Authors: He, Cheng; Marsalek, Jiri

Source: Canadian Journal of Civil Engineering, Volume 36, Number 2, February 2009 , pp. 363-373(11)

Publisher: NRC Research Press

Abstract:

A commercially available 3-D computational fluid dynamics (CFD) model (STAR-CD) was used to investigate capacity upgrading options for a combined sewer overflow (CSO) facility of inadequate capacity. The numerical model was verified against the data collected in two physical models. The need for verifying the CFD model was given by the complexity of the CSO facility, which comprises several interconnected tanks. The verified numerical model was then applied to analyze hydraulic conditions in the whole facility for major structural modifications with the aim of reducing or eliminating untreated overflows from the facility. Many scenarios were proposed and tested in the study and the two most promising structural modifications, scenarios 1 and 2, are presented in the paper. Both appeared to meet the design condition of increasing the facility capacity to 60 m³/s, but better performing scenario 1 would be significantly more costly to implement than scenario 2. Even though the study focused on a particular CSO facility, hydraulic conditions in the studied facility represent general flow conditions in typical CSO or stormwater settling facilities and, therefore, the numerical modeling methods used are applicable to solving a wide range of hydraulic problems encountered at similar facilities.

Un modèle tridimensionnel de dynamique des fluides numérique (« CFD ») disponible sur le marché (« STAR-CD ») a été utilisé pour examiner les options d'amélioration de la capacité d'un déversoir d'eau excédentaire (« CSO ») de capacité inadéquate. Le modèle numérique a été vérifié par rapport aux données colligées provenant de deux modèles physiques. Le besoin de vérifier le modèle CFD a été soulevé par la complexité de l'installation de CSO, qui comporte plusieurs réservoirs interreliés. Le modèle numérique vérifié a ensuite été appliqué pour analyser les conditions hydrauliques de toute l'installation pour des modifications structurales importantes visant à réduire ou à éliminer les surverses non traitées provenant de l'installation. Plusieurs scénarios ont été proposés et mis à l'épreuve dans l'étude; les deux modifications structurales les plus prometteuses, les scénarios 1 et 2, sont présentées dans cet article. Les deux semblaient rencontrer les conditions de régime pour accroître la capacité de l'installation à 60 m³/s, mais le scénario 1, qui avait un meilleur rendement, coûterait beaucoup plus cher à implanter que le scénario 2. Bien que l'étude porte surtout sur une installation CSO en particulier, les conditions hydrauliques dans l'installation étudiée représentent les conditions d'écoulement générales dans les installations CSO ou de décantation des eaux pluviales typiques et, ainsi, les méthodes de modélisation numériques utilisées sont applicables pour résoudre une large gamme de problèmes hydrauliques rencontrés dans des installations similaires.

Document Type: Research article

Publication date: 2009-02-01

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