Application of the vacuum-driven tanks - technical and economical analysis

W artykule przedstawiono problematykę działania zbiorników grawitacyjno-podciśnieniowych w systemach odprowadzania ścieków opadowych z obszarów zurbanizowanych. Głównym celem była ocena działania tego typu zbiorników dla hydrogramów generowanych na podstawie opadów rzeczywistych w odróżnieniu od przyjmowanych w dotychczasowych publikacjach opadów obliczeniowych. Przeprowadzone zostały badania symulacyjne z zastosowaniem modelu hydrodynamicznego zlewni zurbanizowanej, wykonanego przy użyciu programu SWMM5. Model ten uwzględniał specyfikę hydraulicznego działania zbiornika grawitacyjno-podciśnieniowego typu Parkus. Na podstawie danych pluwiometrycznych z okresu 2009-2012, zarejestrowanych na deszczomierzu zlokalizowanym w Częstochowie, dokonano analizy funkcjonowania zbiornika grawitacyjno-podciśnieniowego. Rozpatrzonych zostało pięć różnych wariantów udziału objętości napełnianej podciśnieniowo w całkowitej objętości retencyjnej (od 25 do 75% udziału) dla zmiennych wartości jednostkowego natężenia odpływu ze zbiornika (od 4 do 16 dm3/s⋅ha). Na podstawie przeprowadzonych symulacji możliwe było określenie częstotliwości włączania urządzeń do wytwarzania podciśnienia, jak też objętości ścieków, retencjonowanej średniorocznie w warunkach podciśnieniowych. Otrzymane wyniki umożliwiły wskazanie warunków, w jakich zastosowanie podciśnienia do retencjonowania ścieków opadowych jest technicznie i ekonomicznie uzasadnione.As a result of urbanization, stormwater runoff flow rates and volumes are significantly increased due to increasing impervious land cover and the decreased availability of depression storage. Storage reservoirs are the basic devices to efficiently control the flow-rates in drainage systems during wet weather. Presented in the paper conception of vacuum-driven detention tanks allows to increase the storage capacity by usage of space above the free surface water elevation at the inlet channel. Partial vacuum storage makes it possible to gain cost savings by reduction of both the horizontal area of the detention tank and necessary depth of foundations. In order to determine the effectiveness of their operation a hydrodynamic model was developed using SWMM5 software. Continuous simulations covered a period of four years (rainfall data were recorded on raingage in Czestochowa during the years 2010-2012) and took into account the variable share of the vacuum retention in the total volume: from 25 to 75%. The result of the simulation makes it possible to estimate the cost-effectiveness of vacuum application in comparison to traditional constructions of storage tanks. The results indicated that it is reasonable to use such constructions even if the retention of nearly 50% of total volume is under vacuum conditions