Ujęcia wód powierzchniowych
dr in\
. Aleksandra Sambor
Ujęcia studzienne
Jeśli nie mo\
na wykonać ujęcia przy brzegu,
wówczas jednym z najlepszych rozwiązań jest
odsunięcie ujęcia od brzegu i wykonanie go w
postaci studni, która jest jak gdyby głowicą ujęć
brzegowych nurtowych, ale wyposa\
onÄ… we
wszystkie elementy potrzebne do poboru i transportu
wody.
1. Ujęcia studzienne mogą być wykonywane
zarówno na ciekach jak i na zbiornikach
2. Mogą być typu rozdzielczego lub połączonego.
Zalety:
1. Mo\
liwość pobierania wody i pewność dostarczania jej do zakładu
uzdatniania wody w ka\
dym czasie.
2. Zbędna jest regulacja cieku i ubezpieczenia skarp brzegu czy wału
ochronnego.
Ujęcia studzienne
Wady:
1. Konieczność na ogół głębokiego fundamentowania
studni.
2. Konieczność wykonania dostępu z brzegu do studni za
pomocÄ… mostu czy galerii pod dnem cieku.
3. Nadanie budowli odpowiedniego kształtu i
wytrzymałości z uwagi na pochód lodów i du\
e prędkości
wody.
4. Trudne do wykonania i kosztowne.
1
Ujęcia studzienne  obliczenia
hydrauliczne
Obliczenia hydrauliczne światła otworów i prędkości
przepływu nale\
wykonać jak dla ujęć brzegowych komorowych
małych przy zało\
eniu, \
e poziom wody poza studnią jest stały,
a poziom wody w studni jest zawsze wy\
szy od górnej krawędzi
najwy\
szego rzędu otworów wlotowych.
ZAA
OśENIE  poziom wody w komorze le\
y powy\
ej
otworów wlotowych. Ze względu na bardzo małą głębokość i
zasypkę kamieniami prędkości wody dopływającej v0 nie
uwzględnia się.
Przepływ przez otwór wynosi:
Q = µÉ 2gZ , m3 / s
gdzie: µ  współczynnik przepÅ‚ywu 0.60,
É  powierzchnia przekroju otworu, m2
Z  ró\
nica poziomów wody, m.
Ujęcia studzienne  obliczenia
hydrauliczne
Mając zało\
oną wielkość poboru wody Q i przekrój otworu, oblicza się
zdolność przepustową jednego otworu, po czym ustala się ilość otworów dla
ujęcia wymaganej ilości wody Q.
Powy\
sze obliczenie oparto na zało\
eniu, \
e na zewnÄ…trz studni znajduje siÄ™
woda, a w rzeczywistości wodą wypełniona jest tylko pusta przestrzeń między
kamieniami stanowiącymi zasypkę wykopu od strony górnej, która mo\
e ulegać
pewnemu zamuleniu. Wprowadzamy zatem współczynnik bezpieczeństwa ś1 ,
który nale\
y przyjmować 0.5, wówczas równanie na przepływ przez jeden otwór
wynosi:
Q = Å›1µÉ 2gZ ,m3 / s
A prędkość wlotowa:
v = µ 2gZ ,m / s
Ujęcia progowe
Ujęcia progowe są 2 rodzajów:
1. SÅ‚u\
ą do bezpośredniego
ujęcia wody.
2. Umo\
liwiają pobór wody dzięki
wytworzeniu niewielkiego
spiętrzenia.
Stosujemy:
1. Na potokach górskich
2. Na małych ciekach nizinnych,
których koryto d" 10 15m
szerokości
2
Ujęcia progowe
1. Lokalizujemy je na odcinkach prostych nie podlegajÄ…cych erozji i
zmianom nurtu, na gruncie o strukturze pozwalajÄ…cej na
posadowienie progu bez obawy ucieczki wody pod dnem budowli
lub przez jej przyczółki.
2. Kształt progu powinien zapewniać mo\
liwość poboru wody przy
ka\
dym nawet najmniejszym przepływie, a jednocześnie pozwolić
w pewnych granicach na zatrzymanie wleczonego rumowiska.
3. Zasadą ujęć progowych jest wykonanie w poprzek koryta potoku
budowli piętrzącej do wysokości około 1m w formie bryły betonowej
lub \
elbetowej z wykształconym \
łobem (kanałem) przykrytym
rusztem o pochyleniu 1:5-1:4 albo w kierunku ruchu wody, albo w
kierunku przeciwnym.
4. Cała budowla powinna być wykonana w obramowaniu ze ścianki
szczelnej.
Ujęcia progowe
5. Teren w osi progu po obu stronach potoku, a\
do granicy wielkich
wód (wałów) powinien być wzmocniony na szerokości około 10m, o
ile zachodzi potrzeba podsypany do rzędnej o 0.5m wy\
szej od
rzędnej progu i wzmocniony brukiem na zaprawie cementowej.
6. Na jednym z końców progu wykonuje się komorę zbiorczą, z której
wodę odprowadza się grawitacyjnie przewodem uło\
onym w
gruncie albo bezpośrednio do zakładu, albo do komory ssawnej
pompowni, która wykonuje się poza terenem zalewowym.
7. W komorze zbiorczej zawsze projektujemy przelew i zrzut płuczący.
8. Ujęcia progowe wymagają wykonania regulacji rzeki na odcinku
około 500m w górę i około100m w dół od progu.
Ujęcia progowe
9. Ruszt przykrywający kanał zbiorczy (\
łób) mo\
e być wykonany z
prętów:
" stalowych
" \
elbetowych
" drewnianych.
10. W zale\
ności od ilości pobieranej wody daje się 1 lub 2 kanały
zbiorcze. Pochylenie kanału zbiorczego w kierunku komory zbiorczej
powinno wynosić około 1%.
11. PÅ‚yta wypadowa poni\
ej progu powinna być posadowiona tak
głęboko, aby mo\
na było do niej wprowadzić kanał płuczący z komory
zbiorczej.
3
Ujęcia przelewowe
Ujęcia przelewowe mo\
na traktować
jako odmianę ujęć studziennych
wykonywanych w korycie cieku lub w
zbiorniku.
Ró\
niÄ… siÄ™ sposobem wlotu wody do
ujęcia. W ujęciu studziennym woda
dostaje się do komór przez otwory
wlotowe umieszczone w bocznych
ścianach studni poni\
ej najni\
szego poziomu lustra wody, a w ujęciu
przelewowym woda dostaje się z warstw powierzchniowych przez krawędzie
przelewu albo z warstw nieco głębszych przy zastosowaniu osłon.
Ujęcia przelewowe
1. SÅ‚u\
ą do poboru małych i średnich ilości wody.
2. Lokalizuje siÄ™ je w korycie cieku (rzadko) lub w
zbiornikach naturalnych lub sztucznych.
3. Zawsze sÄ… typu rozdzielczego.
4. Mogą być wykonane w formie kielicha o
przekroju kołowym lub wielobocznym, kanał
odprowadzający o przekroju kołowym lub
prostokÄ…tnym.
5. Mo\
e być wykonane z \
elbetu albo z blachy
stalowej; fundament budowli jest zawsze
\
elbetowy.
Ujęcia przelewowe
Zalety:
1. Mo\
liwość pobierania na ogół wody czystej.
2. Zapewnienie stałego poboru wody.
Wady:
1. Konieczność zapewnienia stałego poziomu
wody w z
ródle.
2. Trudność poboru wody w okresie trwania
pokrywy lodowej.
4
Ujęcia przelewowe bez osłony
"
Składa się z:
1. Części wlotowej, tzn. kielicha (leja)
2. Odcinka przejściowego
3. Odcinka pionowego
4. Kolana
5. Przewodu odprowadzajÄ…cego
Na kielichu umieszczono kratę, która
chroni ujęcie przed przedostawaniem się
przedmiotów pływających.
W okresie zimy krata powinna być
podgrzewana.
Ujęcia przelewowe z osłoną
Osłona pozwala na pobór wody z warstw
głębszych. Zagłębienie kopuły powinno być tak
dobrane, aby pozwalało na pobór wody w
okresie zalegania pokrywy lodowej.
WodÄ™ pobieramy 1-1,5 pod powierzchniÄ…
lustra wody.
Na koronie przelewu nale\
y umieścić kratę
lub siatkÄ™ w celu zatrzymania zasysanych ryb
lub przedmiotów pływających.
Jeśli w zimie mogą zachodzić przerwy w poborze wody, to nale\
y kraty
lub siatki podgrzewać.
Kraty i siatki powinny być wymienne. W tym celu, a tak\
e dla
ewentualnego przeglÄ…du nale\
y w kopule pozostawić właz, który
normalnie będzie zamknięty.
Nale\
y instalować równie\
odpowietrznik, aby zapobiec przekształceniu
siÄ™ swobodnego przelewu w syfon.
Ujęcia zatokowe
Ujęcia zatokowe stosuje
siÄ™ w przypadku:
" rzek o większych
prędkościach przepływu
(>0.3m)
" poboru wody o zmiennych wydajnościach,
" prowadzenia przez rzekę znacznych ilości zawiesiny
ziarnistej
" mo\
liwości tworzenia się śry\
u i lodu dennego.
5
Ujęcia zatokowe
1. Składają się z zatoki usytuowanej z reguły przy
brzegu wklęsłym, w końcu której zlokalizowane
jest jedno z wcześniej omawianych rodzajów
ujęć (najczęściej ujęcie brzegowe
przewodowe).
2. Zadaniem zatoki jest zmniejszenie prędkości
przepływu w celu zatrzymania materiału
wleczonego oraz uniemo\
liwienie tworzenia siÄ™
śry\
u.
3. Czerpnia lokalizowana jest na końcu zatoki.
4. Najczęściej nie ma mo\
liwości grawitacyjnego
odprowadzenia wody.
Ujęcia zatokowe
W zale\
ności od usytuowania zatoki w stosunku do kierunku przepływu
wody w rzece ujęcia zatokowe mo\
na podzielić na:
" zaprÄ…dowe,
" podprÄ…dowe,
" dwustronne.
Wybór lokalizacji zatoki jest uzale\
niony w du\
ej mierze od ilości
prowadzonego rumowiska i warunków śry\
owo-lodowych.
Lokalizacja ujęć zatokowych  zalecenia
1. Unikanie miejsc, w których nie tworzy się pokrywa
lodowa, odcinków o du\
ych spadkach i ostrych
krzywiznach, o nagłym przewę\
eniu koryt.
2. Niesytuowanie ujęć w pobli\
u, tu\
poni\
ej stopni
piętrzących.
3. Usytuowanie wlotów do zatoki w łuku wklęsłym w cieku,
przy brzegu ustabilizowanym; natomiast dla poboru
małych ilości wody mogą być one lokalizowane w
odcinkach prostych cieku, jeśli głębokości są
odpowiednie.
4. Umiejscowienie wlotów w miejscach, gdzie nie powstaje
ruch burzliwy sprzyjający tworzeniu się śry\
u i lodu
dennego.
6
Projektowanie ujęć zatokowych-zasady
1. W celu uniknięcia zwę\
enia naturalnego koryta wskazane
jest wykonanie zatok poza liniÄ… brzegu przy stanie wody
uznanym za miarodajny.
2. W celu uzyskania najkorzystniejszych warunków
hydraulicznych nale\
y przy wlocie do zatoki nadać liniom
brzegowym kształt opływowy, a tak\
e zastosować przed
wlotem kierownice w cieku.
3. Konieczne jest wykonanie odpowiedniej regulacji cieku w
celu swobodnego odpływu śry\
u i rumowiska.
4. Jeśli istnieje taka mo\
liwość (np. w pobli\
u znajduje siÄ™
elektrociepłownia) powinno się przewidzieć zrzut ciepłej wody
na wlocie do zatoki, w odległości od linii brzegu cieku równej
szerokości wlotu. W przypadku znacznej ilości śry\
u nale\
y
przewidzieć jeszcze jeden zrzut wody w zatoce przed
pompowniÄ….
Wymagania eksploatacyjne ujęć zatokowych
1. Nale\
y przewidzieć mo\
liwość czyszczenia dna
zatoki z gromadzÄ…cego siÄ™ osadu, przynajmniej
dwa razy w roku.
2. Wymiary zatoki i jej kształt powinny uwzględnić
mo\
liwość wprowadzenia sprzętu do jej
pogłębiania.
Ujęcia zatokowe  wymiary zatoki
Długość zatoki Lz ze względu na opadanie
zawiesiny ziarnistej obliczamy ze wzoru:
vzh0
Lz = Ä… , m
u
p
gdzie:vz  średnia prędkość przepływu wody w zatoce, m/s
h0  obliczeniowa głębokość zatoki, m
up  prędkość opadania ziarn piasku (zwykle przyjmuje się
0.003 m/s), m/s
ą - współczynnik bezpieczeństwa ze względu na pulsację
(Ä…=1,1-1,3).
7
Ujęcia zatokowe  wymiary zatoki
Przyjmując up = 0,003 m/s oraz ą=1,2 otrzymamy długość
zatoki ze względu na osadzanie piasku:
Lz = 400vzh0, m
Długość zatoki ze względu na wypływanie śry\
u obliczamy
ze wzoru:
v h
z o
Lz = ² , m
u
śr
gdzie: uśr  prędkość wypływania śry\
u (0.002  0.005 m/s),
m/s
² - współczynnik uwzglÄ™dniajÄ…cy przepÅ‚yw burzliwy (²=1-3).
Ujęcia zatokowe  wymiary zatoki
PrzyjmujÄ…c uÅ›r = 0,003 m/s oraz ²=2 otrzymamy
długość zatoki ze względu na wypływanie śry\
u:
Lz = 700vzh0, m
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
Zgodnie z przepisami woda pitna nie
mo\
e stanowić zagro\
enia dla ludności. Nie
mo\
e zawierać składników lub domieszek
szkodliwych dla zdrowia, powinna mieć
odpowiedni smak i wyglÄ…d.
8
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
Zgodnie z RozporzÄ…dzeniem Ministra Ochrony
Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z
dnia 5 listopada 1991 r. W prawie ustanawiania
stref ochronnych z
ródeł i ujęć wody strefy ochrony
sanitarnej dzielimy na:
1. teren ochrony bezpośredniej
2. teren ochrony pośredniej:
" wewnętrzny przylegający do terenu ochrony
bezpośredniej,
" zewnętrzny.
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
Teren ochrony bezpośredniej ujęcia wód
powierzchniowych obejmuje:
1. część z
ródła wody w miejscu poboru
2. grunty, na których usytuowane jest
ujęcie wody
3. pas gruntu otaczający ujęcie wody o
szerokości od 15 do 20 m, licząc od zarysu
budowli i urządzeń słu\
Ä…cych do poboru
wody.
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
Teren ochrony bezpośredniej nale\
y ogrodzić i
oznaczyć znakami stojącymi lub pływającymi.
W tym terenie zabronione jest u\
ytkowanie
gruntów i nale\
y zapewnić:
1. odprowadzenie wód opadowych,
2. zagospodarowanie go zieleniÄ…,
3. szczelne odprowadzenie poza granicę ścieków
z urządzeń sanitarnych,
4. ograniczenie osób nie zatrudnionych w
eksploatacji ujęcia.
9
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
Wewnętrzny teren ochrony pośredniej
ujęć wody z rzek swobodnie płynących
obejmuje rzekÄ™ wraz z przylegajÄ…cym do jej
brzegów pasem gruntu o zasięgu w górę
rzeki odpowiadajÄ…cym 12-godzinnemu
czasowi przepływu wody przy przepływie
średnim niskim.
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
Szerokość pasa gruntu mo\
na przyjąć
orientacyjnie od brzegu rzeki przy spadku
terenu:
" do 5% - 250m,
" od 5 - 10% - 340m,
" od 10  15% - 420m,
" od 15  20% - 500m,
" powy\
ej 20% - strefa ochronna powinna
sięgać do krawędzi stoku.
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
Szerokość wewnętrznego terenu ochrony pośredniej
określamy mno\
ąc orientacyjną szerokość pasa gruntu
przez współczynnik zale\
ny od:
1. pokrycia terenu:
" las  0.5,
" Å‚Ä…ka  0.7,
" grunty orne  0.9,
" teren nie porośnięty  1.0,
2. przepuszczalności gruntów:
" dobrze przepuszczalny  0.8,
" średnio przepuszczalny  0.9,
" słabo przepuszczalny  1.0.
10
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
Wewnętrzny teren ochrony pośredniej
ujęć wody z rzek, spiętrzonych jezior i
zbiorników wodnych (o czasie retencji
dłu\
szym ni\
12h) obejmuje zbiornik wraz z
jego zlewnią bezpośrednią. Przy du\
ych
zlewniach, jeśli to uzasadniają wyniki
badań, wewnętrzny teren ochrony
pośredniej mo\
e obejmować pas gruntu
przylegający do zbiornika o szerokości nie
mniejszej ni\
500m.
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
W wewnętrznym terenie ochrony pośredniej
ujęć wody powierzchniowej mo\
e być zabronione:
1. wprowadzanie ścieków do ziemi,
2. nawo\
enie gruntów (nawozy sztuczne i
naturalne) oraz u\
ywanie chemicznych środków
ochrony roślin,
3. urzÄ…dzanie pryzm kiszonkowych,
4. intensywny chów ryb i ich dokarmianie,
5. pojenie i wypasanie zwierzÄ…t,
6. wydobywanie \
wiru i piasku,
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
7. u\
ytkowanie taboru o napędzie spalinowym,
8. urządzanie obozowisk i uprawianie sportów
wodnych,
9. mycie pojazdów mechanicznych,
10. lokalizacja cmentarzy i grzebanie zwierzÄ…t,
11. wykonywanie robót melioracyjnych
12. budowanie dróg publicznych i torów
kolejowych.
11
STREFY OCHRONNE UJ
Ć WÓD
POWIERZCHNIOWYCH
W uzasadnionych przypadkach
dopuszczalne jest pozostawienie na
zewnętrznym terenie ochrony pośredniej
obiektów mogących stanowić zagro\
enie dla
jakości wody pod warunkiem:
1. wykonania niezbędnych urządzeń
zabezpieczających ujęcie wody przed
zanieczyszczeniem,
2. zorganizowania systemu sygnalizacji o
zaistnieniu zagro\
enia.
12