MÅLING AF OVERLØBSMÆNGDE I ET HYDRAULISK KOMPLICERET OVERLØBSBYGVÆRK VED BRUG AF SIMPLE NIVEAUMÅLINGER

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "MÅLING AF OVERLØBSMÆNGDE I ET HYDRAULISK KOMPLICERET OVERLØBSBYGVÆRK VED BRUG AF SIMPLE NIVEAUMÅLINGER"

Svend Bertelsen
7 år siden
Visninger:

PRÆSENTATION VED DANSK VAND KONFERENCE 2015 M A L T E A

1 MÅLING AF OVERLØBSMÆNGDE I ET HYDRAULISK KOMPLICERET OVERLØBSBYGVÆRK VED BRUG AF SIMPLE NIVEAUMÅLINGER PRÆSENTATION VED DANSK VAND KONFERENCE 2015 M A L T E A H M, A A L B O R G U N I V E R S I T E T AMOK VTUF projekt 2 1

2 AMOK VTUF projekt Brabrand sø 3 AMOK: Avanceret Måling af OverløbsKvalitet Projektets partnere: Aarhus Vand Lene Bassø og Bo Snediker Jacobsen DTU Peter Steen Mikkelsen, Luca Vezzaro og Anitha Sharma (tidl.) Aalborg Universitet Michael R. Rasmussen, Søren Thorndahl, Jesper E. Nielsen og Malte Ahm DHI Krüger Niels Eisum og Anders Lynggaard Jan Høgh og Theis Gadegaard Projektet af støttet af: Resultater: 4 2

3 AMOK: Avanceret måling af overløbskvalitet Overløbsbygværkers primære opgave: Effektiv bortledning af overskydende vandmængder under regn. Hvordan kan vi kvantificere aflastning? Udfordring: Bygværker er sjældent udformet efter hydrauliske grundprincipper 5 AMOK: Hvad er formålet med at kvantificere aflastningerne? Basis for en effektivt real tidsstyring af afløbssystemet. Tilbageholdelse af beskidt vand Udledning af renere vand Optimalt set er det også nødvendigt at måle recipientens tilstand Overvågning og varsling af dårlig vandkvalitet (f.eks. badevand, recipient belastning). Rensning af overløbsvand avancerede metoder kræver styring. F.eks. anlægsopstart og kemikaliedosering. Kalibrering af afløbstekniske modeller (massebalance). Bedre prioritering af separering, da de reelle belastninger af nærrecipienter kan kvantificeres. Dokumentation af overholdelse af udledningskrav. Dokumentation for renseeffekt. Variere i tid og sted 6 3

4 AMOK: Hvad var målet med projektet? Målet er at udvikle den viden og de metoder der skal til, for at kunne estimere belastningen af nærrecipienten fra et kompliceret overløb via simple og billige målemetoder. - Både hydraulisk og stofmæssigt. Luca Vandet er transportmediet for stoffet, det er derfor vigtigt at kunne bestemme aflastningsflowet. 7 Hvordan kan aflastningsflowet bestemmes? Installere flowmålere Kostbart og praktisk besværligt (delfyldte rør/kanaler). Installere niveaumålere Billigt og praktisk simplere end flowmålere, men Kan disse vandstandene omsættes til flows? Overløbsbygværker er oftest designet ud fra funktionalitet og ikke ud fra hydraulikkens grundprincipper (ideelle overløbskanter). 8 4

5 Bestemmelse af relationen mellem vandstande og flows Tre løsninger til at bestemme relationen mellem vandstande og flows Fuldskala forsøg og opmåling Dyrt, praktisk besværligt, store driftomkostninger... Fysiske skala modeller i laboratorium Omfattende, udfordrende mht. til skaleringslove 3D strømningsberegninger (CFD) Tidkrævende, kræver ekspertise, kan automatiseres Hydrauliske software sensor 9 Bestemmelse af relationen mellem vandstande og flows Vores løsning Hydrauliske software sensor Datadrevne korrelationer baseret på niveau- og flowmålere Kombination af niveaumålere og CFD (Computational fluid dynamics) CFD beregningerne giver mulighed for: at etablere et forhold mellem alle vandstande og overløbsflow. at vurdere de bedste placeringer for niveaumålerne. at vurdere effekten af niveaumålernes præcision. Man kan sige, at vi gør noget kompliceret for at gøre noget simpelt. CFD beregningen skal kun laves en gang. 10 5

6 AMOK Projektlokalitet Projektlokaliteten for AMOK projektet er Viby Renseanlæg. Kompliceret overløbsstruktur. Hvis konceptet virker her, så virker det også andre steder. Unik lokalitet, da det er muligt at verificere beregningerne. Fire typer af sensorer: Basin flow sensor (BFS) Kanal flow sensor (CFS) CFD flow sensor (CFDFS) Overløbsformel sensor (SWES) Skematisk illustration af overløbs- og indløbsstrukturer til Viby renseanlæg. 11 AMOK Projektlokalitet Foto af riste og overløbskanter i det opstrømsoverløbsbygværk set fra østnordøst. 12 6

7 AMOK Projektlokalitet Foto af riste og overløbskanter i det opstrømsoverløbsbygværk set fra vestsydvest. 13 AMOK Projektlokalitet Foto af tunnelen, som føre aflastningen videre til den nedstrømsoverløbskant og overløbsbassin. Foto af nødoverløbet og kanalen til overløbsbassinet. Konklusion: Overløbet ved Viby renseanlæg er kompliceret, men hvis konceptet virker her, så burde det også virke andre steder 14 7

8 AMOK Sensorer Illustration af overløbsstrukturene baseret på CFD resultater. Illustrationen viser placering af de fysiske sensor og software sensor (CSO discharge sensors). Indløbsvandføring til overløbsstrukturene er 2,250 m 3 /s (overløb: 0,990 m 3 /s). 15 AMOK CFD beregning Animation af vandstande i overløbsstrukturene ved forskellige vandføringer baseret på CFD simuleringer. 16 8

9 AMOK Software sensorer og resultater Redigeret udgave: Pga. copyright har det været nødvendigt at fjerne resultatfigurer og tabeller fra denne online version af præsentation. Resultater samt beskrivelse af de enkelte software sensorer kan findes i afrapporteringsrapport for projektet på Aarhus Vand s hjemmeside: I løbet af 2016 vil der blive udgivet en videnskabelig artikel med en videre behandling af resultaterne. Når artiklen er blev udgivet, vil den være listet i min publikationsliste: Mvh. Malte Ahm 17 Opsummering Brug af standard overløbsformler til at omsætte vandstandsmålinger til overløbsvandføring for hydraulisk komplicerede overløbsbygværker kan resultere i store afvigelser. Det er muligt at fremstille software sensorer, som kan estimere overløbsvandføringen med høj præcision. De datadrevne software sensorer er simple at fremstille, hvis data grundlaget er tilstede. Dette vil normalt kræve en målekampagne for at bestemme korrelationen mellem vandstand og overløbsvandføring. Ved brug af CFD simuleringer er det muligt at fremstille uafhængige software sensorer, hvor det ikke er nødvendigt at kalibrere sensoren til målinger af overløbsvandføringer. Resultaterne fra CFD simuleringerne kan omsættes til en simple Q-h relation, som gør det muligt at anvende software sensoren i andre beregningsværktøjer. CFD modellering er ikke trivielt, men det skal kun gøres en gang for hvert overløbsbygværk. Omkostningerne af beregningen er afhængig af bygværkets kompleksitet, men kan automatiseres. Hydrauliske software sensorer kan kobles sammen med stof software sensor for at kvantificere den reelle belastninger af nærrecipienten. 18 9

10 AMOK Avanceret online Måling af OverløbsKvalitet Mere information om AMOK projektet og resultater kan findes her: Animation af vandstande i overløbsstrukturene ved forskellige vandføringer baseret på CFD simuleringer

Relaterede dokumenter

3D MODELLERING AF OVERLØBSBYGVÆRKER M A L T E A H M, A A L B O R G U N I V E R S I T E T

3D MODELLERING AF OVERLØBSBYGVÆRKER PRÆSENTATION VED DANVA TEMADAG OM HYDRAULISK MODELLER M A L T E A H M, A A L B O R G U N I V E R S I T E T Hvem er jeg? Malte Kristian Skovby Ahm 2012 2015 Ph.D. studerende,