Pobierz - Gmina Kościerzyna

Transkrypt

Pobierz - Gmina Kościerzyna
Hydrologiczna ocena mo liwo ci
wykorzystania wybranych cieków
powierzchniowych w gminie Ko cierzyna jako
odbiorników cieków oczyszczonych
ZLECENIODAWCA:
Art Projekt K&M Sp. z o.o., ul. Przemysłowa 7f, 83-400 Ko cierzyna
AUTORZY OPRACOWANIA:
Michał Szydłowski, ul. Any owa 86, 81-589, Gdynia
Piotr Zima, ul. Trapowa 3E, 80-299, Gda sk
Gda sk, sierpie 2012
SPIS TRE CI:
1. PODSTAWA OPRACOWANIA .......................................................................................... 6
2. CEL I ZAKRES OPRACOWANIA ...................................................................................... 6
3. LITERATURA ORAZ WYKORZYSTANE MATERIAŁY...................................................... 8
4. PODSTAWY TEORETYCZNE .......................................................................................... 9
4.1. Pomiary hydrometryczne ............................................................................................ 9
4.1.1. Punktowe pomiary pr dko ci ..............................................................................10
4.1.2. Identyfikacja hydraulicznych parametrów koryta rzeki .........................................11
4.2. Obliczenia hydrauliczne .............................................................................................14
4.3. Migracja zanieczyszcze ...........................................................................................15
5. CHARAKTERYSTYKA HYDROLOGICZNA WÓD POWIERZCHNIOWYCH ....................18
5.1. Ogólna charakterystyka hydrograficzna gminy Ko cierzyna ......................................18
5.2. Hydrologia rzeki Wierzycy..........................................................................................20
5.3. Hydrologia rzeki Wdy .................................................................................................23
6. ODPROWADZANIE CIEKÓW DO WÓD POWIERZCHNIOWYCH ................................27
6.1. Stan istniej cy ...........................................................................................................27
6.2. Stan projektowany .....................................................................................................28
7. OBLICZENIA SYMULACYJNE .........................................................................................32
7.1. Numeryczne modele rzek ..........................................................................................32
7.2. Wyniki oblicze hydraulicznych .................................................................................33
7.3. Wyniki oblicze migracji zanieczyszcze ...................................................................43
7.4. Wyniki oblicze długo ci drogi mieszania ..................................................................55
8. WNIOSKI..........................................................................................................................56
SPIS TABEL:
Tabela 1: Zestawienie wyników pomiarów hydrometrycznych oraz obliczonych
współczynników oporu n w przekrojach hydrometrycznych w zlewni rzeki Wdy ........11
Tabela 2: Zestawienie wyników pomiarów hydrometrycznych oraz obliczonych
współczynników oporu n w przekrojach hydrometrycznych w zlewni rzeki Wierzycy .11
Tabela 3: Główne dopływy Wierzycy ...................................................................................22
Tabela 4: Przepływy charakterystyczne w przekrojach wodowskazowych na rzece Wierzycy
.................................................................................................................................22
2
Tabela 5: Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ obliczone przez IMGW [11] dla
charakterystycznych miejsc dla rzeki Wierzyca .........................................................23
Tabela 6: Główne dopływy Wdy ..........................................................................................25
Tabela 7: Przepływy charakterystyczne w przekrojach wodowskazowych na rzece Wdzie .25
Tabela 8: Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ obliczone przez IMGW [11] dla
charakterystycznych miejsc dla rzeki Wda ................................................................26
Tabela 9: Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ dla charakterystycznych miejsc na
ciekach z górnej zlewni rzeki Wdy.............................................................................26
Tabela 10: Ilo
cieków z oczyszczalni Łubiana ................................................................30
Tabela 11: Ilo
cieków z oczyszczalni W glikowice .........................................................30
Tabela 12: Ilo
cieków z oczyszczalni Wielki Klincz .........................................................30
Tabela 13: Ilo
cieków z oczyszczalni Ko cierzyna ..........................................................30
Tabela 14: Ilo
cieków z oczyszczalni Nowa Kiszewa ......................................................31
Tabela 15: Wyniki oblicze hydraulicznych w przekrojach charakterystycznych dla
przepływu SNQ w zlewni rzeki Wdy ..........................................................................39
Tabela 16: Wyniki oblicze hydraulicznych w przekrojach charakterystycznych dla
przepływu SSQ w zlewni rzeki Wdy ..........................................................................40
Tabela 17: Wyniki oblicze hydraulicznych w przekrojach charakterystycznych dla
przepływu SNQ w zlewni rzeki Wierzycy ...................................................................41
Tabela 18: Wyniki oblicze hydraulicznych w przekrojach charakterystycznych dla
przepływu SSQ w zlewni rzeki Wierzycy ...................................................................42
Tabela 19: Wyniki oblicze czasu dotarcia czoła frontu zanieczyszcze zrzucanych z O
Łubiana do charakterystycznych punktów dla przepływu SSQ i SNQ w zlewni rzeki
Wdy ..........................................................................................................................45
Tabela 20: Wyniki oblicze czasu dotarcia czoła frontu zanieczyszcze zrzucanych z O
W glikowice do charakterystycznych punktów dla przepływu SSQ i SNQ w zlewni
rzeki Wdy ..................................................................................................................47
Tabela 21: Wyniki oblicze czasu dotarcia czoła frontu zanieczyszcze zrzucanych z O
Ko cierzyna do charakterystycznych punktów dla przepływu SSQ i SNQ w zlewni
rzeki Wierzycy...........................................................................................................49
Tabela 22: Wyniki oblicze czasu dotarcia czoła frontu zanieczyszcze zrzucanych z O
Wielki Klincz do charakterystycznych punktów dla przepływu SSQ i SNQ w zlewni
rzeki Wierzycy...........................................................................................................51
Tabela 23: Wyniki oblicze czasu dotarcia czoła frontu zanieczyszcze zrzucanych z O
Nowa Kiszewa do charakterystycznych punktów dla przepływu SSQ i SNQ w zlewni
rzeki Wierzycy...........................................................................................................53
3
Tabela 24: Wyniki oblicze długo ci drogi mieszania w warunkach przepływu SSQ i SNQ w
przypadku analizowanych lokalizacji zrzutów z oczyszczalni cieków.......................55
SPIS RYSUNKÓW:
Rys.1. Przekroje hydrometryczne w zlewni rzeki Wdy .........................................................12
Rys.2. Przekroje hydrometryczne w zlewni rzeki Wierzycy ..................................................13
Rys.3. Zlewnie Wdy i Wierzycy na Mapie Podziału Hydrograficznego Polski.......................19
Rys.4. Schemat hydrograficzny rzeki Wierzycy (km wg IMGW 2004) ..................................21
Rys.5. Schemat hydrograficzny rzeki Wdy do wodowskazu Bł dno (km wg IMGW 2004) ...24
Rys.6. Przybli ona lokalizacja istniej cych i projektowanych oczyszczalni cieków.............29
Rys.7. Model sieci rzecznej zlewni rzeki Wdy ( ródło: HEC-RAS) .......................................33
Rys.8. Model sieci rzecznej zlewni rzeki Wierzycy ( ródło: HEC-RAS) ................................33
Rys.9. Profile cieków uwzgl dnione w modelu zlewni rzeki Wdy ( ródło: HEC-RAS) ..........34
Rys.10. Profile cieków uwzgl dnione w modelu zlewni rzeki Wierzycy ( ródło: HEC-RAS) .34
Rys.11a. Przykładowe wyniki oblicze hydraulicznych w charakterystycznych przekrojach
obliczeniowych w modelu zlewni rzeki Wdy ( ródło: HEC-RAS) ...............................35
Rys.11b. Przykładowe wyniki oblicze hydraulicznych w charakterystycznych przekrojach
obliczeniowych w modelu zlewni rzeki Wdy – ci g dalszy ( ródło: HEC-RAS) ..........36
Rys.12a. Przykładowe wyniki oblicze hydraulicznych w charakterystycznych przekrojach
obliczeniowych w modelu zlewni rzeki Wierzycy ( ródło: HEC-RAS) ........................37
Rys.12b. Przykładowe wyniki oblicze hydraulicznych w charakterystycznych przekrojach
obliczeniowych w modelu zlewni rzeki Wierzycy – ci g dalszy ( ródło: HEC-RAS) ...38
Rys.13. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z
oczyszczalni cieków Łubiana w warunkach przepływu SSQ....................................45
Rys.14. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z
oczyszczalni cieków Łubiana w warunkach przepływu SNQ ...................................46
Rys.15. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z
oczyszczalni cieków W glikowice w warunkach przepływu SSQ.............................47
Rys.16. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z
oczyszczalni cieków W glikowice w warunkach przepływu SNQ ............................48
Rys.17. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z
oczyszczalni cieków Ko cierzyna w warunkach przepływu SSQ .............................49
Rys.18. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z
oczyszczalni cieków Ko cierzyna w warunkach przepływu SNQ .............................50
4
Rys.19. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z
oczyszczalni cieków Wielki Klincz w warunkach przepływu SSQ ............................51
Rys.20. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z
oczyszczalni cieków Wielki Klincz w warunkach przepływu SNQ ............................52
Rys.21. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z
oczyszczalni cieków Nowa Kiszewa w warunkach przepływu SSQ .........................53
Rys.22. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z
oczyszczalni cieków Nowa Kiszewa w warunkach przepływu SNQ .........................54
5
1. PODSTAWA OPRACOWANIA
Podstaw opracowania stanowi umowa o dzieło zawarta pomi dzy Art. Projekt K&M
Sp. z o.o., ul. Przemysłowa 7f, 83-400 Ko cierzyna, reprezentowan przez Arkadiusza Malinowskiego (zwanym dalej Zleceniodawc ) a autorami niniejszego opracowania: Michałem
Szydłowskim, zam. ul. Any owa 86, 81-589, Gdynia oraz Piotrem Zim , zam. ul. Trapowa
3E, 80-299, Gda sk.
2. CEL I ZAKRES OPRACOWANIA
Niniejsza ocena hydrologiczna mo liwo ci wykorzystania wybranych cieków powierzchniowych jako odbiorników
cieków oczyszczonych została wykonana na potrzeby
opracowania koncepcji rozwi zania gospodarki wodno- ciekowej na terenach chronionych
Gminy Ko cierzyna dla miejscowo ci: Gołu , Wdzydze, Czarlina, Loryniec, W glikowice,
Grzybowo, Grzybowski Młyn, Sycowa Huta, Lizaki, Juszki, Rybaki, Sarnowy, Stawiska, Nowa Kiszewa i Szenajda. W koncepcji tej przyj to dwa rozwi zania wariantowe dotycz ce
lokalizacji oczyszczalni cieków, odprowadzaj cych cieki oczyszczone do wód powierzchniowych. W pierwszym wariancie zało ono, e do oczyszczania cieków odbieranych z projektowanego systemu gminnej kanalizacji sanitarnej wykorzystane zostan istniej ce i eksploatowane ju oczyszczalnie cieków w Ko cierzynie, Wielkim Klinczu oraz Łubianie. Odbiornikami cieków oczyszczonych z dwóch pierwszych oczyszczalni s cieki powierzchniowe zlewni rzeki Wierzycy, za z trzecia zlokalizowana jest w zlewni rzeki Wdy. W drugim
wariancie, prócz wykorzystania istniej cych oczyszczalni cieków, zaproponowano koncepcj lokalizacji dwóch nowych, mniejszych oczyszczalni w W glikowicach i Nowej Kiszewie.
Pierwsza le ałaby w zlewni rzeki Wdy, a druga Wierzycy. W obu wariantach zało ono, e
oczyszczalnia we Wdzydzach Kiszewskich zostanie zamkni ta. Znajduje si ona w bezporednim s siedztwie jeziora Wdzydze, b d cego odbiornikiem cieków oczyszczonych, co
nie jest sytuacj po
dan zarówno ze wzgl du hydrologicznego, jak i jako ciowego. Trzeci
rozpatrywany w koncepcji wariant rozmieszczenia oczyszczalni cieków w gminie nie jest
analizowany w niniejszym opracowaniu, gdy dotyczy zrzutów cieków do gruntu.
Celem opracowania hydrologicznego była ocena mo liwo ci wykorzystania cieków
powierzchniowych jako odbiorników cieków oczyszczonych. W ocenie tej skupiono si na
dwóch aspektach. Po pierwsze okre lono relacje mi dzy wielko ciami zrzutów cieków a
przepływami charakterystycznymi w przekrojach odbiorników gdzie zlokalizowane s
lub
maj by oczyszczalnie, a po drugie zbadano czas migracji zanieczyszcze , którymi s
cie-
ki oczyszczone, w dółbiegu odbiorników. Za szczególnie istotny nale y uzna drugi z wymienionych problemów, gdy wi
e si on bezpo rednio z mo liwo ci lokalizacji oczysz-
czalni ze zrzutami do cieków dopływaj cych do jezior, która to wynika z zapisów polskiego
Prawa Wodnego.
6
Otó w obu zlewniach (rzeki Wdy i rzeki Wierzycy) cieki powierzchniowe cz sto przepływaj przez jeziora, a odległo ci mi dzy jeziorami s relatywnie niedu e. Zgodnie z Prawem Wodnym (Dz. U. 2001 Nr 115 poz. 1229 z dnia 18 lipca 2001r. z pó niejszymi zmianami) Art. 39, ust. 1, pkt. 2 lit. d, zabrania si wprowadzania cieków do wód jezior oraz do ich
dopływów, je eli czas dopływu cieków do jeziora byłby krótszy ni 24 godziny. Artykułten
dotyczy wszystkich nowoprojektowanych obiektów oraz urz dze wodnych i nie ma od niego
odst pstwa. W przypadku obiektów istniej cych mo na powoła si
na Ustaw
z dnia 3
czerwca 2005 r. o zmianie ustawy - Prawo wodne oraz niektórych innych ustaw (Dz. U. z
2005 r. Nr 130, poz. 1087, oraz z 2011r. Nr 32, poz. 159) Art. 15, zgodnie z którym zakaz, o
którym mowa w Art. 39 ust. 1 pkt 2 lit. d ustawy, nie dotyczy cieków pochodz cych z jednostek osadniczych istniej cych przed dniem 1 stycznia 2002 r., które z uwagi na lokalizacj
nie maj technicznych mo liwo ci przestrzegania tych zakazów, a tak e cieków pochodz cych z obiektów, które posiadały ostateczn decyzj o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu przed dniem 12 stycznia 2003 r. W przypadku projektowania nowego zrzutu lub
zmiany jego parametrów (ilo ciowych i/lub jako ciowych) niezb dne jest zastosowanie rozwi za technicznych wydłu aj cych czas dopływu cieków do jeziora do wymaganych ustaw 24 godzin.
Zapis powy szy wymaga dla nowych oczyszczalni wykonania analizy czasu przepływu cieków od miejsca zrzutu do najbli szego jeziora. Analiza ta została przeprowadzona w
tym opracowaniu w oparciu o symulacje numeryczne rozwi zania równania nieustalonego
transportu substancji rozpuszczonej dla okre lonych warunków hydrologicznych panuj cych
w zlewni. W obliczeniach rozpatrzono przypadek najbardziej niekorzystnego ze wzgl du na
oddziaływanie cieków na odbiornik, a mianowicie przyj to, e substancja wprowadzona do
rzeki nie podlega procesom rozkładu (biodegradacji) w
rodowisku wodnym. W analizie
uwzgl dniono tylko procesy fizyczne, tj. adwekcj , dyfuzj , mieszanie i rozcie czanie. Analiz przeprowadzono po przyj ciu wariantowych lokalizacji zrzutów cieków, dla oczyszczalni
istniej cych oraz projektowanych.
Wykonanie oceny wymagało realizacji szeregu prac składowych. Były to mi dzy innymi:
–
ogólna charakterystyka hydrologiczna Gminy Ko cierzyna,
–
przyj cie przepływów charakterystycznych w przekrojach cieków w miejscach istniej cych i projektowanych zrzutów cieków,
–
wizja lokalna oraz pomiary hydrometryczne na ciekach analizowanych zlewni na potrzeby wyznaczenia współczynników oporów hydraulicznych koryt rzecznych,
–
wykonanie numerycznych modeli sieci rzecznej w analizowanych zlewniach na potrzeby oblicze hydraulicznych oraz migracji zanieczyszcze w odbiornikach cieków,
–
wariantowe obliczenia symulacyjne i wyci gni cie wniosków.
7
3. LITERATURA ORAZ WYKORZYSTANE MATERIAŁY
[1].
Atlas Hydrologiczny Polski, IMGW, Wyd. Geolog., 1986 i 1987 Warszawa.
[2].
Atlas Podziału Hydrograficznego Polski, IMGW, 2005.
[3].
Mapy topograficzne w skali 1:10 000.
[4].
Byczkowski A., Hydrologia t. I i II. PWN Warszawa, 1999.
[5].
HEC-RAS River Analysis System, Hydraulic Reference Manual, US Army Corps of
Engineers, Davis 1997.
[6].
Kubrak J., Hydraulika techniczna. SGGW Warszawa, 1998.
[7].
Kubrak J., Nachlik E., Hydrauliczne podstawy obliczania przepustowo ci koryt
rzecznych. SGGW Warszawa 2003.
[8].
Sawicki J.M.: Przenoszenie masy i energii. Gda sk: Wydawnictwo Politechniki Gda skiej 1993.
[9].
Inwentaryzacja i waloryzacja przyrodnicza gminy Ko cierzyna, Biuro Dokumentacji i
Ochrony Przyrody, Gda sk 1997.
[10]. Program ochrony rodowiska gminy Ko cierzyna na lata 2004 - 2007 z uwzgl dnieniem perspektywy na lata 2008 – 2011.
[11]. Wyznaczenie granic obszarów bezpo redniego zagro enia powodzi w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych etap II, Wierzyca, IMGW, 2005.
[12]. Wyznaczenie granic obszarów bezpo redniego zagro enia powodzi w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych etap II, Wda, IMGW, 2005.
[13]. Warunki hydrologiczne rzek województwa gda skiego. Zlewnia rzeki Wierzycy. Hydroprojekt, 1992.
[14]. Warunki hydrologiczne rzek województwa gda skiego. Zlewnia rzeki Wdy. Hydroprojekt, 1993.
[15]. Aneks do opracowania pt. "Mo liwo ci hydrologiczne i hydrauliczne wykonania tymczasowego mostu nad rzek Wierzyc w km 44+840 dla potrzeb budowy autostrady
A1", E. Wołoszyn i M. Szydłowski, Gda sk, 2006.
[16]. Operat wodnoprawny na wprowadzanie cieków oczyszczonych do rzeki Pieliski w km
6+130, Usługi Projektowe mgr in . Arkadiusz Malinowski, Ko cierzyna, 2006.
[17]. Operat wodnoprawny do pozwolenia na wprowadzenie cieków oczyszczonych z
rozbudowanej oczyszczalni cieków w m. Wielki Klincz do wód powierzchniowych rzeki
Wierzycy, Kielce, 2011.
[18]. Operat wodnoprawny na pobór wód podziemnych i odprowadzenie cieków w
miejscowo ci WDZYDZE KISZEWSKIE gm. Ko cierzyna, Ko cierzyna, 2004.
[19]. Krukowski M. Porównanie warto ci współczynników dyspersji zanieczyszcze
pasywnych wyznaczonych z pomiarów na rzece Wkrze z obliczeniami zale no ci
empirycznych. Przegl d Naukowy In ynieria i Kształtowanie rodowiska 1 (2002), 24:
228–239.
[20]. Marivoet J. L., van Craenenbroeck W.: Longitudinal dispersion in shipcanals. Journal of
Hydraulic Research,1986, Vol. 24, No. 2, s. 123-132.
8
4. PODSTAWY TEORETYCZNE
4.1. Pomiary hydrometryczne
W ramach niniejszej pracy wykonano podstawowe pomiary hydrometryczne w korytach wybranych cieków. Pomiary, wykonane przez autorów niniejszego opracowania, polegały na sondowaniu dna koryta oraz na pomiarach pr dko ci przepływu. Miały one na celu
okre lenie oporów przepływu w korycie rzeki na podstawie pomierzonego nat
enia prze-
pływu Q.
Uniwersaln metod , w przypadku okre lania oporów przepływu w korycie głównym,
jest wyznaczenie współczynnika oporu (szorstko ci) w oparciu o pomiary hydrometryczne w
terenie. Na terenach zalewowych, ze wzgl du na incydentalno
przepływów (w czasie
podtopie oraz powodzi), metoda ta w praktyce jest nieprzydatna. W niniejszym opracowaniu
współczynnik szorstko ci dla koryta głównego wyznaczono na podstawie pomiarów
wykonanych podczas wizji lokalnych. Na terenach zalewowych (poza korytem rzeki), przyj to
redni współczynnik oporów n = 0,1.
Nat
enie przepływu w korytach otwartych o zło onych przekrojach poprzecznych jest
silnie uzale nione od materiału zalegaj cego na dnie oraz ro linno ci pokrywaj cej dno jak i
brzegi oraz tereny zalewowe. Rozkład pr dko ci na szeroko ci koryta uzale niony jest
głównie od napr
e
stycznych zwi zanych z tarciem o dno oraz brzegi. Opory ruchu w
takim przypadku mo na okre li stosuj c np. formuł Manninga [7]:
u=
1
× Rh × I [m/s]
n
2
3
1
2
gdzie:
u – rednia pr dko
w korycie [m/s],
n – współczynnik szorstko ci wg. Manninga [m-1/3/s],
Rh – promie hydrauliczny [m],
I – spadek linii energii (straty) [/].
Nat
enie przepływu Q wyra a si wzorem:
Q = A × u [m3/s]
gdzie:
A – pole przekroju poprzecznego płyn cej strugi [m2],
Q – nat
enie przepływu [m3/s].
9
Mo na wi c napisa :
Q = A×u =
1
Rh × I × A [m3/s]
n
2
3
1
2
St d opory ruchu, okre lone poprzez współczynnik szorstko ci Manninaga, oblicza si
stosuj c wzór:
n=
1
Rh × I × A
Q
2
3
1
2
Podej cie to wymaga okre lenia podstawowych parametrów przepływu w przekrojach kontrolnych kanału (pola przekroju poprzecznego, spadku hydraulicznego, promienia hydraulicznego oraz nat
enia przepływu) na podstawie pomiarów wykonanych w terenie.
4.1.1. Punktowe pomiary pr dko ci
Nat
oraz
enie przepływu wyznaczono na podstawie punktowych pomiarów pr dko ci
pomiaru
u rednionego
w
pionie.
Pomiary
te
wykonano
za
pomoc
elektromagnetycznego urz dzenia do punktowego pomiaru pr dko ci w kanałach otwartych
Flo-Mate model 2000 firmy Marsh-McBirney oraz przeno nego przepływomierza typu PCM
model 2100 firmy ISCO. Przyrz d Flo-Mate jest elektromagnetycznym urz dzeniem do
punktowego pomiaru pr dko ci w oparciu o pomiar indukowanej siły elektro-motorycznej pod
wpływem przepływaj cej wody. Ze wzgl du na brak ruchomych elementów mechanicznych,
pozwala on mierzy pr dko
przepływu nawet w mocno zanieczyszczonym i zaro ni tym
kanale. Czas pomiaru wynosił30s, a wyniki, jako warto ci u rednione, odczytywane były z
rejestratora. Wyniki te pozwoliły wyznaczy tachoidy pr dko ci w pionie pomiarowym. To z
kolei umo liwiało całkowanie pr dko ci w przekroju czynnym kanału w celu obliczenia
nat
enia przepływu.
Przepływomierz firmy ISCO serii 2100 u ywany był w przypadku szerokich
przekrojów (głównie rzeka Wierzyca), w których pomiary wykonywane były z mostu lub
brodzenia, a jego czujnik ultrad wi kowy zainstalowany na odpowiednim wysi gniku
spoczywałna dnie kanału, w pionie pomiarowym. Aparatura zapewniała „ci gły” (u redniony
w czasie 30 s) pomiar zasadniczych parametrów przepływu, tj. napełnienia, pr dko ci
redniej w przekroju (przeliczanej równie
na przepływ) oraz temperatury wody wraz z
cyfrowym zapisem pomierzonych wielko ci. Pomiar pr dko ci odbywałsi z wykorzystaniem
efektu Dopplera.
W celu okre lenia współczynnika szorstko ci na podstawie formuły Manninga,
wykonano pomiary geometrii przekrojów porzecznych w wybranych przekrojach kontrolnych
oraz
wyznaczono lokalne spadki hydrauliczne na podstawie
geodezyjnych.
10
własnych pomiarów
4.1.2. Identyfikacja hydraulicznych parametrów koryta rzeki
Pomiary nat
enia przepływu w wybranych przekrojach analizowanych odcinków
rzece, wykonano w dniach od 1-3.06.2012r. Przekroje kontrolne zlokalizowano w 14 miejscach, z czego 8 w zlewni rzeki Wdy, a 6 w zlewni rzeki Wierzycy. Ich poło enie przedstawiono w tabelach 1 i 2 oraz na fotografiach na rys.1 i 2. W wyniku przeprowadzonych pomiarów w korycie cieku, wyznaczono w ka dym z przekrojów przepływ Q, pole A, obwód zwil ony oraz promie hydrauliczny Rh oraz spadek hydrauliczny I. Nast pnie korzystaj c z formuły
Manninga wyznaczono współczynniki szorstko ci n dla poszczególnych przekrojów. Otrzymane wyniki przedstawiono w tab.1 i 2.
Tabela 1: Zestawienie wyników pomiarów hydrometrycznych oraz obliczonych
współczynników oporu n w przekrojach hydrometrycznych w zlewni rzeki Wdy
Pilica
L
[km]
5+500
A
[m2]
1.68000
vr
[m/s]
0.226
Q
Q
I
n
[dm3/s] [m3/s]
[/]
[m-1/3/s]
379.8 0.38 0.00070 0.0616
2
Graniczna
1+730
0.74750
0.599
447.7
0.45 0.00050
0.0226
3
Trzebiocha
3+560
3.06667
0.552
1692.0
1.69 0.00150
0.0350
4
Trzebiocha
0+100
5.06667
0.338
1715.0
1.72 0.00100
0.0632
5
D brznica
1+320
0.13650
0.320
43.7
0.04 0.00120
0.0246
6
D brznica
0+000
0.63000
0.080
50.4
0.05 0.00100
0.0624
7
Wda
171+980
6.18750
0.540
3342.5
3.34 0.00050
0.0316
8
Wda
168+590 17.00000
0.220
3735.0
3.74 0.00060
0.0803
Numer
punktu
1
Rzeka
Tabela 2: Zestawienie wyników pomiarów hydrometrycznych oraz obliczonych
współczynników oporu n w przekrojach hydrometrycznych w zlewni rzeki Wierzycy
Numer
Rzeka
punktu
9
Wierzyca
L
[km]
154+300
A
[m2]
1.50000
vr
[m/s]
0.280
Q
Q
I
n
[dm3/s] [m3/s]
[/]
[m-1/3/s]
420.0 0.42 0.00100 0.0635
10
Wierzyca
147+360
1.44550
0.420
607.2
0.61 0.00030
0.0237
11
Wierzyca
145+580
2.44150
0.265
647.0
0.65 0.00013
0.0224
12
Wierzyca
144+870
2.58600
0.244
630.1
0.63 0.00009
0.0281
13
Wierzyca
142+410
1.61650
0.530
857.4
0.86 0.00036
0.0249
14
Wierzyca
134+490
0.94500
0.510
481.8
0.48 0.00175
0.0223
Jak wynika z przedstawionych rezultatów, obliczony współczynnik szorstko ci n, w
zakresie analizowanych napełnie i przepływów, jest zró nicowany dla poszczególnych cieków: Pilica 0.062, Graniczna 0.023, Trzebiocha od 0.035 do 0.063, D brznica od 0.025 do
0.062, Wda od 0.032 do 0.080, Wierzyca od 0.022 do 0.064. Zaprezentowane wyniki współczynników szorstko ci zbli one s do współczynników dla koryt naturalnych, podawanych w
11
Punkt nr 1 – rz. Pilica km 5+50 – most na drodze 20
Punkt nr 2 – rz. Graniczna km 1+73 – most Łubiana
Punkt nr 3 – rz. Trzebiocha km 3+56 – most Grzybowo
Punkt nr 4 – rz. Trzebiocha km 0+00 – uj cie do Wdy
Punkt nr 5 – rz. D brznica km 1+32 – projekt. zrzut
Punkt nr 6 – rz. D brznica km 0+00 – uj cie do Trzebiochy
Punkt nr 7 – rz. Wda km 171+98 – wod. Wawrzynowo
Punkt nr 8 – rz. Wda km 168+59 – most Czarlina
Rys.1. Przekroje hydrometryczne w zlewni rzeki Wdy
12
Punkt nr 9 – rz. Wierzyca km 154+30 – Wlk. Klincz
Punkt nr 10 – rz. Wierzyca km 147+36 – most Wierzysko
Punkt nr 11 – rz. Wierzyca km 145+58 – most droga le na
Punkt nr 12 – rz. Wierzyca km 144+87 – most Mały Podle
Punkt nr 13 – rz. Wierzyca km 142+41 – wod. Sarnowy
Punkt nr 14 – rz. Wierzyca km 134+49 – Nowa Kiszewa
Rys.2. Przekroje hydrometryczne w zlewni rzeki Wierzycy
literaturze [6,7]. Do dalszych oblicze przyj to warto
współczynnika oporu w korycie głów-
nym zgodnie z warto ciami przedstawionymi w tab.1 i 2. W wykonanym modelu matematycznym modelowanych zlewni rzek, przyj to otrzymane warto ci współczynnika n w przekrojach głównych, natomiast w przekrojach pomocniczych (interpolowanych pomi dzy przekrojami pomierzonymi), warto
współczynnika n otrzymano na drodze interpolacji pomi dzy
warto ciami znanymi.
13
4.2. Obliczenia hydrauliczne
Obliczenia hydrauliczne przeprowadzono dla dwóch przepływów charakterystycznych, to jest przepływu
redniego rocznego (SSQ) oraz
redniego przepływu niskiego
(SNQ). Rozkład wydatków wzdłu rzek przyj to zgodnie z charakterystyk i danymi hydrologicznymi, opisanymi w rozdziale 5. Obliczenia zostały wykonane odr bnie dla systemów
rzecznych zlewni Wdy i zlewni Wierzycy, na odcinkach cieków obejmuj cych zrzuty cieków
z oczyszczalni cieków. Szczegółwe dane dotycz ce analizowanych w obliczeniach hydraulicznych odcinków rzek opisano w rozdziale 7.
Wykonanie oblicze hydraulicznych wymagało zebrania danych i materiałów podkładowych. Do analizy wykorzystano dane uzyskane z dokumentacji projektowych [11,14] i
opracowa własnych [np. 15]. Dodatkowo wykorzystano dane o parametrach koryt pozyskane w trakcie pomiarów hydrometrycznych. Przekroje poprzeczne cieków zamieniono na posta numeryczn tworz c modele koryt rzek. Dodatkowo, oprócz rzeczywistych przekrojów
poprzecznych naniesionych na podstawie istniej cej dokumentacji i pomiarów, dokonano
interpolacji przekrojów przyjmuj c, e odcinek obliczeniowy zostanie podzielony na odcinki o
maksymalnej długo ci do 20. metrów. Współczynnik oporu przepływu dla analizowanych
odcinków cieków, w postaci współczynnika Manninga, wyznaczono na drodze identyfikacji
tego parametru opartej na pomiarach hydrometrycznych nat
enia przepływu i geometrii
koryta, co opisano w rozdziale 4.1. Informacje o oporach w korycie cieku uzupełniono wykorzystuj c dane zebrane w trakcie wizji lokalnejh przeprowadzonych w terenie (zdj cia przekrojów koryta i terenów przyległych (rys.1 i 2).
Obliczenia hydrauliczne wykonano za pomoc modelu jednowymiarowego HEC-RAS
[5], przyjmuj c warunki przepływu ustalonego o zadanym nat
eniu przepływu. Model HEC-
RAS jest modelem opracowanym przez U.S. Army Corps of Engineers Hydrologic Engineering Center. Model ten jest szeroko u ywany w Europie i polecany tak e w Polsce jako podstawowe narz dzie analizy przepływów w kanałach otwartych [7]. Model ten odwzorowuje
ustalony przepływ w pełnej gamie przypadków, w tym, zarówno ruch spokojny, jak i rw cy. W
obliczeniach wykorzystuje si jednowymiarowe równanie bilansu energii mechanicznej strumienia:
z i + hi +
αu i2
2g
= z i +1 + hi +1 +
gdzie:
z – rz dna dna koryta [m],
h – napełnienie w korycie [m],
14
αu i2+1
2g
+ hstr
– współczynnik de Saint-Venanta [-],
u – rednia pr dko
w przekroju koryta [m/s],
g – przyspieszenie ziemskie [m/s2],
hstr – wysoko
strat energii mechanicznej [m].
Straty energii w modelu szacuje si wykorzystuj c formuł Manninga.
Dane potrzebne do uruchomienia modelu to:
•
geometria koryta i budowli hydrotechnicznych,
•
współczynniki szorstko ci wg Manninga we wszystkich przekrojach obliczeniowych,
•
nat
enie przepływu w przekroju dopływowym (górnym) i dodatkowa informacja o
warunku brzegowym na brzegu odpływowym (dolnym).
4.3. Migracja zanieczyszcze
Zanieczyszczenie wód płyn cych odbywa si
stancji, których ilo
poprzez wprowadzenie do nich sub-
przekracza okre lone normy. Nast pnie zanieczyszczenia te prze-
mieszczaj si pod wpływem ruchu cz steczek o rodka. Proces ten to adwekcja. Obok adwekcji, ruch molekułsubstancji rozpuszczonej wywołany jest poprzez ró nic st
e . Proces
ten nosi nazw dyfuzji molekularnej. W przypadku procesów burzliwych, uwzgl dnienie turbulencji odbywa si
zazwyczaj za pomoc
analogii do procesu dyfuzji z zastosowaniem
współczynnika wymiany zale nym od stopnia burzliwo ci przepływu. Reasumuj c, transport
masy rozproszonej w strumieniu wody mo e by opisany równaniem uwzgl dniaj cym, zarówno proces adwekcji, jak i dyfuzji lub w przypadku modeli u rednionych dyspersji. W zale no ci od czynników hydrodynamicznych, udział tych dwóch procesów mo e by ró ny,
pocz wszy od przypadku wód stoj cych - wyst puje tylko dyfuzja, a sko czywszy na przypadku przepływów w rzekach, gdzie dominuje adwekcja.
Do oblicze migracji zanieczyszcze wykorzystano własny model obliczeniowy oparty
na ogólnym równaniu transportu masy, a niezb dne parametry hydrauliczne pozyskano z
oblicze wykonanych programem HEC-RAS. Nieustalony w czasie transport zanieczyszcze
w rzece mo na opisa przy pomocy jednowymiarowego równania adwekcji-dyspersji. Równanie to w ogólnym przypadku jest nast puj cej postaci [8]:
∂ (C j S ) ∂ (C j Q )
∂ 2 C j 1 ∂ C j ∂ (S K L )
+
−K L
−
=0
∂t
∂x
∂ x2 S ∂ x ∂ x
gdzie:
enie transportowanej j-tej substancji [mg/m3],
Cj -
st
S -
pole przekroju poprzecznego [m2],
15
enie przepływu [m3/s],
Q -
nat
KL -
współczynnik dyspersji[m2/s].
Kluczowym problemem, niezb dnym do rozwi zania powy szego równanie jest
okre lenie współczynnika dyspersji. Formuły słu
dyspersji wielko ci skalarnej (st
ce do okre lania współczynników
enia lub temperatury) bazuj na teorii G.I. Taylora, która
została opracowana dla przypadku przepływu w przewodach o przekroju kołowym pod
ci nieniem, pocz tkowo dla warunków ruchu laminarnego. Istnieje wiele szczegółowych
postaci formuł umo liwiaj cych obliczanie wspominanego współczynnika [8]. W przypadku
koryt otwartych, cz sto stosowana jest formuła Eldera:
K L = 5.93 ⋅hv *
gdzie:
h
– gł boko
v * - tzw. pr dko
rzeki,
dynamiczna:
v* =
n gu
Rh1 / 6 ,
g
– przyspieszenie ziemskie,
n
– współczynnik oporu wg Manninga,
Rh – promie hydrauliczny,
Rh =
A
A
Oz
(1)
– pole przekroju poprzecznego rzeki,
Oz – obwód zwil ony.
Ze wzgl du na prostot , zale no
Eldera jest powszechnie stosowana do obliczania współ-
czynników dyspersji. Fischer stwierdził, i warto ci współczynników dyspersji obliczane z
powy szej zale no ci mog by zani one, poniewa zale no
ta nie uwzgl dnia poprzecz-
nych zmian pr dko ci w przekroju. Fischer opublikowałw 1975 prost zale no
do oblicza-
nia współczynników dyspersji, na podstawie parametrów hydraulicznych przepływu, tj. gł boko ci, szeroko ci, redniej pr dko ci i pr dko ci dynamicznej wody [20]:
K L = 0.11 ⋅
gdzie:
B
– szeroko
koryta rzeki.
16
u 2 B2
−
hv *
Formuła ta jest cz sto stosowana w przypadku okre lania współczynnika dyspersji w przypadku cieków naturalnych [5,19] i została zastosowana w modelowaniu transportu zanieczyszcze w przypadku niniejszego opracowania.
Zastosowanie modelu jednowymiarowego w przypadku transportu zanieczyszcze ,
wymaga tak e zało enia, e rozwa ane st
enie jest rednie w całym przekroju poprzecz-
nym. Zawsze istnieje pewna strefa, zwana stref mieszania, w której nast puje wyrównanie
st
enia w całym przekroju poprzecznym cieku. Istniej w literaturze wzory, które pozwalaj
na oszacowanie tej strefy, w zale no ci od usytuowania zrzutu w stosunku do odbiornika
(zrzut w osi lub brzegowy). Cz sto stosowan formuł w przypadku zrzutu brzegowego jest
wzór [8]:
LM = 0,536 ⋅
u ⋅ B2
KT
gdzie:
LM
– długo
KT
– współczynnik dyspersji w kierunku poprzecznym.
drogi mieszania,
Formuł na okre lenie współczynnik dyspersji w kierunku poprzecznym mo na przytoczy za
Elderem:
K T = 0.23 ⋅hv *
Formuła ta została wykorzystana w dalszej cz
ci opracowania do okre lenia długo ci drogi
mieszania w przypadku analizowanych zrzutów cieków.
17
5. CHARAKTERYSTYKA HYDROLOGICZNA WÓD POWIERZCHNIOWYCH
Poni sza charakterystyka hydrologiczna została wykonana na podstawie opracowania [9] i opracowa IMGW [11,12] oraz prac własnych [np.15].
5.1. Ogólna charakterystyka hydrograficzna gminy Ko cierzyna
Obszar gminy Ko cierzyna le y w obr bie trzech jednostek hydrograficznych: dorzecza Wdy, Wierzycy i Raduni.
Dorzecze Raduni obejmuj niewielkie fragmenty gminy na północ od wsi Skorzewo.
Obszar poło ony na zachód od Ko cierzyny i dróg ł cz cych Ko cierzyn z Kłobuczynem i
Sarnowymi, wchodzi w skład zlewni Wdy, a na wschód do zlewni Wierzycy. Obie wy ej wymienione zlewnie odwadniaj ponad 95% powierzchni gminy. Oddzielone s one od zlewni
Raduni działem wodnym I rz du, biegn cym najwy szymi partiami terenu w tej cz
ci gminy.
Granic mi dzy zlewni Wdy i Wierzycy stanowi działwodny II rz du. Zostałon przedstawiony na mapie z podziałem hydrograficznym na rysunku 3.
Rzeka Wierzyca na obszarze gminy na północ od m. Wielki Klincz płynie dolin szeroko ci 100 - 250 m, a samo koryto rzeki nie jest szersze ni 2 - 4 m. Od granicy gminy , a
do uj cia do jez. Wierzysko rzeka płynie dolin równole nikow . Wypływaj c z jeziora rzeka
zmienia kierunek na południkowy. Szeroko
szeroko
doliny wynosi tu 50 - 70 m, a samo koryto ma
4 - 5 m. Na tym odcinku zlokalizowany jest posterunek wodowskazowy Sarnowy.
Po wypłyni ciu z jez. Zagnanie rzeka tworzy silne meandry. W okolicy m. Nowa Kiszewa
rzeka wypływa poza granice gminy. W zlewni Wierzycy zlokalizowane s obecnie dwa zrzuty
cieków z oczyszczalni w Wielkim Klinczu (Wierzyca km 154+300 wg IMGW) oraz z oczyszczalni w Ko cierzynie.
Zachodnia cz
gminy odwadniana jest przez rodkowy odcinek rzeki Wdy, która
wpływa na teren gminy poni ej jez. Schodno. Nast pnie płynie równole nikow dolin , w
okolicach m. W glikowice skr ca ma wschód i płynie południkowo wzdłu drogi W glikowice
- Czarlina. Na tym odcinku Wda jest wyprostowana i uregulowana. Po wypłyni ciu z jez. Słupinko rzeka płynie do jez. Radolnego, b d cego cz
Cze
północno-zachodni
i zachodni
ci kompleksu jezior Wdzydzkich.
gminy odwadniaj
liczne dopływu Wdy.
`Główny dopływ - Trzebiocha, w górnym biegu zwana Borow i Pilic , w rodkowym - Graniczn , a dopiero od jez. Sudomie - Trzebioch , wpływa do Wdy w okolicach m. Loryniec.
Poni ej zlokalizowany jest posterunek wodowskazowy Wawrzynowo.
Borowa wypływa z jez. Sumino, przepływa przez jez. Gostomskie, a nast pnie płynie
dolin niewyra n , cz
ciowo zabagnion . Czarna Wda, zwana tak e Czyst Wod wypływa
z niszy ródlanej na pograniczu wysoczyzny morenowej i sandru, w który wcina si tworz c
rynn posiadaj c strome zbocza i płaskie, cz
18
ciowo zabagnione dno.
Rys.3. Zlewnie Wdy i Wierzycy na Mapie Podziału Hydrograficznego Polski
ródłem danych hydrograficznych jest Mapa Podziału Hydrograficznego Polski wykonana przez Zakład
Hydrografii i Morfologii Koryt Rzecznych IMGW na Zamówienie Ministra rodowiska i sfinansowana ze rodków Narodowego Funduszu Ochrony rodowiska i Gospodarki Wodnej. [2]
19
Pilica jest dalszym ci giem Borowej. W okolicach m. Kacza wpływaj do Pilicy dwa
dopływy: Dłu nica i Kania, która w górnym biegu nosi nazw Ow niczka. Doliny tych rzek s
w skie i zazwyczaj charakteryzuj si do
płaskim dnem. Rakownica wypływa w okolicach
Skorzewa. W dolnym odcinku przepływa przez jeziora rynnowe: Wieprznickie, Garczyn i
Graniczne.
Rzeka Graniczna do jez. Sudomie płynie w zabagnionej dolinie, a od jez. Sudomie ju
jako Trzebiocha, wykorzystywana jest przez stawy w okolicach Grzybowskiego Młyna.
Bardzo istotnym elementem w charakterystyce warunków hydrograficznych zlewni
Wdy s jeziora, których liczba jest znaczna. Najwi ksze z nich to kompleks jez. Wdzydze
Północne, Radolne, Gołu i Jelenie. Kompleks Wdzydze stanowi najpi kniejszy rejon wód
stoj cych w województwie gda skim. Wdzydze Północne s zagospodarowane rekreacyjnie
(o rodki wczasowe, zajazd, stanica wodna, usytuowane głównie na brzegach północnym i
północno-wschodnim).
Z pozostałych jezior gminy najwi ksze to; Sudomie, Osuszyno, Zagnanie i Gatno. Na
terenie gminy 33 jeziora maj powierzchni wi ksz ni 10 ha. Najcz
ciej s to jeziora po-
chodzenia rynnowego, wytopiskowego i morenowego.
W zlewni Wdy w granicach gminy zlokalizowane s obecnie dwa zrzuty cieków z
oczyszczalni w Łubianie do rzeki Pilicy w km 4+000 oraz z oczyszczalni we Wdzydzach Kiszewskich przez staw szuwarowy do jeziora Gołu (kompleks jezior Wdzydzkich).
5.2. Hydrologia rzeki Wierzycy
Rzeka Wierzyca jest lewostronnym dopływem Wisły o długo ci około 172,56 km. Wierzyca wpada do Wisły na jej 876,7 km biegu jako lewostronny dopływ w okolicach miasta
Gniewu. Całkowita powierzchnia zlewni rzeki Wierzycy wynosi około 1602,6 km2 . Wierzyca
wypływa na Pojezierzu Kaszubskim niedaleko wsi Piotrowo ok.13 km na pn.wsch. od Ko cierzyny Główne dopływy Wierzycy to: Kacinka, Wietcisa z Rutkownic i Strug spod Trzci ska,
Piesienica, W giermuca, Janka z dopływami Lisk i Bek . Ich zestawienie przedstawiono w
tab.3. Na obszarze zlewni rzeki Wierzycy wyst puj przewa nie jeziora rynnowe o wydłu onym kształcie. Kierunek przebiegu rynien jeziornych jest zgodny z kierunkiem spływu wód
powierzchniowych. Do wi kszych jezior wyst puj cych na tym obszarze zaliczy mo na jez.:
Borzechowskie Wielkie, Kr g, Zagnanie, Grabowskie, Przywidzkie, Wierzysko, Piotrowskie.
Schemat hydrograficzny rzeki przedstawiono na rys. 4.
20
rzeka Wisła
2
A=1602.0 km
Brody Pomorskie km: 11.27 A=1544.2 km2
km: 13.15
A=1538.3 km2
rz. Janka
A=1361.2 km2
A=177.1 km2
Pelplin km: 32.0 A=1331.0 km
km: 38.50
A=51.1 km2
most tymczasowy km: 44.84
A=1303.0 km2
2
rz. W giermuca
2
A=168.4 km2
A=1134.6 km
2
Starogard km: 62.0 A=847.0 km
km: 72.59
A=1043.1 km2
rz. Piesienica
2
A=204.5 km2
A=838.6 km
Zapowiednik km: 87.27 A=794.3 km2
A=787.0 km2
rz. Wietcisa
2
A=284.6 km
2
A=602.4 km
Skarszewy
km: 9.8
A=235.7 km2
km: 93.17
Bo epole Szlacheckie km: 113.59 A=401.7 km2
2
A=400.0 km
rz. Kacinka
2
A=270.5 km
2
A=129.5 km
2
A=224.6 km
dopływ z jez. Kr g
2
2
A=179.5 km
A=45.1 km
A=44.1 km2
Sarnowy km: 142.41 A=125.5 km
2
wodowskaz
wodowskaz zlikwidowany
Rys.4. Schemat hydrograficzny rzeki Wierzycy (km wg IMGW 2004)
21
Tabela 3: Główne dopływy Wierzycy
Kilometr rzeki
Dopływ
Prawy/lewy
Janka
P
13+150
W giermuca
P
38+500
Piesienica
P
72+590
Wietcisa
L
93+170
Mała Wierzyca
L
114+940
2004
Przepływy charakterystyczne w przekrojach wodowskazowych, zestawione w tabeli 4 przyj to za opracowaniem IMGW [11]. Warto ci przepływów w innych przekrojach charakterystycznych zestawiono w tabeli 5.
Tabela 4: Przepływy charakterystyczne w przekrojach wodowskazowych na rzece
Wierzycy
Wodowskaz
Brody Pomorskie
km 11+270
Zapowiednik
km 87+270
Bo epole Szlacheckie
km 113+590
Sarnowy
km 142+410
SSQ [m3/s]
SNQ [m3/s]
8.77
3.99
5.48
2.35
2.83
1.16
0.90
0.51
22
Tabela 5: Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ obliczone przez IMGW [11] dla charakterystycznych miejsc dla rzeki Wierzyca
Miejsce
SSQ [m3/s]
SNQ [m3/s]
Przed mostem w Zieleninie
0.43
0.2
Za dopływem z jeziora
Kr g
1.57
0.88
Za dopływem Małej Wierzycy
1.91
1.03
Jaroszewy - okolice
2.96
1.23
Za dopływem Wietcisy
5.45
2.34
Za dopływem W giermucy
7.07
3.21
5.3. Hydrologia rzeki Wdy
Rzeka Wda jest lewostronnym dopływem Wisły o długo ci około 198.4 km. Wda
wpada do Wisły na jej 813,5 km biegu jako lewostronny dopływ w okolicach miasta wiecia.
Całkowita powierzchnia zlewni rzeki Wdy wynosi około 2325,2 km2. Wda wypływa z jeziora
Wieckiego na wysoko ci około 155.5 m n.p.m. W górnym odcinku rzeka przepływa przez
Pojezierze Kaszubskie charakteryzuj ce si ukształtowaniem morenowym. Dolina Wdy powstała w okresie topnienia lodowca, którego wody przemieszczały si w kierunku południowo-wschodnim w kierunku pradoliny toru skoeberswaldzkiej. Wi ksza cz
zlewni pokryta
jest niskiej jako ci glebami (piaszczyste i wirowe utwory sandrowe). Ze wzgl du na wyst puj ce liczne jeziora rynnowe i wytopiskowe oraz wysoki poziom lesisto ci zlewni (Bory Tucholskie) zlewnia rzeki Wdy nale y do bardzo atrakcyjnych rejonów turystycznych. Na jej
terenie usytuowane s parki Krajobrazowe: Wdzydzki oraz Wdecki oraz rozległy kompleks
wielkich jezior Wdzydze i Gołu . Główne dopływy Wdy to: Trzebiocha, Niechwaszcz, Zelgoszczówka, Prusina, Sobina, Wyrwa Ich zestawienie przedstawiono w tab.6. W dolnej cz ci Wdy zlokalizowane s zaporowe zbiorniki wodne ( ur, Gródek). Poni ej 25 km (wg 2004)
na długo ci 6110 m biegnie stare koryto Wdy. Schemat hydrograficzny rzeki przedstawiono
na rys. 5.
23
lewobrze ny dopływ rz. Wisły
Bł dno km: 65.875 A=1387.7 km
km: 80.450
dopływ z jeziora Słonego
A=1235.5 km2
A=84.4 km2
A=1151.1 km2
A=1337.4 km2
2
rz. Brzezianek
2
A=98.0 km2
A=1239.4 km
km: 82.500
Czarna Woda km: 133.695 A=940.1 km2
2
km: 135.035
Kanał Czarnowodzki (odpływ)
A=918.8 km
rz. Niechwaszcz
2
A=210.9 km2
A=707.9 km
Jaz w Górkach km: 154.950
Jeziorna km: 157.335 A=538.1 km2
jeziora
Wdzydzkie
km: 166.0
Wawrzynowo km: 171.980 A=421.2 km
rz. Trzebiocha
A=420.5 km2
A=246.4 km2
A=174.1 km2
2
km: 172.485
jezioro
Wieckie
km: 198.4
wodowskaz
ródła
Rys.5. Schemat hydrograficzny rzeki Wdy do wodowskazu Bł dno (km wg IMGW 2004)
24
Tabela 6: Główne dopływy Wdy
Kilometr rzeki
Dopływ
Prawy/lewy
dopływ z jez. Karpno
L
186.580
rzeka Trzebiocha
L
172.485
dopływ z jez. Czystego
L
157.110
rzeka Studzienicka Struga
L
138.615
rzeka Niechwaszcz
P
135.035
dopływ z jez. Trzechowskiego
L
115.500
rzeka Zelgoszczówka
L
93.160
dopływ z jez. Słone
L
82.500
rzeka Brzezianek
P
80.450
dopływ z jez. Brze no
P
66.490
rzeka Prusina
P
43.300
rzeka Sobina
L
33.100
dopływ z jeziora Stelchno
L
16.890
2004
Przepływy charakterystyczne w przekrojach wodowskazowych, zestawione w tabeli 7 przyj to za opracowaniem IMGW [12]. Warto ci przepływów w innych przekrojach charakterystycznych zestawiono w tabeli 8.
Tabela 7: Przepływy charakterystyczne w przekrojach wodowskazowych na rzece
Wdzie
Wodowskaz
SSQ [m3/s]
SNQ [m3/s]
Wawrzynowo
3.10
2.02
Czarna Woda
6.36
3.35
Bł dno
9.06
6.03
Kr plewice
11.67
0.17
25
Tabela 8: Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ obliczone przez IMGW [11] dla charakterystycznych miejsc dla rzeki Wda
Miejsce
SSQ [m3/s]
SNQ [m3/s]
Wpływ do jeziora Schodno
2.87
1.87
Wypływ z jeziora Wdzydze
3.60
2.35
Niechwaszcz - dopływ
6.26
3.30
Dopływ z jez. Szlachty
6.52
3.44
Dopływ z Jez. Trzechowskiego
6.85
3.61
Dopływ z Jez. Słone
7.43
4.02
Prusina –dopływ
10.10
6.72
Sobina - dopływ
11.36
3.82
Wyrwa - uj cie
12.45
4.72
Ze wzgl du na niezb dne do wykonania oblicze hydraulicznych warto ci przepływów charakterystycznych na ciekach tworz cych sie dopływów górnej Wdy przez rzek Trzebioch ,
przepływy te przyj to za opracowaniem Hydroprojektu [14] oraz na podstawie własnych oblicze hydrologicznych. Zestawienie przepływów charakterystycznych w wybranych przekrojach dodatkowych zestawiono w tabeli 9.
Tabela 9: Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ dla charakterystycznych miejsc na
ciekach z górnej zlewni rzeki Wdy
Rzeka
SSQ [m3/s]
SNQ [m3/s]
Pilica (uj cie do rzeki Granicznej)
0.52
0.23
Graniczna
km 1+730
0.86
0.39
Graniczna (j. Sudomie)
1.319
0.53
Trzebiocha (uj cie do
Wdy)
2.02
1.18
D brznica (uj cie do Trzebiochy)
0.188
0.068
26
6. ODPROWADZANIE CIEKÓW DO WÓD POWIERZCHNIOWYCH
Poni szy krótki opis sposobu odprowadzania
cieków oczyszczonych do wód po-
wierzchniowych na terenie gminy Ko cierzyna, dotyczy stanu istniej cego oraz dwóch rozpatrywanych w realizowanej koncepcji gospodarki wodno- ciekowej na terenach chronionych
Gminy Ko cierzuna wariantów lokalizacji oczyszczalni. Charakterystyk
stanu obecnego
wykonano na podstawie opracowania [16-18] oraz operatów wodnoprawnych [10], na podstawie których uzyskano pozwolenia wodnoprawne na działanie wspominanych zakładów.
Dane dotycz ce stanu projektowanego przyj to na podstawie bilansu cieków wykonanego
na rzecz realizowanej koncepcji.
6.1. Stan istniej cy
Obecnie na obszarze gminy Ko cierzyna eksploatowane s trzy oczyszczalnie cieków - w Łubianie, Wdzydzach Kiszewskich oraz w Wielkim Klinczu. Dodatkowo w koncepcji
rozpatruje si mo liwo
korzystania z istniej cej miejskiej oczyszczalni w Ko cierzynie. Po-
ni ej zamieszczono syntetyczne opisy tych zakładów w uj ciu hydrologicznym.
Oczyszczalnia w Łubianie
Oczyszczalnia cieków zlokalizowana jest w zlewni rzeki Wdy. Odprowadzenie cieków oczyszczonych nast puje do rzeki Pilicy (Pieliski) w km 4+000. Rzeka Pilica jest dopływem rzeki Granicznej wpadaj cej do jeziora Sudomie, poł czonego z jeziorem
Nast pnie z jeziora
ółnowo.
ółnowo wypływa rzeka Trzebiocha b d ca lewostronnym dopływem
rzeki Wdy. Do rzeki Pilicy odprowadzane s
ł cznie jednym zrzutem oczyszczone cieki
technologiczne, sanitarne oraz deszczowe.
Oczyszczalnia we Wdzydzach Kiszewskich
cieki po oczyszczeniu w mechanicznobiologicznej oczyszczalni z symultanicznym
str caniem fosforu odprowadzane s
do sztucznego stawu szuwarowego poł czonego z
jeziorem Gołu w kompleksie jezior Wdzydzkich (zlewnia Wdy). Powierzchnia jeziora Gołu
wynosi 536ha, a rednia gł boko
to 7,6 m. Oczyszczalnia usytuowana jest na polanie z
trzech stron (północnej, wschodniej i zachodniej) otoczonej lasem sosnowym o wysoko ci 34 m. Odległo
oczyszczalni od jeziora wynosi około 300m.
Oczyszczalnia w Wielkim Klinczu
Teren oczyszczalni zlokalizowany jest w naturalnym obni eniu terenu w odległo ci
ok. 25m od koryta rzeki Wierzycy. Najbli sza zabudowa mieszkaniowa znajduje si w odległo ci ok. 100 m (pojedyncza zabudowa zagrodowa) od granicy przedmiotowej działki. Pozostałe tereny s siaduj ce z oczyszczalni
cieków stanowi grunty rolne, podmokła ł ka
27
(torfowisko) i fragment lasu ł gowego rosn cego nad brzegiem rzeki Wierzycy (ok. 25m od
granicy działki).
Odbiornikiem cieków oczyszczonych z oczyszczalni cieków w Wiel-
kim Klinczu jest rzeka Wierzyca. Wylot cieków zlokalizowany jest około 4,5 km powy ej jeziora Wierzysko w km 154+300 rzeki (wg IMGW). cieki oczyszczone ze zbiornika ko cowego przepływaj grawitacyjnie rur PCV o długo ci ok. 10m (przez wałokalaj cy zbiornik) do
niewielkiego cieku uchodz cego nast pnie (ok. 15m) do rzeki Wierzycy.
Oczyszczalnia Ko cierzyna
Odpływ cieków po ich oczyszczeniu w mechaniczno biologicznej oczyszczalni, zlokalizowanej w Ko cierzynie przy ul. Markubowo 7 nast puje do cieku Bibrowa (dopływ spod
Ko cierzyny) około 1,5 km powy ej jeziora Wierzysko. Ko cowym odbiornikiem cieków jest
w tym wypadku rzeka Wierzyca.
6.2. Stan projektowany
W ramach opracowywanej koncepcji gospodarki wodno- ciekowej na terenach chronionych Gminy Ko cierzyna zało ono dwa warianty eksploatacji oczyszczalni cieków z odprowadzaniem cieków oczyszczonych do wód powierzchniowych. W obu przypadkach do
likwidacji została przewidziana oczyszczalnia we Wdzydzach Kiszewskich, st d nie rozpatruje si jej pracy w modelu symulacyjnym migracji zanieczyszcze . Wariant pierwszy nie przewiduje budowy nowych oczyszczalni, a jedynie wykorzystanie ju istniej cych do oczyszczania zwi kszonej ilo ci cieków doprowadzanych ze skanalizowanych miejscowo ci.
Całkowite ilo ci
cieków doprowadzanych do oczyszczalni zostały oszacowane w
przygotowywanej koncepcji na podstawie aktualnej liczby mieszka ców i turystów w poszczególnych miejscowo ciach. Te oszacowane warto ci wykorzystano do oblicze symulacyjnych. W wariancie drugim przyj to mo liwo
budowy dwóch nowych oczyszczalni cie-
ków. Pierwsza z nich zlokalizowana byłaby w okolicy miejscowo ci W glikowice, a cieki
oczyszczone kierowane byłyby do cieku D brznica (km 1+320), który uchodzi do rzeki Trzebiochy, około 100m powy ej uj cia tej do rzeki Wdy. Druga z projektowanych oczyszczalni
zlokalizowana ma by w miejscowo ci Nowa Kiszewa, le
cej bezpo rednio nad rzek Wie-
rzyc około km 134+490. Lokalizacj wszystkich, zarówno istniej cych, jak projektowanych
oczyszczalni na tle mapy okolic gminy Ko cierzyna z naniesionymi miejscowo ciami, ciekami
wodnymi i wododziałem przedstawiono na rys. 6. Mapa ta pochodzi z opracowywanej koncepcji gospodarki wodno- ciekowej na terenach chronionych Gminy Ko cierzyna.
W tabelach od 10 do 14 zestawiono aktualne oraz projektowane w dwóch wariantach
ilo ci
cieków odprowadzane z poszczególnych oczyszczalni, odpowiadaj ce dopływom
cieków wyst puj cych w trakcie sezonu turystycznego.
28
Rys.6. Przybli ona lokalizacja istniej cych i projektowanych oczyszczalni cieków
29
Tabela 10: Ilo
cieków z oczyszczalni Łubiana
Łubiana (istniej ca)
Pilica
km 4+000
Wariant
Q_ rd
[m3/d]
Q_maxd
[m3/d]
Q_maxh
[m3/h]
Q_ rd
[m3/s]
Q_maxd
[m3/s]
Q_maxh
[m3/s]
SSQ
[m3/s]
SNQ
[m3/s]
Obecne pozwolenie
w-p
1157.00
1352.00
148.40
0.0134
0.0156
0.0412
0.520
0.230
2.6
5.8
7.9
17.9
Aktualne z
uwzgl dnieniem
planowanych sieci
kanalizacyjnych
950.00
1110.00
122.56
0.0110
0.0128
0.0340
0.520
0.230
2.1
4.8
6.5
14.8
wariant I
wariant II
1446.41
1584.38
2102.82
1385.94
246.67
157.06
0.0167
0.0183
0.0243
0.0160
0.0685
0.0436
0.520
0.520
0.230
0.230
3.2
3.5
7.3
8.0
13.2
8.4
29.8
19.0
Tabela 11: Ilo
Q_ rd / Q_ rd / Qmaxh/S Qmaxh/S
SSQ [%] SNQ [%] SQ [%] NQ [%]
cieków z oczyszczalni W glikowice
W glikowice
(projektowana)
D brznica
km 1+320
Wariant
Q_ rd
[m3/d]
Q_maxd
[m3/d]
Q_maxh
[m3/h]
Q_ rd
[m3/s]
Q_maxd
[m3/s]
Q_maxh
[m3/s]
SSQ
[m3/s]
SNQ
[m3/s]
0.00
0.00
0.00
0.0000
0.0000
0.0000
0.188
0.068
0.0
0.0
0.0
0.0
0.00
358.44
0.00
716.88
0.00
89.61
0.0000
0.0041
0.0000
0.0083
0.0000
0.0249
0.188
0.188
0.068
0.068
0.0
2.2
0.0
6.1
0.0
13.2
0.0
36.6
Obecne pozwolenie
w-p
wariant I
wariant II
Tabela 12: Ilo
Q_ rd / Q_ rd / Qmaxh/S Qmaxh/S
SSQ [%] SNQ [%] SQ [%] NQ [%]
cieków z oczyszczalni Wielki Klincz
Wlk. Klincz
(istniej ca)
Wierzyca
km 154+300
Wariant
Q_ rd
[m3/d]
Q_maxd
[m3/d]
Q_maxh
[m3/h]
Q_ rd
[m3/s]
Q_maxd
[m3/s]
Q_maxh
[m3/s]
SSQ
[m3/s]
SNQ
[m3/s]
Obecne
pozwolenie w-p
660.00
1120.57
88.20
0.0076
0.0130
0.0245
0.430
0.200
1.8
3.8
5.7
12.3
Aktualne z
uwzgl dnieniem
planowanych sieci
kanalizacyjnych
333.35
541.70
87.40
0.0039
0.0063
0.0243
0.430
0.200
0.9
1.9
5.6
12.1
wariant I
wariant II
464.30
386.99
803.60
648.98
87.40
87.40
0.0054
0.0045
0.0093
0.0075
0.0243
0.0243
0.430
0.430
0.200
0.200
1.2
1.0
2.7
2.2
5.6
5.6
12.1
12.1
Tabela 13: Ilo
Q_ rd /
Q_ rd / Qmaxh/S Qmaxh/S
SSQ [%] SNQ [%] SQ [%] NQ [%]
cieków z oczyszczalni Ko cierzyna
Ko cierzyna
(istniej ca)
Bibrowa
Wierzyca
km 1+200
km 147+800
przepływy
charakt.
Wierzyca
Sarnowy
Wariant
Q_ rd
[m3/d]
Q_maxd
[m3/d]
Q_maxh
[m3/h]
Q_ rd
[m3/s]
Q_maxd
[m3/s]
Q_maxh
[m3/s]
SSQ
[m3/s]
SNQ
[m3/s]
Obecne
pozwolenie w-p
3600.00
12000.00
500.00
0.0417
0.1389
0.1389
0.900
0.510
4.6
8.2
15.4
27.2
Aktualne z
uwzgl dnieniem
planowanych sieci
kanalizacyjnych
3307.00
6048.00
252.00
0.0383
0.0700
0.0700
0.900
0.510
4.3
7.5
7.8
13.7
wariant I
wariant II
3367.21
3367.21
6168.42
6168.42
267.05
267.05
0.0390
0.0390
0.0714
0.0714
0.0742
0.0742
0.900
0.900
0.510
0.510
4.3
4.3
7.6
7.6
8.2
8.2
14.5
14.5
30
Q_ rd /
Q_ rd / Qmaxh/S Qmaxh/S
SSQ [%] SNQ [%] SQ [%] NQ [%]
Tabela 14: Ilo
cieków z oczyszczalni Nowa Kiszewa
Nowa Kiszewa
(projektowana)
Wierzyca
km 134+490
Wariant
Q_ rd
[m3/d]
Q_maxd
[m3/d]
Q_maxh
[m3/h]
Q_ rd
[m3/s]
Q_maxd
[m3/s]
Q_maxh
[m3/s]
SSQ
[m3/s]
SNQ
[m3/s]
0.00
0.00
0.00
0.0000
0.0000
0.0000
1.570
0.880
0.0
0.0
0.0
0.0
0.00
77.31
0.00
154.62
0.00
19.33
0.0000
0.0009
0.0000
0.0018
0.0000
0.0054
1.570
1.570
0.880
0.880
0.0
0.1
0.0
0.1
0.0
0.3
0.0
0.6
Obecne
pozwolenie w-p
wariant I
wariant II
Q_ rd /
Q_ rd / Qmaxh/S Qmaxh/S
SSQ [%] SNQ [%] SQ [%] NQ [%]
Bior c pod uwag aktualne i projektowane lokalizacje oczyszczalni mo na zauwa y ,
e wyst puj tu do
korzystne stosunki mi dzy redni ilo ci
cieków zrzucanych do od-
biorników we wszystkich wariantach a charakterystycznymi rednimi przepływami w odbiornikach. Ilo
cieków w relacji do przepływów w korytach nie przekracza w tym przypadku
5%. W sytuacji wyst powania
rednich niskich przepływów stosunek ten nie przekracza
10%. Wi kszy udział cieków w przepływie korytowym mo e pojawia tylko w sytuacjach
ekstremalnych, to jest gdy porówna si maksymalne mo liwe godzinowe rzuty cieków w
stosunku do niskich przepływów w odbiornikach. Najwi ksza zmiana wydatku
cieków
oczyszczonych w przepływie korytowym mógłaby wyst pi w cieku D brznica w wyniku zrzutu z projektowanej oczyszczalni w W glikowicach. Najmniejsz zmian hydrologicznych warunków przepływu spowodowałoby wprowadzanie cieków oczyszczonych do rzeki Wierzycy
w ilo ci oszacowanej dla projektowanej oczyszczalni w Nowej Kiszewie.
Ogólnie mo na stwierdzi , e istniej ce i projektowane zrzuty cieków, w sytuacji
normalnej eksploatacji oczyszczalni i wyst powania rednich warunków hydrologicznych nie
spowoduj
nadmiernych ilo ciowych zmian hydrologicznych w wodach powierzchniowych.
Potwierdzaj to aktualne pozwolenia wodnoprawne, wydane dla istniej cych zakładów. Wydaje si równie , e jest mo liwe rozbudowywanie oczyszczalni i zwi kszanie zrzutu cieków
oczyszczonych. Wymaga to jednak ka dorazowo analizy poszczególnych rozwi za , szczególnie w kwestii czasu migracji zanieczyszcze , zrzucanych w postaci cieków oczyszczonych, do najbli szego z jezior znajduj cego si na drodze przepływu. Zagadnieniu temu powi cono kolejny rozdziałopracowania.
31
7. OBLICZENIA SYMULACYJNE
Na podstawie wcze niejszej analizy hydrologicznej, wizji w terenie oraz wykonanych
pomiarów hydrometrycznych, wykonany zostałmodel matematyczny sieci cieków w analizowanych cz
ciach zlewni rzek Wdy oraz Wierzycy. Zlewnie te oddziela linia wododziału
(rys.6). Z tego wzgl du wykonano dwa niezale ne modele: fragmentu zlewni rzeki Wdy oraz
fragmentu zlewni rzeki Wierzycy. W ka dym z tych modeli w pierwszej kolejno ci wykonano
obliczenia poło enia zwierciadła wody oraz rozkładu pr dko ci w warunkach ruchu ustalonego dla przepływów SSQ i SNQ wzdłu poszczególnych cieków za pomoc programu HECRAS [5]. Nast pnie, uzyskane wyniki posłu yły do oblicze nieustalonego transportu zanieczyszcze
w badanych sieciach cieków. Symulacje te przeprowadzono w warunkach naj-
mniej korzystnych ze wzgl du na wpływ na jako
wód rzeki, czyli analizuj c przepływ sub-
stancji nierozkładalnej i niepodlegaj cej reakcjom w postaci tzw. trasera. W warunkach
wprowadzania zanieczyszcze biodegradowalnych (z takimi mamy do czynienia w rozwa anym przypadku zrzutu cieków oczyszczonych z oczyszczalni cieków) wyniki te mog by
znacznie korzystniejsze pod wzgl dem zasi gu jak i czasu przebywania wprowadzonych do
rzeki ładunków poszczególnych substancji.
7.1. Numeryczne modele rzek
Wykonane zostały dwa niezale ne modele matematyczne sieci rzek: dla zlewni rzeki
Wdy oraz zlewni rzeki Wierzycy (odpowiednio rys. 7 oraz 8). W przypadku zlewni Wdy uwzgl dnione zostały nast puj ce cieki: rzeka Pilica od km 5+550 do km 0+000 (do jej uj cia do Granicznej) wraz z uwzgl dnieniem zrzutu cieków z O Łubiana w km 4+000, rzeka Graniczna od
km 3+000 do km 0+000 (do jej uj cia do jeziora Sudomie) wraz z wł czeniem dopływu rzeki Pilicy w km 2+130, rzeka Trzebiocha od km 7+620 do km 0+000 (do jej uj cia do Wdy) wraz z
uwzgl dnieniem jeziora Sudomie i ółwno (km od 7+620 do 4+940 jej biegu) oraz wł czeniem
dopływu rzeki D brznica w km 0+100, rzeka D brznica od km 1+320 (zrzut cieków z projektowanej O
W glikowice) do km 0+000 (do jej uj cia do rzeki Trzebiochy), rzeka Wda od km
173+000 do km 166+000 (do jej uj cia do jeziora Słupinko) wraz z wł czeniem dopływu rzeki
Trzebiochy w km 172+485. W przypadku zlewni Wierzycy uwzgl dnione zostały nast puj ce
cieki: Bibrowa od km 1+320 (zrzut cieków z O
Ko cierzyna) do km 0+000 (do jej uj cia do
jeziora Wierzysko), rzeka Wierzyca od km 154+300 (zrzut cieków z O Wielki Klincz) do km
41+770 (przekrój sonda owy IMGW [11]) wraz z wł czeniem jeziora Wierzysko (od km 148+950
do km 147+360 jej biegu), jeziora Zagnanie (od km 141+450 do km 140+500) oraz wł czeniem
dopływu z Bibrowej przez jezioro Wierzysko w km 147+850, dopływu z jeziora Przywłoczno i
Czerwonko w km 125+100 i zrzutów cieków z 2 oczyszczalni: O Wielki Klincz w km 154+300
oraz projektowanej O Nowa Kiszewa w km 134+490 biegu rzeki Wierzycy.
32
Rys.7. Model sieci rzecznej zlewni rzeki Wdy ( ródło: HEC-RAS)
Rys.8. Model sieci rzecznej zlewni rzeki Wierzycy ( ródło: HEC-RAS)
7.2. Wyniki oblicze hydraulicznych
W ka dym modelu odtworzona została sie cieków wraz z ich w złami poł czeniowymi oraz ich geodezyjne poło enie w terenie. W modelach wykorzystane zostały dane dotycz ce geometrii przekrojów poprzecznych w charakterystycznych punktach cieków. Zestawione zostały tak e dane dotycz ce współczynnika oporów, który okre lono zgodnie z formuł Manninga (p.4.1.2 niniejszego opracowania). Dodatkowo wyznaczone zostały przekroje
po rednie (co 20 m) na drodze interpolacji geometrycznej, któr umo liwia program HECRAS. Uzyskane profile przedstawiono na rys.9 i 10.
33
Wda
WDA Reach 2
T
R
Z
E
B
I
O
C
H
A
150
148
146
W
D
A
R
e
a
c
h
D
Ê
B
R
Z
N
I
C
A
R 1
e
a
c
h
R
e
a
c
h
2
1
J
e GRANICZNA Reach 2
z
i
o
r
o
TRZEBIOCHA Reach 1
R
e
a
c
h
G
R
A
N
I
C
Z
N
A
PILICA Reach 1
Legend
WS SSQ [m3/s]
Ground
R
e
a
c
h
1
1
Elevation (m)
144
142
140
138
136
134
132
0
5000
10000
15000
20000
25000
Main Channel Distance (m)
Rys.9. Profile cieków uwzgl dnione w modelu zlewni rzeki Wdy ( ródło: HEC-RAS)
Wierzyca
WIERZYCA Reach 4
J
e
z
i
o
r
o
160
K
r
¹
g
140
R
e
a
c
h
1
Elevation (m)
120
WIERZYCA Reach 3
J
e
z
i
o
r
o
Z
a
g
n
a
n
i
e
W
I
E
R
Z
Y
C
A
R
e
a
c
h
2
B
I
B
R
O
W
A
R
e
a
c
h
1
W
I
E
R
Z
Y
C
A
Legend
WS SSQ
Ground
R
e
a
c
h
1
R
e
a
c
h
1
100
80
60
40
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
Main Channel Distance (m)
Rys.10. Profile cieków uwzgl dnione w modelu zlewni rzeki Wierzycy ( ródło: HEC-RAS)
Przepływ przez jeziora w wykonanych modelach odtworzono okre laj c hipotetyczn szeroko
strumienia wody i przyjmuj c przekrój obliczeniowy tak jak w przypadku modelowanych
cieków.
Nast pnie wykonane zostały obliczenia hydrauliczne dla dwóch wariantów przepływów charakterystycznych (SNQ i SSQ) oraz dwóch wariantów zrzutu cieków (p.6) przyjmuj c rednie dobowe nat
enia dopływu cieków do odbiornika. Przykładowe wyniki w prze-
krojach charakterystycznych dla przepływu SSQ i SNQ przedstawiono na rysunkach 11 i 12.
34
a) Rzeka Pilica, przekrój w km 5+550 –most na drodze nr 20
Wda
Przekrój nr 001, most na drodze nr 20, km 5+550
.12
153
.0616
.12
Legend
WS SSQ [m3/s]
WS SNQ [m3/s]
152
Ground
Elevation (m)
Bank Sta
151
150
149
148
0
2
4
6
8
10
Station (m)
b) Rzeka Graniczna, przekrój w km 1+730
Wda
Przekrój nr 004, Graniczna km 1+730
.12
147.5
.0126
.12
Legend
WS SSQ [m3/s]
147.0
WS SNQ [m3/s]
146.5
Bank Sta
Elevation (m)
Ground
146.0
145.5
145.0
144.5
0
2
4
6
8
10
Station (m)
c) Rzeka Trzebiocha, przekrój w km 3+560, most Grzybowo
Wda
Przekrój nr 007, mostek Grzybowo, km 3+560
.12
142.2
.035
.12
Legend
WS SSQ [m3/s]
142.0
WS SNQ [m3/s]
Elevation (m)
141.8
Ground
Bank Sta
141.6
141.4
141.2
141.0
140.8
0
2
4
6
8
10
12
Station (m)
d) Rzeka D brznica, przekrój w km 0+000 – przekrój w miejscu uj cia do rzeki Trzebiochy
Wda
Przekrój nr 014, ujœ cie Dêbrznicy do Trzebiochy, km 0+000
.12
138.5
.08
.12
Legend
WS SSQ [m3/s]
138.0
WS SNQ [m3/s]
137.5
Bank Sta
Elevation (m)
Ground
137.0
136.5
136.0
135.5
0
1
2
3
4
5
6
Station (m)
Rys.11a. Przykładowe wyniki oblicze hydraulicznych w charakterystycznych przekrojach
obliczeniowych w modelu zlewni rzeki Wdy ( ródło: HEC-RAS)
35
e) Rzeka Trzebiocha, przekrój w km 0+100, uj cie do Wdy
Wda
Przekrój nr 008, ujœ cie Dêbrznicy, km 0+100
.12
137.0
.035
.12
Legend
WS SSQ [m3/s]
136.8
WS SNQ [m3/s]
Ground
136.6
Elevation (m)
Bank Sta
136.4
136.2
136.0
135.8
135.6
0
2
4
6
8
10
12
Station (m)
f) Rzeka Wda, przekrój w km 171+980 – wodowskaz Wawrzynowo
Wda
Przekrój nr 010, wodowskaz Wawrzynowo, km 171+980
.12
138.0
.0315
.12
Legend
WS SSQ [m3/s]
137.5
WS SNQ [m3/s]
137.0
Bank Sta
Elevation (m)
Ground
136.5
136.0
135.5
135.0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Station (m)
g) Rzeka Wda, przekrój w km 168+590 – most drewniany w Czarlinie
Wda
Przekrój nr 010, most w Czarlinie, km 168+590
.12
137.5
.08
.12
Legend
WS SSQ [m3/s]
137.0
WS SNQ [m3/s]
Ground
136.5
Elevation (m)
Bank Sta
136.0
135.5
135.0
134.5
134.0
0
5
10
15
20
25
Station (m)
Rys.11b. Przykładowe wyniki oblicze hydraulicznych w charakterystycznych przekrojach
obliczeniowych w modelu zlewni rzeki Wdy – ci g dalszy ( ródło: HEC-RAS)
36
a) Rzeka Wierzyca, przekrój w km 154+300 – miejsce zrzutu cieków z O Wielki Klincz
Wierzyca
Przekrój nr 001, OS Wielki Klincz, km 154+300
.12
152.0
.063
.12
Legend
WS SSQ
151.8
WS SNQ
151.6
Bank Sta
Elevation (m)
Ground
151.4
151.2
151.0
150.8
0
2
4
6
8
10
Station (m)
b) Rzeka Wierzyca, przekrój w km 147+360
Wierzyca
Przekrój nr 004, km 147+360
.12
145.9
.024
.12
Legend
WS SSQ
145.8
WS SNQ
Ground
145.7
Elevation (m)
Bank Sta
145.6
145.5
145.4
145.3
145.2
0
2
4
6
8
10
Station (m)
c) Rzeka Wierzyca, przekrój w km 145+580
Wierzyca
Przekrój nr 005, km 145+580
.12
145.5
.022
.12
Legend
WS SSQ
145.4
WS SNQ
Elevation (m)
145.3
Ground
Bank Sta
145.2
145.1
145.0
144.9
144.8
144.7
0
1
2
3
4
5
6
7
Station (m)
d) Rzeka Wierzyca, przekrój w km 144+870
Wierzyca
Przekrój nr 006, km 144+870
.12
145.3
.028
.12
Legend
WS SSQ
145.2
WS SNQ
Ground
145.1
Elevation (m)
Bank Sta
145.0
144.9
144.8
144.7
0
2
4
6
8
Station (m)
Rys.12a. Przykładowe wyniki oblicze hydraulicznych w charakterystycznych przekrojach
obliczeniowych w modelu zlewni rzeki Wierzycy ( ródło: HEC-RAS)
37
e) Rzeka Wierzyca, przekrój w km 142+410 – wodowskaz Sarnowy
Wierzyca
Przekrój nr 007, wodowskaz Sarnowy, km 142+410
.12
145.0
.025
.12
Legend
WS SSQ
144.9
WS SNQ
Ground
144.8
Elevation (m)
Bank Sta
144.7
144.6
144.5
144.4
144.3
0
1
2
3
4
5
6
7
Station (m)
f) Rzeka Wierzyca, przekrój w km 134+490 – miejsce zrzutu cieków z O Nowa Kiszewa
Wierzyca
Przekrój nr 011, OS Nowa Kiszewa, km 134+490
.12
139.4
.022
.12
Legend
WS SSQ
WS SNQ
139.2
Ground
Elevation (m)
Bank Sta
139.0
138.8
138.6
138.4
0
2
4
6
8
10
12
14
Station (m)
g) Rzeka Wierzyca, przekrój w km 41+770 – przekrój zamykaj cy model zlewni rzeki Wierzycy
Wierzyca
przekrój poprzeczny km 41+ 770
.06
45.5
.06
.06
Legend
WS SSQ
45.0
WS SNQ
Elevation (m)
44.5
Ground
Bank Sta
44.0
43.5
43.0
42.5
42.0
41.5
180
190
200
210
220
230
240
250
260
Station (m)
Rys.12b. Przykładowe wyniki oblicze hydraulicznych w charakterystycznych przekrojach
obliczeniowych w modelu zlewni rzeki Wierzycy – ci g dalszy ( ródło: HEC-RAS)
Wyniki oblicze
hydraulicznych dla wariantu nr I i nr II zrzutu
cieków z analizowanych
oczyszczalni cieków praktycznie były identyczne (przyj to redniodobowe nat
cieków do odbiorników). St d te do dalszych oblicze
enia zrzutu
migracji zanieczyszcze
przyj to
wyniki z podziałem na przepływy SNQ i SSQ. Szczegółowe wyniki oblicze hydraulicznych
(nat
enie przepływu, gł boko , rednia pr dko
w przekroju poprzecznym) dla przepły-
wów SNQ i SSQ przedstawiono w tabelach od numeru 15 do numeru 18.
38
Tabela 15: Wyniki oblicze hydraulicznych w przekrojach charakterystycznych dla
przepływu SNQ w zlewni rzeki Wdy
Kilometr rzeki
Q
h
u
[km]
3
[m /s]
[m]
[m/s]
WDA
173.000
0.30
0.26
0.14
WDA
172.485
0.30
0.40
0.07
WDA
172.485
2.02
0.40
0.50
WDA
171.980
2.02
0.55
0.30
WDA
168.590
2.05
0.81
0.14
WDA
166.000
2.05
0.92
0.12
TRZEBIOCHA
7.620
0.53
0.36
0.41
TRZEBIOCHA
4.940
0.85
0.25
0.52
TRZEBIOCHA
3.560
0.98
0.27
0.45
TRZEBIOCHA
0.100
0.98
0.44
0.24
TRZEBIOCHA
0.100
1.18
0.44
0.28
TRZEBIOCHA
0.000
1.18
0.39
0.46
PILICA
5.550
0.23
0.33
0.20
PILICA
4.000
0.23
0.34
0.19
PILICA
0.000
0.23
0.22
0.34
GRANICZNA
3.000
0.16
0.12
0.44
GRANICZNA
2.130
0.16
0.20
0.24
GRANICZNA
2.130
0.39
0.18
0.66
GRANICZNA
1.730
0.39
0.18
0.56
GRANICZNA
0.000
0.39
0.36
0.30
D BRZNICA
1.320
0.07
0.16
0.40
D BRZNICA
0.000
0.07
0.49
0.05
Rzeka
39
Tabela 16: Wyniki oblicze hydraulicznych w przekrojach charakterystycznych dla
przepływu SSQ w zlewni rzeki Wdy
Kilometr rzeki
Q
h
u
[km]
3
[m /s]
[m]
[m/s]
WDA
173.000
0.89
0.38
0.24
WDA
172.485
0.89
0.48
0.15
WDA
172.485
3.10
0.47
0.55
WDA
171.980
3.10
0.71
0.35
WDA
168.590
3.18
1.05
0.16
WDA
166.000
3.18
1.14
0.14
TRZEBIOCHA
7.620
1.32
0.53
0.62
TRZEBIOCHA
4.940
1.57
0.31
0.62
TRZEBIOCHA
3.560
1.75
0.36
0.57
TRZEBIOCHA
0.100
1.75
0.55
0.32
TRZEBIOCHA
0.100
2.02
0.55
0.37
TRZEBIOCHA
0.000
2.02
0.47
0.57
PILICA
5.550
0.52
0.55
0.26
PILICA
4.000
0.52
0.55
0.25
PILICA
0.000
0.52
0.31
0.47
GRANICZNA
3.000
0.34
0.18
0.59
GRANICZNA
2.130
0.34
0.30
0.32
GRANICZNA
2.130
0.86
0.27
0.92
GRANICZNA
1.730
0.86
0.28
0.75
GRANICZNA
0.000
0.86
0.54
0.40
D BRZNICA
1.320
0.19
0.27
0.58
D BRZNICA
0.000
0.19
0.60
0.12
Rzeka
40
Tabela 17: Wyniki oblicze hydraulicznych w przekrojach charakterystycznych dla
przepływu SNQ w zlewni rzeki Wierzycy
Kilometr rzeki
Q
h
u
[km]
3
[m /s]
[m]
[m/s]
WIERZYCA
154.300
0.17
0.34
0.21
WIERZYCA
148.950
0.20
0.38
0.21
WIERZYCA
147.850
0.20
0.35
0.24
WIERZYCA
147.800
0.38
0.26
0.18
WIERZYCA
147.360
0.38
0.18
0.26
WIERZYCA
145.580
0.45
0.34
0.33
WIERZYCA
144.870
0.45
0.33
0.18
WIERZYCA
142.410
0.51
0.28
0.28
WIERZYCA
141.450
0.58
0.31
0.30
WIERZYCA
140.950
0.58
0.26
0.35
WIERZYCA
140.950
0.58
0.26
0.35
WIERZYCA
140.500
0.66
0.30
0.35
WIERZYCA
140.000
0.73
0.25
0.56
WIERZYCA
134.490
0.88
0.23
0.66
WIERZYCA
125.100
0.88
0.24
0.71
WIERZYCA
125.100
0.88
0.24
0.71
WIERZYCA
121.900
1.03
0.26
0.69
WIERZYCA
114.940
1.16
0.27
0.68
WIERZYCA
113.590
1.42
0.26
0.48
WIERZYCA
93.170
2.35
0.29
0.62
WIERZYCA
87.270
2.41
0.28
0.65
WIERZYCA
72.590
2.52
0.24
0.73
WIERZYCA
62.000
3.01
0.29
0.71
WIERZYCA
46.610
3.21
0.56
0.48
WIERZYCA
45.690
3.21
0.51
0.46
WIERZYCA
45.400
3.21
0.53
0.38
WIERZYCA
44.847
3.21
0.60
0.34
WIERZYCA
44.220
3.21
0.61
0.30
WIERZYCA
41.770
3.21
0.72
0.43
BIBROWA
1.200
0.21
0.41
0.24
BIBROWA
0.100
0.21
0.36
0.30
BIBROWA
0.000
0.21
0.35
0.32
Rzeka
41
Tabela 18: Wyniki oblicze hydraulicznych w przekrojach charakterystycznych dla
przepływu SSQ w zlewni rzeki Wierzycy
Kilometr rzeki
Q
h
u
[km]
3
[m /s]
[m]
[m/s]
WIERZYCA
154.300
0.36
0.50
0.26
WIERZYCA
148.950
0.43
0.55
0.27
WIERZYCA
147.850
0.43
0.43
0.39
WIERZYCA
147.800
0.70
0.37
0.24
WIERZYCA
147.360
0.70
0.28
0.32
WIERZYCA
145.580
0.80
0.39
0.41
WIERZYCA
144.870
0.80
0.48
0.22
WIERZYCA
142.410
0.90
0.42
0.35
WIERZYCA
141.450
1.00
0.43
0.38
WIERZYCA
140.950
1.00
0.38
0.43
WIERZYCA
140.950
1.00
0.38
0.43
WIERZYCA
140.500
1.15
0.42
0.45
WIERZYCA
140.000
1.28
0.30
0.68
WIERZYCA
134.490
1.57
0.33
0.81
WIERZYCA
125.100
1.57
0.29
0.89
WIERZYCA
125.100
1.57
0.29
0.89
WIERZYCA
121.900
1.93
0.36
0.89
WIERZYCA
114.940
2.85
0.50
0.99
WIERZYCA
113.590
3.55
0.45
0.68
WIERZYCA
93.170
5.45
0.50
0.87
WIERZYCA
87.270
5.56
0.48
0.91
WIERZYCA
72.590
5.76
0.42
1.02
WIERZYCA
62.000
6.68
0.49
0.98
WIERZYCA
46.610
7.07
0.80
0.62
WIERZYCA
45.690
7.07
0.77
0.61
WIERZYCA
45.400
7.07
0.82
0.5
WIERZYCA
44.847
7.07
0.93
0.45
WIERZYCA
44.220
7.07
0.96
0.4
WIERZYCA
41.770
7.07
1.01
0.54
BIBROWA
1.200
0.34
0.51
0.27
BIBROWA
0.100
0.34
0.44
0.35
BIBROWA
0.000
0.34
0.41
0.39
Rzeka
42
7.3. Wyniki oblicze migracji zanieczyszcze
Nast pnie przeprowadzone zostały symulacje migracji zanieczyszcze
w postaci
substancji biernej i nierozkładalnej w postaci tzw. trasera w warunkach nieustalonych dla
ustalonych warunków przepływu SNQ i SSQ rozwi zuj c numerycznie jednowymiarowe
równanie nieustalonego transportu substancji rozpuszczonej opisane w rozdziale 4.3. Do
rozwi zania zastosowano metod obj to ci sko czonych. W tym celu wykonano numeryczny model sieci analizowanych cieków, a ka dy z odcinków poddano dyskretyzacji dziel c go
na komórki obliczeniowe o długo ci 20 m. W ten sposób nawi zano si do przekrojów obliczeniowych i wyników uzyskanych z oblicze
hydraulicznych za pomoc
programu HEC-
RAS. Wyniki te wykorzystane zostały jako dane wej ciowe do symulacji rozkładu substancji
rozpuszczonej.
Obliczenia rozkładu trasera wykonano dla 5 przypadków, przyjmuj c do analizy zrzut
z ka dej badanej lokalizacji oczyszczalni cieków (obiekty istniej ce i projektowane). W modelu przyj to, e symulacja zrzutu cieków b dzie realizowane poprzez punktowy zrzut substancji w nast puj cych lokalizacjach przyj tej sieci hydrograficznej: oczyszczalnia cieków
Łubiana w km 4+000 rzeki Pilicy, nowoprojektowana oczyszczalnia cieków W glikowice w
km 1+320 rzeki D brznica, oczyszczalnia cieków Ko cierzyna w km 1+200 cieku Bibrowa,
oczyszczalnia cieków Wielki Klincz w km 154+300 rzeki Wierzyca oraz nowoprojektowana
oczyszczalnia cieków Nowa Kiszewa w km 134+490 rzeki. Dla ka dego z przypadków przyj to stały zrzut cieków do odbiornika w postaci impulsu z przykładowym st
eniem 1. W
wyniku takiego podej cia analizie podlegało przemieszczanie si zanieczyszcze w postaci
tzw. frontu trasera w dół poszczególnych cieków. Podczas oblicze
(oprócz adwekcji i dyspersji) takie procesy jak rozcie czanie st
enia zanieczyszcze w wy-
niku dopływu zewn trznego wody (uwzgl dnienie przyrostu nat
przyrostem zlewni ci
uwzgl dnione zostały
enia przepływu wraz z
cej do danego przekroju poprzecznego – spływ powierzchniowy i
dopływ wód gruntowych) oraz rozcie czanie wodami cieków w miejscach ich uj cia. Obliczenia wykonano w warunkach ruchu ustalonego niejednostajnego, uwzgl dniaj c zmiany parametrów hydraulicznych tj. pr dko ci, gł boko ci oraz pola przekroju poprzecznego w poszczególnych przekrojach obliczeniowych. Z tego wzgl du, pomimo stałej warto ci st
trasera w przekroju w miejscu zrzutu cieków, jego st
enia
enie ulegało zmianom na skutek ró -
nicy pr dko ci pomi dzy przekrojami obliczeniowymi. Analizuj c uzyskane wyniki mo na
zaobserwowa wzrost st
enia trasera w miejscach, gdzie pr dko
przepływu spada (np. w
rejonach wyst powania cofki przed jeziorami i uj ciami do cieków nadrz dnych, w rejonach
zmiany spadku dna kanału na mniejszy) obserwujemy wzrost st
enia trasera, natomiast w
przypadku wzrostu pr dko ci (np. w rejonach, w których zwi ksza si spadek kanału) obserwujemy spadek st
enia trasera.
43
W wyniku przeprowadzonych symulacji komputerowych obliczony zostałczas doj cia
fali zanieczyszcze do newralgicznych punktów (ze wzgl du na cel opracowania) tj. jezior
oraz uj
cieków. W przypadku braku jezior na drodze przepływu trasera, pokazano jego
zasi g po 12, 18 i 24 godzinach od wprowadzenia go do wody w miejscu zrzutu. Uzyskane
wyniki przedstawiono w formie graficznej (rys.13 – 22), pokazuj c profile st
enia trasera
wzdłu drogi jego propagacji w poszczególnych ciekach, po okre lonym czasie oblicze oraz
w formie tabelarycznej (tab.19 – 23), gdzie zestawione zostały czasy dotarcia czoła frontu
zanieczyszcze do miejsc newralgicznych w modelu (głównie jeziora). Za czas dotarcia czoła fali rozumiany jest tu czas, gdy st
enie dawki trasera osi gnie 0.1 % w punkcie charakte-
rystycznym.
Zrzut z istniej cej O Łubiana (wariant I i II)
Analiza zrzutów ładunku cieków z oczyszczalni cieków Łubiana w postaci impulsu trasera
o st
eniu 1 w miejscu wł czenia odpływu cieków do rzeki Pilicy w km 4+000 (zlewnia rzeki
Wdy) wykazała, e propagacja frontu zanieczyszcze odbywa si rzek Pilic , w dółjej biegu, by po 2.96 h (dla SSQ) lub 4.34 h (SNQ) dopłyn
do uj cia rzeki Pilicy do rzeki Granicz-
nej w km 2+130. Na tym odcinku, na przestrzeni 1 km od miejsca zrzutu, pr dko ci nieznacznie maleje, a st
enie trasera ro nie. Po poł czeniu z wodami rzeki Granicznej, nast -
puje znaczne rozcie czenie substancji rozpuszczonych i st
enie trasera spada praktycznie
do 10%. Nast pnie cieki popłyn z wodami rzeki Granicznej, by po 3.95 h (dla SSQ) lub
5.50 h (dla SNQ) dopłyn
do jeziora Sudomie. Na tym odcinku wyst puje spadek pr dko ci
w rzece na skutek cofki przed jeziorem, co jest powodem wzrostu st
enia trasera. Za jezio-
rem Sudomie i ółnowo cieki wpływaj do rzeki Trzebiochy i pojawi si po czasie 8.21 h
(dla SSQ) oraz 11.06 h (dla SNQ) w miejscu uj cia D brznicy do Trzebiochy w km 0+100,
licz c od momentu zrzutu. Bezpo rednio przed uj ciem D brznicy, na odinku ok. 0.5 km,
wyst puje cofka, maleje pr dko ci w rzece Trzebiocha, a st
enie wzrasta.
cieki pojawi
si w wodach Wdy, w km 172+485 odpowiednio po 8.72 h oraz 11.57 h, a na skutek rozcie czenia wodami Wdy st
enie ich spadnie do warto ci ok. 1% ich pocz tkowej warto ci. Do
jeziora Słupinko cieki dotr odpowiednio po 16.81 h lub 20.13 h, a ze wzgl du na malej c
pr dko
na tym odcinku rzeki Wdy, st
enie ich nieznacznie wzro nie. Szczegółowe wyniki
symulacji propagacji fali zanieczyszcze zrzucanych z istniej cej oczyszczalni cieków Łubiana wa ne dla wariantów I i II przedstawione zostały w tab.19 oraz na rysunkach 13 i 14
odpowiednio dla warunków przepływu SSQ i SNQ.
44
Tabela 19: Wyniki oblicze czasu dotarcia czoła frontu zanieczyszcze zrzucanych z
O Łubiana do charakterystycznych punktów dla przepływu SSQ i SNQ w zlewni rzeki
Wdy
Czas dotarcia czoła frontu zanieczyszcze
warunki SSQ
warunki SNQ
Zrzut z O Łubiana do rzeki Pilicy w km 4+000
Punkt charakterystyczny
Uj cie Pilicy do Granicznej w
km 2+130
2.96 h
4.34 h
Uj cie Granicznej (km 0+000)
do jeziora Sudomie
3.95 h
5.50 h
Uj cie D brznicy do Trzebiochy w km 0+100
8.21 h
11.06 h
Uj cie Trzebiochy do Wdy w
km 172+485
8.72 h
11.57 h
Uj cie Wdy w km 166+000 do
jeziora Słupinko
16.81 h
20.13 h
1.4
1.3
zrzut z O
1.2
Łubiana
1.1
ujscie
D brznicy
1
0.9
0.8
Jezioro Słupinko
Jeziora
Sudomie
i ółnowo
C
0.3
t = 16.81 h
0.4
t = 8.72 h
0.5
t = 8.21 h
0.6
t = 3.95 h
t = 0.0 h
t = 2.96 h
0.7
0.2
0.1
0
(od km 5+550 d o km 0 +00 0) (o d km 2 +13 0 do km 0+000)
0
1
PILICA
2
3
4
5
Rys.13. Wyniki rozkładu st
GRANICZNA
6
7
8
9
(od km 7+620 d o km 0 +00 0)
10
TRZEBIOCHA
11
L [km]
12
13
14
15
(od km 17 2+485 d o km 16 6+000 )
16
17
18
WDA
19
20
21
22
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z oczysz-
czalni cieków Łubiana w warunkach przepływu SSQ
45
1.4
1.3
zrzut z O
1.2
Łubiana
1.1
ujscie
D brznicy
1
0.9
0.8
Jeziora
Sudomie
i ółnowo
Jezioro Słupinko
C
t = 20.13 h
0.3
t = 11.57 h
0.4
t = 11.06 h
0.5
t = 5.50 h
0.6
t = 4.34 h
t = 0.0 h
0.7
0.2
0.1
0
(od km 5+550 d o km 0 +00 0) (o d km 2 +13 0 do km 0+000)
0
1
PILICA
2
3
4
5
Rys.14. Wyniki rozkładu st
GRANICZNA
6
7
8
9
(od km 7+620 d o km 0 +00 0)
10
TRZEBIOCHA
11
L [km]
12
13
14
15
(od km 17 2+485 d o km 16 6+000 )
16
17
18
WDA
19
20
21
22
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z oczysz-
czalni cieków Łubiana w warunkach przepływu SNQ
Zrzut z nowoprojektowanej O W glikowice (wariant II)
Analiza zrzutów ładunku cieków z nowoprojektowanej oczyszczalni cieków w W glikowicach wykonana została analogicznie jak w przypadku oczyszczalni cieków w Łubianie. Analizie podlegała tak e dawka zanieczyszcze w postaci impulsu trasera o st
eniu 1 w miej-
scu wł czenia odpływu cieków do rzeki D brznicy w km 1+320 (zlewnia rzeki Wdy) wykazała, e propagacja frontu zanieczyszcze odbywa si rzek D brznic , w dółjej biegu, by po
0.54 h (dla SSQ) lub 0.86 h (SNQ) dopłyn
do uj cia rzeki D brznicy do rzeki Trzebiochy w
km 0+100. Na tym odcinku wyst puje cofka wywołana stanem wody w miejscu uj cia do
Trzebiochy, pr dko
na tym odcinku spada a st
dami Trzebiochy, na skutek mieszania, st
enie znaczne ro nie. Po poł czeniu z wo-
enia trasera maleje do ok. 25% jego pierwotnej
warto ci. Nast pnie cieki pojawi si w wodach Wdy, w km 172+485 odpowiednio po 0.82 h
oraz 1.24 h, a ich st
enie w wodach Wdy spadnie do ok. 1% ich pierwotnej warto ci. Do
jeziora Słupinko dotr odpowiednio po 7.54 h lub 8.78 h. Szczegółowe wyniki symulacji propagacji fali zanieczyszcze zrzucanych z nowoprojektowanej oczyszczalni w W glikowicach
zostały przeprowadzone tylko dla wariantu II. i przedstawione zostały w tab.20 oraz na rysunkach 15 i 16 odpowiednio dla warunków przepływu SSQ i SNQ.
46
Tabela 20: Wyniki oblicze czasu dotarcia czoła frontu zanieczyszcze zrzucanych z
O W glikowice do charakterystycznych punktów dla przepływu SSQ i SNQ w zlewni
rzeki Wdy
Czas dotarcia czoła frontu zanieczyszcze
warunki SSQ
warunki SNQ
Zrzut z O W glikowice do rzeki D brznicy w km 1+320
Punkt charakterystyczny
Uj cie D brznicy do Trzebiochy w km 0+100
0.54 h
0.86 h
Uj cie Trzebiochy do Wdy w
km 172+485
0.82 h
1.24 h
Uj cie Wdy w km 166+000 do
jeziora Słupinko
7.54 h
8.78 h
3
zrzut z O
W glikowice
C
2
1.5
Jezioro Słupinko
TRZEBIOCHA
(od km 0+100 d o km 0 +0 00)
2.5
1
t = 7.54 h
t = 0.82 h
t = 0.54 h
0
t = 0.0 h
0.5
(od km 1+320 d o km 0 +0 00)
0
D BRZNICA
0.5
1
1.5
Rys.15. Wyniki rozkładu st
(od km 17 2+485 d o km 1 66+000 )
2
2.5
3
3.5
4
L [km]
4.5
WDA
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z oczysz-
czalni cieków W glikowice w warunkach przepływu SSQ
47
5
zrzut z O
4.5
3.5
C
3
2.5
2
0
t = 8.78 h
0.5
t = 1.24 h
1
t = 0.86 h
t = 0.0 h
1.5
Jezioro Słupinko
TRZEBIOCHA
(od km 0+100 d o km 0 +0 00)
4
W glikowice
(od km 1+320 d o km 0 +0 00)
0
D BRZNICA
0.5
1
1.5
Rys.16. Wyniki rozkładu st
(od km 17 2+485 d o km 1 66+000 )
2
2.5
3
3.5
4
L [km]
4.5
WDA
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z oczysz-
czalni cieków W glikowice w warunkach przepływu SNQ
Zrzut z istniej cej O Ko cierzyna (wariant I i II)
Analiza zrzutów ładunku cieków z oczyszczalni cieków Ko cierzyna w postaci impulsu trasera o st
eniu 1 w miejscu wł czenia odpływu cieków do cieku Bibrowa w km 1+200
(zlewnia rzeki Wierzycy) wykazała, e propagacja frontu zanieczyszcze odbywa si kanałem Bibrowej, w dółjego biegu, by po 0.46 h (dla SSQ) lub 0.55 h (SNQ) dopłyn
Bibrowej do jeziora Wierzysko (km 147+800 rzeki Wierzycy). Na tym odcinku st
do uj cia
enia trase-
ra spada, by po poł czeniu z wodami rzeki Wierzycy w jeziorze Wierzysko spa
poni ej
10% ich pierwotnej warto ci. Nast pnie cieki z jeziora Wierzysko popłyn z wodami rzeki
Wierzycy, by po 6.02 h (dla SSQ) lub 7.26 h (dla SNQ) dopłyn
do jeziora Zagnanie. Na
tym odcinku, po wypłyni ciu z jeziora na skutek malej cej pr dko ci ich st
by nast pnie (po wzro cie pr dko ci) spa
nego st
enie wzro nie,
przed jeziorem Zagnanie do ok. 5% ich pierwot-
enia. Za jeziorem Zagnanie, cieki płyn dalej wodami Wierzycy i pojawi si po
czasie 13.08 h (dla SSQ) oraz 15.15 h (dla SNQ) w miejscu uj cia kanału prowadz cego
wody z jeziora Przywłoczno w km 125+100 biegu rzeki Wierzycy.
cieki po 24 h (licz c od
momentu zrzutu) pojawi si ok. km 97+000 dla SSQ lub ok. km 92+000 dla SNQ biegu rzeki Wierzycy. Na tym odcinku st
enie trasera zmienia si na poziomie 1-3% jego pierwotnej
warto ci pod wpływem zmian pr dko ci oraz zasilania zewn trznego w korycie rzeki Wierzy-
48
cy. Szczegółowe wyniki symulacji propagacji fali zanieczyszcze
zrzucanych z istniej cej
oczyszczalni cieków w Ko cierzynie, wa ne dla wariantu I i II, przedstawione zostały w
tab.21 oraz na rysunkach 17 i 18 odpowiednio dla warunków przepływu SSQ i SNQ.
Tabela 21: Wyniki oblicze czasu dotarcia czoła frontu zanieczyszcze zrzucanych z
O Ko cierzyna do charakterystycznych punktów dla przepływu SSQ i SNQ w zlewni
rzeki Wierzycy
Czas dotarcia czoła frontu zanieczyszcze
warunki SSQ
warunki SNQ
Punkt charakterystyczny
Zrzut z O Ko cierzyna do cieku Bibrowa w km 1+200
Uj cie Bibrowej w km 0+000 do jeziora Wierzysko
0.46 h
0.55 h
Uj cie Wierzycy w km 141+450 do
jeziora Zagnanie
6.02 h
7.26 h
Uj cie kanału z jeziora Przywłoczno
w km 125+100 rzeki Wierzycy
13.08 h
15.15 h
Rzeka Wierzyca km 97+000 (dla
SSQ) oraz 92+000 (dla SNQ)
24.00
24.00
1.4
zrzut z O
1.3
Koscierzyna
1.2
1.1
(o d km 1 +2 00 do km 0+000 )
BIBROWA
1
z jeziora
Przywłoczno
C
0.5
0.4
0.3
t = 24.00 h
0.6
t = 12.00 h
0.7
t = 6.02 h
t = 0.46 h
t = 0.0 h
Jezioro Zagnanie
0.8
t = 13.08 h
Jezioro Wierzysko
0.9
0.2
0.1
0
(od km 147 +80 0 do km 141 +4 50)
0
WIERZYCA
2
4
6
8
(od km 14 0+500 d o km 12 5+100 )
(o d km 1 25+100 d o km 9 9+000 )
WIERZYCA
WIERZYCA
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Rys.17. Wyniki rozkładu st
L [km]
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z oczysz-
czalni cieków Ko cierzyna w warunkach przepływu SSQ
49
1.4
zrzut z O
1.3
Koscierzyna
1.2
1.1
(o d km 1 +2 00 do km 0+000 )
BIBROWA
1
z jeziora
Przywłoczno
C
0.5
0.4
0.3
t = 24.00 h
0.6
t = 12.00 h
0.7
t = 7.26 h
t = 0.55 h
t = 0.0 h
Jezioro Zagnanie
0.8
t = 15.15 h
Jezioro Wierzysko
0.9
0.2
0.1
0
(od km 147 +80 0 do km 141 +4 50)
0
WIERZYCA
2
4
6
8
(od km 14 0+500 d o km 12 5+100 )
(o d km 1 25+100 d o km 9 9+000 )
WIERZYCA
WIERZYCA
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
L [km]
Rys.18. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z oczysz-
czalni cieków Ko cierzyna w warunkach przepływu SNQ
Zrzut z istniej cej O Wielki Klincz (wariant I i II)
Analiza zrzutów ładunku cieków z oczyszczalni cieków Wielki Klincz w postaci impulsu
trasera o st
eniu 1 w miejscu wł czenia odpływu cieków bezpo rednio do rzeki Wierzyca
w km 154+300 (zlewnia rzeki Wierzycy) wykazała, e propagacja frontu zanieczyszcze odbywa si korytem rzeki Wierzycy, w dółjej biegu, by po 3.04 h (dla SSQ) lub 4.15 h (SNQ)
dopłyn
do uj cia rzeki Wierzycy do jeziora Wierzysko (km 147+800 rzeki Wierzycy). Na
tym odcinku warunki hydrauliczne nie zmieniaj si znacz co, a st
enie trasera nie ulega
zmianie. Dopiero ok. 1 km przed jeziorem wyst puje cofka, pr dko
na tym odcinku spada,
co powoduje wzrost st
enia trasera. Nast pnie cieki z jeziora Wierzysko popłyn z wodami
rzeki Wierzycy, by po 10.16 h (dla SSQ) lub 12.38 h (dla SNQ) dopłyn
do jeziora Zagna-
nie. Na tym odcinku, po wypłyni ciu z jeziora na skutek malej cej pr dko ci ich st
wzro nie, by nast pnie (po wzro cie pr dko ci) spa
ich pierwotnego st
enie
przed jeziorem Zagnanie do ok. 5%
enia. Za jeziorem Zagnanie, cieki płyn dalej wodami Wierzycy i poja-
wi si po czasie 17.21 h (dla SSQ) oraz 21.05 h (dla SNQ) w miejscu uj cia kanału prowadz cego wody z jeziora Przywłoczno w km 125+100 biegu rzeki Wierzycy.
cieki po 24 h
(licz c od momentu zrzutu) pojawi si ok. km 102+500 dla SSQ lub ok. km 114+000 dla
SNQ biegu rzeki Wierzycy. Na tym odcinku st
enie trasera zmienia si na poziomie 1-3%
jego pierwotnej warto ci pod wpływem zmian pr dko ci oraz zasilania zewn trznego w kory-
50
cie rzeki Wierzycy. Oczyszczalnia w Wielkim Klinczu jest oczyszczalni istniej c i nieprzeznaczon do likwidacji, wi c symulacje propagacji fali zanieczyszcze zrzucanych w miejscu
jej posadowienia zostały przeprowadzone dla dwóch wariantów. Szczegółowe wyniki tych
symulacji, wa ne dla wariantu I i II, przedstawione zostały w tab.22 oraz na rysunkach 19 i
20 odpowiednio dla warunków przepływu SSQ i SNQ.
Tabela 22: Wyniki oblicze czasu dotarcia czoła frontu zanieczyszcze zrzucanych z
O Wielki Klincz do charakterystycznych punktów dla przepływu SSQ i SNQ w zlewni
rzeki Wierzycy
Czas dotarcia czoła frontu zanieczyszcze
warunki SSQ
warunki SNQ
Zrzut z O Wielki Klincz do rzeki Wierzyca w km 154+300
Punkt charakterystyczny
Uj cie Wierzycy w km 148+950 do
jeziora Wierzysko
3.04 h
4.15 h
Uj cie Wierzycy w km 141+450 do
jeziora Zagnanie
10.16 h
12.38 h
Uj cie kanału z jeziora Przywłoczno
w km 125+100 rzeki Wierzycy
17.21 h
21.05 h
Rzeka Wierzyca km 102+500 (dla
SSQ) oraz 114+000 (dla SNQ)
24.00
24.00
1.4
(od km 15 4+3 00 do km 14 8+9 50)
WIERZYCA
zrzut z O Wielki Klincz
1.3
1.2
1.1
z jeziora
Przywłoczno
0.8
C
t = 24.00 h
t = 17.21 h
0.3
t = 12.00 h
0.4
t = 10.16 h
0.5
t = 3.04 h
0.6
t = 0.0 h
0.7
Jezioro Zagnanie
0.9
Jezioro Wierzysko
1
0.2
0.1
0
(od km 1 47+80 0 do km 141 +45 0) (od km 140 +50 0 do km 125 +1 00)
0
2
4
6
8
WIERZYCA
WIERZYCA
(o d km 1 25+100 d o km 9 9+000 )
WIERZYCA
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Rys.19. Wyniki rozkładu st
L [km]
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z oczysz-
czalni cieków Wielki Klincz w warunkach przepływu SSQ
51
1.4
(od km 15 4+3 00 do km 14 8+9 50)
WIERZYCA
zrzut z O Wielki Klincz
1.3
1.2
1.1
z jeziora
Przywłoczno
1
C
0.3
t = 21.05 h
0.4
t = 12.83 h
t = 12.00 h
0.5
t = 4.15 h
0.6
t = 0.0 h
0.7
Jezioro Zagnanie
0.8
t = 24.00 h
Jezioro Wierzysko
0.9
0.2
0.1
0
(od km 1 47+80 0 do km 141 +45 0) (od km 140 +50 0 do km 125 +1 00)
0
2
4
6
8
WIERZYCA
WIERZYCA
(o d km 1 25+100 d o km 9 9+000 )
WIERZYCA
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
L [km]
Rys.20. Wyniki rozkładu st
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z oczysz-
czalni cieków Wielki Klincz w warunkach przepływu SNQ
Zrzut z nowoprojektowanej O Nowa Kiszewa (wariant II)
Analiza zrzutów ładunku cieków z nowoprojektowanej oczyszczalni cieków Nowa Kiszewa
w postaci impulsu trasera o st
eniu 1 w miejscu wł czenia odpływu cieków bezpo rednio
do rzeki Wierzyca w km 134+490 (zlewnia rzeki Wierzycy) wykazała, e propagacja frontu
zanieczyszcze odbywa si korytem rzeki Wierzycy, w dółjej biegu, by po 2.55 h (dla SSQ)
lub 3.15 h (SNQ) dopłyn
do uj cia kanału prowadz cego wody z jeziora Przywłoczno w km
125+100 biegu rzeki Wierzycy. cieki po 12 h (licz c od momentu zrzutu) pojawi si ok. km
100+500 dla SSQ lub ok. km 102+500 dla SNQ, po 18 h pojawi si ok. km 82+500 dla SSQ
lub ok. km 86+500 dla SNQ, a po 24 h pojawi
si ok. km 64+500 dla SSQ lub ok. km
67+500 dla SNQ. Na całym odcinku rzeki Wierzycy, na którym odbywa si propagacja fali
zanieczyszcze nie wyst puj jeziora, a st
enie trasera systematycznie spada na skutek
rozcie czania wodami dopływaj cymi do Wierzycy w postaci spływu powierzchniowego oraz
dopływu wraz z wodami gruntowymi. Oczyszczalnia cieków w Nowej Kiszewie jest oczyszczalni nowoprojektowan , st d te symulacje propagacji fali zanieczyszcze zrzucanych w
miejscu posadowienie jej zrzutu do rzeki Wierzycy zostały przeprowadzone tylko dla warian-
52
tu II., a ich szczegółowe wyniki przedstawione zostały w tab.23 oraz na rysunkach 21 i 22
odpowiednio dla warunków przepływu SSQ i SNQ.
Tabela 23: Wyniki oblicze czasu dotarcia czoła frontu zanieczyszcze zrzucanych z
O Nowa Kiszewa do charakterystycznych punktów dla przepływu SSQ i SNQ w zlewni rzeki Wierzycy
Czas dotarcia czoła frontu zanieczyszcze
warunki SSQ
warunki SNQ
Punkt charakterystyczny
Zrzut z O Nowa Kiszewa do rzeki Wierzyca w km 134+490
Uj cie kanału z jeziora Przywłoczno
w km 125+100 rzeki Wierzycy
2.55 h
3.15 h
Rzeka Wierzyca km 100+500 (dla
SSQ) oraz 102+500 (dla SNQ)
12.00 h
12.00 h
Rzeka Wierzyca km 82+500 (dla
SSQ) oraz 86+500 (dla SNQ)
18.00 h
18.00 h
Rzeka Wierzyca km 64+500 (dla
SSQ) oraz 67+500 (dla SNQ)
24.00
24.00
1.4
zrzut z O
1.3
Nowa Kiszewa
z jeziora
Przywłoczno
1.2
1.1
1
0.9
0.8
C
t = 24.00 h
0.4
t = 18.00 h
t = 12.00 h
0.5
t = 2.55 h
0.6
t = 0.0 h
0.7
0.3
0.2
0.1
0
WIERZYCA (od km 134+490 do km 64+500)
0
5
10
15
Rys.21. Wyniki rozkładu st
20
25
30
35
L [km]
40
45
50
55
60
65
70
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z oczysz-
czalni cieków Nowa Kiszewa w warunkach przepływu SSQ
53
1.4
zrzut z O
1.3
Nowa Kiszewa
z jeziora
Przywłoczno
1.2
1.1
1
0.9
0.8
C
t = 24.00 h
0.4
t = 18.00 h
t = 12.00 h
0.5
t = 3.15 h
0.6
t = 0.0 h
0.7
0.3
0.2
0.1
0
WIERZYCA (od km 134+490 do km 64+500)
0
5
10
15
Rys.22. Wyniki rozkładu st
20
25
30
35
L [km]
40
45
50
55
60
65
70
enia trasera wzdłu drogi jego propagacji po zrzucie z oczysz-
czalni cieków Nowa Kiszewa w warunkach przepływu SNQ
Przeprowadzone symulacje propagacji frontu zanieczyszcze
wykonano w dwóch
wariantach, opisanych w p. 6 niniejszego opracowania, rozwa aj c niezale nie lokalizacj
zrzutu zanieczyszcze z ka dej z pi ciu analizowanych oczyszczalni cieków. Do oblicze
przyj to w ka dym wariancie stały, redniodobowy zrzut cieków z ka dej z oczyszczalni.
Pomimo ró nic w ilo ci zrzucanych cieków w zale no ci od przyj tego wariantu (nr I lub II)
ich wpływ na hydrodynamik odbiornika dla warunków przepływu SSQ i SNQ byłznikomy. Z
tego wzgl du analiz propagacji czoła fali zanieczyszcze przeprowadzono niezale nie dla
ka dej z oczyszczalni (5 lokalizacji zrzutów cieków) w warunkach wyst pienia przepływu
SSQ i SNQ. Uzyskane wyniki pozwoliły na okre lenie czasu dotarcia czoła fali zanieczyszcze (w postaci substancji biernej i nierozkładalnej – przypadek najmniej korzystny) do okrelonych punktów le
cych na drodze przepływaj cej fali. Ze wzgl du na zapisy w Prawie
Wodnym, problem dotyczy głównie jezior. W przypadku istniej cych oczyszczalni cieków
czas dopływu w warunkach przepływu SSQ do najbli szego jeziora jest nast puj cy: w przypadku zrzutu z O Łubiana cieki dotr do jeziora Sudomie po 3.95 h, w przypadku zrzutu z
O
Ko cierzyna cieki dotr do jeziora Wierzysko po 0.46 h, a nast pnie do jeziora Zagna-
nie po 6,02 h, w przypadku zrzutu z O
Wielki Klincz cieki dotr do jeziora Wierzysko po
3.04 h, a nast pnie do jeziora Zagnanie po 10.16 h. Pomimo, e adna z tych wielko ci nie
przekracza wymaganego w Prawie Wodnym czasu 24 h, to bior c pod uwag
fakt,
e
oczyszczalnie te istniej i posiadaj aktualne pozwolenia wodnoprawne, zgodnie z Ustaw z
dnia 3 czerwca 2005 r. o zmianie ustawy - Prawo wodne oraz niektórych innych ustaw (Dz.
54
U. z 2005 r. Nr 130, poz. 1087, oraz z 2011r. Nr 32, poz. 159) Art. 15 oraz przyjmuj c, e
zmiany parametrów zrzutów nie b d istotne, mo na ubiega si o wydanie pozwole wodnoprawnych na odprowadzanie cieków oczyszczonych do wód powierzchniowych.
Inaczej jest w przypadku oczyszczalni nowoprojektowanych. W analizowanych w ramach tego opracowania przypadkach problem ten dotyczy dwóch oczyszczalni: w zlewni
Wdy jest to O W glikowice oraz w zlewni Wierzycy jest to O Nowa Kiszewa. W przypadku
O
W glikowice czas dopływu cieków w warunkach przepływu SSQ do jeziora Słupinko
wynosił7.54 h i jest mniejszy od minimalnego wymaganego Prawem wodnym czasu 24 h. W
przypadku O
Nowa Kiszewa, która odprowadza cieki do rzeki Wierzycy w km 134+490,
poni ej zrzutu cieków a do uj cia Wierzycy (km 0+000) do Wisły, nie ma adnego jeziora.
Dla warunków przepływu SSQ po 24 h czoło fali zanieczyszcze dotrze do ok. 64+500 kilometra jej biegu i w tej materii nie narusza zapisów Prawa Wodnego.
7.4. Wyniki oblicze długo ci drogi mieszania
Ostatnim elementem w przeprowadzonych symulacjach obliczeniowych było okre lenie długo ci drogi mieszania dla poszczególnych zrzutów wprowadzaj cych cieki do odbiorników naturalnych. Obliczenia przeprowadzono dla zrzutu z pi ciu oczyszczalni cieków
(istniej ca O
Łubiana, nowoprojektowana O
W glikowice, istniej ca O
niej ca O Wielki Klincz oraz nowoprojektowana O
Ko cierzyna, ist-
Nowa Kiszewa) w warunkach przepły-
wu SSQ i SNQ. Wyniki przedstawione zostały w tab.24. Wynika z nich, e w najdłu sza droga mieszania b dzie w przypadku O
Nowa Kiszewa i wyniesie w warunkach przepływu
SSQ ok. 3 km, a najkrótsza w przypadku O Ko cierzyna i wyniesie w warunkach przepływu
SSQ ok. 130 m.
Tabela 24: Wyniki oblicze długo ci drogi mieszania w warunkach przepływu SSQ i
SNQ w przypadku analizowanych lokalizacji zrzutów z oczyszczalni cieków
Obiekt
Długo drogi mieszania LM [m]
warunki SSQ
warunki SNQ
Zrzut z O Łubiana do rzeki Pilicy w
km 4+000
269
382
Zrzut z O W glikowice do rzeki
D brznicy w km 1+320
136
158
Zrzut z O Ko cierzyna do cieku
Bibrowa w km 1+200
129
118
Zrzut z O Wielki Klincz do rzeki
Wierzyca w km 154+300
159
164
Zrzut z O Nowa Kiszewa do rzeki
Wierzyca w km 134+490
2926
3766
55
8. WNIOSKI
W opracowaniu dokonano oceny mo liwo ci wykorzystania wybranych cieków powierzchniowych w gminie Ko cierzyna jako odbiorników cieków oczyszczonych. Do analizy
przyj to dwa hydrologiczne przepływy charakterystyczne: SNQ i SSQ. Jako kryterium oceny
wykorzystano dwa zagadnienia. Po pierwsze przeanalizowano kwesti
nat
ilo ciowej zmiany
enia przepływu w korytach, powodowanej przez bezpo rednie zrzuty cieków oczysz-
czonych do odbiorników. Z analizy tej wynika, e w przypadku wyst powania rednich przepływów korytowych (SSQ) i u rednionej wielko ci zrzutów, zmiany powodowane przez istniej ce oraz projektowane oczyszczalnie nie s nadmierne. Mniej korzystnie sytuacja pojawia
si w przypadku analizy maksymalnych zrzutów godzinowych i niskich przepływów w ciekach (SNQ). Jest to zarówno widoczne w przypadku istniej cych oczyszczalni w warunkach
obecnych oraz w wariantach ich wykorzystania do oczyszczania dodatkowych ilo ci cieków
ze skanalizowanych miejscowo ci, jak i nowo projektowanej oczyszczalni w W glikowicach
ze zrzutem do cieku D brznica. Najlepiej pod tym wzgl dem wypada oczyszczalnia zaprojektowana w Nowej Kiszewie, która w najmniejszym stopniu zmienia hydrologiczne i hydrauliczne warunki przepływu w korycie rzeki Wierzycy. Nale y te podkre li , e wykorzystane w
koncepcji istniej ce oczyszczalnie b d
musiały, w przypadku przekroczenia parametrów
zrzutów okre lonych w aktualnych pozwoleniach wodnoprawnych, wyst pi o nowe decyzje.
Jako drugi, najistotniejszy element analizy mo liwo ci lokalizacji zrzutów
cieków
oczyszczonych do cieków powierzchniowych, nale y potraktowa analiz czasów dopływu
zrzucanych cieków do najbli szych jezior. Kryterium to wynika bezpo rednio z zapisów polskiego Prawa Wodnego, które wymaga, by czas ten nie byłkrótszy ni 24h. W tym celu wykonano obliczenia hydrauliczne i komputerowe symulacje migracji zanieczyszcze
dla
wszystkich rozpatrywanych lokalizacji zrzutów. I tak przeanalizowano trzy lokalizacje obecnych zrzutów cieków oraz dwa miejsca nowoprojektowanych oczyszczalni cieków. Obliczenia parametrów hydraulicznych rzek wykonano na podstawie przeprowadzonych pomiarów hydrometrycznych i oblicze
ruchu ustalonego. Czas przepływu cieków wyznaczono
wykonuj c komputerowe symulacje nieustalonego transportu masy substancji rozpuszczonej
na przedmiotowych odcinkach cieków. Dodatkowo dla ka dego zrzutu obliczono długo
drogi pełnego wymieszania cieków w przekroju poprzecznym odbiornika.
Analizuj c uzyskane wyniki mo na stwierdzi , e adna z istniej cych oczyszczalni
(Łubiana, Wielki Klincz, Ko cierzyna) nie spełnia aktualnie wymaga Prawa Wodnego, co do
czasu dopływu cieków oczyszczonych do najbli szego jeziora. Odwołuj c si do zapisów
Ustawy z dnia 3 czerwca 2005 r. o zmianie ustawy - Prawo wodne oraz niektórych innych
ustaw (Dz. U. z 2005 r. Nr 130, poz. 1087, oraz z 2011r. Nr 32, poz. 159) Art. 15 mo na za-
56
ło y ,
e wykorzystanie istniej cych oczyszczalni do odprowadzania dodatkowych ilo ci
cieków b dzie jednak mo liwe. Jednak e warunki takiego korzystania z wód musz zosta
szczegółowo okre lone przez odpowiednie organy administracji.
W przypadku nowoprojektowanych oczyszczalni cieków sytuacja jest nast puj ca.
Obliczenia symulacyjne wykazały, e lokalizacja zrzutu cieków z oczyszczalni W glikowice
do rzeki D brznicy nie spełnia ogranicze narzuconych przez Prawo wodne. Czas migracji
cieków do najbli szego jeziora jest tu zbyt krótki. Sytuacja ta praktycznie uniemo liwia uzyskanie pozwolenia wodnoprawnego na opisane szczególne korzystanie z wód. W przypadku nowoprojektowanej oczyszczalni cieków Nowa Kiszewa nie pojawia si problem z czasem dopływu cieków do jezior. W ci gu doby cieki przemieszczaj si wył cznie korytem
rzeki Wierzycy.
Podsumowuj c przeprowadzon ocen mo na stwierdzi , e:
−
ze wzgl du na bardzo mał odległo
mi dzy oczyszczalni
cieków we Wdzydzach
Kiszewskich a jeziorem Wdzydze, b d cym odbiornikiem cieków oczyszczonych,
racjonalna wydaje si zaproponowana w koncepcji gospodarki wodno- ciekowej na
terenach chronionych Gminy Ko cierzyna, propozycja likwidacji tej oczyszczalni.
−
z hydrologicznego punktu widzenia mo liwe jest wykorzystanie aktualnych lokalizacji
zrzutów z oczyszczalni cieków w Łubianie, Wielkim Klinczu i Ko cierzynie do odprowadzania cieków z projektowanej w gminie Ko cierzyna kanalizacji sanitarnej. W
przypadku przekrocze aktualnych parametrów zrzutów konieczne b dzie uzyskanie
pozwole wodnoprawnych, narzucaj cych nowe warunki korzystania z wód.
−
mo liwe jest odprowadzanie cieków oczyszczonych z nowoprojektowanych oczyszczalni cieków w W glikowicach do rzeki D brznicy oraz w Nowej Kiszewie do rzeki
Wierzycy. Nale y jednak podkre li , e w przypadku pierwszej z nich udziałzrzucanych
cieków w stosunku do przepływu korytowego byłby do
znaczny. Jest to
szczególnie widoczne w przypadku niskich przepływów w rzece D brznicy. Jednocze nie lokalizacja tego zrzutu nie spełnia wymaga Prawa wodnego, co do czasu
dopływu odprowadzanych do odbiornika cieków do najbli szego jeziora. Du o korzystniejsza ze wzgl du hydrologicznego jest lokalizacja oczyszczalni cieków w Nowej Kiszewie nad rzek Wierzyc . Udziałodprowadzanych cieków w przepływie hydrologicznym byłby tu niewielki, a tak e nie wyst puje w tym przypadku problem zbyt
krótkiego czasu dopływu cieków do jezior.
57