Aalborg Universitet Transport af suspenderet stof i afløbssystemer Larsen, Torben; Sørensen, Morten Steen

Aalborg Universitet

Transport af suspenderet stof i afløbssystemer

Larsen, Torben; Sørensen, Morten Steen

Publication date:

1992

Document Version

Accepteret manuscript, peer-review version Link to publication from Aalborg University

Citation for published version (APA):

Larsen, T., & Sørensen, M. S. (1992). Transport af suspenderet stof i afløbssystemer.

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.

- Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research.

- You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain - You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal -

Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at vbn@aub.aau.dk providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.

Transport af suspenderet stof i

Torben Larsen

Aalborg Universitetscenter, Instituttet for Vand, Jord og Milj~teknik

og

Morten Steen S~rensen

Nellemann, Radgivende ingeni~rer A/S, Aalborg

INDLEDNING

I det f~lgende er givet en kort sammenfatning af en unders!llgelse foretaget i et frelleskloakeret opland i Aalborg med henblik pa at beskrive den suspenderede stoftransport under t!llrvejr og regn. Projektet har vreret udf~rt i efter<lret 1991 som et afgangsprojekt af de tidligere studerende, nu akademiingeni!llrer, Lars Houbak og Lars Lynderup.

OPLANDET

Oplandet ligger i den vestlige del af Aalborg, som det ses af figur nr. 1. Arealet er 62 ha med villabebyggelse omfattende 1860 indbyggere og det reducerede areal er ea. 22 ha. Kloaksystemet er et frellessystem uden overl~bsbygvrerker eller forsinkelsesbassiner. Maiestationerne for vandf~ring og stoftransport var placeret i den !lllOO cm betonledning, som f~rer fra oplandet til Aalborg renseanlreg vest.

N Limfjorden

Aalborg

Figur nr. 1. Opland i Aalborg, areal 62 ha, reduceret areal 22 ha.

MALEUDSTYRETS PLACERING

Forunders9)gelserne for projektet viste, at vandf0ringsmaling og pr9)veoptagning for koncentrationsbestemmelsen ikke kunne ske i samme punkt, hvilket formentlig ogsa er tilfreldet i alle andre oplande. Vandf9lringsmalingen blev udf0rt i en br9)nd, hvor ledningsfaldet var sa moderat, at der bade under regn og t9)rvejr var sa sma str!{Smhastigheder, at der var str9lmmende bevregelse (lavt Froude tal) i hydraulisk henseende. Maleren var af typen DETFLOW 4 mk. Pr9)veoptagningen for koncen- trationsmalingen blev foretaget ea. 110 m opstr9)ms for vandf0ringsmaleren i en br9lnd, hvor der opstr!{Sms var et fald pa 28 0/00. Dette betyder, at der her var stor vandhastighed, saledes at sedimenttransporten foregik som en suspenderet trans- port, hvilket sikrede, i sa h0j grad som det var praktisk muligt, at det var den samlede transport af suspenderet transport, der blev suget op i pr9)veoptageren.

En del tidligere unders9)gelser, herunder ogsa danske, har benyttet pr0vetagning i tvrersnit, hvor kun del vis ( og dermed varierende) suspension forekom.

ANALYSER

De optagne pr!{Sver blev analyseret for total koncentration af suspenderet stof ved standardmetode, dvs. filtrering, t0rring og vejning. Desuden blev der udviklet en srerlig metode til fraktionering af stofkoncentrationen efter partiklernes sedimen- tationshastighed. Hensigten hermed var at skabe grundlag for at vurdere, hvor stor en grad af den suspenderede stoftransport, der kan frasepareres i forsinkelses- bassiner og overl0bsbygvrerker. Udviklingen af denne metode til bestemmelse af partikelfraktioneringen var en tidskrrevende del af projektet, men skal i 9)vrigt ikke omtales nrermere her.

T0RVEJRSTRANSPORTEN

Baseret pa malinger over 6 t0rvejrsd0gn, hvori kun hverdage blev anvendt, resul- terede i nedenstaende fi.gur 2, som viser den gennemsnitlige vandf0ring og stofkon- centration. Man hrefter sig ved, at koncentrationen er nrer proportional med vandf0ringen, hvilket betyder, at stoftransporten bliver proportional med vand- f9lringens kvadrat. Om dette skyldes, at resuspensionen afhrenger af vandf0ringen, eller om det skyldes, at koncentrationen i tilledningen varierer, kan vi ikke svare nrermere pa.

1/s Vandafstr0mning 10

8 6 4

2 Klokken

0 0 6 12 18 24

g/1 Stofko n centration

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

0 0 6 1 2 18 24

Figur nr. 2. T{1rvejrsvandj{1ring (rJverst) og koncentration af suspenderet stoj, gennemsnitligt hverdagsd{1gn.

H vad angar fraktioneringen skal nrevnes, at en stor del af materialet (ea. 60%) har en lav sedimentationshastighed, hvilket er karakteristisk for finkornet organisk materiale.

STOFTRANSPORT UNDER REGN

I det f~lgende vises forl~bet af to hrendelser med relativt sma nedb~rsmrengder i

st~rrelsesordenen 6-8 mm. Figur nr. 3 viser forl~bet den 13.11.91 og figur nr. 4 angiver situationen den 19.12.91.

1/s Vandafstn~mning

100

50

0 +-~---r----~---+---r--~

1.30 2.30 3.30

g/1 Stofkoncentration 1.0

0.5

4.30 5.30

Klokken

o+---~--~~~~----~~~

1.30 2.30

g/s Stoftransporl 100

50

3.30 4.30 5.30 Klokken

o+-L-~--~=r~~~----~~

1.30 2.30 3.30 4.30 5.30 Klokken

Figur nr. 3. Vand- og stofafstr{9mning d. 13.11.91.

1/s Vandafstn~mning

100

so

0~£:~+---r---+~~

9.30 10.30 11.30 12.30 Kfokken g/1 Stofkoncentration

1.0

0.5

0+---r---4~----+-~

9.30 10.30 11.30 12.30 Kfokken g/s Stoftronsporl

100

50

0~~~~--+----+~

9.30 10.30 11.30 12.30 Klokken

Figur nr.

4.

Man bemrerker isrer, at stofkoncentrationen stiger kraftigt med vandf~ringen. Desu- den viser forl~bet d. 13.11.91 en udprreget first flush e:ffekt, idet stoftransporten i den f~rste relativt lille vandf~ringstop er markant st~rre, end hvad tilfreldet er for den sidste del af regnen. Analyserne af fordelingen af sedimentationshastighederne viser desuden, at de letteste partikler str~mmer af tidligere end de tungere. Desu- den indeholder regnafstr~mningen generelt set stof af vresentlig tungere partikler end t~rvejrsafstr~mningen.

SAMMENFATNING

1. Koncentrationen af suspenderet stof i t~rvejrsafstr~mningen varierer kraftigt med vandf~ringen over d~gnet.

2. Regnvandsafstr~mningen viser en tydelig first flush effekt for suspenderet stof.

3. Det er blevet bekrreftet, at stoftransporten i regnafstr~mningen primrert bestar af materiale, som udvaskes fra aflejringer i ledningerne.

4. Fordelingen af det suspenderede stofs sedimentationshastigheder under regn viser, at en vresentlig del af sto:findholdet kan fjernes i et forsinkelsesbassin eller overll!lbsbygvrerk, som er indrettet med henblik pa stoffjernelse. Den del, der hermed kan fjernes, er den tunge del i sand- og siltomradet, som i l!lvrigt lettest sedimenterer i recipienterne.

ERFARINGER FRA BRUSSELS MAIN TRUNK

NedenstAende vises resultater fra Brussels main trunk, som er en lang hovedkloakledning i Bruxelles, der ligger med realtivt lille fald og som i~vrigt regelmressigt mA. renses for sedimenter. Der vises i figur nr 5 t0rvejrsforl0bet af flow og suspenderet stof og i figur nr 6 og 7 forl~bet underregn. Der synes vrere en tydelig overenstemmelse mellem mA.lingeme i Aalborg og Bruxelles. Man bemrerker ogsA. den markant st~rre stofkoncentration ved den f0rste regnhrendelse i forhold til de to efterf0lgende.

FLOW (m3/s) SUSPENDED SOLIDS (mg/1)

soo~---,,----.----.---.----.---.----.---.2

500

.',

(· ·

: ·.:.

0 ^1.5

400 : ~

· ....

/

300

200

0.5 100

SUN MON TUE WED THU FRI SAT SUN

o~----~--~----~----L---~---L----~--~0

TIME (days)

Figur nr 5. Dry-weather flow pattern. Brussels main trunk, May 26- June 2, 1985

FLOW (m:3/s)

8

6

4

2

o+---~---,---r---~--~

12/4 14/<6 16/4 18/4 20/<6

TIME (days)

Figu nr 6. Flow, Brussels main trunk, Apri/12- 20, 1988.

SUSPENDED SOLIDS (g/1) CONDUCTIVITY (mS/cm) 2.5 ...---- - - -- - - , - 3

2

1.5

..

. n .

;. :~. :· .. _; ~.~ :. ~

.. ^{~ ':'} ...

0.5

. ...

;-.., ~ .. ·

:= r

Cond .

{: ..

: ... j ;,: : . . : . .

. ..

\

·2

o+---~----~----~---~---~o

16/<6 17/4 18/4 19/4 20/4 21/4

TIME (days)

Figur nr 7. Suspended solid 4nd conductivity, Brussels main trunk, Apri/16- 20, 1988.

Referencer

Houbak, L. og Lynderup, L., Stoftransport i afl~bssystemer, afgangsprojekt Anlregssek- torens akademiingeni~ruddannelse, januar 1992.

Verbanck, M., Sewer sediment and its realtion with quality characteristics of combined sewer flows., Water Science Technology, Vol. 22. No. 10/11, pp 247-257, 1990.