1.Bilansowanie wody- charakterystyka zapotrzebowania na wodę.

2. Metody bilansowania zapotrzebowania na wodę

3. Źródła wody na potrzeby komunalne

4. Gromadzenie wody

5. Warunki ciśnieniowe doprowadzenia wody

6. Rozprowadzenie wody

7. Uzbrojenie sieci.

1. Bilansowanie wody- charakterystyka zapotrzebowania na wodę.

- Zapotrzebowanie na wodę

Podstawą wymiarowania urządzeń wodociągowych jest wielkość i rozkład zapotrzebowania na wodę w gospodarstwach domowych, zakładach przemysłowych i obiektach użyteczności publicznej.

Aby ustalić zużycie wody przez przyszłych użytkowników trzeba znać ich liczbę oraz jednostkowe zużycie wody i zmienność zapotrzebowania w latach, miesiącach, dobach i godzinach.

Rozmiary urządzeń muszą być dopasowane do potrzeb w okresie perspektywicznym tzn. na 20-30 lat, a nawet kierunkowy na 40-50 lat.

- Podstawy obliczeniowe, zapotrzebowanie na wodę

Podstawą jest jednostkowe zapotrzebowanie wody ustalane dla jednego mieszkańca w ciągu doby [dm³/ dM]. Ustala się je na podstawie danych statystycznych z innych podobnych miast lub analizuje zapotrzebowanie na różne cele (mieszkalnictwo, usługi, przemyśle)

Liczbę mieszkańców określa się na podstawie planu przestrzennego zagospodarowania. Jeżeli ich brak, to liczbę przyszłych mieszkańców określa sicze wzoru na procent składany:

Mn=Mo (1+ P/100)ⁿ

Gdzie:

Mo- początkowa liczba mieszkańców

P- procent roczny przyrostu ludności

n- lata

- Charakterystyka zapotrzebowania na wodę.

• Średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę.

Qśrd= Qj * L_M [m³/d]

Gdzie:

Qj- jednostkowe zużycie wody [dm3/ Md]

L_M- liczba mieszkańców

• Maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę.

Qmaxd= Qśrd * Nd [m³/d]

Gdzie:

Nd- Współczynnik nierównomierności dobowej.

Wykorzystywana do projektowania i analizy ujęcia i stacji uzdatniania wody przewodów przemysłowych z ujęciem do stacji uzdatniania wody oraz do początkowych przepływowych zbiorników zapasowo - wyrównawczych, zbiorników pompowni wody surowej i wody czystej.

• Średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Qśrh= Qmaxd/24 [m³/h]

• Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Qmaxh= Qśrh * Nh [m³/h]

Gdzie:

Nh- współczynnik nierównomierności godzinowej.

• Maksymalne sekundowe zapotrzebowanie na wodę

Qmaxs= Qmaxh/3,6 [dm³/s]

Jest to podstawowy wzór projektowania sieci tranzytowej, magistrali rozdzielczej oraz pompowni zasilającej sieć bezpośrednio.

• Współczynniki nierównomierności

Nd= Qmaxd/ Qśrd

Nh= Qmaxh/ Qśrh

• Roczne zapotrzebowanie na wodę

Qr= Qśrd *365 [m³/ rok]

2. Metody bilansowania zapotrzebowania na wodę.

- W zależności od celu wymagany jest równy stopień dokładności i różne metody określania różnych potrzeb.

• Metoda z zastosowaniem wskaźników sumarycznych stosowana w opracowaniach studialnych i koncepcyjnych o charakterze ogólnym.

• Metoda z zastosowaniem wskaźników scalonych stosowana w planach ogólnych i założeniowych technicznie - ekologicznych w budowlach rozbieranych i budowanych. W zależności od wielkości jednostki osadniczej dobiera się z tabel w wytycznych wskaźniki jednostkowego zapotrzebowania na wodę na różne cele. (mieszkalnictwo, usługi, komunikacja zbiorowa, ulice i place, zieleń, cele produkcyjne na terenach przemysłowo - składowych).

• Metoda wskaźników szczegółowych (najdokładniejsza) określa zapotrzebowanie na wodę z wytycznych z tabeli z której bierze się wskaźniki określające działy użyteczności publicznej.

-Zużycie wody w przemyśle

Zapotrzebowanie wody w przemyśle jest na cele:

• Produkcyjne (techniczne)

• Bytowo - gospodarcze

Na podstawie rodzaju i wielkości produkcji oraz wskaźnika jednostkowego zużycie wody. Należy jeszcze wyodrębnić potrzeby bytowe pracowników i cele gospodarcze. Jeżeli brak tych danych to zaopatrzenie na wodę w przemyśle można określić na podstawie wodochłonności zakładów.

• Zakłady nie wodochłonne zużywają do 100 m³/ ha*d

• Zakłady wodochłonne zużywają od 100 do 500 m³/ha*d

• Zakłady bardzo wodochłonne zużywają ponad 400 m³/ha*d

-Cele przeciwpożarowe do zewnętrznego gaszenia pożaru

W zależności od wielkości jednostki osadniczej przyjmuje się wymaganą wydajność wodociągu w dm³/s i zapas wody pożarowej w zbiorniku w m³

3. Gromadzenie wody

Zbiorniki mogą być budowane na:

• ujęciach wody,

• stacjach uzdatniania

• sieci (na początku, na końcu lub wewnątrz obszaru zasilania) jako zbiorniki dolne lub górne (nisko, wysoko położone).

Mogą mieć różne kształty, mogą być samodzielne lub współpracujące z urządzeniami doprowadzającymi wodę.

Zbiorniki sieciowe zwane są zapasowo-wyrównawczymi a ich zadania to:

• gromadzenie zapasu wody na potrzeby bytowe i gospodarcze oraz zapas wody na wypadek awarii lub pożaru.

• wyrównywanie dostawy wody, rozbiór wody ze zbiornika. Waha się od minimum do max ,a dostawa do zbiornika jest niemal równomierna zatem zbiorniki magazynują wodę przy rozbiorach mniejszych od dostawy i oddają gdy rozbiór jest większy od dostawy.

• wyrównywanie ciśnień, w różnych porach dnia ciśnienie w obszarze zasilania zmienia się w zależności od rozbioru wody.

Wyrównywać może je zbiornik położony odpowiednio wysoko ponad obszarem zasilania. V_c=V_u+V_z, V_z=V_a+V_pp.

- Objętość użytkowa V_u wyznacza się na podstawie różnicy miedzy dopływem i odpływem wody w poszczególnych godzinach doby, ustalonych na podstawie danych statystycznych. Objętość użytkową określa się w obliczeniach analitycznych w tabeli lub metodą graficzną.

V_u=%Q_maxd.

- Pojemność zapasowa powinna zapewnić pokrycie nagłego zapotrzebowania znacznie przewyższonego zapotrzebowania normalnego w czasie awarii lub gaszenia pożaru.

- Pojemność awaryjna to zgromadzony zapas wody na wypadek nagłej przerwy w normalnej dostawie do zbiornika. Zapas powinien zagwarantować nawet kilkudziesięciogodzinną, niezakłóconą dostawę wody do obszaru zasilania.

- Przyjmuje się że V_a=(20 - 30%)V_u.

- Pojemność przeciw pożarową zapewnia dodatkową dostawę wody w czasie gaszenia pożaru w ilości zależnej od wielkości miasta i czasu trwania pożaru Vpp przyjmuje się z wytycznych w zależności od wielkości jedn. osadniczej.

V_c=(1,2 do 1,3)V_u+V_pp [m³]

- Wymiarowanie zbiorników

Zbiornik mogą być prostokątne lub okrągłe, jedno lub wielokomorowe. Głębokość wody w zbiorniku zależy od jego kształtu, konstrukcji ścian, położenia wysokościowego, wytrzymałości gruntu. Nie powinna być zbyt duża aby wahania poziomu zwierciadła wody czyli wahania ciśnienia w sieci były jak najmniejsze. Maks. zwierciadło wody w zbiorniku powinno być co najmniej 60cm poniżej stropu.

Znając objętość wody określamy wydajność wody w zbiorniku:

• Jeżeli objętość V=60 do 90 m3 to wysokość wody h od 2,5 do 3 m

• Jeżeli V jest od 60 do 100 m3 to wysokość h od 3 do 4 m

• Jeżeli V jest od 100 do 200 m3 to wysokość h od 3 do 5 m

• Objętość mniejsza lub równa 3000 to wysokość od 5 do 8m

• Objętość większa od 3000 to wysokość wacha się od 7 do 10 m

Zbiornik kołowy

V= (π*D²)/4 * H

D= (4V/ πH)^1/2

Jeżeli dla średnicy mniejszej jest za mała objętość, a dla większej jest za dużo to należy zwiększyć wysokość zbiornika.

Zbiorniki sieciowe mogą być terenowe lub wieżowe:

• Zbiornik terenowy jest zagłębiony w ziemi, która stanowi izolacje termiczną

• Zbiornik wieżowy to taki, gdzie komora wodna zbiornika wyniesiona jest na odpowiednią wysokość przez konstrukcję nośną.

Jeżeli pompy pracują 24h /dobę to Vu przyjmuje się 20% Qmaxh

Jeżeli pompy pracują 20h/dobę to Vu przyjmuje się 10% Qmaxh

Jeżeli pompy pracując 16h/dobę to Vu przyjmuje się 15% Qmaxh

4. Warunki ciśnieniowe doprowadzenia wody

- Minimalne ciśnienie robocze gospodarcze Hrmin w czasie największego rozbioru godzinowego Qmaxh nie powinno w …żadnym punkcie obszaru zasilania spaść poniżej wyznaczonego ciśnienia minimalnego Hmin gwarantującego dostawę wody do najniekorzystniej położonego punktu czerpalnego pod wyznaczonym ciśnieniem wylotowym zapewniającym normalny wypływ wody w tym punkcie.

H₁ - Geometryczna wysokość najniekożystniej położonego punktu czerpalnego w metrach

H₂ - Wysokość wyznaczonego ciśnienie wylotowego w punkcie czerpalnym w mH₂O

H₃ - Wysokość strat ciśnienia w instalacji wewnętrznej w mH₂O

- Minimalne ciśnienie robocze H'rmin w godzinach maksymalnego rozbioru oraz równoczesnego pożaru czyli Qmaxh + Pp. Nie powinno przejściowo spaść w żadnym punkcie obszaru zasilania poniżej ciśnienia pożarowego Hpp = 10mH₂O gwarantującego możliwość czerpania wody z hydrantu przeciwpożarowego przez motopompy straży pożarnej

- Maksymalne ciśnienie robocze Hrmax w godzinach najmniejszego rozbioru lub nawet braku rozbioru nie powinno przekraczać maksymalnego ciśnienia dopuszczalnego.

Hmax = 60mH2O

Hrmin ≥Hmin Hrmax≤Hmax

H'rmin≥Hpp

W przypadku wyjątkowo wysokiej zabudowy na niewielkim obszarze ekonomicznie nieuzasadnione jest utrzymanie wysokiego ciśnienia roboczego w całym mieście.

Wówczas wymagane ciśnienie ustala się z pominięciem strefy wysokiej dla której odpowiednie ciśnienie zapewnią dodatkowe pompy lub hydranty.

5. Rozprowadzenie wody

Wytyczne projektowania.

Zapewnienie ciągłej dostawy wody do wszystkich odbiorców w maksymalnej ilości i pod odpowiednim ciśnieniem będzie możliwe przy prawidłowym układzie przewodów. Odpowiedniej przepustowość sieci, zastosowań odpowiednich materiałów i uzbrojenia.

1. Wybrać właściwy układ przewodów zgodny z topografią obszaru zasilania

2. Ustalić przepływy obliczeniowe na poszczególnych odcinkach przewodów

3. Dobrać średnicę przewodów tranzytowych, magistralnych i rozdzielczych

4. Przeprowadzić obliczenia hydrauliczne sieci czyli ustalić straty ciśnienia dla różnych wartości rozbioru zakładając wszędzie utrzymanie wymaganego ciśnienia

Ad1. Układ przewodu ustala się na podstawie planu sytuacyjnego wysokości w skali od 1:1000 do 1:10000. Ułożone przewody tranzytowe dostarczają wodę z ujęcia do stacji uzdatniania poprzez zbiornik do sieci. Woda nie jest z nich pobierana czyli przepływ ma charakter ustalony. Powinny przebiegać trasą możliwie prostą i krótką Ponadto powinny być zaprojektowane ekonomicznie. Zabezpieczone przed uderzeniem wodnym, obciążeniem zewnętrznym, mrozem, korozją. Mogą być grawitacyjne lub tłoczne.

- Układ przewodów magistralnych.

Tworzą główny szkielet przewodów wodociągowych. Powinny przebiegać drogą prostą i krótką aby straty ciśnienia były jak najmniejsze. Dwa typowe układy sieci:

• Sieć promienista (końcówkowa, rozgałęzieniowa, otwarta) - jest hydraulicznie niekorzystna z uwagi na duże różnice spadków ciśnienia na poszczególnych magistralach czyli duże różnice ciśnienia w mieście. Przewody wymagają dużych średnic. W czasie minimalnych rozbiorów w sieci panuje bardzo wysokie ciśnienie. W przypadku awarii na magistrali duży obszar pozbawiony jest wody. Stosowana z konieczności gdy niemożliwe jest wzajemne powiązanie przewodów.

• Sieć pierścieniowa (obwodowa, obiegowa, zamknięta) - jest hydraulicznie korzystna gdyż wzajemne powiązanie przewodów magistralnych i rozdzielczych stwarza bardzo dobre warunki przepływu wody i wyrównywania ciśnienia. Zapewnia ciągłość dostawy wody. Można oszczędnie zaprojektować średnicę.

Przewody rozdzielcze powinny być dostosowane do rozmieszczenia poszczególnych odbiorców. Najkorzystniej było by gdyby linia terenu ciśnienia dynamicznego była równoległa do terenu.

Ad2. Na podstawie planu sytuacyjno - wysokościowego i planu przestrzennego zagospodarowania dla okresu perspektywicznego określa się powierzchnię obsługiwaną przez poszczególne przewody. Na podstawie jednostkowego zużycia wody w strefie określa się przepływ odcinkowy. Przepływ obliczany dla danego odcinka uwzględnia przepływy dla dalszych odcinków.

Ad3. Średnicę przewodu ustala się na podstawie zsumowanych przepływów wody przez poszczególne odcinki w sposób przybliżony, a następnie sprawdza się w szczegółowy obliczeniach hydraulicznych

Q = F*V [m³/s] F= πd² / 4

Q= πd² / 4 * V

d= (4Q / πV)^1/2

Dla d≤300 mm przyjmować v= 0,5 do 0,8 m/s

Dla d≥300 mm przyjmować v= 0,9 d0 1,5 m/s

Prędkości poniżej 0,5 m/s są niekorzystne z uwagi na trudności z utrzymaniem przewodów w czystości. Prędkość powyżej 1,5 m/s może się zdarzyć sporadycznie na krótkich odcinkach tłoczonych ale konieczne jest zabezpieczenie przed uderzeniem wodnym

Ad4. Zasady obliczania. Obliczenia sprowadzają się do określenia oporów przepływu czyli strat wzdłuż rurociągu oraz w punktach szczególnych (załamania, rozgałęzienia, przejścia przez uzbrojenie) Opory ruchu na długości przewodu oblicza się na podstawie jednostkowego spadku ciśnienia wyznaczonego np: ze wzoru Darce'go - Weisbacha

i= λ*l/d*v²/2g

Gdzie:

i-jednostkowy spadek ciśnienia

d- średnica w metrach

v- średnia prędkość przepływu [m/s]

g- przyśpieszenie ziemskie

λ- współczynnik oporu/ tarcie hydrauliczne

Średnicy nie interpolujemy, zaś prędkość już tak.

Δh = i*L [mmH₂O]

Opory miejscowe - straty lokalne powstają w przewodzie przy zmianie kierunku przepływu (łuki, kolanka), przy zmianie przekroju na rozgałęzieniach na uzbrojeniu.

Δhm = Z* v₂/2g

Z= ζ -straty miejscowe

Δh = Δh_L + Δh_m

Obliczanie pojedynczych przewodów wodociągowych

Przewody tranzytowe oblicza się dla przepływu stałego a przewody magistralne, rozdzielcze dla przepływów zmiennych. Średnica przewodu powinna być korzystna pod względem technologicznym i ekonomicznym. Czyli uwzględniać koszty inwestycyjne i eksploatacyjne

Obliczanie przewodów magistralnych (remontów, modernizacji, likwidacji) prowadzi się uwzględniając rozbiór wody na odcinku (bezpośrednio przez odbiorców). Dla uproszczenia przyjmuje się, że rozbiór jest równomierny na całej długości.

W obliczeniach przew. magistrali uwzględnia się przepływ miarodajny

Q_m=Q_k+α*q

Gdzie:

q-rozb. odcinkowy,

α=0,5-0,577.

Obliczenia przewodów rozdzielczych są pomijane. Jedynie dla odcinków długich lub prowadzących duże ilości wody należy sprawdzić czy średnica o100m jest wystarczająca. Obliczanie sieci pierścieniowej

Obliczenia oparte są na przykładzie kolejnych przybliżeń, metodą Crosa, założenia:

1.Sieć składa się z rurociągów AB,BC,CD,DA.

2.W punkcie A dopływa woda w ilości Q, z punktu C odpływa ta sama ilość wody dalej.

3.Do punktu C woda płynie drogą A-B-C w ilości Q₁ przewodem o średnicy d₁ oraz drogą A-D-C w ilości Q₂ przewodem o średnicy d₂, Q₁+ Q₂=Q.

4.Suma strat w zamkniętej sieci równa jest zero czyli straty Δh₁ w rurociągu o średnicy d₁ równa się stratom Δh₂ w rurociągu d₂, Δh₁-Δh₂=0.

5.Na początku obliczeń zakłada się przepływy i średnice, dlatego w pierwszej fazie obliczeń zależności 1. i 2. nie będą spełnione jednocześnie, powstanie błąd który, będzie wyrównany w następnym fazie obliczeń.

Wartość Δh dla każdej gałęzi oblicza się ze wzoru

Δh=K_n*Q² Kn=C_m*L,

Gdzie:

C_m- współczynnik zależny od średnicy,

L- długość przewodu.

Jeśli Δh₁-Δh₂≠0 wprowadza się poprawkę ΔQ. Wtedy nowe przepływy są następujące dla przewodów ABC: Q₁+ΔQ dla przewodów ADC Q₂-ΔQ a wartości strat:

Δh=K_n1* (Q₁+ΔQ)² Δh=K_n2* (Q₂-ΔQ)².

W obliczeniach sieci pierścieniowej metodą Crosa w celu uproszczenia postępowania przyjmuje się założenia:

1.Przewody rozdzielcze zaopatrują w wodę jedynie przyległe tereny nie biorąc udziału w tranzycie.

2.Sieć przewodów rozdzielczych jest jakby porozrywana między przewodami, jest tak aby dopływ z przewodów magistralnych odbywał się drogą jak najkrótszą.

3.Pow. miasta jest podzielona na pow. cząstkowe za pomocą dwusiecznych prowadzonych z przecięcia ulic gdzie położone są przewody. Poszczególne powierzchnie cząstkowe zaopatrywane są z przewodów rozdziel. lub magistralnych.

4.Oblicza się współczynnik rozbioru jednostkowego dm³/s ha a następnie rozbiór wody na poszczególnych pow. cząstkowych.

5.Rozbiór wody w węzłach ustala się sumując rozbiory od punktów podziału do magistrali. 6.Na schemacie obliczeniowym układ rurociągów ogranicza się do przewodów magistralnych grupując rozbiory boczne w węzłach.

7.Obliczenia strat ciśnienia przeprowadza się tabelarycznie zakładając początkowo natężenia i kierunki przepływu w przewodach magistralnych i ich średnicę a następnie wyrównuje się wyniki metoda Crosa.

8.Sumując straty ciśnienia w poszczególnych pierścieniach ΣΔh i znakiem „+” oznacza się stratę przy przepływie zgodnym z ruchem wskazówek zegara a znakiem „-” straty o przepływie przeciwnym do ruchu wskazówek .zegara gdy |ΣΔh|≤0,5 - obliczenia kończymy.

6. Źródła wody na potrzeby komunalne

Do ujmowania na cele wodociągowe nadają się wody powierzchniowe, podziemne, źródlane i infiltracyjne.

• Wody powierzchniowe dzielą się na: wody opadowe, wody płynące, wody stojące

a)Wody opadowe ujmowane są do lokalnego zapotrzebowania w wodę zwłaszcza, gdy nie ma innego źródła wody słodkiej. Ilość wód nieznaczna i bardzo zmienna, woda miękka zawiera zanieczyszczenia wypłukane z powietrza i w czasie wpływu po terenie, woda mdła i nieprzyjemna w smaku, do picia nadaje się po oczyszczeniu(filtracja na węglu aktywnym, przegotowanie, dezynfekcja)

b)Wody płynące zarówno małe jak i duże cieki mają małą twardość lecz dużo zanieczyszczeń. Temp zależy od temp powietrza. Ilość wód płynących zależy od opadów w dorzeczu w górnym biegu obserwuje się większą zmienność odpływu zaś w dolnym mniejszą , do celów wodociągowcy musi być uzdatniana.

c)Wody stojące(naturalne i sztuczne zbiorniki). Jakość wody zależy od strefy zbiornika. Strefa przybrzeżna do 2 m głębokości, zarasta na całej przestrzeni, promienie słońca sięgają do dna wzmagając procesy rozkładu obumarłych organizmów. Nie nadaje się od ujmowania. Strefa przydenna do 2 m nad dnem gromadzi wszystkie osady, nie nadaje się do ujmowania. Strefa pelagiczna ograniczona strefą przybrzeżną i przydenną, ma wodę jakościowo najlepszą, nadającą się do ujmowania na cele wodociągowe, wymaga uzdatniania.

• Wody podziemne powstają z wód powierzchniowych, które wsiąkają w grunt do strefy nasycenia(saturacji) tworząc zbiorniki stojące lub płynące. W czasie przepływu wody przez pory gruntu jakość wody poprawia się , staje się klarowna, może być twarda i kwaśna gdyż rozpuszczają się w niej zawiązki chemiczne wymywane z gruntu. Ze względu na głębokość powstawania dzieli się je na:

a)Wody zaskórne występują bardzo płytko pod pow. terenu lub równo z nią, pozbawione są strefy aeracji(napowietrzania), nie ma nad nimi ochronnej warstwy nieprzepuszczalnej. Nie nadaje się do ujmowania.

b)Wody gruntowe występują w strefie saturacji, oddzielone od powierzchni terenu przepuszczalną strefą aeracji, zasilane wodą infiltracyjną z powierzchni terenu. Jest klarowna, chłodna, ma znaczenie w zaopatrzeniu rolnictwa w wodę.

c)Wody wgłębne przykryte są utworami nieprzepuszczalnymi. Są niewrażliwe na zmiany klimatyczne, powstają pod wpływem czynników geologicznych. Zasilane są prze wychodnie warstw wodonośnych. Zwierciadło wody może być napięte lub swobodne. Jeśli woda znajduje się podciśnieniem między dwiema warstwami nieprzepuszczalnymi to zwierciadło jest napięte. Zatem mogą to być wody artezyjskie, które po nawierceniu wypływają na powierzchnię terenu do wysokości ciśnienia statycznego lub subartezyjskie jeśli po nawierceniu zwierciadło ustali się poniżej powierzchni terenu. Nadaje się do zasilania wodociągów komunalnych.

d)Wody głębinowe zalegają bardzo głęboko pod pow. terenu i są odizolowane od niej wieloma kompleksami utworów nieprzepuszczalnych. Nie są zasilane ani odnawiane. Są wysoko zmineralizoawane dlatego nie nadają się do celów wodociągowych. Wykorzystywane są w wodolecznictwie.

• Wody źródlane czyli wody podziemne które w swym naturalnym biegu wydostają się na powierzchni terenu wypływem samoczynnym dając początek ciekom powierzchniowym lub zasilając ich bieg. Na wypływie mają jakość wód podziemnych dalej nabierają cech powierzchniowych. O przydatności źródeł na cele wodociągowe decyduje ich wydajność i zmienność wydajności. Wydajność [dm3/s , m3/s] zależy od objętości lub rozprzestrzenienia wodonośności. Przepuszczalność utworów skalnych wyróżnia 8 klas: I - ponad10000dm3/s ; II - do 10000dm3/s ; III - do 1000dm3/s ; IV - do 100dm3/s ; V - do 10dm3/s ; VI - do 1dm3/s ; VII - do 0,1dm3/s ; VIII - poniżej 0,1dm3/s.

Zmienność wydajności R = Qmax/Qmin

Źródła stałe (R=1-2)

Źródła małozmienne (R=2-10)

Źródła zmienne (R=10-50)

Źródła bardzozmienne (R>50)

Ujmuje się źródła gdy R≤10

• Wody infiltracyjne stanowią ogniwo pośrednie pomiędzy wodami powierzchniowymi, a podziemnymi. Są to wody powierzchniowe wsiąkające w grunt wzbogacające zasoby wód podziemnych. Infiltracja może być naturalna lub sztuczna, denna lub brzegowa. Infiltracja sztuczna, denna lub brzegowa poprzez dno i skarpy rowów i stawów infiltracyjnych specjalnie przygotowanych pozwala uzyskać wodę lepszej jakości. Jest to infiltracja płytka. Infiltracja sztuczna głęboka, w której do warstwy wodonośnej wprowadza się wody wysokiej jakości poprzez studnie chłonne.

Ujmowanie wód powierzchniowych płynących.

Konstrukcja dostawana jest do rodzaju i ilości cieku. Ujęcie powinno być usytuowane powyżej miasta na wklęsłym brzegu umocnionym powyżej i poniżej ujęcia. Wlot musi być zabezpieczony przed lodem dlatego powinien być usytuowany1-1,5m pod zwierciadłem i 1-1,5 m nad dnem. Wlot usytuowany równolegle do strugi lub ku dolnej wodzie co zabezpieczy przed napływem zanieczyszczeń. Na dużych rzekach ujęcie lokalizuje się w nurcie. Na małych ciekach ujęcie może być brzegowe z podpiętrzeniem wody. Prędkość wlotowa 0,1-0,2 m/s zabezpieczy przed napływem zanieczyszczeń. Ujęcia mogą być: brzegowe, zatokowe, nurtowe, jazowe. Typ ujęcia zależy od wielkości cieku, ilości pobranej wody, warunki geologicznych i hydrogeologicznych.

Ujmowanie wód powierzchniowych stojących(naturalne i sztuczne). Zapewniają znaczne ilości wody w ciągu całego roku. Skład chemiczny wody jest wyrównany. Czerpnie należy umieścić w strefie pelagicznej. Ujmowanie wody ze zbiorników naturalnych do wodociągów dużych i średnich może być typu brzegowego, a dla małych nurtowe. Ujmowanie ze zbiorników sztucznych, które ze względów ekonomicznych służą również do celów przeciwpożarowych, melioracyjnych przy stałym poziomie wody może być brzegowe lub zatokowe, a przy zmiennym poziomie wody brzegowe, nurtowe lub szybowe. Związane z konstrukcją zapory okna wlotowe umieszcza się na różnych poziomach odpowiadających charakterystycznym stanom wody. Prędkość wlotowa w oknach 0,2-0,3m/s.

Ujmowanie wód źródlanych. Ujęcia musi spełniać następujące wymagania:

1. nie zmieniać wysokości wypływu źródła aby nie naruszyć wieloletniej równowagi. 2.Należy ujmować całą wodę, dlatego ujęcie musi być szczelne.

3. Należy przestrzegać zasd ochrony sanitarnej.

4. Nie należy dopuścić do przesuszenia warstwy wodonośnej.

5. Zabezpieczyć źródło przed zanieczyszczeniami.

Ujmowanie wód podziemnych Sposób ujmowania zależy od głębokości zalegania i miąższości warstwy wodonośnej. Ciągi drenowe stosowane są przy płytkich wodach podziemnych 5-7m.Wydajność ujęcia do 25dm3/s. Na dnie wykopu układa się sączki obsypane materiałem filtracyjnym. Ujęcie składa się z kilku ciągów drenarskich doprowadzających wodę do studni zbiorczej. Studnie kopane (szybowe, zapuszczane) stosowane przy głębokości zalegania wody 10-20m dla wydajności 25dm3/s. Mając średnicę 2-5m. Pobór wody może być boczny przez otwory w ścianie studni. Gdy studnia jest zawieszona nie dochodzi do spągowej warstwy nieprzepuszczalnej to pobór może być przez dno i ściany. Elementy studni: wieniec, mur, obudowa na murze.

Studnie wiercone budowane są na wydajnych warstwach wodonośnych. Na podstawie obliczeń ustala się średnicę, liczbę studni i ich rozstaw oraz warunki. Elementy studni: rura filtrowa założona w warstwie wodonośnej; rura okładzinowa stanowiąca osłonę i zabezpieczenie otworu studziennego sięgającej od warstwy wodonośnej do powierzchni terenu; górne zakończenie studni to jej obudowa. Studnie wiercone mogą być befiltrowe wtedy rura okładzinowa doprowadzona jest do warstwy wodonośnej, w której tworzy się pionowy otwór w gruncie skalistym lub lej w gruncie sypkim. Studnie bezfiltrowe służą do ujmowania wód artezyjskich.

Ujmowanie wód za pomocą zespołu studni stosowane dla dużych wydajności. Projektując należy określić liczbę studni, ich rozstaw i sposób odprowadzania wody do studni zbiorowej.

Ujęcia promieniste umożliwiają ujmowanie nawet 100000m3/d. Najbardziej wydajne są oparte na wodzie infiltracyjnej zakładane pod zbiornikami wód powierzchniowych. Można sięgać po wodę na głębokość 20-40m. Istnieją różne systemy różniące się sposobem wykonywania poziomych rur filtracyjnych.

Strefy ochronne ujęć Gwarancję ochrony ujęć jest ustanowienie stref ochronnych czyli obszarów poddanych zakazom i ograniczeniom w użytkowaniu z gruntów i korzystaniu z wody podlegające ujęcie i tereny przyległe do nich.

Tereny ochrony bezpośredniej obejmują zbiornik wodny w miejscu poboru wody, obiekty budowlane związane bezpośrednio z poborem wody oraz związane pośrednio. Część terenu przylegająca bezpośrednio do tych obiektów i urządzeń. Na tym terenie dozwolone jest użytkowanie gruntu tylko do celów eksploatacji ujęcia. Zasięg :

- studnie wiercone 8-10m ;

-studnie kopane 10-15m ;

-ujęcia wód źródlanych 15-20m ;

-studnie zbiorcze 8-15m ;

-ujęcia wód pow. 15-25m.

Tereny ochrony pośredniej mogą być objęte ograniczeniami użytkowania i korzystania z wody jeśli by pogarszały korzystanie z wody lub ograniczały wydajność ujęcia. Ograniczenia dotyczą: -wprowadzania ścieków do wód powierzchniowych lub podziemnych;

- pojenia bydła ;

-kąpania ; -

rolnicze wykorzystanie ścieków ;

- grzebania zwierząt ;

- urządzenie obozowisk ;

- postoju obiektów pływających ;

-lokalizacji zbiorników i rurociągów do olejów i materiałów łatwopalnych.

Zasięg:

- dla studni wierconych w zależności od głębokości studni i położenia warstwy wodonośnej 30-100m ; -

ujęcia drenażowe 20-od końcówki sączki drenarskiej ;

- dla studni kopanych i ujęć wód źródlanych 70-100m od strefy ochrony bezpośredniej ;

- zasięg dla ujęć wód powierzchniowych określa się uwzględniając charakterystykę hydrogeologiczną wody, zdolność do oczyszczania, kształt i rozmiar terenu ochrony bezpośredniej, ukształtowanie terenu, zagospodarowanie terenu wokół ujęcia, aby zapewnić trwale jakość wody

7. Uzbrojenie sieci

Pozwala na korzystanie z niej zgodnie z przeznaczeniem. Ma właściwą obsługę, kontrolę i eksploatację

- Uzbrojenie regulujące przepływ

- Uzbrojenie czerpalne

- Uzbrojenie zabezpieczające

- Uzbrojenie pomiarowe

Ad. Uzbrojenie regulujące przepływ - służy do otwierania lub zamykania przepływu wody. Kierowanie wody tylko w jedną stronę opróżnianie przewodu z wody.

• Zasuwy odcinające:

• Kielichowe

• Owalne do średnicy 500mm

• Kołnierzowe do wszystkich średnic ale mogą być:

• Płaskie, ciśnienie do 0,4 MPa

• Owalne, ciśnienie od 0,6 do 1 MPa

• Okrągłe, ciśnienie większe niż 1,6 MPa

• Zasuwy podziemne mają obudowę chroniącą trzpień zasuwy, a w poziomie terenu żeliwną skrzynkę uliczną umożliwiającą dostęp do trzpienia.

• Zasuwy o średnich powyżej 500 mm umieszcza się w studzienkach

• Zasuwy zwrotne- regulują przepływ wody tylko w jednym ustalonym kierunku

• Instalowane są w pompowni na rurociągach tłocznych w celu zabezpieczenia pomp przed cofającą się wodą.

• Stosowane są w zbiornikach zapasowo - wyrównawczych

• Zasuwy odwadniające - spusty - umożliwiają opróżnienie rurociągu z wody, umieszcza się je w najniższych punktach przewodów.

Ad. Uzbrojenia czerpalne - są nimi hydranty poziome, które służą do czerpania wody na cele pożarowe. Mogą być:

-Podziemne

-Nadziemne

• Hydranty nadziemne składają się z :

• Kolumny z dwoma wylewami zaopatrzonymi w końcówki do przyłączenia węży strażackich.

• Hydranty podziemne są całkowicie pod ziemią. Dostęp do nich jest przez skrzynkę żeliwną

• Nakłada się stojak hydrantowy jedno lub dwu wylewowy

• Tabliczka w najbliższym trwałym miejscu (czerwona z białymi napisami)

Hydranty zainstalowane w najwyższych punktach sieci służą do odpowietrzania, a w najniższych do odwaniania.

• Zdroje uliczne - są punktami czerpalnymi dla mieszkańców nie posiadających instalacji wodociągowych. Wtedy należy je umieszczać co 100, 150 metrów. Jeżeli dostarczają tylko wodę na czas przejściowy to rozstaw może być od 200 do 300 metrów. Izolację zdroju montuje się w studzience szczelnie przykrytej stropem. Otoczenie zdroju musi być uszczelnione.

Ad. Uzbrojenie zabezpieczające - Zabezpiecza przewód przed:

• Gromadzeniem się powietrza wydostającego się w wody lub przed powstaniem w przewodzie podciśnienia. Są to:

• Odpowietrzniki

• Napowietrzniki

Oraz zabezpieczenia przed powstawaniem w przewodzie zbyt dużych sił rozrywających tj:

• Zawory bezpieczeństwa

• Zawory redukcyjne

• Kompensatory

Odpowietrzniki i napowietrzniki - montowane są w najwyższych punktach przewodu w studzienkach podziemnych

Kompensatory (wzdłużniki dylatacyjne) - montowane są w przewodach metalowych. Zabezpieczają przed powstawaniem nadmiernych naprężeń osiowych w wyniku zmian osiowych

Zawory redukcyjne (dławiące) - umieszcza się w punktach granicznych między strefą wysokiego i niskiego ciśnienia w celu trzymania ciśnienia w dopuszczalnych granicach.

Zawory bezpieczeństwa (przeciwuderzeniowe) - montowane są w pompowni na rurociągach tłocznych. Mogą być:

• Wysoko ciśnieniowe

• Nisko ciśnieniowe

Ad. Uzbrojenie pomiarowe - służy do ustalania ilości i natężenia przepływającej wody (wodomierze) oraz wartości i zmienności ciśnienia (manometry).

Wodomierze montowane są:

• Na ujęciach wody

• Na pompowniach

• Na głównym przewodzie tłocznym

• Na magistralach doprowadzających wodę do poszczególnych dzielnic.

• Do osiedli (osiedlowe)

• Do poszczególnych odbiorców czyli wodomierze domowe i przemysłowe.

Stosuje się tak zwane wodomierze silnikowe, czyli takie gdzie obroty wirnika przenoszone są na liczydło. Wodomierze małe (tzw. Skrzydełkowe) i wodomierze duże (śrubowe)

Wodomierz charakteryzują dwie wartości:

• Wyróżnik geometryczny (średnica nominalna d_n [mm]) odpowiada średnicy przewodu na którym jest zamontowany wodomierz.

• Wyróżnik hydrauliczny - natężenie znamieniowe przepływu ( przepustowość wodomierza Qz [m³/h])

Przy tym przepływie prod. podaje w umowny spadek ciśnienia Δh w mH2O. Przy bardzo dużej nierównomierności przepływu stosuje się wodomierze sprężone. Zestaw składa się z wodomierze głównego (śrubowego) i wodomierza bocznego (skrzydełkowego) oraz zaworu zmiennego obciążenia kierującego przepływ na konkretny wodomierz.

Manometry

W pompowniach montowane są stałe, a do kontroli ciśnienia w przewodach stosuje się samopiszące manometry przenośne. Przy pomiarach stałych manometry instalowane są w studzienkach zasuwowych lub odpowietrznikowych. Do pomiarów doraźnych manometry rozkłada się na stojakach hydrantowych.

---