Model numeryczny do określania rozkładu wilgotności w gruncie pod drenażem rozsączającym ścieki

• Autorzy: Kalenik M.

Warianty tytułu

EN

Numerical model to describing the humidity distributions in ground under subsurface sewage disposal field

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metody badawcze i analizę uzyskanych wyników badań rozkładu wilgotności gruntu pod drenażem rozsączającym ścieki z modelu fizycznego i modelu numerycznego. Do badań rozkładu wilgotności gruntu, w laboratorium skonstruowano model fizyczny ciągu drenażu rozsączającego, który był obiektem badań terenowych [Kalenik 2002]. Model ten składał się z dwóch niezależnych układów ramowych: statywu zbiornika gruntowego oraz łoża, po którym przesuwał się wózek z zainstalowanymi urządzeniami do pomiarów wilgotności gruntu. Wymiary bryły gruntu znajdującej się w zbiorniku gruntowym były następujące: długość – 113 cm, wysokość – 56 cm, szerokość – 5 cm. Do pomiaru wilgotności zastosowano mikrofalowy miernik, działający w oparciu o zasadę równoczesnego pomiaru zmiany amplitudy i fazy fali elektromagnetycznej, która przechodzi przez badane punkty profilu gruntowego. Zastosowana do badań metoda, jest szybka, dokładna oraz wielokrotna, ponieważ nie wymaga niszczenia struktury badanego gruntu. Do budowy modelu numerycznego zastosowano oprogramowanie opracowane przez Z. Srokę i B. Wosiewicza obejmujące trzy moduły: preprocesor (GENMESH), moduł obliczeniowy (FINENA) oraz postprocesor (IZOGRAF) [Wosiewicz, Sroka 1992]. Umożliwia on analizę dwuwymiarowego (w przekroju pionowym) ustalonego w czasie przepływu wody w gruncie. Uwzględnia on filtrację w strefie aeracji i saturacji. Badania rozkładu wilgotności gruntu wykonano dla hydraulicznego obciążenia jednostkowego drenażu rozsączającego ścieki q = 0,028 m⋅d-1. Po porównaniu rozkładu izolinii wilgotności gruntu stwierdzono, że model numeryczny w zadowalającym stopniu odzwierciedla warunki fizyczne rozsączania ścieków z drenażu rozsączającego ścieki w grunt. Przedstawiony model numeryczny można z powodzeniem stosować do symulacji rozkładu wilgotności gruntu pod drenażem rozsączającym ścieki i do obliczania maksymalnego poziomu zwierciadła wód gruntowych podczas pracy drenażu rozsączającego ścieki. Wykorzystanie modelu numerycznego na etapie projektowania drenażu rozsączającego ścieki, umożliwi dokładne rozpoznanie rozkładu wilgotności gruntu, jaki wystąpi w jego obrębie i na jaką wysokość podniesie się zwierciadło wody gruntowej pod drenażem rozsączającym ścieki. Pozwoli to na sprawdzenie, czy nie zostanie zmniejszona wymagana odległość (1,5 m) od poziomu rozsączania ścieków do najwyższego poziomu wód gruntowych w trakcie jego eksploatacji.

EN

In the article were presented, research methods and analysis of obtained research results the humidity distributions in ground under subsurface sewage disposal field from the physical model and the numerical model. To the research of the humidity of ground, in the laboratory was constructed a physical model of the subsurface sewage disposal field which was an object of area investigates. [Kalenik 2002]. This model consisted of two independent frame systems: stand of the ground tank and the bed, after which the cart moved with installed appliances to measurements of the humidity of ground. Dimensions lump of ground being in a tank of ground are the following: length – 113 cm, height – 56 cm, breadth – 5 cm. To measurement humidity apply microwave appliance, acting in support about principle simultaneous measurement change amplitude and phase wave electromagnetic, which go through examine points of the profile ground. The applied method to research, she is fast, accurate and repeated, because she doesn't require structure was destroyed of investigated ground. To construction of the numerical model was used a software worked out through Z. Srokę and B. Wosiewicza including three modules: preprocessor (GENMESH), computational module (FINENA) and postprocesor (IZOGRAF) [Wosiewicz and Sroka 1992]. He is enabling analysis two-dimensional (in a vertical section) established in the time of the flow of water in ground. He is taking into consideration the filtration in the aeration zone and saturation. Research the humidity distributions of ground were made for hydraulic load intensity subsurface sewage disposal field q = 0.028 m⋅d-1. After comparing of the line humidity distributions of ground were stated, that numerical model in sufficient step is reflecting physicals conditions distributions of sewage from subsurface sewage disposal field into ground. The introduced numerical model can successfully to apply to the simulation the humidity distributions of ground under subsurface sewage disposal field and to calculate the maximum level of the mirror of the groundwater during the work of subsurface sewage disposal field. Using the numerical model during designing subsurface sewage disposal field, will enable accurate recognizing the distributions the humidity of ground, which will set up in his range and to which the height will raise ground water level under subsurface sewage disposal field. It will permit testing whether won't stay made smaller the required distance (1.5 m) from the level distributions of sewers to highest ground water level of during his exploitation.

Słowa kluczowe

PL

drenaz rozsaczajacy; wilgotnosc gruntu; rozklad wilgotnosci; badania modelowe; modele numeryczne

• Wydawca: -
• Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Rocznik: 2009
• Numer: 04
• Opis fizyczny: s.201-218,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Kalenik M.

• Katedra Budownictwa i Geodezji, Wydział Inżynierii i Kształtowania Środowiska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

Bibliografia

• Anderson P. M., Woessner W. W. Applied groundwater modeling. Simulation of flow and advective transport. Academic Press, Inc., New York 1991.
• Bear J., Verruijt A. Modeling groundwater flow and pollution. D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1987.
• Brandyk T. Podstawy regulowania uwilgotnienia gleb dolinowych. Rozprawy Naukowe i Monografie, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 1990.
• Cotteral J. A., Norris D. P. Septic tank systems. Journal of the Sanitary Engineering Division, Proceedings of the American Society of Civil Engineers, vol. 95, no. SA4, 1969, pp. 715–746.
• ECGL Engineering Computer Graphics Laboratory. Brigham Young University 1996.
• Finnemore E. J. A program to calculate ground-water mound heights. Ground Water, Vol. 33, No. 1, 1995, pp. 139–143.
• Genuchten van M. T., Leij F. J., Yates S. R. The RETC code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils. EPA/600/2-91/065, Environ. Res. Lab., U.S. Environment Protection Agency 1991.
• Healy K. A., Laak R.: Site evaluation and design of seepage fields. Journal of the Environmental Engineering Division, Proceedings of the American Society of Civil Engineers, vol. 100, no. EE4, 1974, pp. 1133–1146.
• Kalenik M., Błażejewski R.: Water budget of subsurface sewage disposal field. Scientific Conference.Natural and Technological Problems of Protection and Development of Agricultural and Forest Environment. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu, Melioracje i InżynieriaŚrodowiska, zeszyt 20, część 2, 1999, s. 263–272.
• Kalenik M.: Tendencje zmian zwierciadła wody gruntowej pod drenażem rozsączającym. Przegląd Naukowy Wydziału Inżynierii i Kształtowania Środowiska, zeszyt 19, WydawnictwoSGGW, Warszawa 2000, s. 61–72.
• Kalenik M., Grzyb A. Eksperymentalne badania skuteczności oczyszczania ścieków w złożu gruntowym pod drenażem rozsączającym. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych,nr 475, 2001, s. 73–80.
• Kalenik M. Eksperymentalne badania rozkładu wilgotności gruntu pod drenażem rozsączającym ścieki. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie, nr 3, 2002, s. 123–144.
• Kalenik M., Ambroziak R. Skuteczność oczyszczania ścieków w złożu gruntowym ze żwiru pod drenażem rozsączającym. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, nr 506, 2005, s. 221–226.
• Kalenik M., Kozłowski K. Badanie równomierności wypływu ścieków z przewodów drenażu rozsączającego o różnym rozstawie otworów. Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus,nr 6 (4), 2007, s. 49–57.
• Kalenik M. Oczyszczanie ścieków w żwirze z warstwą wspomagającą z piasku grubego. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie, nr 3, 2008, s. 143–145.
• Kalenik M., Wilkowska M. Badania modelowe oczyszczania ścieków w żwirze z warstwą wspomagającą. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, nr 526, 2008, str. 363–370.
• Kowalski J. Hydrologia z podstawami geologii. PWN, Warszawa 1987.
• Pazdro Z., Kozerski B. Hydrologia ogólna. Wydawnictwo Geotechniczne. Warszawa 1990.
• Rembeza L. Przepływ wody i zanieczyszczeń w gruncie. Analityczne metody rozwiązań. AR Poznań 1998.
• Rettinger S. Wasser - und Stoffdynamik bei der Abwasserperkolation. Korrespondenz Abwasser, no. 10, 1993, s. 1604–1614.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. Dz.U. Nr 137, poz. 984, (Dz.U. z dnia 31 lipca2006).
• Schroeder P. R., Dozier T. S., Zappi P. A., McEnroe B. M., Sjostrom J. W., Peyton R. L. The hydrologic evaluation of landfill performance (HELP) model. Eng. doc. for version 3 EPA. Cincinnati 1994.
• Schwager A., Boller M. Transport phenomena in intermitted filters. Water Science and Technology, vol. 35, no. 6, 1997, pp. 13–20.
• Schwartz F. W. Ground water models. Scientific and regulatory applications. National Academy Press. Washington, D.C. 1990.
• Sroka Z., Kalenik M. Prognozowanie zmian poziomu zwierciadła wody gruntowej pod systemami podziemnego rozsączania ścieków. Konferencja Naukowa. Przyrodnicze i Techniczne Problemy Ochrony i Kształtowania Środowiska Rolniczego i Leśnego. Roczniki Akademii
• Rolniczej w Poznaniu, Melioracje i Inżynieria Środowiska, zeszyt 20, część 2, 1999, s. 359–371.
• Sroka Z., Wosiewicz B. J. Seepage through earth dams regarding unsaturated zone. Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej, nr 71, 1996, s. 328–335.
• Van Cuyk S., Siegrist R., Logan A., Masson S., Fisher E., Figueroa L. Hydraulic and purification behaviors and their interaction during wastewater treatment in soil infiltration systems. Water Research, vol. 35, no. 4, 2001, pp. 953–964.
• Wang H. F., Andersen M. P. Introduction to groundwater modeling, finite difference and finite element methods. Academic Pres, New York 1995.
• Wilhelm S. R., Schiff S. L., Robertson W. D. Chemical fate and transport in domestic septic system unsaturated and saturated zone geochemistry. Environmental Toxicology and Chemistry,vol. 13, no 2, 1994, pp. 193–203
• Wosiewicz B., Sroka Z. Komputerowe obliczanie filtracji dla budownictwa wodno – melioracyjnego. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1992.
• Zaradny H. Matematyczne metody opisu i rozwiązań zagadnień przepływu wody w nienasyconych i nasyconych gruntach i glebach. PAN IBW, Gdańsk 1990.
• Zawadzki S. Laboratoryjne oznaczanie zdolności retencyjnej utworów glebowych. Wiadomości MUZ, tom XI, zeszyt 2, 1973, s. 11–31.