W.2.

Ujęcia wód powierzchniowych - źródłem są wody płynące (zasobne źródło), wykorzystuje się ujęcia przybrzeżne, nurtowe, zatokowe. Przy projektowaniu ujęcia należy znać stany wód: niski, średni i najwyższy. Wloty zabezpiecza się kratami rzadkimi, dalej jest komora, komora wlotu, krata gęsta, komora do pobierania wody i tłoczenia jej dalej.

Ujęcie nurtowe - gdy rzeki głębsze o prędkości 0,3-0,6 m/s , bo głębokość przy brzegu jest zbyt mała na ujęcie brzegowe. Mają one wlot połączony z właściwą komorą zbiorczą na brzegu, wlot zabezpieczony jest kratą rzadką, ważne jest odpowiednie umocowanie wlotu (czerpni), w nurcie- obciążenie, aby nie poruszała się. Dalej przewód prowadzi do komory zbiorczej z gęstą kratą i do sieci.

Ujęcie zatokowe - gdy rzeka meandruje, ujecie typowe brzegowe, najczęściej skarpowe. Są to przeważnie zaprądowe i podprądowe ujęcia. Zatoka stanowi swego rodzaju osadnik do sedymentowania zanieczyszczeń, musi mieć odpowiednią głębokość, co pewien czas należy zatokę pogłębić. Ujęcia powinny być lokalizowane powyżej osad, zakładów przemysłowych, oczyszczalni ścieków, daleko od miejsc płytkich zalewanych. Gdy jest ujście do danej rzeki to również powyżej tych miejsc lokalizuje się te ujęcia; ujęcia nie powinny przeszkadzać żegludze, spławianiu drzew, powinny być oznaczone bojami, gdy ujście rzeki do morza to należy uwzględnić przypływy i odpływy, należy ujścia zabezpieczyć przed lodem, powinny być w miejscu ustabilizowanym (w potokach górskich), wlot prostopadły do strug płynącej wody.

Ujęcia wód deszczowych - ujęcia niewielkie, odpowiednio utwardzona i utrzymana w czystości zlewnia odgrywa tu znaczącą rolę, powinna być ona odpowiednio szczelna.

Ujęcia wód stojących:

• za pomocą czerpni stojakowej pobiera się wodę, pozostała część ujęcia, tj. w przypadku ujęcia nurtowego (ze zbiornika naturalnego) czerpnia na głębokości 30-50 metrów, na głębokości 3-6 metrów od dna.

• ujęcie przegubowe- w tym przypadku występuje zmiana położenia czerpni.

• ujęcie wody w korpusie zapory- w zbiorniku sztucznym, korpus zaporowy używamy do celów ujęć wody.

Ujęcia wód podziemnych:

Źródlanych: występują dwa typy źródeł:

• wstępujące (artezyjskie)- kierunek wypływu wody od dołu ku górze, ujmowane w celach wodociągowych na terenach nizinnych, odsłonięcie fragmentu źródła, oczyszcza się go i odbudowuje się ten otwór, występuje komora ujęciowa, gdzie przy pomocy przewodu jest odprowadzana do sieci, odpowiednie uzbrojenie- zasuwa zabezpieczająca, system wentylacji do grawitacyjnego przepływu wody, właz.

• zstępujące (grawitacyjne)- częściowo lub całkowicie położone powyżej doliny, przepływ wody od góry do dołu (grawitacyjnie), do komory ujęciowej dopływa woda przedostająca się przez obsypkę żwirową, istnieje system wentylacyjny, drzwi umożliwiające wejście obsługi, odsłonięty element źródła, element opaskowy.

Płytkich: ujęcia poziome i pionowe.

• ujęcia poziome są to dreny lub sztolnie. Dreny - ułożenie w wykopach rur drenażowych, rury gałązkowe schodzą się i odprowadzają wodę do studzien zbiorczych, skąd ujmuje się wodę, gdy woda zalega 5-7 m w głąb. Sztolnie- tam, gdzie woda występuje w gruncie skalistym, drąży się korytarze o wymiarach przełazowych, występuje kanał odpływowy wody, gdzie woda może się gromadzić, do 10 cm głębokości.

• ujęcia pionowe: studnie kopane. Wody do 20 m głębokości, może służyć jako ujęcie do celów wodociągowych, ma większe wymiary niż studnia gospodarcza. Podtypy studni: z otworami w ścianach bocznych- dno szczelne, z bocznym i dennym zasilaniem, z zasilaniem przez dno.

Elementy konstrukcyjne: mur lub wieniec- w ogóle możliwe jest zagłębianie studni.

Mur płaszczowy - może być różnej konstrukcji, obecnie stosuje się do tego betonowe kręgi lub żelbetowe konstrukcje; jest to element obudowujący otwór studzienny.

Obudowa studni - w jej górnej części, by umieścić uzbrojenie techniczne i zasuwy oraz urządzenia kontrolne.

Studnie wiercone - do wód głębokich, budowane, gdy wody sięgają poniżej 20 metrów pod powierzchnią gruntu.

Studnie filtrowe - gdy piasek może przedostawać się do wnętrza studni, wówczas stosuje się filtr.

Studnie bezfiltrowe - brak filtru, przez który napływa woda, gdy warstwa wodonośna jest w skale nie kruszącej się.

Elementy studni wierconej: rura eksploatacyjna, obudowa, rura filtrowa, która składa się z:

• rury podfiltrowej- osadnik, do którego wpadają zanieczyszczenia przedostające się przez filtr,

• filtru właściwego- decyduje on o ilości napływającej wody, jego długość i średnica decydują o wydajności tej studni. Filtry żwirowe - mają obsypkę żwirową lub wewnątrz w talerzach lub koszykach znajduje się żwir. Filtry tkaninowe - nawinięty materiał filtracyjny. Filtry perforowana i siatkowe.

• rury nadfiltrowej- służy do połączenia rury filtracyjnej z eksploatacyjną.

Obudowa- główica studni, wyposażenie techniczne, zabezpieczenie głowicy przed ingerencją osób niepowołanych.

Podstawowe wyposażenie studni:

• rurociąg czerpalny,

• zasuwa odcinająca,

• klapa zwrotna na przewodzie tłocznym,

• wodomierz,

• urządzenie do pomiaru położenia zwierciadła dynamicznego i statycznego,

• urządzenie do czerpania wody ze studni.

W.3.

Do ujmowania wód infiltracyjnych: ujęcia typowe to ujęcia promieniste. Służą do ujmowania wód spod zbiornika wodnego.

• system Ranneya- do pobierania dużych ilości wody. Wprowadzone w latach 30-tych XX wieku w Londynie. Jest to znacznej średnicy studnia zbiorcza, w której gromadzi się woda i ma ona promieniście (wachlarzowo) ułożone filtry ( 1 lub 2,3- wielowarstwowe), średnica do kilku metrów, rury filtrowe sięgają od kilkunastu do kilkudziesięciu metrów. Wadą tego systemu jest znaczny koszt rur filtrowych- muszą być wykonane z mocnych materiałów, nierdzewnych i perforowanych. Na końcu mają głowicę, tzw. But. Nie ma możliwości zmiany perforacji- dostosowywanie do uziarnienia gruntu.

• system Fehlmanna- wprowadza się wpierw rurę osłonową (wiertniczą), także z butem- otwór poziomy, do którego wnętrza wprowadzono rurę perforowaną (nie musiały być grubościenne), podczas wiercenia możliwość obserwacji zmiany uziarnienia gruntu- zmiany perforacji na długości rury perforowanej- siatkowej.

• system Preussag- między rurę filtrową a osłonową wprowadzono obsypkę żwirową. Usuwa się potem rurę wiertniczą, a obsypka pozostaje.

Do ujmowania wód gruntowych o dużych zasobach wodnych służą ujęcia lewarowe:

Studnie wiercone, studnia zbiorcza, stacja uzdatniania, odbiorcy. Przewód lewarowy oddalony jest 4-5 m od linii studni. W studni zbiorczej: rurociąg ssawny, tłoczny, odpowietrzający- usuwane są gazy zgromadzone w wodach podziemnych. Wytwarza się nadciśnienie i pobór wody (dopływ) może być przerwany. Odpowietrzanie lewara jest samoczynne lub co jakiś czas przy pomocy odpowiednich urządzeń. Przewody lewarowe o długości 6-8 km. Przewód układa się wznosząco w kierunku studni zbiorczej. Im dłuższy lewar, tym mniejszy spadek. Wzniesienie lewara nad zwierciadło statyczne 7-8 m, nie powinien on wchodzić w strefę przemarzania (2 m przykrycia). Zateta: ujmowanie znacznych ilości wody, duża wydajność , łatwo dostosowywalna wydajność do zapotrzebowania. Niskie koszty eksploatacyjne.

Strefa ochrony sanitarnej - pewien obszar poddany zakazom, nakazom i ograniczeniom w zakresie użytkowania gruntów, korzystania z wody, obejmujący samo ujęcie wody, źródło lub część źródła, grunty przyległe do ujęcia lub źródła. Wyróżnia się dwa tereny: teren ochrony bezpośredniej i teren ochrony pośredniej (zewnętrzny i wewnętrzny teren ochrony).

W. 9.

Ogólne zasady projektowania sieci kanalizacyjnych

Cel:

• ustalenie układów sieci w rzucie poziomym

• ustalenie układu wysokościowego sieci

• ustalenie spadów rzek i odpływów ze zlewni

Zlewnię ustala się, dla każdego odcinka sieci kanalizacyjnej.

Po zaprojektowaniu sieci:

• dobór uzbrojenia sieci

• ogólne zestawienie wskaźników techniczno- ekonomicznych kosztorysu sieci.

Do projektowania uwzględnia się materiały:

- plan sytuacyjno- wysokościowy kanalizacyjnych terenów

• projekt wodociągu lub dane dotyczące zapotrzebowania wody

• dane hydrograficzne i hydrologiczne terenu

• dane hydrograficzne potencjalnego odbiornika ścieków

Ustalenie prędkości ścieków i spadu kanałów dla dobrego funkcjonowania kanalizacji trzeba zapewnić warunki samooczyszczania wynikające z doboru odpowiedniej prędkości ścieków zw. prędkością samooczyszczania. Prędkość samooczyszczania rozumie się jako:

1. V niezamulająca - nie następuje zapadanie zawiesin ze ścieków

2. V rozmywająca - usuwa zamulenie przewodu

Rozkład prędkości w rzeczywistości jest nieco inny. V samooczyszczająca największa w środkowym strumieniu, maleje w miarę oddalania się.

Wytyczne techniczne podają:

• optymalne wartości V samooczyszczania kanału dla kanału wypełnionego całkowicie ≥ 0,8 m/s

• dopuszczalne są większe V samooczyszczania w kanałach ogólnospławnych przy całkowicie wypełnionym kanale ≥ 1 m/s

Wartości spadków:

1. min wg wytycznych nie mogą być mniejsze niż:

• k-0,20 m w kanalizacji sanitarnej, przy tej średnicy spadek min wynosi i_min = 0,5%°

• k-0,25 m w kanalizacji deszczowej i ogólnospławnej i = 4 %°

• k- 0,30 m kanalizacja ogólnospławna i = 3 %°

• kanały przełazowe 15%° średnica większa niż 1 m

2. spadki max wynikające z niedopuszczenia do przekroczenia max V

• V max zależy od materiału z którego wykonana jest sieć i rodzaju sieci:

Kanały sanitarne: rury metalowe i ceramiczne: 3 m/s, żelbetonowe i żeliwne: m/s

Kanały deszczowe ogólnospławne: 7 m/s

K=0,2m i_max =82,8%°(3), =230%°(5), = 450,8%°(7)

K=0,5m i_max =24,3%°(3), =67,5%°(5), = 132,3%°(7)

Zagłębienie sieci kanalizacyjnej

• wynika z dostatecznego przykrycia kanału, aby zapewnić dostateczny przepływ grawitacyjny zimą i warstwa nad kanałem musi być odpowiednio gruba (przepływ zimą),

• istniejące inne sieci i urządzenia pod ziemią wpływają na zagłębienia sieci; aby uniknąć kolizji trzeba głębiej ułożyć sieć,

• ekonomiczność budowy i eksploatacji sieci, trzeba brać pod uwagę to czy opłaca się głęboko w gruncie układać kanalizację.

Z zagłębieniem związana są 3 przypadki:

1. teren z naturalnym spadkiem (mniejszy od max dla danego terenu). Kanał projektowany jest równolegle do terenu, ze spadkiem w granicach od min do max, trzeba zwrócić uwagę na istniejące w ziemi obiekty.

2. spadek większy od max dopuszczalnego dla kanału. Kanał projektuje się z max spadkiem kiedy zbliżamy się do strefy przymarzania, trzeba zastosować studzienkę kaskadową, ścieki się zbierają, nieco głębiej wpływa do nowego kanału.

3. teren b. płaski, spadek min od min. Kanalizację prowadzi się z min spadkiem, układa się coraz głębiej i może to być ekonomicznie nieopłacalne, można zastosować niewielkie przepompowywanie, pompa podnosi ścieki do min zagłębienia. Wadą pompowni jest wymóg zasilania.

Sytuacje szczególne:

• niecka, zagłębienie terenu- należy te sytuacje ominąć np. zastosować przepompowywanie, syfony

Przy projektowaniu ważna jest zasada prowadzenia kolektorów głównych wzdłuż najniższych rzędnych terenu.

Każda sieć składa się z:

• kanałów bocznych,

• zbieraczy- kolektorów (zbieracze boczne),

• główny kolektor,

• oczyszczanie ścieków do odbiornika.

W zależności od ukształtowania wysokości sieci wyróżniamy różne układy sieci:

1. jedna sieć,

2. jednostka osadnicza dzieli rzekę, zbyt kosztowne prowadzenie sieci pod rzeką, wtedy występują 2 sieci w jednej miejscowości ( 2 układy),

3. wewnątrz miasta wzniesienie, spadek w 2 strony miasta, rozwiązanie właściwe - 2 układy sieci , 2 oczyszczalnie

4. inne

Układy sieciowe mogą być:

1. grawitacyjne, łatwo odprowadzają ścieki do odbiornika,

2. grawitacyjno-pompowe

3. strefowanie kanalizacji - gdy są „trudności” przy projektowaniu sieci,

4. układ sieci otwartych - ścieki płyną w 1 kierunku, zbierane i grawitacyjnie doprowadzane do oczyszczalni i odbiornika,

5. układ sieci zamkniętej - odcinki sieci ułożone w pierścienie, kanalizacja musi być ułożona z min spadkami, w sytuacji awaryjnej spiętrzenie ścieków spowoduje płynięcie ich w przeciwnym kierunku, system ten występuje b. rzadko.

I etap projektowania sieci:

Trasowanie sieci - nadanie kanałom sieci, projektuje się wzdłuż ulic, ciągów komunikacyjnych; trzeba mieć przekrój poprzeczny i podłużny ulicy - niebezpieczeństwo bliskiego sąsiedztwa innego kanału np. wodociągowe, gazowe.

Sieć rozdzielcza. W systemie kanalizacyjnym przy wąskich i ulicach kanał sanitarny i deszczowy prowadzi się pod ulicą, przy szerokich - jako 2 oddzielne przewody, kanalizację deszczową w osi jezdni. Kanał sanitarny prowadzi się jak najbliżej zabudowań i równolegle do ulic pod ciągami dla pieszych.

Sieć ogólnospławna - kanał główny wzdłuż jezdni, do niego dopływają ścieki z domów.

PROJEKTOWANIE SIECI DO ODPROWADZANIA ŚCIEKÓW KOMUNALNYCH

Sieć powinna być projektowana na całe terytorium miasta (istniejące i projektowane).

Oczyszczonych ścieków bytowo - gospodarczych nie można odprowadzać do odbiornika na terenie miasta.

Sieć odprowadzająca powinna być grawitacyjna.

Przy ustalaniu spadków trzeba przewidzieć odpowiednie progi.

Dwa kanały łączą się w studzienkach kanalizacyjnych.

Utrzymanie progu o odpowiedniej wysokości zapewnia właściwy przepływ ścieków systemem odprowadzającym.

W obrębie miasta trzeba prowadzić ścieki w kanałach krytych.

Sieć kanałów prowadzi się wzdłuż ulic, dopuszcza się przy ciągach pieszych.

Najdogodniej jest, gdy spadku kanalizacji odpowiadają spadkom terenu (ulic).

Zagłębienie kanału - różnica powierzchni terenu (rzędna terenu) a dnem kanału (rzędna kanału). Im głębiej zaprojektowany jest kanał, tym droższe są prace przy jego kładzeniu.

Zagłębienie (Z) zależ od odległości kanalizowanego budynku od głównego przewodu na ulicy (L), głębokości posadowienia budynku (g) - głębokości położenia najniżej urządzeń sanitarnych, przyjętego spadku podłoża (i _opt.=2%, i_min.=1%), różnica rzędnej ulicy i budynku (R_ul - R_b).

Z = g + p + d + i·L + w + (R_ul - R_b)

p - min. wysokość przykrycia kanału (p_min = 0,3 m dla kanałów żeliwnych, p_min = 0,5 m dla kanałów kamionkowych)

d - średnica połączenia (150 mm)

i - jednostkowy spadek podłączenia

L - długość podłączenia

w - wysokość zwierciadła ścieków (dno połączenia powinno być na wysokości zwierciadła ścieków)

Z_min = 2,5 m dla sieci sanitarnej

Ustalone Z powinno być sprawdzone z projektem konstrukcji:

• kanał trzeba zabezpieczyć przed obciążeniami dynamicznymi

• sprawdzić parametry urządzeń dodatkowych

• sprawdzić obecność innych urządzeń znajdujących się w terenie

PROJEKTOWANIE ODCINKÓW KANALIZACYJNYCH

1. Określenie ilości ścieków:

Każdą powierzchnię zlewni można scharakteryzować wskaźnikiem ilości ścieków (q [l/s·ha]). Zlewnie cząstkowe (powierzchni cząstkowe) tworzą zlewnie wiążące do każdego odcinka:

q_i - wskaźnik odpływu ścieków

F_i - powierzchnia cząstkowa ciążąca do każdego odcinka

Q_obl - przepływ obliczeniowy dla danego odcinka

Bierzemy max Q_obl i dla tego bierzemy średnicę kanału.

2. Dobierania kanału z dodaniem ścieków przypadkowych lub wód infiltracyjnych.

3. Na rysunku nanosi się obiekty dodatkowo służące eksploatacji kanalizacji.

4. Kosztorys prac.

KANALIZACJA DO ODPROWADZANIA WÓD DESZCZOWYCH

Pracuje okresowo (kilkadziesiąt dni / rok).

Powinna być zaprojektowana oszczędnie, uzbraja się często fragment ulicy.

Projektuje się jako rozgałęzieniową.

Odprowadzenie wód może być:

• powierzchniowe (teren o korzystnym spadku, rzadko zabudowany)

• krótki odcinki rynsztoków (płytkie kanały odwadniające krótkie odcinki)

• rowy otwarte (poza terenem o gęstej zabudowie, można projektować wloty zamkniętych kanałów, lub potem przekształcać w kanalizacje kryte)

• kanalizacje kryte (w miastach o dużym zagęszczeniu zabudowy).

Rzadko obejmują cały obszar miasta, często rozbite są na części niezależne. Odprowadzają ścieki do różnych odbiorników.

ZASADY OBOWIĄZUJACE W PROJEKTOWANIU

Wyrównuje się kanały sklepieniem kanałów.

Zagłębienie kanału deszczowego w ulicy:

Z = g + p + d + i·L + w + (R_ul - R_w)

p - min. wysokość przykrycia kanału (p_min = 0,3 m dla kanałów żeliwnych, p_min = 0,5 m dla kanałów kamionkowych)

d - średnica połączenia (0,2 m)

i - jednostkowy spadek podłączenia

L - długość podłączenia

w - wysokość włączenia przewodu podłączeniowego do przewodu w ulicy do dna przewodu

R_w - rzędna wpustu ulicznego jako początkowy element kanału

Z_przeciatna = 2,1 m

PROJEKTOWANIE SIECI DESZCZOWEJ

Trudno określić przepływy kanalizacji deszczowej.

Wyznaczenie deszczu miarodajnego i określenie wielkości opadu.

Wyznaczenie współczynnika spływu.

Obliczenie maksymalnego przepływu do wyliczenie zbiorników.

Metody obliczenia maksymalnego przepływu:

1. stałych natężeń - met. bardziej przybliżona, stosowana do niewielkich zlewni (50 ha) lub ogólnego obliczania

Q = Φ · Ψ · F · q [m³/s]

2. granicznych natężeń - przybliżona metoda dla większych obszarów

Q = Ψ · F · q [m³/s]

F - powierzchnia zlewni [ha], która ciąży do odcinak obliczeniowego (zastosowanie metody dwusiecznych kątów, lecz należy zwrócić uwagę na ukształtowanie terenu, czyli rzędne terenu)

Ψ = Q_spł / Q_op - współczynnik spływu powierzchniowego (zawsze mniejszy od 1) - określa stosunek deszczu spływającego do kanalizacji do deszczu padającego na powierzchnię; zależy od rodzaju pokrycia terenu i natężenia deszczu, spadku terenu i budowy geologicznej, początkowego stanu wilgotności i temperatury; obiera się go z wytycznych projektowania (w zależności od materiału pokrywającego powierzchnię obliczeniową). Można stosować wskaźnik uogólniony w zależności od charakteru zabudowy.

Φ < 1 - współczynnik opóźnienia spadku

W zależności od powierzchni:

F - powierzchnia zlewni [ha]

n - parametr zależny od charakteru zlewni (n = 3 ÷ 8), 3 - zlewnia wydłużona; 8 - zlewnia o dużych spadkach

W zależności od długości kanału:

l - długość projektowanego odcinka

m - parametr zależny od spadku projektowanego kanału (3,5 - duże spadku; 3 - średnie; 2,5 - małe spadki)

q - natężenie deszczu miarodajnego , charakteryzuje deszcz, dla którego będzie projektowana kanalizacja

Wzór Błaszczyka

c = 1 ÷ 10 - częstość pojawiania się deszczu miarodajnego [lata]; im większe c, tym średnica kanalizacji są większe

t - czas trwania deszczu [min]

W przypadku metody granicznych natężeń t = t_p + t_k + t_r

t_p - czas przepływu wynikająca z długości kanału i prędkości przepływu

t_k - czas który mija od momentu pojawienia się opadu do momentu kiedy nastąpi spływ powierzchniowy (2 ÷ 12 min, najczęściej 5 min),

t_r - czas od wystąpienia opadu do wywołania przepływu w kanale przy danej prędkości przepływu (4 ÷ 8 min, najczęściej t_r = 14 ÷ 20% · t_p)

t = t_p + 0,2 · t_p + 5 = 1,2 · t_p + 5 [min] > 10 min

SYSTEM POŁROZDZIELCZY - zbudowany z dwóch sieci (sanitarnej i deszczowej). Istnieje separator łączący te sieci. Separator przerzuca ścieki najbardziej zanieczyszczone do sieci sanitarnej. Projektuje się go podobnie jak sieć sanitarną do ścieków bytowo - gospodarczych, trzeba tylko zwiększyć średnicę kanału za separatorem. Separatory powinne być projektowane możliwie blisko odbiornika i podwyższają koszt kanalizacji.

SYSTEM OGÓLNOSPŁAWNY - łączy obie sieci, układ sieci jest bardzo jasny. Posiada przelewy burzowe - duża ilość ścieków rozcieńczonych trafia do odbiornika.

Przelewy - czołowe, skośne, boczne jednostronne, boczne dwustronne.

---