Plan og projekt
Flowmåling i afløbssystemet
v. Lene Bassø, Århus Kommune
Teknik og Miljø
Århus Kommune
Hvorfor flowmåle?
Plan og projekt
Vil vil acceptere dette?
Teknik og Miljø
Århus Kommune
Har det ændret sig?
Plan og projekt
Afvigelse i % set i forhold til gennemsnitlig årlig mm nedbør fra 1980-2006
60
40
20
-20
-40
Århus Kommune
-60
-80
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
1983
1982
1981
1980
Teknik og Miljø
0
Har det ændret sig?
Plan og projekt
Afløbssystemet under stadig stigende pres:
•Skærpede krav til antal aflastninger og opstuvning. Vi ønsker
badevand nær byerne og tørre kældre.
•Mere intense regn og flere mm årlig nedbør
Teknik og Miljø
Konklusion: Det eksisterende kloaksystemet skal altså transportere
mere vand grundet skærpede krav og mere regn.
Hvorfor udbygger vi ikke bare kloaksystemet:
Århus Kommune
•Nedbørsintensiteten øget med ca. 20 %, hvilket giver både meget store rør og store
bassiner.
•Vi er i vejen med alle de andre ledningsejere vand, varme, el, telefon. Grundpriserne
til pladsdisponering for bassiner er ikke billig i Århus.
Konklusion: I planlægningsfasen er det altså vigtigt, at have kendskab til de korrekte
vandmængder og flow i afløbssystemet for at minimere udbygningerne og udnytte
det eksisterende system optimalt.
Overvejelser ved opsætning af flowmålere i
afløbssystemet og valg af målertype
Plan og projekt
•Hydraulisk forudsætninger til målestedet
•Tilsynsfrekvens (drift og vedligehold af måleudstyr)
•Den fremtidige anvendelse af data herunder krav til målenøjagtighed (kalibrering af hydrauliske
modeller/måling af mængder til afregning)
Teknik og Miljø
•Dataopsamlingsmetode (i marken og/eller via modem)
•Målertype (lukket ledning/åben kanal eller gravitation-/trykledninger)
•Kalibrering af flowmåleren
Århus Kommune
Flowmålertyper til afløbssystemet
1. Magnetiske induktive måler.
Plan og projekt
Krav: Fuldt løbende ledninger
Metode: Faradays lov: Hvis man bevæger en elektrisk
leder igennem et magnetfelt, så vil der vinkelret på
lederens bevægelsesretning opstå en spænding, der er
ligefrem proportional med lederens bevægelseshastighed.
Faraday's lov : B = U * l * v,
Teknik og Miljø
Hvor
• U er den inducerede spænding
• v er lederens hastighed
• l er lederens længde
• B er magnetfeltets styrke
Århus Kommune
Nøjagtighed:Leverandør anvisninger 0,5 % under
gunstig testforhold. Erfaring fra marken er 5 %.
Flowmålertyper til afløbssystemet
2. Hastigheds- og arealmålinger
Plan og projekt
Krav: Hydrauliske forhold skal være optimale (mere
om dette senere)
Metode: Hastighedsmåling med ultralyd baseret på
dopplereffekten og niveaumålingen oftest baseret på
tryktransmittere
Teknik og Miljø
Nøjagtighed: Leverandør anvisninger 2-5 % under
gunstig testforhold. Erfaring fra marken er 10 – 15 %
hovedsageligt pga. hydrauliske forhold ikke er
optimale.
Århus Kommune
Hydrauliske krav til målestederne
•Froudes tal
Plan og projekt
•Ingen tværsnitsændringer 10-50 gange diameteren
opstrøms og nedstrøms målestedet
•Ingen horizontale eller vertikale knæk 10-50 gange
diameteren opstrøms og nedstrøms målestedet
Teknik og Miljø
•Ingen sidetilløb eller grenrør 10 – 50 gange diameteren
opstrøms målestedet
•Ingen fysiske forhindringer (rødder, forskudte
samlinger, indsivning)
Århus Kommune
•Ingen sand- og partikelophobning
•Vandstanden skal helst være større end 5-7 cm
Hydrauliske krav til målestederne – Froudes tal
Plan og projekt
I overgangen fra strømmende til strygende
bevægelse kan der opstå et hydraulisk spring
svarende til froudes tal = 1.
Her bør man ikke anvende måleresultaterne.
Optimalt er froudes tal mindre end 0,8 svarende
til rolige strømninger. Dette øger dog risikoen
for materialeaflejring ved målehovedet.
Teknik og Miljø
3,0
2,5
Århus Kommune
Froudes Tal
2,0
1,5
Risiko for hydraulisk spring
1,0
0,5
0,0
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
Vanddybde i ledning m
0,30
0,35
0,40
0,45
Kalibrering af flowmåleren
Niveau-kalibrering: Anvendes tommestok, hvilket bør gennemføres ved hvert tilsyn.
Plan og projekt
Hastigheds-kalibrering: Ved sporstof-måling eller vingemåling. Gennemføres idet der
er tvivl om målestedet´s hydrauliske forhold.
Teknik og Miljø
Århus Kommune
Hvad bruges flowmålingerne til?
Plan og projekt
Til kalibrering af en hydraulisk model, som er en matematisk simulering af, hvorledes
regnvandet strømmer fra vores tage, veje og andre befæstede arealer ned i kloakken. Her
strømmer det via kloakken ofte ved gravitation, indtil vandet når renseanlægget eller
recipienten
Teknik og Miljø
Århus Kommune
Opstilling af hydraulisk-model til beskrivelse af de nuværende
hydrauliske forhold (stuvning) og til design af de ønskede
hydrauliske forhold.
Plan og projekt
VALIDE INDDATA
VALIDE
RESULTATER
Teknik og Miljø
Århus Kommune
Valide inddata til en hydraulisk model
Plan og projekt
Omfatter
•
•
Teknik og Miljø
•
•
•
Århus Kommune
Registrering af afløbssystemets
dimensioner på ledninger,
bygværker, pumpestationer,
bassiner, maskinkomponenter.
De tilkoblede arealer (veje, tage,
garager, parkeringspladser osv.)
Registrering af fysiske forhold i
afløbssystemet (TV og driftsdata)
Registrering af ejendommen med
kælderoversvømmelser.
Kalibrering af de hydrauliske
modeller med sammenhørende
nedbørs- og flowmålinger.
Sammenhørende flow- og nedbørsmålinger
160,00
140,00
120,00
100,00
F lo w [ l/s ]
Plan og projekt
•Brugbare regnhændelser
•Gode flowmålinger
•Gode regnmålinger
•Initialtab
•Afløbskoefficienten
80,00
60,00
6
40,00
5
4
0,00
0 6 :3 6
0 7 :0 2
0 7 :2 8
0 7 :5 3
0 8 :2 0
0 8 :4 6
0 9 :1 1
0 9 :3 7
1 0 :0 4
1 0 :3 0
1 0 :5 6
1 1 :2 2
1 1 :4 7
1 2 :1 3
1 2 :3 9
1 3 :0 6
1 3 :3 2
1 3 :5 8
1 4 :2 4
1 4 :5 0
1 5 :1 6
1 5 :4 2
1 6 :0 8
1 6 :3 3
1 6 :5 9
1 7 :2 5
1 7 :5 1
1 8 :1 7
1 8 :4 3
1 9 :0 9
Målt afstrømning [mm]
Teknik og Miljø
20,00
3
Tid
2
Volumen:
Målt
805 m3
Beregnet 1089 m3
Århus Kommune
1
0
0
2
4
6
8
Registreret nedbør [mm]
10
12
Katrinebjergvej/Paludan-Müllersvej
Hyd. red=0,79
Randersvej/Skovvangsvej
Hyd. red=0,92
Kalibreret status-model.
Plan og projekt
Detail modellen
kobles på
simplificeret
overordnet model.
Teknik og Miljø
Århus Kommune
Kalibreret status-model. Resultat af 5 års CDS-regn
Plan og projekt
Teknik og Miljø
Århus Kommune
Andre flowmålere til afløbssystemet
Plan og projekt
Radar-flowmåler
Metode: Hastighedsmåling med radar og niveaumålingen baseret på
tryktransmittere. Måleren er ikke i kontakt med spildevandet.
Niveaumåling fra målehoved og ned til vandspejl, hvilket betyder at
aflejringer medtages, som en del af vandhøjden.
Teknik og Miljø
Flowmålerbåd
Anvendes normalt i åer, men vi har anvendt den i de store åbne
afløbskanaler fra renseanlæggene, hvor det er svært at finde egnet
måleudstyr.Det er kun et øjebliksbillede.
Metode: ADCP (acoustic doppler current profiler).
Århus Kommune
Her måles hastigheden pr. 10*10 cm felter, dette øges dog ved
niveauer større end 2 meter.
Resultat fra flowmålerbåd – øjebliks billede
Plan og projekt
Teknik og Miljø
Århus Kommune
Ønsker til fremtidens flowmålinger
Plan og projekt
• Suppleres med stofmålinger i afløbssystemet for E.coli,
COD, N og P
Teknik og Miljø
Århus Kommune