Combined sewer overflows (CSOs) prevent surges in sewer networks by releasing untreated wastewater into nearby water bodies during intense storm events. CSOs can have acute and detrimental impacts on the environment and thus need to be managed. Although several gray, green and hybrid CSO mitigation measures have been studied, the influence of network structure on CSO occurrence is not yet systematically evaluated. This study focuses on evaluating how the variation of urban drainage network structure affects the frequency and magnitude of CSO events. As a study case, a sewer subnetwork in Dresden, Germany, where 11 CSOs are present, was selected. Scenarios corresponding to the structures with the lowest and with the highest number of possible connected pipes, are developed and evaluated using long-term hydrodynamic simulation. Results indicate that more meshed structures are associated to a decrease on the occurrence and magnitude of CSO. Event frequency reductions vary between 0% and 68%, while reduction of annual mean volumes and annual mean loads ranged between 0% and 87% and 0% and 92%. These rates were mainly related to the additional sewer storage capacity provided in the more meshed scenarios, following a sigmoidal behavior. However, increasing network connections causes investment costs, therefore optimization strategies for selecting intervention areas are needed. Furthermore, the present approach of reducing CSO frequency may provide a new gray solution that can be integrated in the development of hybrid mitigation strategies for the CSO management.

中文翻译：

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下水道网络结构对联合下水道溢流 (CSO) 的发生和大小的作用

联合下水道溢流 (CSO) 通过在强烈风暴事件期间将未经处理的废水排放到附近水体中来防止下水道网络中的浪涌。公民社会组织会对环境产生严重和有害的影响，因此需要加以管理。尽管已经研究了几种灰色、绿色和混合 CSO 缓解措施，但尚未系统评估网络结构对 CSO 发生的影响。本研究侧重于评估城市排水管网结构的变化如何影响 CSO 事件的频率和强度。作为研究案例，选择了德国德累斯顿的一个下水道子网，其中有 11 个 CSO。使用长期流体动力学模拟开发和评估与具有最少和最多可能连接管道的结构相对应的场景。结果表明，更多的网格结构与 CSO 的出现和数量的减少有关。事件频率的减少在 0% 到 68% 之间变化，而年平均体积和年平均负载的减少范围在 0% 到 87% 和 0% 到 92% 之间。这些速率主要与更多网格场景中提供的额外下水道存储容量有关，遵循 sigmoidal 行为。然而，增加网络连接会导致投资成本，因此需要选择干预区域的优化策略。此外，目前降低 CSO 频率的方法可能会提供一种新的灰色解决方案，可以将其集成到 CSO 管理的混合缓解策略的开发中。事件频率的减少在 0% 到 68% 之间变化，而年平均体积和年平均负载的减少范围在 0% 到 87% 和 0% 到 92% 之间。这些速率主要与更多网格场景中提供的额外下水道存储容量有关，遵循 sigmoidal 行为。然而，增加网络连接会导致投资成本，因此需要选择干预区域的优化策略。此外，目前降低 CSO 频率的方法可能会提供一种新的灰色解决方案，可以将其集成到 CSO 管理的混合缓解策略的开发中。事件频率的减少在 0% 到 68% 之间变化，而年平均体积和年平均负载的减少范围在 0% 到 87% 和 0% 到 92% 之间。这些速率主要与更多网格场景中提供的额外下水道存储容量有关，遵循 sigmoidal 行为。然而，增加网络连接会导致投资成本，因此需要选择干预区域的优化策略。此外，目前降低 CSO 频率的方法可能会提供一种新的灰色解决方案，可以将其集成到 CSO 管理的混合缓解策略的开发中。这些速率主要与更多网格场景中提供的额外下水道存储容量有关，遵循 sigmoidal 行为。然而，增加网络连接会导致投资成本，因此需要选择干预区域的优化策略。此外，目前降低 CSO 频率的方法可能会提供一种新的灰色解决方案，可以将其集成到 CSO 管理的混合缓解策略的开发中。这些速率主要与更多网格场景中提供的额外下水道存储容量有关，遵循 sigmoidal 行为。然而，增加网络连接会导致投资成本，因此需要选择干预区域的优化策略。此外，目前降低 CSO 频率的方法可能会提供一种新的灰色解决方案，可以将其集成到 CSO 管理的混合缓解策略的开发中。