Názov projektu:
Experimentálny výskum redukcie povodňových vplyvov stokovej siete na urbanizované územie
Zodpovedný riešiteľ:
prof. Ing. Štefan Stanko, PhD.
Slovenská technická univerzita v Bratislave
Stavebná fakulta
Katedra zdravotného a environmentálneho inžinierstva
Spoluriešiteľ:
Výskumný ústav vodného hospodárstva
Odberateľ výsledkov projektu:
Západoslovenská vodárenská spoločnost a.s., Nitra
INFORMÁCIE O PROJEKTE
Zaplavovanie urbanizovaného územia povodňami má obrovské environmentálne, ekonomické aj sociálne dopady. Otázka vzniku povodní je v celosvetovom meradle diskutovanou témou v súvislosti s klimatickými zmenami, ktoré majú signifikantný vplyv na režim zrážok. Táto zmena prináša problémy, ktorých následky sa musíme pokúsiť vyriešiť.
Jedným z faktorov, ktoré negatívne vplývajú na urbanizované územie počas povodne, je kanalizačný systém. Jeho obsah môže byť vyplavovaný na povrch spätným vzdutím systému a následne pôsobí ako zdroj kontaminácie. Kanalizácia môže zaplavovať územie aj v dôsledku extrémnych zrážok. Dôvodom je nedostatočná kapacita kanalizácie, resp. kanalizačných potrubí a/alebo nedostatočná kapacita vpustov zabezpečujúcich zber povrchovej vody či už v dôsledku zlého návrhu alebo nesprávnej prevádzky. Súčasťou kanalizácie sú aj jej objekty, ktoré sú v čase povodne atakované povrchovým zaplavením, vzdutím alebo špecifickým správaním sa. Eliminovať negatívny dopad počas povodne a záplavy je možné vykonaním technických opatrení na jestvujúcich kanalizáciách, resp. návrhom takej kanalizácie, ktorá bude chránená pred vplyvom povodne.
Ciele projektu:
- Eliminácia záplavy zo stokovej siete – ochrana urbanizovaného územia pred negatívnym vplyvom vyplavenia odpadovej a zvlášť splaškovej vody na povrch územia.
- Eliminácia negatívneho vplyvu stokovej siete počas povodní, kedy je veľká časť územia zaplavená povodňovou vodou, ktorá je navyše kontaminovaná odpadovou vodou z kanalizácie.
Metodika riešenia projektu:
- literárny rozbor súčasného stavu vo svetovom meradle a konfrontácia so súčasným stavom na Slovensku
- experimentálna časť – terénny výskum
- matematické modelovania získaných údajov z terénu – 2D, 3D modelovanie
- implementácia na konkrétnej lokalite s cieľom dosiahnutia optimalizácie prevádzky stokovej siete
- spracovanie metodológie optimalizácie prevádzky stokových sietí na základe výsledkov projektu s cieľom zabezpečenia jej spoľahlivosti
Meranie zrážkových udalostí s využitím zrážkomerných staníc, ktoré boli po selekcii povodia rozmiestnené vzhľadom na výpovednú hodnotu meraní a možnosti ich umiestnenia. Údaje o zrážkach budú zaznamenávané počas celého trvania projektu.
Zber zrážkomerných údajov z meteorologických staníc – Nitra, Vráble
Meranie prietokov v stokách – priebežne počas projektu
Kontrolné merania na vybranom povodí stokovej sieti s cieľom určenia prietoku v sieti, zistenia množstva balastných vôd nachádzajúcich sa v sieti a konfrontácie so zrážkomernými údajmi.
Merania sú vykonávané priebežne – automaticky, a lokálne s využitím prietokomeru, ktorý zaznamenáva aktuálnu rýchlosť prúdiacej kvapaliny a na základe merania rýchlostí bude vypočítaný prietok vo vybraných profiloch stokovej siete s cieľom poukázať na vplyv a množstvo balastných vôd v stokovej sieti. Merania prietokov sú vykonávané prístrojom FlowMATE a permanentne snímaním hladiny odpadovej vody vo vybraných úsekoch.
Meranie prietokov určené na determinovanie množstva infitrovaných vôd – Levice
Meranie zvislicových rýchlostí dosadzovacej nádrže – ČOV Nitra
Rez dosadzovacej nádrže – ČOV Nitra
Vyhotovenie grafického záznamu pozorovaných zvislicových rýchlostí
2D modelovanie stokovej siete hydrodynamickým modelom s cieľom preukázania správania sa siete v rôznych podmienkach zaťaženia.
Vzhľadom na zložitosť matematického modelovania a náročnosť na dáta sú práce vykonávané paralelne s terénnymi meraniami a neustále spresňované s cieľom vytvoriť čo najvernejší obraz skutočného stavu stokového systému v záujmovej oblasti.
Dosiahnuté priebežné výsledky sú spracovávané vo forme publikácií.
Model stokovej siete v obci Vráble (MIKE Urban)
3D modelovanie tých objektov stokovej siete, ktoré sú označené ako kritické v modelovaní 2D a z terénneho prieskumu.
- Definovanie objektov v systéme
- Porovnávacie testy s reálnym správaním sa – využitie terénnych meraní
- Priebežné spracovanie dosiahnutých výsledkov vo forme publikácií
- Modelovanie bude vykonávané modelom Fluent – ANSYS
Modelovanie primárnej usadzovacej nádrže metódou CFD
Ciele sú vytýčené v súčinnosti s odbornou úrovňou členov riešiteľského tímu. Tento predpoklad implikuje úspešnosť splnenia cieľov, ktoré budú smerované na návrh zlepšení, koncepcie prevádzky jestvujúcej stokovej siete, s odporúčaním na návrh nových stokových sietí a s cieľom zabezpečenia bezpečnej stokovej siete vzhľadom na životné prostredie, na jej efektívnu prevádzku a ochranu zdravia a majetku obyvateľstva.
Prínosy projektu k rozvoju inovácií (nové produkty, zdokonalené produkty, nové úžitkové materiály, nové technológie, nové služby a pod.)
• definovanie systémového a metodického návodu na riešenie krízových situácií v čase povodní a extrémnych búrok budú definované odporúčania na zlepšenie navrhovaných plánov.
• prehodnotenie objektov stokovej siete simuláciami, poskytnutie riešení na zmenu hydraulických a funkčných podmienok prevádzky objektov na stokovej sieti.
Prínosy:
• Získané výsledky budú môcť byť využité pri riešení podobných problémov aj v iných prípadoch v rámci Slovenskej republiky a v zahraničí.
• Na Slovensku aj v zahraničí budú výsledky prezentované na konferenciách a prostredníctvom časopiseckých článkov a jednou z možností je aj spracovanie monografie s touto tematikou.
• Ekonomický prínos výsledkov bude zjavný po ich implementácií v praxi. Konkrétne vyčíslenie úspor bude dané analýzou súčasných prevádzkových nákladov, odpismi a investičnou náročnosťou a porovnaním reálnej ekonomickej náročnosti po implementácií získaných výsledkov nielen v rámci prevádzkovateľa a investora stokovej siete, ale aj v rámci úspor na škodách spôsobených kanalizáciou počas povodní a extrémnych búrok.
Výstupy:
Publikácie:
- Vedecké práce v zahraničných a domácich časopisoch
- Publikované príspevky na zahraničných a domácich vedeckých konferenciách
- Abstrakty príspevkov zo zahraničných a domácich konferencií
- Odborné práce v zahraničných a domácich časopisoch
Ocenenie DP:
- Havašová – Vplyv klimatickej zmeny na urbanizované územie – cena AČE
Formálne a neformálne vzdelávanie:
-
- Konferencia mladých výskumníkov – KOMVY 2015 – konferencia mladých výskumníkov pôsobiacich v oblasti vodného a environmentálneho inžinierstva.
- Festival vedy – Európska noc výskumníkov
- popularizačný stánok v rámci akcie „Noc múzeí a galérií“(19.5.2018), umiestnený v areáli Vodárenského múzea Bratislavskej vodárenskej spoločnosti a.s.
- Spoluorganizácia a odborná garancia konferencie „Zamestnala ma voda“ formou panelovej diskusie, ktorá sa uskutočnila v Trenčíne v rámci výstavy AQUA 2018 - 22. International water management, hydropower engineering, environment protection, waste management and utility equipment exhibition 12.-14.06.2018.
- Popularizačný stánok v rámci akcie „Deň zeme“(17.6.2018), umiestnený v areáli Vodárenského múzea Bratislavskej vodárenskej spoločnosti a.s.
-
popularizačný stánok v rámci akcie „Bratislavské dni“(21-22.04.2018), umiestnený v areáli Vodárenského múzea Bratislavskej vodárenskej spoločnosti a.s.
- Popularizačný stánok v rámci akcie „Deň Dunaja“(22.04.2018), umiestnený v areáli Vodárenského múzea Bratislavskej vodárenskej spoločnosti a.s.
