ĆWICZENIA PROJEKTOWE Z PRZEDMIOTU
ĆWICZENIA PROJEKTOWE Z PRZEDMIOTU
ĆWICZENIA PROJEKTOWE Z PRZEDMIOTU
 WodociÄ…gi i systemy zaopatrzenia w wodÄ™
 WodociÄ…gi i systemy zaopatrzenia w wodÄ™
 WodociÄ…gi i systemy zaopatrzenia w wodÄ™
TEMAT
 Projekt ujęcia wody podziemnej  studnia wiercona o
Projekt ujęcia wody podziemnej studnia wiercona o
zwierciadle napiętym
zwierciadle napiętym
Prowadzący projekty: Wykonał: Wiktor Furtek
Wykonał: Wiktor Furtek
dr inż. Krzysztof Boryczko
Rok akademicki 2014/2015
0
1. Cel i zakres projektu:
Celem projektu jest zaprojektowanie ujęcia wody podziemnej  studni wierconej, z której pobierana
będzie woda w ilości 455,33 m3/d.
Zakres projektu to:
" Obliczenie promienia leja depresyjnego R oraz przepływu Q
" Obliczenie maksymalnej dopuszczalnej prędkości wejściowej wody z gruntu do filtra
" Obliczenie maksymalnej dopuszczalnej wydajności i wydajności eksploatacyjnej studni
" Dobór średnicy rurociągu tłocznego
" Obliczenie wydajności i wysokości podnoszenia pompy
" Część rysunkowa  przekrój studni wierconej o zwierciadle napiętym
2. Strefy ochronne ujęć wody podziemnej:
Aktem prawnym regulującym to zagadnienie jest ustawa z dnia 18 lipca 2001r. Prawo Wodne. Z całym
tekstem dotyczącej tej tematyce można zapoznać się w powyższym akcie prawnym w Dziale III Ochrona
wód, Rozdziale 2 Strefy oraz obszary ochronne, od Art. 51. do Art. 61.
Strefę ochronną ujęcia wody stanowi obszar, na którym obowiązują zakazy, nakazy
i ograniczenia w zakresie użytkowania gruntów oraz korzystania z wody. Strefę ochronną dzieli się na
teren ochrony bezpośredniej i pośredniej.
Na terenie ochrony bezpośredniej ujęć wody zabronione jest użytkowanie gruntów do celów
niezwiązanych z eksploatacją ujęcia wody. Na terenie ochrony bezpośredniej ujęć wód należy między
innymi odprowadzać wody opadowe w sposób uniemożliwiający przedostanie się ich urządzeń służących
do poboru wody oraz zagospodarować teren zielenią. Strefa ochrony bezpośredniej powinna być
zabezpieczona poprzez wygrodzenie siatką stalową w ramkach z bramą wejściową, zabezpieczoną przed
wejściem osób nieupoważnionych. Na ogrodzeniu należy umieścić tablice ostrzegawcze:  Strefa ochrony
bezpośredniej ujęcia wody, osobom nieupoważnionym wstęp wzbroniony .
Na terenie ochrony pośredniej może być zabronione wykonywanie robót oraz innych czynności
powodujących zmniejszenie przydatności ujmowanej wody lub wydajności ujęcia (np. wprowadzenie
ścieków do wód lub do ziemi, rolnicze wykorzystanie ścieków, stosowanie nawozów oraz środków
ochrony roślin, wykonywanie odwodnieni budowlanych lub górniczych, pojenie oraz wypasanie
zwierzÄ…t).
3. Opis techniczny
Dane techniczne studni:
" długość rury podfiltrowej  3,00m
" długość rury filtracyjnej  8,25m
" długość rury nadfiltrowej  1,10m
" długość rury eksploatacyjnej  6,14m
Woda będzie wypompowywana ze studni za pomocą pompy głębinowej SP 17-2N firmy GRUNDFOS
(charakterystyka pompy w dalszej części opracowania) i tłoczona poprzez rurociąg tłoczny ze stali
ocynkowanej o średnicy wewnętrznej 50mm firmy HYDROGLOBAL. Oś odwiertu studni
zaprojektowano tak, aby pokrywał się on z osią obudowy studni. Kolumna rur wiertniczych
zamknięta będzie szczelną głowicą studzienną, w której znajdować się będą otwory do rurociągu
tłocznego, wentylacji oraz kabla zasilającego pompę i sondę konduktometryczną. Rurociąg tłoczny
znajdujący się w obudowie studni wyposażony będzie w następująca armaturę:
" wodomierz JS DN 50
" monometr na kurku odcinajÄ…cym
" kurek do pobierania próbek
" zawór odcinający DN 50
" zawór zwrotny kołnierzowy DN 50
1
4. Obliczenie promienia leja depresyjnego R oraz przepływu Q:
H = 20,7 [m]
s [m] R [m] Q [m3/s]
1 45,64 0,00277
kf = 20 [m/d] = 2,31*10-4 [m/s]
2 91,29 0,00492
3 136,93 0,00692
r = 0,2 [m]
4 182,57 0,00884
5 228,22 0,01070
X = 1,85 [m]
6 273,86 0,01251
7 319,50 0,01429
= 3000 × × [ ]
8 365,15 0,01604
9 410,79 0,01777
× ×
10 456,44 0,01948
= 2,73 × [ ]
11 502,08 0,02116
lg ( )
12 547,72 0,02283
13 593,37 0,02449
14 639,01 0,02613
15 684,65 0,02776
5. Obliczenie maksymalnej dopuszczalnej prędkości wlotowej wody z gruntu do filtra:
[ D ]
=
30
2,31 × 10
D
= = 5,07 × 10 [ ]
30
6. Obliczenie maksymalnej dopuszczalnej wydajności studni:
= 2 × × ×
= 2 × 0,2 × 10,35 × 5,07 × 10 = 6,59 × 10 [ ]
Odczytano z wykresu: dla Q=6,59 dm3/s s=2,83 m
7. Obliczenie wydajności eksploatacyjnej studni:
= 0,8 ×
= 0,8 × 6,59 × 10 = 5,27 × 10 [ ]
Odczytano z wykresu: dla Q=5,27 dm3/s s=2,17 m
2
8. Dobór średnicy rurociągu tłocznego:
D
Przyjęto prędkość przepływu = 2
4 ×
= [ ]
l
×
4 × 5,27 × 10
= = 0,058 [ ]
× 2
4 × 4 × 5,27 × 10
= = = 2,68 [ ]
× × 0,05
Przyjęto rurociąg tłoczny ze stali ocynkowanej o średnicy wewnętrznej 50 mm, średnicy zewnętrznej
60,3 mm firmy HYDROGLOBAL.
9. Wysokość podnoszenia pompy:
= " + ! + + +
= 1 + 0,5 + 2,17 + 1,85 + 5 = 10,52 [ ]
hbezp = 0,5 m  wysokość zabezpieczająca pompę przed sucho biegiem
"s = 1,0 m
se = 2,17 m
x = 1,85 m
Hg = 5,0 m
Przyjęto pompę firmy GRUNDFOS o nazwie SP 17-2N i numerze katalogowym 12C01902.
3
SP 17-2N
Zatapialna pompa głębinowa przystosowana do tłoczenia wody czystej. Można montować w położeniu
binowa przystosowana do tłoczenia wody czystej. Można montowa
pionowym lub poziomym. Wszystkie elementy stalowe s wykonane ze stali nierdzewnej wysokiej
poziomym. Wszystkie elementy stalowe sÄ… wykonane ze stali nierdzewnej wysokiej
klasy, EN 1.4401 (AISI 316), co zapewnia du
klasy, EN 1.4401 (AISI 316), co zapewnia dużą odporność na korozję.
Pompa jest wyposażona w silnik MS4000 o mocy 1.1 kW z odrzutnikiem piasku, mechanicznym
ona w silnik MS4000 o mocy 1.1 kW z odrzutnikiem piasku, mechanicznym
ona w silnik MS4000 o mocy 1.1 kW z odrzutnikiem piasku, mechanicznym
uszczelnieniem wału, łożyskiem promieniowym smarowanym wod oraz membraną wyrównawczą.
yskiem promieniowym smarowanym wodÄ… oraz membranÄ…
Używany jest silnik zatapialny umieszczony w tej samej obudowie co pompa, który zapewnia stabilno
ywany jest silnik zatapialny umieszczony w tej samej obudowie co pompa, który zapewnia stabilno
ywany jest silnik zatapialny umieszczony w tej samej obudowie co pompa, który zapewnia stabilność
mechaniczną i wysoką wydajność. Do u
ść. Do użytku w temperaturze do 40°C.
Silnik jest wyposażony w czujnik Grundfos Tempcon, który, dzi ki wykorzystaniu komunikacji po linii
czujnik Grundfos Tempcon, który, dzięki wykorzystaniu komunikacji po linii
zasilającej oraz modułu MP204, umożliwia monitorowanie temperatury. Do rozruchu silnika
cej oraz modułu MP204, umożliwia monitorowanie temperatury. Do rozruchu silnika
wykorzystuje siÄ™ metodÄ™ rozruchu bezpo
rozruchu bezpośredniego (DOL).
Ciecz:
Czynnik tłoczony: Woda
Max. temperatura cieczy: 40 °C
Temp. maks. cieczy przy 0.15 m/s: 40 °C
Temperatura cieczy: 20 °C
Gęstość: 998.2 kg/m3
Lepkość kinematyczna: 1 mm2/s
Techniczne:
Prędkość dla danych pompy: 2900 obr/min
Aktualny przepływ obliczeniowy: 20 m3/h
Obliczona wysokość podnoszenia pompy:
podnoszenia pompy: 11.6 m
Uszczelnienie wału silnika: SIC/SIC
Tolerancje charakterystyki: ISO9906:2012 3B
Materiały:
Pompa: Stal nierdzewna
Stal nierdzewna
Pompa: EN 1.4401
Korpus pompy: ASTM 316
Wirnik: Stal nierdzewna
Stal nierdzewna
Wirnik: EN 1.4401
Wirnik: ASTM 316
Silnik: Stal nierdzewna
Stal nierdzewna
Silnik: DIN W.-Nr. 1.4539
Nr. 1.4539
Silnik: AISI 904 L
4
Instalacja:
Króciec tłoczny: RP2 1/2
Åšrednica silnika: 4 inch
Dane elektryczne:
Typ silnika: MS4000
Nominalna moc silnika - P2: 1.1 kW
Nominalna moc silnika - P2: 1.1 kW
Częstotliwość podstawowa: 50 Hz
Napięcie nominalne: 3 x 380-400-415 V
Rozruch: bezpośredni
PrÄ…d znamionowy: 2,80-2,75-2,75 A
PrÄ…d uruchomienia: 440-480-500 %
Cos fi -współczynnik mocy: 0,85-0,82-0,78
Prędkość nominalna: 2850-2870-2880 obr/min
Rodzaj ochrony (IEC 34-5): IP68
Klasa izolacji (IEC 85): F
Wbudowany przetwornik temp.: Tak
Inne:
Minimum efficiency index, MEI e": 0.70
ErP status: EuP WolnostojÄ…ce
Masa netto: 20 kg
Masa: 21 kg
Objętość wysyłkowa: 0.02 m3
Rysunek 1 Rys. wymiarowy pompy głębinowej SP 17-2N
5
Rysunek 2 Charakterystyka pompy głębinowej SP 17-2N
6
Strefy ochronne ujęć wody podziemnej
Poniżej zostanie przedstawione parę wybranych zagadnień dotyczących stref ochronnych ujęć wody podziemnej.
Aktem prawnym regulującym to zagadnienie jest ustawa z dnia 18 lipca 2001r. Prawo Wodne. Z całym tekstem
dotyczącej tej tematyce można zapoznać się w powyższym akcie prawnym w Dziale III Ochrona wód, Rozdziale 2
Strefy oraz obszary ochronne, od Art. 51. do Art. 61.
I. Art. 51. W celu zapewnienia odpowiedniej jakości wody ujmowanej do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do
spożycia oraz zaopatrzenia zakładów wymagających wody wysokiej jakości, a także ze względu na ochronę zasobów
wodnych, mogą być ustanawiane:
1) strefy ochronne ujęć wody,
2) obszary ochronne zbiorników wód śródlądowych.
II. Art. 52. 1. Strefę ochronną ujęcia wody, zwaną dalej  strefą ochronną , stanowi obszar, na którym obowiązują zakazy,
nakazy i ograniczenia w zakresie użytkowania gruntów oraz korzystania z wody.
2. StrefÄ™ ochronnÄ… dzieli siÄ™ na teren ochrony:
1) bezpośredniej,
2) pośredniej.
III. Art. 53. 1. Na terenie ochrony bezpośredniej ujęć wód podziemnych oraz powierzchniowych zabronione jest
użytkowanie gruntów do celów niezwiązanych z eksploatacją ujęcia wody.
2. Na terenie ochrony bezpośredniej ujęć wód należy:
1) odprowadzać wody opadowe w sposób uniemożliwiający przedostawanie się ich do urządzeń służących do poboru
wody,
2) zagospodarować teren zielenią,
3) odprowadzać poza granicę terenu ochrony bezpośredniej ścieki z urządzeń sanitarnych, przeznaczonych do użytku
osób zatrudnionych przy obsłudze urządzeń służących do poboru wody,
4) ograniczyć do niezbędnych potrzeb przebywanie osób niezatrudnionych przy obsłudze urządzeń służących do poboru
wody.
3. Teren ochrony bezpośredniej należy ogrodzić, a jego granice przebiegające przez wody powierzchniowe oznaczyć za
pomocą rozmieszczonych w widocznych miejscach stałych znaków stojących lub pływających; na ogrodzeniu oraz
znakach należy umieścić tablice zawierające informacje o ujęciu wody i zakazie wstępu osób nieupoważnionych.
IV. Art. 54. 1. Na terenach ochrony pośredniej może być zabronione lub ograniczone wykonywanie robót oraz innych
czynności powodujących zmniejszenie przydatności ujmowanej wody lub wydajności ujęcia, a w szczególności:
1) wprowadzanie ścieków do wód lub do ziemi,
2) rolnicze wykorzystanie ścieków,
3) przechowywanie lub składowanie odpadów promieniotwórczych,
4) stosowanie nawozów oraz środków ochrony roślin,
5) budowa autostrad, dróg oraz torów kolejowych,
6) wykonywanie robót melioracyjnych oraz wykopów ziemnych,
7) lokalizowanie zakładów przemysłowych oraz ferm chowu lub hodowli zwierząt, lokalizowanie magazynów produktów
ropopochodnych oraz innych substancji, a także rurociągów do ich transportu,
9) lokalizowanie składowisk odpadów komunalnych lub przemysłowych,
10) mycie pojazdów mechanicznych,
11) urządzanie parkingów, obozowisk oraz kąpielisk,
12) lokalizowanie nowych ujęć wody,
13) lokalizowanie cmentarzy oraz grzebanie zwłok zwierzęcych.
V. Art. 56. 1. Strefę ochronną ujęcia wód powierzchniowych określa się tak, aby trwale zapewnić jakość wody zgodną z
przepisami wydanymi na podstawie art. 50 ust. 1 oraz aby zabezpieczyć wydajność ujęcia wody.
2. Strefę ochronną wyznacza się na podstawie wyników przeprowadzonych badań hydrologicznych, hydrograficznych i
geomorfologicznych obszaru zasilania ujęcia.
3. Strefa ochronna ujęcia wody z potoku górskiego lub z górnego biegu rzeki może obejmować całą zlewnię cieku
powyżej ujęcia wody.
VI. Art. 57. 1. Granice terenu ochrony pośredniej ujęcia wody należy oznaczyć przez umieszczenie, w punktach przecięcia się
granic ze szlakami komunikacyjnymi oraz w innych charakterystycznych punktach terenu, tablic zawierajÄ…cych informacje
o ustanowieniu strefy.
2. Minister właściwy do spraw środowiska określi, w drodze rozporządzenia, wzory tablic informacyjnych, o których
mowa w ust. 1 oraz w art. 53 ust. 3, a w szczególności ich rozmiar, kształt, kolor, wzór i wielkość napisu.
VII. Art. 58. 1. Strefę ochronną, z zastrzeżeniem ust. 5, ustanawia, w drodze rozporządzenia, dyrektor regionalnego zarządu
gospodarki wodnej, na wniosek i koszt właściciela ujęcia wody, wskazując zakazy, nakazy, ograniczenia oraz obszary, na
których obowiązują, stosownie do przepisów art. 52-57.
VIII. Art. 60. Obszar ochronny ustanawia, w drodze rozporzÄ…dzenia, dyrektor regionalnego zarzÄ…du gospodarki wodnej, na
podstawie planu gospodarowania wodami na obszarze dorzecza, wskazujÄ…c zakazy, nakazy lub ograniczenia oraz
obszary, na których obowiązują, stosownie do przepisów art. 59.
7