme počet obyvatel v jednotlivých adresných bodech. Dalším krokem bylo přiřazení počtu obyvatel k jednotlivým povodím. Naplnění počtu obyvatel se provádí v geografickém informačním systému pomocí rozšířených příkazů SQL jazyka. Na výsledek této operace je možné se podívat, viz Příloha 7, kde je zobrazena tématická mapa Rozdělení povodí dle počtu trvale bydlících obyvatel, stav k roku 2009. Počet obyvatel v povodí příslušné k odlehčovací komoře byl stanoven obdobným způsobem.

2.7 STANOVENÍ PROCENTA NEPROPUSTNÝCH PLOCH Základními podklady pro stanovení procenta nepropustných ploch každého povodí jsou: • • •

satelitní snímek družice Landsat z vegetačního období s rozlišovací schopností mapy velkého měřítka 1 pixel = 5 m, územní plán nebo technická mapa města obsahující digitalizované půdorysy budov, komunikace, chodníky, parkoviště a další nepropustné plochy, určení procenta nepropustných ploch každého povodí se opět provede pomocí GISu a jeho rozšířených příkazů SQL.

Vyhodnocení satelitního snímku se provádí takto: Nejprve se provede ortorektifikace družicového snímku a následně se udělá rektifikace snímku na propustné (včetně vodstva) a nepropustné plochy. Výsledek této operace je opět možné si prohlédnout pomocí tématické mapy obsahující rozdělení povodí podle procenta nepropustných ploch (viz Příloha 8). V rámci kalibrace a verifikace simulačního modelu je takto stanovené procento nepropustných ploch upraveno na procento efektivní plochy podílející se na tvorbě povrchového odtoku pomocí redukčního faktoru. Pro výhledové plochy, které byly převzaté z územního plánu (06/2009) byla procenta nepropustných ploch určena následovně:

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 12



Tab. 3 Příklad stanovení počtu obyvatel a % nepropustných ploch dle ploch funkčního využití z ÚP Kód FV CC CL BR BB BV BZ

VP VZ VL VR VS OA OB OC OK OP OS OU OZ OS OSK

Funkční využití plochy Smíšená centrální funkce Celoměstské centrum Lokální centrum Bydlení Rodinné domky nízkopodlažní, městského charakteru Vícepodlažní bytové domy Smíšené zóna bydlení s menší řemeslnou výrobou Smíšená zóna s nízkopodlažním bydlením vesnického charakteru Výrobní aktivity Průmyslové podniky, kapacitní sklady Zemědělské areály a služby Objekty lesní výroby a správy Objekty rybářské výroby a chovu vodní drůbeže Výrobní služby, zahradnictví Občanská vybavenost Plochy pro armádu, hasiče, celníky Plochy pro objekty bank a správy Plochy pro církevní a kulturní zařízení Plochy pro komerční zařízení Plochy pro zařízení sociální péče Plochy pro školská zařízení Plochy pro účelová zařízení – zoo koutek … Plochy pro zdravotnická zařízení Sport a rekreace Plochy pro sportovní zařízení Plochy pro sportovní zařízení s možností koupání

Počet obyvatel na 1 ha

% neprop. ploch na 1 ha

10 10

45 45

50 75 20 10

30 40 45 45

5 5 5 5 5

55 55 30 15 20

5 5 5 5 5 5 5 5

45 45 45 45 45 45 45 45

0 0

0 0

V celé řadě odborných publikací a přednášek zabývajících se porovnáním simulačních modelů a racionálních metod se dospělo ke stejnému závěru: „Procento nepropustných ploch a procento efektivních ploch nelze zaměňovat s všeobecně známým koeficiente odtoku (ψ ψ), tak jak je používán při řešení racionálními metodami a jak je předepsán v normě ČSN 75 6101. Koeficient ψ nabývá v naprosté většině případů vyšších hodnot.“

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 13



3. Aplikace programů a simulačních modelů Rozvoj informačních technologií ve druhé polovině 20. století sebou přinesl radikální změny takřka ve všech oblastech života společnosti. Informační technologie znamenají nesporně obdobnou radikální změnu ve vývoji lidstva, jakou byl objev a průmyslové využití parního stroje. Ve smyslu tohoto trendu dochází i ve vodním hospodářství ke stále častějšímu využití těchto technologií pro projekční a konzultační praxi. Nejde pouze o komfort a efektivitu práce, nýbrž především o kvalitativně vyšší úroveň projekční činnosti ve smyslu přesnosti a systematičnosti práce a navazujících výpočtů a z něho se odvíjejícího hospodárného návrhu a technického využití stavby. Deterministické simulační modely představují jasný příklad prolnutí světa informačních technologií do klasických technických oborů. Moderní přístup k řešení projektů a studií ve vodním hospodářství je opřen o nové technologie vybudované na základě rostoucích možností současné výpočetní techniky. Základní nosný prvek tohoto přístupu “deterministické simulační modely” jsou programové prostředky, které zohledňují spolupůsobení geografických, hydrologických, hydraulických, chemických a jiných činitelů ve vztahu k danému komplexnímu problému. Pomocí těchto modelů je možno získat přesnou představu o chování vybraného systému (např. kanalizační sítě) a analyzovat důsledky alternativně navrhovaných opatření projektu ve smyslu: "Když realizujeme tyto změny na síti..., pak musíme počítat s těmito důsledky…“. To tedy znamená, že v počítači je k dispozici model výseku skutečného světa v digitální podobě, kde lze ověřovat různé varianty zamýšleného řešení bez ekonomických a ekologických důsledků. Hydroinformatika se stala novým technologickým oborem, který je definován v oblasti vodního hospodářství a ochraně životního prostředí. Cílem hydroinformatiky je řešení komplikovaných úloh v akvatických systémech na základě principu úplného zpracování dostupných informací při maximálním použití deterministických simulačních modelů a dalších podpůrných prostředků. Podstatou technologie hydroinformatiky je velmi těsná a provázaná spolupráce simulačních nástrojů, databází a informací, které lze obdržet monitoringem (měřením) nebo využitím informačních systémů. Využití podpůrných nástrojů pro prezentaci, archivování dat a následnou analýzu vytváří důležitou součást projektů ve zmíněné oblasti. Vysoké efektivity práce se dosahuje především propracovanější přípravou a analýzou vstupních dat v moderních databázích, které slouží nejen projektantovi pro dobrou prostorovou orientaci, ale mohou být přesně vykreslena v rámci projektovaného návrhu. Kromě toho lze na shodných datech provést simulaci vhodným programovým prostředkem. Z tohoto pohledu jde o komplexní řešení, které minimalizuje náhodné nebo systematické chyby. Výsledky prezentované nástroji hydroinformatiky umožňují velmi rychlou orientaci a pochopení problematiky i neodbornou veřejností. Simulační prostředek je matematický (digitální) model např. skutečné kanalizace, který musí splňovat především tyto základní nároky: •

Zahrnuje všechny podstatné procesy simulovaného prvku odvodnění.

•

Umožňuje hydraulický výpočet rozsáhlých větevných i okruhových sítí kanalizací a recipientů.

•

Umožňuje simulovat procesy na ČOV.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 14



•

Vystihuje reálné chování kanalizace během bezdeštného období i srážkové události včetně plnění a prázdnění retenčního objemu, netlakového a tlakového proudění, funkce odlehčovacích komor, funkce čerpacích stanic a speciálních objektů apod.

•

Simuluje celý srážko-odtokový proces způsobený reálnou srážkou s proměnlivou intenzitou jako proces proměnný v čase a v prostoru.

•

Provádí výpočet transportu znečištění po povodí a kanalizační sítí, stanovuje zatížení recipientu znečištěním z odlehčovacích komor a ČOV.

•

Komunikuje s dalšími informačními systémy města.

Matematické (deterministické) simulační modely představují jasný příklad prolnutí světa informačních technologií do klasických technických oborů. Lze je charakterizovat jako matematické analogy (virtuální kopie) reálných fyzikálních procesů v urbanizovaných povodích. Jejich hlavní nespornou výhodou je stupeň popisu daného jevu na základě soustavy obecně nelineárních parciálních diferenciálních rovnic. Řešení řídících rovnic (analyticky většinou neřešitelných) v čase a prostoru je pak umožněno numerickými metodami (metoda konečných prvků, metoda konečných diferencí, atd.). Vytvořený model stokové sítě poskytuje možnost komplexního posudku celého srážko-odtokového procesu včetně hydrologie povrchového odtoku, hydrodynamiky transportu odpadní vody stokovou sítí (zpětné vzdutí, transformace průtoku, retence sítě, oddělení přes OK, apod.) až po analýzu transportu znečištění stokovou sítí na ČOV a do recipientu. Variabilita zatěžovacích stavů a okrajových podmínek modelu umožňuje snadné definování alternativních scénářů možného budoucího stavu systému, od kterých se posléze odvíjí návrh technického řešení. To tedy znamená, že v počítači je k dispozici model výseku skutečného světa, kde lze ověřovat různé varianty zamýšleného řešení bez ekonomických a ekologických důsledků. Tab. 4 Použité programové vybavení potřebné pro zpracování generelu

Název MOUSE, Runoff modul, HD modul MikeView DHI WinPlan, HydroNet HDP. Word Microsoft Excel Microsoft

Atlas

AutoCAD Autodesk

Archivní číslo:

Popis Matematický simulační prostředek pro posouzení stokových systémů. Runoff modul - řeší odtok z urbanizovaného povodí

Účel použití Stavba modelu stokové sítě, výpočty a matematické simulace srážkoodtokového děje, variantní řešení, prohlížení výsledků simulací

Program pro interaktivní návrh a Návrhy nových úseků stokové sítě, analýzu stokových sítí racionální předávání podkladů o odvodňovaném metodou povodí a o stokové síti, vyhodnocování vypočtených variant. Textový editor Zpracování zpráv Tabulkový procesor

Software pro zpracování výškopisných dat. Pomocí DMT a leteckého snímku lze vyhodnotit typ zástavby Rozsáhlý programovatelný CAD (2d, 3D) s pokročilými vlastnostmi

010144/09/1

Zpracování zpráv, vyhodnocení dat z monitorovací kampaně, zpracování historických dešťových záznamů, zpracování výsledků matematických simulací DMT je prostorová plocha, která kopíruje skutečný nebo projektovaný terén. Vzniká na základě zadaných 3D bodů, čar a ploch, kterými prochází. Zpracování výkresů odlehčovacích komor

strana 15


Název


Popis Účel použití (databáze, práce s rastrem, referenční výkresy atd.)

Pro řešení generelu odvodnění města budou využity programy Dánského hydraulického institutu (DHI). Pro kvantitativní řešení srážko-odtokového a transportního procesu bude použit simulační model MOUSE 2003, který je založený na numerickém řešení de Saint-Venaintových diferenciálních rovnic pomalu se měnícího neustáleného proudění. Simulační model sice představuje základní technologický nástroj k řešení generelů odvodnění, v současnosti si ho však téměř nelze představit bez dalších „podpůrných“ technologických prostředků pro hromadné zpracování, kontrolu a přípravu dat. Nedílnou součástí jsou rovněž prostředky pro analýzy, statistické vyhodnocení a prezentaci výsledků v názorné a srozumitelné podobě pro projektanty, politiky a speciality dotčených technických a vědních oborů. Data nezbytná pro řešení generelu odvodnění jsou těmito prostředky postupně zpracovávána, transformována do podoby využitelné v simulačním modelu a interpretována do formy tématických map a statistických čísel. Zpracovatel hodlá kromě základního simulačního modelu MOUSE využít při zpracování projektu další programové vybavení jsou MikeView, Winplan, Hydronet, ArcView, Mapinfo, Microstation, AutoCAD.

3.1.1 SIMULAČNÍ MODELY Pro oblast modelování stokových systémů je ve světě v současné době využíváno několik programových prostředků. Při použití vhodného modelu pro řešení generelu odvodnění je nutné zajistit, aby daný programový prostředek splňoval určité požadavky. Požadované vlastnosti simulačního modelu: • Hydrodynamický (nestacionární) výpočet transportu vody ve stokové síti založený na souboru parciálních diferenciálních rovnic (de Saint-Venantovy rovnice) řešených vhodnou numerickou metodou (metoda konečných prvků, konečných diferencí, konečných objemů,…). • Úplná implementace objektů stokové sítě. • Řešení srážko-odtokového procesu a transportních procesů. • Průkaznost věrohodnosti řešení (kalibrace a verifikace modelu). • Simulace dlouhodobou kontinuální řadou historických reálných srážek. • Komerčně dostupný program obsahující technický manuál výpočtové části programu. K vodohospodářskému řešení odvodnění dané oblasti byl použit simulační model MOUSE od Dánského hydraulického institutu. Z jeho jednotlivých modulů byly v daném případě využity dva základní, a to: • Modul srážko-odtokového procesu. • Hydrodynamický (nestacionární) modul k výpočtu proudění vody ve stokové síti založený na souboru parciálních diferenciálních rovnic (de Saint-Venantovy rovnice). Model povrchového odtoku z urbanizovaného povodí Model povrchového odtoku umožňuje simulovat povrchový odtok na základě daných okrajových podmínek (srážky o dané intenzitě a době trvání, resp. dlouhodobé syntetické nebo historické řady), geometrických vlastností povodí, resp. podpovodí, a hydrologických podkladů. Výsledky simulace povrchového odtoku jsou předávány dalším modulům v rámci prostředku MOUSE formou odtokových hydrogramů (což je závislost průtoku na čase), které

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 16



jsou vztaženy k určité šachtě nebo objektu na stokové síti. Přesnost a kvalita hydrologických podkladů výrazně ovlivňuje kvalitu dosažených simulací. Obecně lze konstatovat, že primární hydrologická data zmíněného charakteru bývají většinou zatížena řádově větší chybou, než je tomu u základních dat kanalizační sítě. K řešení daného problému byl zvolen jednodušší model povrchového odtoku, založený na metodě izochron. Zvolené řešení povrchového odtoku v modelu MOUSE počítá odtok pouze z nepropustných ploch, přičemž je možné uvažovat počáteční ztrátu a redukovanou plochu Sred ze vztahu (1): Sred = Sc . (%)n . Cred Sc (%)n Cred

(1)

V rovnici značí: – celkovou plochu uvažovaného dílčího povodí, – procento nepropustných ploch, – hydrologický redukční faktor.

Správné nastavení parametrů povrchového odtoku se provádí v rámci kalibrace modelu. Výhodou využití matematického modelu je rovněž skutečnost, že na základě výsledků měření srážek jsou dílčí povodí jimi zatěžována podle „blízkosti“ k té či oné srážkoměrné stanici, která je vždy zadána svými souřadnicemi. Model neustáleného proudění ve stokové síti Pomalu se měnící neustálené jednorozměrné proudění s volnou hladinou je popsáno de-Saint Venantovými rovnicemi. Jde o rovnici kontinuity (2):

∂Q ∂S + =0 ∂x ∂t

(2)

a pohybovou rovnici (3):

∂y ∂ Q ∂  Q2  + + gSie = gSio β  + gS ∂x ∂t ∂ x S  Q Y S β ie io t x

(3)

– objemový průtok, – hloubka, – průtočná plocha, - Boussinesqův součinitel hybnosti, - sklon čáry energie, - sklon dna, – čas, – délková souřadnice.

Hydrodynamický model pro simulaci neustáleného proudění v kanalizační síti navazuje na model odtoku z povodí a je navržen tak, aby na základě jednoho typu vstupních souborů mohl uživatel volit ze tří možných metod: • aplikace kinematické vlny (neumožňuje uvažovat vliv zpětného vzdutí), • aplikace difúzní vlny, • úplná dynamická vlna (uvažuje všechny členy v řídících rovnicích). K řešení se používala aproximace plně dynamickou vlnou, která umožňuje řešit nejen proudění o volné hladině, ale i tlakové proudění a všechny přechody režimů proudění.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 17



3.1.2 PODPŮRNÉ NÁSTROJE HYDROINFORMATIKY MikeView – Jde o prohlížečku výsledků simulací, která může být používána zcela samostatně. Po načtení výsledkového souboru se zobrazí topologie sítě. Výsledky lze např. animovat v podélném profilu stokové sítě, tj. sledovat časovou závislost zvolené hydraulické veličiny, kterou může být např. hladina nebo průtok. Kromě toho lze ve zvolených místech stokové sítě, buď v objektech (šachta, odlehčovací komora apod.), nebo v potrubí, sledovat průběh vodních stavů a průtoků. HYDRONet – Modul BOBO – umožňuje vyhodnotit kanalizační síť simulačními modely a dané výsledky načíst a dále s nimi pracovat.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 18



4. Schematizace řešených procesů odvodnění 4.1 PRINCIPY FORMULACE A SCHEMATIZACE ŘEŠENÍ Formulace řešení generelu městského odvodnění je vlastně syntézou soustavy vodohospodářských úloh. Vodohospodářské úlohy jsou definovány na souboru základních prvků zpracovaných ve vztahu k integrálnímu přístupu k řešení. Těmito základními prvky městského odvodnění jsou v navrženém řešení generelu odvodnění města Hodonína povodí, stoková síť s objekty a čistírna odpadních vod. Detailní řešení na úrovni recipientu není součástí generelu. Vodohospodářské úlohy pak představují řešení dílčích otázek, které jsou v rámci daného prvku prioritní, viz Obr. 2. Řešení v povodí představuje soubor úloh zaměřených na analýzu a optimalizaci srážkoodtokových procesů ve vztahu k urbanizaci města, počtu obyvatel, potřebě vody a dalším aspektům jako je zasakování dešťových vod. Řešení ve stokové síti představuje soubor úloh zaměřených na analýzy a optimalizaci transportní a retenční funkce systému a kapacitně nedostatečných částí stokové sítě.

Řešení v povodí (zasakování, urbanizace)

Řešení objektů (transport, emise)

Řešení ve stoce (kapacita, retence, transport)

Řešení na ČOV (kapacita, retence, transport)

Řešení v řece (imise, povodně)

Obr. 2 Princip schematizace řešení

V rámci řešení stokové sítě je významná pozornost věnována funkci objektů na síti, jako jsou odlehčovací komory, retenční nádrže, čerpací stanice, shybky a další specializované objekty. Řešení na čistírně odpadních vod představuje soubor úloh zaměřených na analýzu a optimalizaci dlouhodobé funkce čistírny odpadních vod, nátokových (hydraulických) parametrů a funkce čistírny za srážkových událostí. Do řešení patří stanovení čistírenské kapacity, nebo nezbytných retenčních prostorů a záchytných nádrží. Principy řešení generelu odvodnění ústící v aplikaci zvolených vodohospodářských úloh pro problémové okruhy městského odvodnění vyvolávají potřebu volby určité míry schematizace řešené oblasti jak z pohledu časového, tak i prostorového. Volba schematizace řešení je ve vodohospodářských úlohách jedním z nejpodstatnějších kroků. Schematizace řešení dané problematiky vychází ze stanovených cílů řešení. V průběhu prací na schematizaci řešení jsou jednoznačně definovány dominantní procesy řešení (schematizace fyzikálních procesů), zvolena míra akceptovatelného prostorového zjednodušení (schematizace fyzikálního systému) a stanoven časový horizont a vnější vstupy řešení (schematizace okrajových podmínek řešení). Tyto koncepční práce jsou ovšem vzájemně svázány a podmíněny a schematizaci řešení je v tomto pojetí proto nutno provádět s ohledem na všechny současně.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 19



4.2 SCHEMATIZACE VE VZTAHU K ŘEŠENÍ GENERELU Moderní způsoby řešení generelu městského odvodnění vycházejí z kombinace měření (monitorovací kampaň) a využití matematických simulačních modelů. Tyto činnosti s sebou přinášejí potřebu volby určité míry schematizace řešené oblasti a to jak z pohledu časového, tak i prostorového. Důvody pro tuto schematizaci spočívají jednak v charakteru efektivity a nezbytné míry přesnosti materiálu typu generelu obecně a dále jsou dány čistě pragmatickými důvody zpracování projektu, aby bylo možné projekt zpracovat během rozumného časového období. Mezi nejdůležitější důvody je možné zařadit rozdílnou míru použitelného detailu pro řešení konkrétního problémového okruhu, efektivitu zpracování na současném HW a SW, volbu časového kroku výpočtů a objem zpracovávaných dat. Na úrovni detailního modelu je systém městského odvodnění schematizován do podoby detailně popisující celý systém z pohledu stokové sítě a povodí. Srážko-odtokový proces je definován na souboru povodí jednotlivých stokových úseků. Stoková síť je reprezentována všemi důležitými stokami. Proces transportu odpadní vody je definován na daném systému stokové sítě obsahujícím všechny objekty (odlehčovací komory, čerpací stanice, shybky, atd.). Schematizace čistírny odpadních vod je provedena na úrovni „black box“ modelu (tzn. vstup - transformace parametrů - výstup). Detailní model systému městského odvodnění je zatížen okrajovými podmínkami v podobě dlouhodobé technické historické řady dešťů. Mezi hlavní řešené problémové okruhy patří stanovení kapacitní funkce a přetížení stokové sítě, resp. stanovení emisního vlivu stokové sítě na recipient. Součástí řešení generelu odvodnění nejsou simulace šíření znečištění, které by kromě jiného vyžadovaly vytvoření hydrodynamických nestacionárních modelů recipientů. Další navazující úlohou je zhodnocení kvantitativního vlivu odpadních vod ze stokové sítě (z oddělovacích komor) na hlavní recipienty, resp. posouzení kvalitativního vlivu na základě vnosu znečištění s využitím směšovací rovnice, případně ze statistického vyhodnocení. Výše uvedené cíle jsou založeny na znalosti dat ČHMÚ o m-denních průtocích, resp. o kvalitě vody v dotčených recipientech (jako minimální údaje se mohou využít naměřená data z jednorázového odběru vzorků v bezdeštném období). Pokud jde o vliv povodňových průtoků na funkci kanalizační sítě, je třeba na základě provedených analýz navrhnout vhodná technická opatření (např. umístění zpětných uzávěrů).

4.3 SCHEMATIZACE VE VZTAHU K ŘEŠENÍ JEDNOTLIVÝCH PRVKŮ ODVODNĚNÍ Pohled na systém městského odvodnění jako na soubor základních systémových prvků představuje jedno ze základních metodických východisek řešení (integrální přístup). Integrace procesů srážkového odtoku, transportu odpadní vody v povodí, stokové síti a na čistírně odpadních vod představuje základní osu celého generelu. Základními prvky odvodnění definovanými pro Generel města Hodonína jsou následující oblasti: Zdroje odpadních vod Jde o prvek městského odvodnění obsahující jednak hydrologické zdroje odpadních vod vygenerované v důsledku srážkové činnosti na urbanizovaném povodí a dále o zdroje nehydrologické, kterými jsou průmyslové a komunální odpadní vody. V tomto systémovém prvku jsou s ohledem na schematizace řešení zahrnuty srážkové a srážko-odtokové procesy. Stoková síť Jde o prvek městského odvodnění obsahující popis jednotné stokové sítě (případně oddílné splaškové sítě) a končící v čistírně odpadních vod. V tomto systémovém prvku jsou s ohledem na schematizace řešení zahrnuty procesy transportu odpadních vod stokovou sítí.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 20



Čistírna odpadních vod Jde o prvek městského odvodnění obsahující čistírnu odpadních vod. V tomto systémovém prvku jsou s ohledem na schematizace řešení zahrnuty procesy transportu odpadních vod.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 21



5. Schematizace kanalizační sítě Kanalizační síť představuje jeden ze základních prvků městského odvodnění. Je proto nutné věnovat stavbě její digitální kopie v simulačním modelu významnou pozornost. Je přitom zřejmé, že s ohledem na generelní řešení není nutné vytvářet simulační model obsahující stokovou síť v plném detailu všech přípojek a šachet. Schematizace stokové sítě je vždy úzce svázána s řešenou problematikou daného simulačního modelu (viz Obr. 3). Vlastní princip schematizace topologie v simulačním modelu spočívá v prvním kroku na definování důležitých úseků pro průtok odpadních vod a v eliminaci úseků z pohledu generelu nevýznamných. Poté jsou v modelu provedeny hromadné operace na analýzu a odstranění chyb. V dalším kroku jsou ze systému eliminovány nevýznamné šachty, jde např. o šachty mezi úseky stejného sklonu a profilu. Přitom tyto šachty nesmí funkčně představovat objekty spojných nebo rozdělovacích komor nebo jinak funkčně důležité prvky. Pro vlastní schematizaci transportního procesu odpadní vody stokovou sítí se použije program HYDRONet a simulační model MOUSE. Pro řešení generelu odvodnění města Hodonína nebyla schematizace aplikována na stokovou síť definována na úrovni detailního simulačního modelu. Vlastní schematizaci předcházelo převedení topologických dat z GIS provozovatele do prostředí simulačního modelu MOUSE.

Obr. 3 Ilustrativní ukázka schematizované stokové sítě Archivní číslo:

010144/09/1

strana 22



Detailní simulační model obsahuje cca 2700 šachet a cca 2600 úseků stok a dále všechny objekty (odlehčovací komory, čerpací stanice, atd.). Vlastním cílem takto definovaného detailního modelu je jednak analýza funkce odlehčovacích komor a dále analýza kapacitních vlastností sítě. Za tímto účelem bude simulační model zatížen technickou historickou srážkovou řadou a dále souborem definovaných extrémních historických (viz Zatěžovací srážky).

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 23



6. Zatěžovací srážky Zatěžovací srážky patří mezi okrajové podmínky řešení generelu odvodnění města Hodonína. Svojí povahou reprezentují vstupy do systému. Volba zatěžovacích srážek významným způsobem ovlivňuje výsledky výpočtů většiny z fyzikálně-chemických procesů v městském odvodnění. Na druhé straně je nutné poznamenat, že srážková činnost má výrazně nahodilý charakter a to jak sezónní, tak i meziroční. Navíc u tohoto meteorologického jevu hraje významnou roli prostorová a časová závislost. Popsané problémy ztěžují již vlastní zaznamenávání (měření) srážkové činnosti, komplikují interpretaci výsledků a působí těžkosti při jejich dalším využití pro výpočty. V generelu hrají navíc srážky významnou roli při kalibraci a verifikaci simulačních modelů.

6.1 PROBLEMATIKA PLOŠNÉHO ROZLOŽENÍ DEŠŤŮ Zpracování srážkových řad pro potřeby metodiky řešení generelu odvodnění, tvoří poměrně časově a technologicky náročný proces. Vliv konkrétní lokality na průběh a chování srážkových jevů představuje důležitý aspekt celkového pohledu na srážkový proces. Svoji roli zde hraje tvar terénu, nadmořská výška, vliv urbanizace a další faktory. Časové a prostorové rozdělení srážky na povodí je již dlouhou dobu diskutováno v odborné literatuře. Je přitom zřejmé, že se vzrůstající velikostí povodí tyto jevy stále více dominují. V simulačních modelech jsou v daném hydrologicky definovaném povodí informace o srážkách využívány pro výpočet srážko-odtokového procesu. Informace o srážkách patří (mimo hydrologických charakteristik) k základním vstupům. Nicméně řešení srážkoodtokového procesu je v těchto modelech zjednodušeno na relaci jedno povodí = jeden srážkoměr. Tento fakt komplikuje práci se všemi dostupnými hydrologickými modely, protože není snadné správně interpretovat bodovou informaci z konkrétního místa srážkoměru na plochu celého definovaného povodí. I v případě většího množství malých povodí jsou málo kdy dostupná data ze srážkoměrných stanic umístěných uvnitř těchto povodí. Vzniká tedy nebezpečí, že dané povodí je v případě lokální srážky vysoké intenzity srážkově přetíženo, když se srážka interpretuje na celou plochu povodí. V zásadě se při řešení srážko-odtokového procesu musí řešit dva hlavní problémy správné interpretace reality: a) Ve smyslu časoprostorového efektu deště. b) Ve smyslu vztahu mezi maximální intenzitou a zasaženou plochou povodí. Částečnou cestu k řešení je možno spatřovat v kalibraci srážko-odtokového modelu tak, aby jeho reakce na danou srážkovou událost odpovídala skutečně změřenému odtoku (resp. průtoku ve stoce). Tímto způsobem lze eliminovat problém intenzity a zasažené plochy povodí. Nicméně problém časoprostorového rozložení deště zůstává. Navíc, vzhledem k nekonzistenci datových zdrojů z hlediska lokality a měřeného období, vzniká otázka, do jaké míry je možno model kalibrovaný na daný srážkoměr při řešení zatěžovat daty ze srážkoměru, který je umístěn v jiné lokalitě. V rámci simulací srážko-odtokového vztahu na urbanizovaných povodích je proto nutné přijít se způsobem řešení výše uvedených problémů.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 24



6.2 POUŽITÁ SRÁŽKOVÁ DATA Pro vlastní variantní řešení je k dispozici na území města Hodonína dlouhodobá kontinuální historická srážková řada v délce cca 9 let. V rámci návrhu monitorovací kampaně pro generel Hodonína byly zpracovatelem navrženy pro měření srážek tři lokality (viz příloha A.4 Měrná kampaň), které pokryjí zájmovou oblast s ohledem na podchycení časové a prostorové nerovnoměrnosti deště a poskytnou dostatečné údaje pro kalibrační práce na modelech.

6.3 PRINCIPY POUŽITÍ SRÁŽKOVÝCH DAT V RÁMCI SCHEMATIZACE V rámci řešení generelu města Hodonína je schematizace zatěžovacích srážek založena na následujících zjednodušujících předpokladech: •

Princip schematizace je založen na metodice zpracované VÚV T. G. M. Praha, HYDROPROJEKT CZ a.s. a DHI a.s. v rámci řešení generelu odvodnění hl. m. Prahy. Podle této metodiky lze v kterémkoli místě zájmové oblasti města Hodonín definovat fiktivní srážkoměr s časovou řadou zvolené délky odvozenou ze základního souboru srážkových dat. Při výpočtu aktuální hodnoty technické srážky v daném čase ze zvoleného počtu nejbližších reálných stanic je použito metody váženého průměru. Váhová (hydrologická) konstanta je definovaná v podobě převrácené hodnoty páté mocniny vzdálenosti fiktivního a aktuálního reálného srážkoměru.

•

Při výpočtu technických (schematizovaných) srážkových událostí je nezbytné vzít v úvahu celkovou zasaženou plochu povodí. S ohledem na tuto skutečnost je u schematizovaných technických srážkových řad nutno bilancovat celkový objem jednotlivé technické srážkové události tak, aby odpovídal objemům reálných srážkových událostí.

•

Časový krok technických srážkových řad je zvolen na 1 minutu.

•

Každá nová dešťová událost je charakterizována předcházejícím časovým intervalem min. 15 minut, po který nedošlo k dešti.

6.4 POPIS ZPRACOVÁNÍ ŘADY HISTORICKÝCH DEŠŤŮ 6.4.1 VSTUPNÍ DATA • •

Denní srážkové úhrny pro stanici A – Strážnice byly převzaty z archivu ČHMÚ. K dispozici byla data za období 4/2000 – 9/2009. Jednalo se tedy o 9-letou řadu.

6.5 STANOVENÍ ZATĚŽOVACÍCH SRÁŽEK Řešení dlouhodobé funkce systému městského odvodnění vyžaduje využití dlouhodobých historických srážkových řad jakožto zatěžovacích okrajových podmínek simulačních modelů. Za tímto účelem bude využita technická historická řada pro lokalitu města a to jak z hlediska dlouhodobých kapacitních vlastnosti hydraulického chování stokové sítě, tak z hlediska výběru extrémních zatěžovacích srážek. Metodika řešení výběru zatěžovacích srážek spočívá ve volbě charakteristického profilu, ve volbě kriteriální funkce a koeficientu míry přetížení sítě (dále jen MPS). V tomto profilu bude zpracován dlouhodobý odtok srážkových vod do podoby čáry překročení maximálních průtoků. Analýza poskytne nejen potřebné informace o dlouhodobém chování stokové sítě, ale umožní rovněž na základě analýzy extrémních průtoků z této čáry ve vztahu Archivní číslo:

010144/09/1

strana 25



k času provést výběr extrémních srážkových událostí. Tímto způsobem budou identifikovány extrémní srážkové události s definovanou přibližnou dobou opakování N = 1, N = 2, N = 5 a N = 10 a pro ně bude proveden výpočet Dle dohody s provozovatelem na řádném výrobním výboru bude posouzení stokové sítě vyhodnocováno pro N = 2 s přihlédnutím k N = 5 dle priority. Tyto srážkové události budou posléze použity jako technické extrémní zatěžovací srážky pro výpočty kapacitních vlastností systému stokové sítě města. •

Z devítileté historické řady dešťů byly vybrány největší deště za období 2000 – 2009 (vždy 3 největší zástupci v každém roce), ze kterých na základě rozdělení do třídních četností byli vybrány 4 dešťové události splňující následující kriteria: • 10-letý déšť (N=10, p=0,1) – dešťová událost ze dne 25. 6. 2008, který se vyskytne 1x za 10 let, pro návrh opatření na síti není vhodný, protože by náklady na technická opatření na síti byla neekonomická. • 5-letý déšť (N=5, p=0,2) – dešťová událost ze dne 6. 8. 2006 se vyskytne 1x za 5 let, v tomto případě je výše nákladů na provedení technického zabezpečení sítě na tento déšť vzhledem k velikosti obce již ekonomicky únosné. Vhodné pro technická a provozní opatření na hlavních řadech. • 2-letý déšť (N=2, p=0,5) – dešťová událost ze dne 24. 6. 2009 se vyskytne 1x za 2 roky. Na tuto pravděpodobnost výskytu je vhodné provádět technická a provozní opatření na stokové síti. Opatření, které bude nutné na síti provést vzhledem k ekonomickým nákladům ekonomicky únosné. • 1-letý déšť (N=1, p=0,01) dešťová událost ze dne 20. 5. 2008. Jedná se o dešťovou událost, která se vyskytne každý rok. Technická a provozní opatření provedená je nutné provádět na vyšší bezpečnost.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 26



Tab. 5 Ukázka výběru dešťů z řady historických dešťů (jiné město)

Poř. č.

datum

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

000522 000614 000716 000728 000916 010711 010717 010717 010720 010907 010921 020610 020624 020716 020811 020813 021012 030410 030718 030718 030729 030829 030929 040603 040619 040719 040923 041016 050409 050503 050604 050705 050710 060429 060530 060803 060806 060825 061029 070614

čas od

Archivní číslo:

10:07 17:09 0:16 18:16 18:09 20:03 11:52 17:37 2:10 11:54 13:33 4:06 16:34 16:18 16:03 8:22 9:30 21:02 1:46 4:49 22:44 21:52 12:31 1:40 20:02 15:05 12:19 10:23 9:37 19:52 16:01 17:55 10:35 0:36 17:08 15:48 12:20 8:51 13:34 13:56

010144/09/1

do

doba trvání úhrn vydatnost (min) (mm) (l/s/ha)

16:37 390 26.4 17:50 41 27.2 13:15 779 44.8 4:08 592 45.7 23:07 298 30.6 1:28 325 25.3 17:18 326 18.5 1:04 447 11.4 3:45 95 19.0 13:33 99 66.0 14:08 35 35.1 7:56 230 18.7 16:59 25 10.4 18:23 125 30.3 21:54 351 16.5 14:35 373 16.8 18:14 524 15.6 4:31 449 10.3 4:07 141 11.4 8:46 237 12.2 5:55 431 8.9 23:07 75 10.9 17:59 328 8.7 12:09 629 12.1 20:59 57 22.5 15:53 48 21.0 18:53 394 8.7 15:35 312 8.0 19:48 611 20.2 0:41 289 17.7 19:52 231 26.4 3:47 592 26.4 12:44 129 30.0 16:01 2365 44.9 0:19 431 13.3 22:28 400 26.6 13:25 65 19.9 17:04 493 8.7 13:53 19 8.5 14:17 21 11.0

16.67 566.67 16.67 33.33 100.00 50.00 100.00 33.33 233.33 216.67 283.33 83.33 100.00 233.33 83.33 50.00 16.67 16.67 83.33 116.67 16.67 233.33 16.67 16.67 983.32 233.33 16.67 16.67 16.67 183.33 150.00 33.33 183.33 16.67 50.00 66.67 700.00 16.67 350.00 233.33

Qpřít

pořadí Qpřít

N

p

MPS

pořadí MPS

N

p

0.4662 0.6978 0.4662 0.4718 0.4835 0.4651 0.5066 0.4124 0.5869 0.7029 0.7149 0.5019 0.5316 0.6083 0.4719 0.4728 0.3957 0.3845 0.4572 0.4724 0.3763 0.1036 0.1083 0.3723 0.6595 0.6469 0.3889 0.3997 0.4001 0.4923 0.5684 0.441 0.6114 0.3954 0.4116 0.4931 0.6442 0.357 0.5101 0.5461

31 4 32 29 23 33 19 38 12 2 1 20 17 10 28 26 44 48 34 27 49 53 52 50 6 7 46 43 42 22 14 36 9 45 39 21 8 51 18 15

2.5 10 2.5 2.5 2.5 2.5 3.3 2 5 10 10 3.3 3.3 5 2.5 2.5 2 2 2.5 2.5 2 1 1 2 10 10 2 2 2 2.5 3.3 2.5 5 2 2 2.5 10 1.7 3.3 3.3

4 1 4 4 4 4 3 5 2 1 1 3 3 2 4 4 5 5 4 4 5 10 10 5 1 1 5 5 5 4 3 4 2 5 5 4 1 6 3 3

2.55 44.34 2.54 2.74 6.91 3.03 6.75 2.03 23.2 42.6 43.53 4.5 13.14 22.31 3.99 3.68 1.93 1.82 2.09 4.48 1.82 1.06 1.06 1.69 46.47 37.42 1.93 1.99 1.96 7.18 15.4 2.04 31.72 1.93 1.99 3.53 39.63 1.69 13.57 19

33 4 34 32 22 29 23 39 12 6 5 24 18 13 26 27 44 47 36 25 48 52 53 50 3 8 45 40 43 21 16 37 11 46 41 28 7 51 17 14

1 10 1 1 1.1 1 1.1 1 1.7 5 5 1 1.25 1.7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 3.3 1 1 1 1.1 1.4 1 2.5 1 1 1 5 1 1.25 1.4

10 1 10 10 9 10 9 10 6 2 2 10 8 6 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 1 3 10 10 10 9 7 10 4 10 10 10 2 10 8 7

strana 27


Poř. č.

datum

41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

070820 070905 070906 080518 080520 080623 080625 080816 080915 090514 090519 090530 090624


čas od

0:33 9:44 21:11 16:32 9:30 22:19 21:43 4:04 5:12 13:12 2:38 0:35 14:28

do

doba trvání úhrn vydatnost (min) (mm) (l/s/ha)

2:10 97 40.6 4:15 1111 48.7 15:59 0:00 47.6 17:59 87 16.6 14:24 294 12.3 22:34 15 6.6 22:21 38 27.5 5:01 57 16.5 18:47 815 15.9 19:08 356 9.0 5:05 147 18.9 9:28 533 18.6 16:41 133 35.0

533.33 33.33 33.33 116.67 33.33 283.33 516.67 400.00 16.66 200.00 100.00 16.67 250.00

Qpřít

pořadí Qpřít

N

p

MPS

pořadí MPS

N

p

0.6965 0.4801 0.4361 0.5797 0.4501 0.4684 0.7003 0.6046 0.3875 0.4058 0.5323 0.408 0.4735

5 24 37 13 35 30 3 11 47 41 16 40 25

10 2.5 2.5 5 2.5 2.5 10 5 2 2 3.3 2 2.5

1 4 4 2 4 4 1 2 5 5 3 5 4

48.59 2.92 2.04 16.02 2.38 10.96 47.53 32.93 1.82 2.98 8.28 1.99 32.91

1 31 38 15 35 19 2 9 49 30 20 42 10

10 1 1 1.4 1 1.25 10 2.5 1 1 1.1 1 2.5

1 10 10 7 10 8 1 4 10 10 9 10 4

Legenda tříd četnosti: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 28

města Hodonín HYDROPROJEKT CZ a.s.

Generel Metodika projektu

6.5.1 STANOVENÍ KOEFICIENTU MPS Pro všechny deště z technické řady srážek se provede výpočet koeficientů MPS pro přetížení podle hladin. Hodnoty koeficientu MPS pro jednotlivé srážkové události budou následně seřazeny sestupně, přičemž 1. událost má přiřazeno P1 = 0,1 (tedy N2 = 10) až 10. událost má přiřazeno P = 1,0 (N = 1). Z toho plyne, že hodnoty MPS koeficientů (5) budou stanoveny zvlášť pro každou srážkovou událost. Hodnoty MPS koeficientů budou stanoveny pro přetížení podle hladin (další možností je stanovení podle průtoku nebo rychlostí). n

MPS je definováno jako

kde: p D L

MPS =

D

∑p L 1

n

D ∑1 L

(4)

- přetížení potrubí [nabývá hodnot 0 = nepřetíženo nebo 1= přetíženo], - průměr potrubí [m], - délka potrubí [m].

Na základě tohoto přístupu a vyhodnocení nakonec zpracovatelé zvolí určitý počet návrhových dešťů. Např. déšť s efektem N = 1 a N = 2. Přičemž opatření na nevyhovujících úsecích hlavních kmenových sběračů budou navržena pro déšť s dvouletým efektem, opatření na nevyhovujících úsecích ostatních stok budou navržena pro déšť s jednoletým efektem.

7. POVRCHOVÝ ODTOK 7.1 PRINCIPY ŘEŠENÍ SRÁŽKO-ODTOKOVÉHO MODELU Model povrchového odtoku umožňuje simulovat povrchový odtok na základě daných okrajových podmínek (srážky o dané intenzitě a době trvání, resp. dlouhodobé syntetické nebo historické řady), geometrických vlastností povodí, resp. podpovodí, a hydrologických podkladů. Výsledky simulace povrchového odtoku jsou předávány dalším modulům v rámci prostředku MOUSE formou odtokových hydrogramů (což je závislost průtoku na čase), které jsou vztaženy k určité šachtě nebo objektu na stokové síti. Přesnost a kvalita hydrologických podkladů výrazně ovlivňuje kvalitu dosažených simulací. Obecně lze konstatovat, že primární hydrologická data zmíněného charakteru mohou být zatížena větší nejistotou, než je tomu u základních dat kanalizační sítě. K řešení daného problému bude pro řešení Generelu odvodnění města Hodonína zvolen model povrchového odtoku založený na metodě izochron.

7.2 SCHEMATIZACE POVODÍ Pro řešení na detailním modelu bude provedeno detailnější zpracování povodí k jednotlivým stokovým úsekům detailního modelu městské kanalizace, viz obr. 5. Pro celé

1 2

P – periodicita události N – událost se opakuje nebo je překročena jednou z N-let.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 29

města Hodonín Generel Metodika projektu


území města Hodonína včetně výhledových ploch bude počet povodí dosahovat hodnoty cca 795 (zatím pouze jednotné a dešťové kanalizace bez výhledu). V rámci definice jednotlivých parametrů povodí budou v řešení rozlišovány následující veličiny. •

Celková plocha povodí jednotné kanalizace – je definována hranicí urbanizovaného povodí jednotné kanalizace.

Obr. 4 Ilustrace podrobné schematizace ve formě povodíček

•

Celková plocha povodí jednotné a splaškové kanalizace – je definována hranicí urbanizovaného povodí jednotné kanalizace a splaškové kanalizace, která je zaústěna do jednotné kanalizace).

•

Zpevněná plocha povodí – je zjištěna na základě satelitního snímku, jedná se o budovy, parkoviště, silnice, chodníky atd.

•

Efektivní nepropustná plocha povodí – jde o zpevněné plochy povodí, ze kterých odtéká srážková voda přímo do kanalizace. Zjišťuje se na základě analýzy měření srážek a příslušné odezvy průtoku v kanalizaci. Efektivní nepropustná plocha je zpravidla menší než zpevněná plocha povodí.

•

Počet obyvatel na hektar a celkový počet obyvatel daného povodí.

•

Povodíčka se dělala metodou střech. Průměrná velikost povodí je 0,74 ha, průměrné procento nepropustných ploch je 61,26. Dílčí plochy povodí k jednotlivým povodím stok jsou uvedené v příloze A.5 Analýza provozního stavu a k jednotlivým oddělovacím komorám v příloze A.6 Objekty na stokové síti.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 30



8. Způsob nakládání s dešťovými vodami Ze způsobu požadovaného nakládání s dešťovými vodami je celá problematika rozdělena na tyto části: 1. stanovení požadované velikosti retence na pozemcích, 2. stanovení velikosti odtoku z pozemků, 3. stanovení návrhového průtoku veřejných odvodňovacích zařízení, Nakládání s dešťovými vodami je doporučeno aplikovat v místech, kde není možno vybudovat oddílnou kanalizaci a v místech, kde je nutné odpadní vody přečerpávat.

8.1 STANOVENÍ POŽADOVANÉ VELIKOSTI RETENCE NA POZEMCÍCH V nové koncepci odvodnění měst se preferuje využívání či likvidace dešťových vod v místě dopadu na povrch, před jejich soustředěným rychlým odváděním (převážně kanalizacemi) do vodotečí. Celé dále uváděné řešení vychází ze snahy zachovat v lokalitě přirozený odtok dešťových vod. V našich normách, ani v jiné odborné literatuře není velikost přirozeného odtoku z povodí jednoznačně stanovena. V rámci zpracování Generelu „kanalizace“ je proto nutno určit metodiku a velikost stanovení opatření, která by zajistila požadované hospodaření s dešťovými vodami. Po vyhodnocení řešení této problematiky v Německu a Švýcarsku a prověření řešení v dalších vyspělých státech světa byla pro určení velikosti požadavku na retenci stanovena výchozí hodnota 15 mm výšky vodního sloupce na redukovanou velikost plochy zastavěné části pozemku. Tento požadovaný retenční objem se stanovuje pouze z ploch, které byly oproti přirozenému stavu zpevněny (nezapočítávají se přirozené plochy – trávník, zahrada, cestičky, ze kterých je dešťová voda odváděna pouze do zelených ploch, atd.). Pro účely výpočtu se jako zelené plochy (tj. plochy, které se nezapočítávají do ploch použitých pro výpočet požadovaného retenčního objemu) započtou i střechy s extenzivně pěstovanou zelení a s tloušťkou zeminy nad 0,5 m. Pokud bude na střeše vytvořen retenční prostor oddělený od vlastní zeminy s kapacitou dostatečnou pro požadovanou retenci, který bude plně využíván pro zavlažování střechy, je možno započítat zelené střechy s tloušťkou zeminy nad 0,3 m. Při plánování nové výstavby dojde mnohdy i k situaci, že nová výstavba je již realizována na území částečně zpevněném předchozí antropogenní činností. Při zpracování se pak vychází ze stavu území, který je v době zpracování a to včetně rozsahu zpevněných ploch. V těchto případech se, proto velikost požadované retence stanovuje z rozdílu původního stavu a navrhovaného stavu. Stávající stav se určí z aktuálních ortofotomap.

8.1.1 VZOROVÝ PŘÍKLAD VÝPOČTU Z PŮVODNÍCH PŘIROZENÝCH PLOCH

RETENČNÍHO

PROSTORU

Za přirozené plochy se pro účely výpočtu považují zatravněná území, pole, zalesněná území, apod., tj. prostory se součinitelem odtoku dle ČSN 75 6101 do 0,15.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 31



Vstupní parametry Stávající stav: Stav v roce 2005: Navrhovaný stav:

plocha areálu 1,3 ha, kombinace zatravněných ploch a pole, střechy 0,290 ha, vozovky asfalt 0,250 ha, zpevněné plochy – dlažba 0,175 ha, zatravněné plochy 0,585 ha.

Výpočet nových redukovaných ploch: plocha Typ plochy (ha) Střechy 0.290 Vozovky asfalt 0.250 Zpevněné plochy dlažba 0.175 Zatravněné plochy 0.585 Celkem 1.300

odtok. koef. 0.900 0.800

F- reduk. (ha) 0.261 0.200

0.600 0.100

0.105 0.059 0.625

Stanovení návrhové redukované plochy pro výpočet retenčního objemu: Frn = 0,261 + 0,200 +0,105 = 0,566 ha Stanovení požadovaného retenčního objemu: Vn = 0,566 * 15 * 10 = 84,9 m3 15 – požadovaná retence 15 mm/ha zpevněné plochy, 10 – koeficient úpravy jednotek. Potřebný retenční objem je 84,9 m3.

8.1.2 VZOROVÝ PŘÍKLAD VÝPOČTU RETENČNÍHO PROSTORU Z

JIŽ

ZASTAVĚNÝCH PLOCH Vstupní parametry Stávající stav: Stav: střechy vozovky asfalt zatravněné plochy

plocha areálu 1,3 ha 0,180 ha 0,275 ha 0,845 ha

Výpočet stávajících (k roku 2003) redukovaných ploch: plocha odtok. F- reduk. Typ plochy (ha) koef. (ha) Střechy 0.180 0.900 0.162 Vozovky asfalt 0.275 0.800 0.220 Zatravněné plochy 0.845 0.100 0.085 Celkem 1.300 0.467

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 32



Navrhovaný stav: střechy vozovky asfalt zpevněné plochy – dlažba zatravněné plochy

-

0,290 ha, 0,250 ha, 0,175 ha, 0,585 ha.

Výpočet nových redukovaných ploch plocha Typ plochy (ha) Střechy 0.290 Vozovky asfalt 0.250 Zpevněné plochydlažba 0.175 Zatravněné plochy 0.585 Celkem 1.300

odtok. koef. 0.900 0.800

F- reduk. (ha) 0.261 0.200

0.600 0.100

0.105 0.059 0.625

Stanovení návrhové redukované plochy pro výpočet retenčního objemu: Frn = Fr nové – Fr stávající = (0,261 + 0,200 +0,105) - (0,162+0,220) = 0,184 ha Stanovení požadovaného retenčního objemu: Vn = 0,184 * 15 * 10 = 27,6 m3 15 – požadovaná retence 15 mm/ha zpevněné plochy, 10 – koeficient úpravy jednotek. Potřebný retenční objem je 27,6 m3.

8.1.3 STANOVENÍ VELIKOSTI ODTOKU DEŠŤOVÝCH VOD Z POZEMKŮ Velikost odtoku z povodí se požaduje stanovit v úrovni odpovídající přirozenému odtoku z území. Tato velikost maximálního řízeného odtoku se stanovuje na 4 l/s.ha celkové plochy posuzovaného povodí. U areálů budovaných na zastavěném území je maximální velikost odtoku rovna velikosti odtoku před realizací nové výstavby. V případě, že takto stanovená velikost odtoku by byla menší než velikost odtoku stanovená z požadavku 4 l/s ha z celkové plochy posuzovaného povodí, lze použít vyšší hodnotu. V případě, že voda z retenčního zařízení není dále na pozemku využívána, je nutno stanovit velikost odtoku také tak, aby návrhový retenční objem byl vyprázdněn nejpozději za 15 hodin. Při využívání dešťové vody pro závlahy, provozní vodu v objektech, apod. se požaduje vyprázdnit z retenčních zařízení do 10 hodin po dešti minimálně 1/3 celkového návrhového retenčního objemu. Při využívání dešťové vody pouze pro závlahy platí mimo vegetační období požadavek na úplné vyprázdnění návrhového retenčního objemu do 15 hodin, tzn. retenční nádrž musí mít navržen zimní a letní režim vypouštění retenovaných vod. U malých areálů bude takto stanovená maximální velikost odtoku příliš malá na to, aby ji bylo možno zajistit klasickými škrtícími zařízeními – vírový ventil, škrtící trať, apod. V těchto případech je nutno jiný druh omezení velikosti odtoku např. pomocí filtrační vrstvy. V případech, kdy bude zajištění požadované velikosti odtoku obtížně technicky zajistitelné je možno po souhlasu vlastníka stokové sítě, resp. jeho správce navrhnout větší Archivní číslo:

010144/09/1

strana 33



odtok, který bude realizován se zpožděním. Velikost zpoždění a velikost tohoto odtoku je nutno individuelně odsouhlasit s vlastníkem sítě. Orientačně se navrhuje uvažovat se zpožděním odtoku 10 hodin. V těchto případech lze maximální velikost řízeného odtoku určit z hodnoty 16 l/s.ha z celkové plochy posuzovaného povodí.

8.1.4 VZOROVÝ PŘÍKLAD VÝPOČTU VELIKOSTI ODTOKU Z PŮVODNÍCH PŘIROZENÝCH PLOCH Následující výpočet navazuje na výpočet velikosti retenčního objemu. Celková plocha areálu povolená velikost odtoku celková maximální velikost řízeného odtoku bude

1,3 ha, 4 l/s ha, Qn = 1,3 * 4 = 5,2 l/s.

Kapacita škrtícího zařízení z retenčních prostor bude navržena na 5,2 l/s.

8.1.5 VZOROVÝ PŘÍKLAD VÝPOČTU VELIKOSTI ODTOKU Z PŮVODNĚ JIŽ ZASTAVĚNÝCH PLOCH Vstupní parametry Stávající stav: Stav v roce 2003:

plocha areálu střechy vozovky asfalt zatravněné plochy

-

1,3 ha, 0,180 ha, 0,275 ha, 0,845 ha.

Výpočet původní velikosti odtoku z areálu: plocha Typ plochy (ha) odtok. koef. F- reduk. (ha) Střechy 0.180 0.900 0.162 Vozovky asfalt 0.275 0.800 0.220 Zatravněné plochy 0.845 0.100 0.085 Celkem 1.300 0.467

intenzita (l/sha) 160.00 160.00 160.00

odtok (l/s) 25.92 35.20 13.52 74.64

Kapacita škrtícího zařízení z retenčních prostor smí být maximálně 74,64 l/s a to bez ohledu na rozsah a charakter nové výstavby, protože přirozený odtok z celého povodí má hodnotu 5,2 l/s. V případě, že jsou v době nově navrhované výstavby již nějaké retenční prostory či jiné výpusti v provozu, smí být celková návrhová kapacita všech výpustí (škrtících zařízení) z areálu max. 74,64 l/s.

8.2 STANOVENÍ NÁVRHOVÉHO PRŮTOKU VEŘEJNÝCH ODVODŇOVACÍCH ZAŘÍZENÍ Hodnoty průtoků (resp. velikosti jednotlivých retenčních nádrží) uvedené v jednotlivých lokalitách u odvodňovacích zařízení jsou pouze orientační a při konkrétním řešení lokality je nutno provést podrobné hydrotechnické výpočty a na jejich základě navrhnout kapacity a parametry odvodňovacích zařízení.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 34



Návrh odvodňovacích zařízení musí vždy zahrnovat celé povodí odvodňovacího zařízení, aby při postupném řešení nové výstavby nedošlo k situaci, kdy níže položené úseky odvodňovacích zařízení nebudou mít dostatečnou kapacitu. Výpočet návrhových průtoků veřejných odvodňovacích zařízení je komplikovanější než běžný návrh dešťových kanalizací. Při důsledném dodržení požadované retence v povodí 15 mm ze zpevněných ploch je objem návrhového deště (160 l/s ha, t=10 min) menší než požadovaný retenční objem. Tím by mělo být zajištěno, že z jednotlivých areálů (dílčích povodí, např. pozemku rodinného domku) odtéká při návrhovém dešti maximálně povolená velikost odtoku. Dešťový odtok se pak stanoví jako součet odtoku z veřejných ploch (komunikace navržené v ÚPn, prostory PP, IZ a jiné plochy, které mají dle ÚPn veřejný charakter) a odtoku z jednotlivých areálů.

8.3 ZÁSADY HOSPODAŘENÍ S RETENOVANÝMI DEŠŤOVÝMI VODAMI Zadržení a likvidace dešťových vod v povodí, kam dopadají je trend, který je ve světě stále více preferován před rychlým odvodem do vodotečí. Toto řešení (kromě ochrany před velkými vodami a snížení negativních dopadů na podzemní vody a malé průtoky ve vodotečích) dále nabízí i možnost dalšího využití dešťových vod a tím ušetření pitné vody, jejíž cena jednak není zanedbatelná, jednak je jí v mnoha místech na zemi nedostatek. Vývoj zařízení, která umí dešťovou vodu zachytit a retenovat, případně využívat k dalšímu využití, prodělávají ve světě rychlý vývoj. I v katalozích českých firem lze již najít velké množství zařízení na retenci a hospodaření s dešťovou vodou. Následující výčet je proto zpracován formou popisu základních možností hospodaření s dešťovou vodou v místě jejího dopadu na povrch, bez popisu a výčtu zařízení vyráběných různými firmami. Z pohledu využití dešťových vod lze zařízení celkově rozdělit na retenční objekty (zařízení), které umožňují dešťové vody využít k dalším účelům, a k jejich vypouštění dochází až po jejich použití. Druhým typem jsou retenční objekty, které slouží pouze ke zmenšení velikosti odtoku dešťových vod z povodí tím, že zachytí určitý objem deště a bez jakéhokoliv dalšího využití či úprav dešťové vody ji vypouštějí do vodoteče, nebo zařízení na odvádění dešťových vod.

8.3.1 ZAŘÍZENÍ NA VYUŽITÍ DEŠŤOVÝCH VOD 8.3.1.1 VYUŽITÍ DEŠŤOVÝCH VOD PRO SOCIÁLNÍ ÚČELY Dešťové vody lze použít na toaletách, pro praní vody, zalévání zahrad atd. Podmínkou možnosti tohoto využití vody je, že musí být navrženo tak, aby nemohlo dojít k proniknutí dešťové vody do potrubí s pitnou vodou. Pro tyto účely jsou již některými firmami zpracována zařízení, které lze zabudovat přímo do objektu, nebo do země vedle objektu. Protože je nutno v suchém období počítat s nutností doplnění dešťové vody vodou pitnou (alternativní využití soukromých studní pro provozní vodu se samozřejmě nevylučuje), navrhovaná zařízení mají obvykle zabezpečení proti úniku dešťových vod do vodovodního systému objektu. Vzhledem k technickému řešení zásobování objektu užitkovou dešťovou vodou, je mnohdy pro sociální účely používána pouze voda ze střech objektů. V tomto případě se pak požadovaný retenční objem stanoví pouze z ostatních zpevněných ploch (příjezdová Archivní číslo:

010144/09/1

strana 35



komunikace, chodníky – pokud z nich není dešťová voda odváděna pouze do zelených ploch, apod.).

8.3.1.2 VYUŽITÍ DEŠŤOVÝCH VOD JAKO ESTETICKÉHO PRVKU Dešťová voda může být využita i jako významný estetický prvek s výrazným kladným vlivem na mikroklima. Lze ji využít nejen ve velkém měřítku, ale i na malých plochách např. jako malá jezírka, fontány, umělé potůčky apod. jak v obytných tak komerčních objektech či areálech. Takto vzniklé vodní plochy lze využívat i k osvěžení obyvatel – pro hraní dětí, brouzdání v mělce tekoucí vodě, apod.

Obr. 5 Příklad využití dešťové vody k oživení obytné lokality

Pozn. V tomto případě je dešťová voda přečerpávána do umělého potůčku z podzemní retenční nádrže.

8.3.1.3 POUŽITÍ RETENČNÍCH OBJEKTŮ Tato zařízení slouží k tomu, aby odtok z nich nepřesáhl určitou předem stanovenou velikost. Pro účely odvádění dešťových vod z povodí je jako základní podmínka stanovena velikost odtoku 4 l/s ha (redukované plochy povodí). Druhou podmínkou je požadavek na vyprázdnění retenčního objemu retenční nádrže do 6 dnů. Jako retenční zařízení lze využít klasické objekty používané v minulosti – povrchové zemní a betonové nádrže, podzemní betonové nádrže, nebo podzemní retenční prostory vytvoření ve štěrkových násypech. Pro malé retenční objemy lze využít i uměle vytvořené terénní deprese. V současné době nabízejí někteří výrobci umělohmotné konstrukce s retenční kapacitou okolo 95 % jejich objemu. Tyto konstrukce lze obvykle umístit i pod parkoviště či komunikace. Rozsah jejich použití není ani od výrobců (vzhledem k jejich krátkodobému používání) jednoznačně specifikován a mnohdy je i na schopnostech projektanta navrhnout netypické využití těchto nových výrobků (např. pro retenční zásobní prostor pro zelené střechy, apod.).

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 36



9. Kalibrace a verifikace matematických modelů Sestavování a následné kalibrace simulačních modelů jsou vysoce odbornou činností, jejímž cílem je připravit modely pro následné práce na koncepci odvodnění města. Většina výpočetních pomůcek pro řešení problematiky povrchového odtoku je založena na více či méně přesném popisu fyzikálně-chemicko-biologických procesů při srážkoodtokovém ději. Tento popis je mimo jiné určován nastavením počátečních a okrajových podmínek simulace, tedy nastavením parametrů, popisujících stav systému (popis povodí, procento zastoupení nepropustných ploch apod.). Ke zjištění správných hodnot koeficientů a parametrů řídících rovnic nebo i empirických vzorců slouží právě kalibrace modelu. Pro kalibraci modelu je nezbytné opatřit sérii vstupních a výstupních veličin pro známé počáteční podmínky (např. změřený déšť a jemu odpovídající průtok ve stokovém systému). Tato úloha tedy předpokládá, kromě detailní znalosti matematického modelu a jeho řídících rovnic, i volbu takové monitorovací strategie, která umožní získání dostatečných informací o funkci celého systému při různých zatěžovacích stavech. Právě na základě měřených reálných vstupních veličin (příčin) při několika zatěžovacích stavech, které slouží jako vstupy matematického modelu, a na základě porovnání měřených reálných výstupních veličin (důsledků) s výsledky matematické simulace, se ověřuje platnost a shoda skutečných a modelových okrajových a počátečních podmínek a koeficientů řídících rovnic. Verifikace simulačního modelu je po obsahové stránce srovnatelná úloha s kalibrací. V rámci verifikace modelu je však třeba ověřit platnost parametrů zjištěných kalibrací na nezávislé sérii vstupních a výstupních veličin (např. pro jiný déšť, pro jinou skupinu dat - proteklý objem apod.). Je zřejmé, že proces kalibrace, vedle již zmíněných předpokladů, vyžaduje rovněž nemalé časové a ekonomické nároky na uživatele. Optimální volba měřených veličin tak, aby tyto poskytovaly dostatek podkladů pro následnou kalibraci a zároveň aby bylo jejich zjištění časově a ekonomicky pokud možno co nejméně náročné, je proto jedním z velmi podstatných kroků při řešení problematiky městského odvodnění s využitím moderních simulačních prostředků. Přestože kalibrace a verifikace modelu vyžaduje více vynaložených prostředků a prodlužuje zpracování úlohy, jejich provedení je nezbytnou součástí aplikace simulačních modelů. Simulační model, používaný bez kalibrace a následné verifikace, může popisovat chování systému diametrálně odlišně ve vztahu k realitě, zapříčinit totálně chybné výsledky a někdy tak i naprosto chybné investice. Dokumentace tohoto tvrzení je patrná z Obr. 6. Na obrázku je znázorněn průběh odtokového hydrogramu v uzávěrném profilu stokové sítě v lokalitě Praha - Kbely pro jeden vybraný déšť (12. 5. 1994) jako výsledek výpočtu simulačním modelem před kalibrací a po kalibraci. Z obrázku je patrný jednak časový posun vypočtených hydrogramů a zejména pak výrazný rozdíl v hodnotě maximálního průtoku v síti, který může vést k předimenzování potrubí resp. k chybně stanoveným hodnotám návrhových průtoků pro objekty na síti resp. ČOV. (Koníček a kol., 1996).

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 37



Odokový hydrogram v uzávěrném profilu 2.000 1.800

průtok (m3/s)

1.600

po kalibraci

1.400

před kalibrací

1.200 1.000 0.800 0.600 0.400 0.200

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0.000

čas (min)

Obr. 6 Srovnání odtokových hydrogramů před kalibrací a po kalibraci

Nutnost verifikace matematického modelu po jeho kalibraci na nezávislé skupině dat je demonstrována na dalším Obr. 7. Horní obrázek ukazuje průběh hladin ve stokové síti vypočtený simulačním modelem a naměřený v průběhu stejné dešťové události ve střední části stokového systému. Naměřené a vypočtené hodnoty se po kalibraci shodují. Dolní obrázek pak ukazuje porovnání celkového naměřeného a vypočteného proteklého objemu vody v uzávěrném profilu stokové sítě (tedy z celého povodí). Výsledky naměřeného a vypočteného objemu se však výrazně liší. V tomto případě byly zapříčiněny špatnou konfigurací modelového stokového systému v jeho dolní časti, který ne zcela odpovídal realitě. Bez verifikace modelu by tato skutečnost byla zjistitelná jen obtížně (Haloun et. al., 1994). Za účelem snadnější kalibrace a následné verifikace matematického modelu je nezanedbatelnou výhodou existence citlivostní analýzy simulačního modelu. Citlivostní analýza vstupních parametrů (vliv procenta nepropustných ploch na maximální průtok, vliv infiltrační kapacity na celkový odteklý objem apod.) může uživateli podstatně zjednodušit a zrychlit proces kalibrace a verifikace modelu, nehledě na možnost snadnějšího rozhodování o monitorovací strategii právě pro účely kalibrace a verifikace modelu.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 38



Hladina(m n. m.)

263.90

Měřené úrovně hladiny Vypočtené úrovně hladiny

263.85

263.80

263.75

263.70

0

10

20

30

40

50

60

70

Čas (min)

Rozdíl 244.3 m3

Měřený objem 3 1752.9 m

Vypočtený objem 3 1997.2 m

Obr. 7 Srovnání odtokových hydrogramů před kalibrací a po kalibraci

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 39



10. Vodohospodářské řešení a použití klíčových parametrů Analýza funkce systému městského odvodnění představuje jednu ze základních metodických zásad předkládaného řešení. Zkalibrovaný simulační model reprezentuje digitální kopii systému městského odvodnění. Jako takový simuluje skutečné chování systému při zadaných okrajových podmínkách. Tato vlastnost simulačního modelu představuje klíčovou výhodu celého řešení. Na modelu je pak možné analyzovat stávající slabá místa, testovat teoretické extrémní situace, provádět dlouhodobé bilance a analyzovat transportní funkci systému a funkci objektů (stávajících i nově navržených). Cílem takovýchto testů je potom odhad důsledku provedených opatření na celkovou (multikriteriální) funkci systému městského odvodnění. Generel odvodnění zpracovaný s využitím současných informačních technologií (simulačních modelů a doprovodných prostředků hydroinformatiky) staví zpracovatele i zadavatele generelu před problém, jak se vypořádat s druhem, formou a objemem informací, které jsou v rámci řešení k dispozici. Jestliže klasické řešení generelu kanalizace vystačilo s informacemi typu délka, sklon, velikost a tvar profilu, nepropustná (redukovaná) plocha, počet obyvatel a návrhový průtok, v novém pojetí jsou tyto informace doplněny o skutečné chování systému městského odvodnění. Nové informace jsou k dispozici v podobě časového průběhů průtoků a hladin ve stoce, počtu, objemu, maximálního průtoku a doby trvání přepadů na odlehčovacích komorách, odtokových hydrogramů z povodí, atd. Nové druhy informací přinášejí samozřejmě také nové možnosti při řešení a vyhodnocení výhledových stavů městského odvodnění podle územních plánů. Na druhé straně je však třeba podotknout, že práce se simulačními modely má i svá úskalí. Jedním z nich je celkový rozsah, objem a spektrum informací produkovaných těmito modely. V obrovských množstvích informací není snadné se orientovat. Navíc je zde nebezpečí nechtěného spojení různých druhů dat do nekonzistentního celku, jehož výsledkem je mylná interpretace dat. Je proto nezbytné vytvořit určitý soubor základních hodnotících veličin (klíčových parametrů), přes které bude možné celý systém vyhodnotit a srovnat jednotlivé varianty. Při vědomí výše uvedených nebezpečí navrhuje zpracovatel generelu odvodnění použít pro řešení soubor klíčových parametrů. V následujících odstavcích je prezentován soubor těchto základních klíčových parametrů. Klíčové parametry jsou tříděny do logických celků ve vztahu k řešení daných vodohospodářských úloh.

10.1 KLÍČOVÉ PARAMETRY PRO VYHODNOCENÍ PRODUKCE ODPADNÍCH VOD Klíčové parametry produkce odpadních vod jsou zaměřeny na objektivní vyhodnocení dlouhodobých bilančních charakteristik produkce odpadních vod a znečištění daného povodí. Jde o soubor parametrů, které charakterizují funkci odvodnění v urbanizovaném povodí za definované časové období. Mezi klíčové parametry produkce odpadních vod patří následující veličiny, (viz Tab. 6)

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 40



Tab. 6 – Klíčové parametry pro vyhodnocení produkce odpadních vod

Klíčový parametr Srážkový úhrn Počet ekvivalentních obyvatel Celková plocha povodí Celková nepropustná plocha povodí Celková efektivní nepropustná plocha povodí Doba dotoku Celkový objem všech odpadních vod Celkový objem balastních vod Celkový objem srážkových odpadních vod Celkový objem splaškových a průmyslových vod

Symbol h EO A Anep Aenp Tc Vprod Vbal Vsov Vspp

Jednotky [mm] [1] [ha] [ha] [ha] [s] [mil.m3] [mil.m3] [mil.m3] [mil.m3]

Pro správné chápání a interpretaci uvedených klíčových parametrů je nezbytné stanovení některých základních definic dané problematiky. Zpracovatel generelu navrhuje (nově definoval, využil, modifikoval bez nároků na úplnost a vědeckou exaktnost) následující základní definice pro klíčové parametry vyhodnocení produkce odpadních vod. Srážkový úhrn představuje hodnotu úhrnu srážkových vod v milimetrech vodního sloupce za definované období na definovaném povodí. V případě více srážkoměrných stanic na daném povodí je tato hodnota zpracována jako vážený průměr jednotlivých srážkových úhrnů všech relevantních stanic (pomocí metody inverzní délkové váhy – více viz Zatěžovací srážky). Počet ekvivalentních obyvatel je stanoven jako vážený součet obyvatel permanentních, pracovních příležitostí a fiktivních obyvatel reprezentujících produkci průmyslových vod. Váhou je průměrná spotřeba vody jednotlivých typů ekvivalentních obyvatel dělená spotřebou vody obyvatel permanentních. Celková plocha povodí je skutečná plocha reálného polygonu ohraničujícího dané povodí. Celková nepropustná plocha povodí je část celkové plochy povodí, která obsahuje nepropustné plochy bez možnosti vsakování stanovené pomocí některé z klasických vizuálních metod (viz Stanovení procenta nepropustných ploch). Celková efektivní nepropustná plocha povodí představuje část skutečného povodí, ze které dochází k reálnému odtoku srážkových vod do kanalizace. Tato plocha se stanovuje v rámci kalibrace srážko-odtokového modelu daného povodí. Velikost plochy může být výrazně nižší, než je celková nepropustná plocha daného povodí. Důvodem je nepřesnost při vizuálním stanovení nepropustných ploch v důsledku podcenění lokálních retencí na povodí, částečné propustnosti vozovek, atd. Doba dotoku (koncentrace) představuje čas, za který je dopravena částice vody z nejvzdálenějšího místa povodí do uzávěrného profilu stokové sítě. Doba dotoku v sobě zahrnuje časový úsek, který potřebuje částice vody k odtoku z povodí do stoky a dále čas potřebný k transportu částice do dolního uzávěrného profilu stokové sítě. Celkový objem odpadních vod je bilanční charakteristika, která vzniká jako součet produkované odpadní vody ze srážkové činnosti, odpadní vody balastní a odpadní vody splaškové a průmyslové za definované období. Archivní číslo:

010144/09/1

strana 41



Celkový objem balastních vod představuje objem odpadních vod vzniklý v důsledku infiltrace do stokové sítě za definované období. Balastní vody zřeďují splaškové odpadní vody, zatěžují čistírenské procesy v ČOV a ve svém důsledku zvyšují provozní náklady na čištění. Při řešení generelu odvodnění města Hodonína se prověřilo a vybralo několik způsobů stanovení objemu (průtoku) balastních vod. Půjde o přibližnou inženýrskou metodu. Bilanční odhad je založen na porovnání průtoku odpadních vod v bezdeštném období získaného z měření s průtokem, který se vypočítal na základě celkové potřeby vody (obyvatelé bydlící, pracující a potřeba vody pro průmysl – tj. na základě údajů z vodného a stočného). Bilance se provádí v měrných profilech, kterým odpovídá určité povodí. Inženýrský odhad podílu balastních vod vychází ze skutečně naměřených časových řad průtoků odpadní vody (za uvažované období) a ze stanovení minimálních průtoků. Balastní průtok je potom definován jako smluvená procentuální hodnota z průtoku minimálního, většinou se uvažuje 80%, nebo 90%. Celkový objem srážkových odpadních vod představuje objem odpadních vod vzniklých v důsledku srážkového odtoku srážkových vod z nepropustných ploch daného povodí do stokové sítě za definované období. Tato charakteristika se stanovuje pomocí dlouhodobé simulace srážko-odtokového procesu na daném povodí. Celkový objem splaškových a průmyslových vod představuje objem odpadních vod produkovaných obyvatelstvem a průmyslovou výrobou za definované období. Tato charakteristika se stanoví na základě informací o počtu ekvivalentních obyvatel příslušných k danému povodí.

10.2 KLÍČOVÉ PARAMETRY PRO VYHODNOCENÍ TRANSPORTU ODPADNÍCH VOD Klíčové parametry transportu odpadních vod jsou zaměřeny na objektivní vyhodnocení transportních vlastností stokové sítě a jejich objektů. Mezi klíčové parametry transportu odpadních vod patří následující veličiny, (viz Tab. 7). Tab. 7 – Klíčové parametry pro hodnocení transportu odpadních vod

Klíčový parametr Celkový objem odpadních vod Celkový objem balastních vod Celkový objem srážkových odpadních vod Celkový objem splaškových a průmyslových vod Průměrný průtok odpadních vod Průměrný průtok balastních vod Průměrný průtok srážkových odpadních vod Průměrný průtok splaškových a průmyslových vod

Symbol Vov Vbal Vsov_out Vspp Qpov Qpbal Qpsov Qpsp

Jednotky [mil.m3] [mil.m3] [mil.m3] [mil.m3] [l/s] [l/s] [l/s] [l/s]

Zpracovatel generelu navrhuje (bez nároků na úplnost a vědeckou exaktnost) následující základní definice pro klíčové parametry vyhodnocení produkce odpadních vod. Celkový objem odpadních vod představuje informaci o celkovém proteklém množství odpadních vod definovaným uzávěrným profilem za definované časové období. Tato charakteristika se stanovuje pomocí dlouhodobé simulace transportních procesů ve stokové síti.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 42



Celkový objem balastních vod představuje objem vody infiltrované do stokové sítě za definované časové období. Celkový objem srážkových odpadních vod je stanoven jako rozdíl celkového produkovaného objemu srážkových odpadních vod odteklých za dané období z povodí do kanalizace, od kterého je odečtena hodnota celkového odlehčeného množství odpadních vod v daném povodí. Při výpočtu je použita zjednodušující úvaha, dle které veškerá odlehčená odpadní voda je vodou srážkovou. To samozřejmě není ve skutečnosti pravda vzhledem k promíchání dešťových a splaškových vod během transportu, nicméně tato hodnota vypovídá o celkovém minimálním transportovaném objemu srážkových vod na čistírnu odpadních vod. Celkový objem splaškových a průmyslových vod představuje část celkového objemu odpadních vod příslušnou produkovaným komunálním vodám. Opět je tato hodnota vztažena k určitému profilu na stokové síti a definovanému časovému období. Výpočet průměrného průtoku celkových odpadních vod, balastních vod, srážkových vod a vod splaškových a průmyslových vychází z jednotlivých objemů odpadních vod a definovaného období.

10.3 KLÍČOVÉ PARAMETRY PRO VYHODNOCENÍ VLIVU STOKOVÉ SÍTĚ NA RECIPIENT Stanovení vlivu městského odvodnění na kvalitu vody v recipientu je novou, rozvíjející se disciplínou v rámci řešení generelů odvodnění. V rámci řešení projektu Generelu odvodnění města Hodonína je toto posouzení provedeno z hlediska emisního. Emisní vyhodnocení nebere v úvahu tok jako takový. Zabývá se jednak kvantitativními parametry, které jsou definovány na výstupu ze stokové sítě (především při přepadu vody v odlehčovacích komorách), dále pak bilancováním celkového kumulativního vnosu znečištění do toku v tunách za definované časové období (většinou za rok). Lze se však zabývat i akutním vlivem jednotlivých zatěžovacích dešťů a to jak z pohledu kvantitativního, tak kvalitativního. Z výše uvedeného je patrné, že klíčové parametry emisního vyhodnocení se kryjí s klíčovými parametry pro řešení odlehčovacích komor. Z tohoto důvodu tyto parametry nejsou na tomto místě znovu opakovány.

10.4 VYHODNOCENÍ ODLEHČOVACÍCH KOMOR Klíčové parametry vyhodnocení odlehčovacích komor (a obecně všech objektů s odlehčením dešťové odpadní vody) představují soubor parametrů, které mají za cíl objektivní popis funkce těchto objektů. Jde o následující klíčové parametry, (viz Tab. 8).

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 43



Tab. 8 – Klíčové parametry pro hodnocení funkce oddělovacích komor

Klíčový parametr Počet přepadů (odlehčení) Celkový čas přepadů Maximální přepadový průtok Celkový odlehčený objem Počet ekvivalentních obyvatel k objektu OK Maximální hodinový průtok Pokračující průtok Skutečný poměr ředění Průměrný splaškový průtok Průměrný průtok balastních vod

Symbol n T Qmax Vok EO Qhmax Qpokr. Qspl Qbal

Jednotky [1] [hod] [m3/s] [m3] [1] [m3/s] [m3/s] [1] [m3/s] [m3/s]

Zpracovatel generelu navrhuje (bez nároků na úplnost a vědeckou exaktnost) následující základní definice pro klíčové parametry vyhodnocení produkce odpadních vod. Přepadem (odlehčením) je nazvána událost, kdy dojde k oddělení odpadní vody na přelivu odlehčovací komory (nebo jiného zařízení) s průtokem větším než 10 l/s po dobu minimálně 10 minut. Za novou událost je považován přepad, ke kterému dojde s časovým odstupem minimálně 24 hodin. V případě speciálních odlehčovacích komor bez přelivu platí výše uvedená definice pro událost, kdy k oddělení odpadní vody dojde pomocí jiného hydraulického objektu se stejnými pravidly. Počet přepadů je definován počtem událostí definovaných dle předchozích bodů za definované období. Stanovuje se na základě vyhodnocení výsledků dlouhodobé hydrodynamické simulace transportu vody ve stokové síti. Celkový čas přepadů představuje součet časů jednotlivých událostí za definované období. Maximální průtok Qmax přepadu představuje maximální hodnotu kulminačního průtoku na přelivu vyhodnocenou ze všech událostí za definované období. Celkový objem přepadů představuje součet přepadlého objemu odpadní vody ze všech událostí za definované období. EO představuje počet ekvivalentních obyvatel stanovený pro území definované celým povodím stokové sítě nad sledovanou odlehčovací komorou. Hodnota Qhmax představuje maximální bezdeštný průtok odpadních vod z výše definovaného povodí (bez vod hydrologických balastních) k odlehčovací komoře stanovený na základě výsledků simulace jako průměrná hodnota hodinového maxima průtoku za delší časové období (měsíce). Hodnota Qpokr. je definována jako průtok pokračující za odlehčovací komorou v okamžiku počátku přepadu (odlehčení) odpadních vod. Jelikož ve skutečném hydrodynamickém systému lze očekávat pro každý přepad více či méně rozdílnou hodnotu Qpokr. v závislosti na aktuálních hydraulických podmínkách, je při vyhodnocení delšího časového období zvolena pro vyhodnocení minimální hodnota Qpokr. ze všech událostí za definované období.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 44



Skutečný poměr ředění je definován v souladu s normou jako číslo 1+x. Výpočet x je proveden dle následujícího vztahu (5): x = Qpokr – Q h.max (5)

10.5 HYDRAULICKÉ PŘETÍŽENÍ STOKOVÉ SÍTĚ Definice hydraulického přetížení stokové sítě a její „bezpečnosti“ (požadované i skutečné) je v současnosti obecně diskutovaným problémem a to nejen v České republice, ale i v celé Evropě. Stále není k dispozici vědecky podložené posouzení spolehlivosti sítí ve vztahu k návrhovým a posudkovým metodám. Klíčové parametry tohoto vyhodnocení jsou uvedeny v následující tabulce (viz 9). Tyto hodnoty jsou uvedeny v samostatné příloze A.5 Analýza provozního stavu. Tab. 9 – Klíčové parametry pro hodnocení hydraulického přetížení

Klíčový parametr Maximální hladina v šachtě za extrémní srážky Hladina v šachtě pro maximální dešťový průtok Maximální průtok ve stoce za extrémní srážky (N2, N5) Maximální rychlost ve stoce za extrémní srážky (N2, N5) Kapacitní průtok Poměr maximálního a kapacitního průtoku Poměr maximální hloubky a světlosti stoky

Symbol Hmax H Qmax Qmax Vmax Qkap Qmax/ Qkap Hmax/ D

Jednotky [m] [m] [m3/s] [m/s] [m3/s] [1] [1]

Pro správnou interpretaci uvedených klíčových parametrů jsou stanoveny následující základní definice dané problematiky. Hydraulické přetížení daného úseku stokové sítě je definováno jakožto událost, při které dojde ke zvýšení hladiny v jedné nebo obou koncových šachtách nad horní záklenek stoky o více jak 10 cm po dobu delší než 10 minut. Hodnotu přetlaku, resp. dobu trvání tlakového proudění, lze po dohodě s provozovatelem zvýšit na základě znalosti stavebního stavu stok. Maximální hladina v šachtě představuje maximální výšku hladiny v definované šachtě během transportu odpadní vody stokovou sítí. Hladina v šachtě pro maximální průtok představuje informaci o výšce hladiny v šachtě pro maximální průtok daným úsekem stoky během transportu odpadní vody stokovou sítí. Maximální průtok a rychlost ve stoce reprezentují informace o maximálním hydraulickém zatížení stoky v průběhu odtoku odpadních vod stokovou sítí. Hodnota kapacitního průtoku je standardní hydraulickou veličinou vpočtenou pro daný tvar příčného průřezu stoky daného sklonu, světlosti a materiálu. Poměr maximálního a kapacitního průtoku je definován podílem Qmax/Qkap a v daném úseku stoky. Poměr maximální hloubky a světlosti (výšky průřezu) je definován podílem Hmax/D a v daném úseku stoky charakterizuje skutečné plnění (včetně tlakového proudění). Archivní číslo:

010144/09/1

strana 45



11. Definice výstupů Výstupy Generelu odvodnění města Hodonína budou mít následující podobu: •

V textové formě - přehledně členěné zprávy s odkazy na původ a způsob zpracování dat, použité metody, grafická doplnění, věcný obsah dle předešlých požadavků, zpracování v textovém editoru moderní technologie.

•

V grafické formě - soubory map, grafů a schémat, která doplní předloženou zprávu.

•

V digitální formě – základní data získaná z měření a zpracovaná data z projektu.

Jak již bylo uvedeno, uplatněná metodika generelu odvodnění umožňuje kromě tištěné podoby i využívání digitální podoby generelu. V praxi to bude znamenat, že výsledkem generelu je vybraná varianta koncepce odvodnění se všemi jejími důsledky do jednotlivých prvků odvodnění s horizontem platnosti 2015. Následně bude vydán tištěný elaborát a s ním budou pracovat kompetentní pracovníci po dobu jeho platnosti. Současně bude zadavateli předána i digitální část generelu odvodnění, tj. vstupní a výstupní data. Tato digitální podoba bude udržována určeným pracovištěm v tzv. „živé podobě“ a využívána pro operativní řešení vzniklých problémů (jak v procesu územního plánování - např. připojení různých celků, které nebyly ve schváleném územním plánu, tak v procesu provozních opatření). Tištěné vstupy je možné definovat seznamem příloh výstupní dokumentace, která bude v závěru zpracování projektu obsahovat následující součásti: Příloha A.1 A.2 A.3 A.4 A.5 A.6 A.7 A.8 B.1 B.2 B.3 B.4 B.5 B.6

Název přílohy Stručná informace o projektu Průvodní zpráva Metodika projektu Měrná kampaň Analýza provozního stavu Objekty na síti Tabulky výpočtů stokové sítě (pro N = 2)3 Odhad investičních nákladů Přehledná situace rozvojových ploch (podklad dle ÚPm) Mapa přetížení pro N2 a N5 Stavební situace – SS a VS Hydrotechnická situace – SS a VS Oddělovací komory - SS Vybrané podélné profily - SS Model - výsledkové soubory kalibrace, SS, VS Model – naplnění modelu

Tisk Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano/ne Ano Ano Ano Ano Ano Ano

Digitálně *.pdf *.pdf *.pdf *.pdf *.pdf *.pdf *.pdf *.pdf, *.xls *.shp, *.pdf *.shp, *.pdf *.shp, *.pdf *.shp, *.pdf *.pdf *.pdf *.prf *.mpr,*.und, *.hgf

Instalace Mike View 2009 – program pro prohlížení výsledků modelu Zatímco tištěný výstup bude k dispozici kromě uživatelů v podstatě každému, digitální výstupy budou v místě zadavatele a správce digitálních dat. Pokud mají být 3

Tištěná verze pouze pro současný stav. Pro výhledový stav bude pouze v digitální podobě.

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 46



využitelné i digitální výstupy, je třeba ze strany zadavatele a pozdějšího správce dat k tomu vytvořit podmínky. Ty je možné charakterizovat následovně: •

Založit a rozvinout systém udržování datové základny, protože její „síla“ je v aktuálnosti informací a dat.

•

Vytvořit systém postupu prací u správce datové základny při posuzování nových skutečností, klasifikaci případů, které ano a které ne, apod.

•

Vytvořit systém poskytování dat z datové základny generelu pro účely všech žadatelů (tj. projektantů, úřadů apod.), čímž stoupne jejich celková využitelnost.

11.1 DIGITÁLNÍ VÝSTUP GENERELU Digitální výstupy budou obsahovat základní modely použité pro řešení projektu, okrajové podmínky řešení, výstupy všech relevantních simulací (kalibrace modelu, extrémní události, dlouhodobé simulace), a to v úrovni bilančního i detailního modelu. Dále budou výstupy obsahovat soubory grafických příloh nutné pro tisk map, grafů a tabulek a naměřená a zpracovaná data z monitoringu. Digitální data budou předána v dohodnutých formátech.

11.1.1 FORMÁTY DAT DIGITÁLNÍ VÝSTUPU Oblast dat Model

Data o kanalizaci

Zprávy Tabulky Mapy Výsledky výpočtů

Archivní číslo:

010144/09/1

Formát dat Mouse 2003, DHI,

Poznámka MPR – projekt, UND – topologie systému, HGF – popis povodí, CSE – výběr povodí HydroNET, HDP HDB – projekt, MapInfo, Release SHP – vrstvy, Build 35, DXF – univerzální formát grafických Arcgis programů, TAB - vrstvy Adobe Acrobat PDF Excel XLS Adobe Acrobat PDF – finální tiskové mapy Mouse 2003, DHI, PRF – výsledek hydrodynamické simulace, soubor se otevře v programu MikeView, CRF – výsledek povrchového odtoku.

strana 47



12. Přílohy

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 48


12.1

Archivní číslo:


PŘÍLOHA 1 – UKÁZKA PŘEHLEDNÉ SITUACE S BAREVNÝM ROZLIŠENÍM STOK

010144/09/1

strana 49



12.2

Archivní číslo:

010144/09/1

PŘÍLOHA 2 – UKÁZKA SITUACE ROZVOJOVÝCH PLOCH

strana 50



12.3 PŘÍLOHA 3 – UKÁZKA MAPY PŘETÍŽENÍ KANALIZAČNÍ SÍTĚ (ZATÍM UKÁZKA Z JINÉHO MĚSTA) Archivní číslo:

010144/09/1

strana 51



12.4 PŘÍLOHA 4 – UKÁZKA STAVEBNÍ SITUACE – MĚŘÍTKO 1:500

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 52



12.5 PŘÍLOHA 5 – UKÁZKA HYDROTECHNICKÉ SITUACE – MĚŘÍTKO 1:1000

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 53



12.6 PŘÍLOHA 6 – UKÁZKA TABULEK VÝPOČTŮ

Archivní číslo:

010144/09/1

strana 54



12.7 PŘÍLOHA 7 – TÉMATICKÁ MAPA – ROZDĚLENÍ POVODÍ PODLE POČTU TRVALE BYDLÍCÍCH OBYVATEL Archivní číslo:

010144/09/1

strana 55


12.8 Archivní číslo:


PŘÍLOHA 8 – TÉMATICKÁ MAPA – ROZDĚLENÍ POVODÍ DLE % NEPROPUSTNÝCH PLOCH 010144/09/1

strana 56



Vyhodnocení pro dešťovou událost: N = 1, p = 0,01 Vysvětlivky k legendě: Místa s protisklonem – dochází k častému usazování sedimentů - nutnost čistit 1x ročně nebo dle předpisů Místa s nízkou rychlostí – dochází k častému usazování sedimentů - nutnost čistit 1x ročně nebo dle předpisů Místa s optimální rychlostí – čištění dle požadavku provozu Místa se zvýšeným obrusem – nutno provádět častější kontroly tech. Stavu potrubí kanalizace a objektů

12.9 Archivní číslo:

PŘÍLOHA 9 – TÉMATICKÁ MAPA RYCHLOSTÍ - USAZOVÁNÍ SEDIMENTŮ, ZVÝŠENÝ OBRUS 010144/09/1

strana 57

GENEREL ODKANALIZOVÁNÍ

Recommend Documents