Spis treści

1. Wstęp.

1.1 Przedmiot opracowania.

1.2 Podstawa opracowania.

1.3 Zakres opracowania.

1.4 Wykorzystane materiały.

1.5 Opis obszaru objętego opracowaniem.

2. Obliczenia zapotrzebowania na wodę w okresie perspektywicznym.

2.1 Dane do obliczeń.

2.2 Obliczenia zapotrzebowania na wodę na poszczególne cele.

2.2.1 Mieszkalnictwo.

2.2.2 Instytucje, zakłady i urządzenia usługowe.

2.2.3 Mycie pojazdów komunikacji zbiorowej i indywidualnej.

2.2.4 Utrzymanie czystości ulic i placów.

2.2.5 Polewanie zieleni miejskiej.

2.2.6 Przemysł, składy i zaplecze budowlane.

2.3 Zestawienie średniego (Q_śrd) i maksymalnego (Q_maxd) dobowego

zapotrzebowania na wodę.

2.4 Godzinowy rozkład maksymalnego dobowego zapotrzebowania na wodę.

3. Obliczenia hydrauliczne ujęcia wody podziemnej.

3.1 Dane do obliczeń.

3.2 Obliczenia współrzędnych charakterystyki pojedynczej studni.

3.3 Określenie maksymalnej wydajności studni.

3.4 Określenie eksploatacyjnej wydajności studni.

3.5 Obliczenia ilości studzien.

4. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej.

4.1 Obliczenia rozbiorów z węzłów i odcinków.

4.2 Obliczenia wydajności pompowni drugiego stopnia oraz zbiornika sieciowego.

4.3 Dobór średnic przewodów wodociągowych.

4.4 Obliczenia pojemności sieciowego zbiornika wodociągowego.

4.5 Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej dla maksymalnego godzinowego

zapotrzebowania na wodę (Q_maxh).

4.6 Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej dla minimalnego godzinowego

zapotrzebowania na wodę (Q_minh).

5. Dobór pomp w pompowni drugiego stopnia.

6. Opis techniczny.

6.1 Ujęcie wody.

6.2 Sieć wodociągowa.

6.3 Pompownia drugiego stopnia.

6.4 Zbiornik sieciowy.

Spis tabel

1. Zestawienie średniego (Q_śrd) i maksymalnego (Q_maxd) dobowego zapotrzebowania na wodę.

2. Godzinowy rozkład maksymalnego dobowego zapotrzebowania na wodę.

3. Zestawienie wydajności pojedynczej studni.

4. Zestawienie rozbiorów węzłowych i odcinkowych.

5. Zestawienie przepływów obliczeniowych, dobranych średnic oraz spadków

hydraulicznych na odcinkach sieci wodociągowej.

6. Obliczenia pojemności użytkowej zbiornika wodociągowego.

7. Obliczenia sieci wodociągowej metodą Crossa dla maksymalnego godzinowego zapotrzebowania na wodę (Q_maxh).

8. Obliczenia sieci wodociągowej metodą Crossa dla minimalnego godzinowego zapotrzebowania na wodę (Q_minh).

9. Zestawienie współrzędnych charakterystyki pompy.

Spis rysunków

1. Wykres do obliczenia wydajności eksploatacyjnej studni.

2. Schemat obliczeniowy sieci wodociągowej dla maksymalnego godzinowego zapotrzebowania na wodę (Q_maxh).

3. Schemat obliczeniowy sieci wodociągowej dla minimalnego godzinowego zapotrzebowania na wodę (Q_minh).

4. Wykres linii ciśnienia w sieci wodociągowej dla maksymalnego (Q_maxh) i minimalnego (Q_minh) godzinowego zapotrzebowania na wodę po trasie pompownia - zbiornik. Skala 1:200/5000.

5. Wykres doboru pomp w pompowni drugiego stopnia.

6. Plan sytuacyjny sieci wodociągowej. Skala 1:5000.

1. Wstęp

1.1 Przedmiot opracowania.

Przedmiotem opracowania jest projekt koncepcyjny ujęcia wody podziemnej oraz sieci

wodociągowej dla załączonego na planie sytuacyjno-wysokościowym obszaru jednostki

osadniczej o numerze 70.

1.2. Podstawa opracowania.

Podstawą niniejszego opracowania jest temat ćwiczenia projektowego wydany przez

prowadzącego zajęcia w dniu 21 października 2012 roku, o numerze 70.

1.3. Zakres opracowania.

Zakres opracowania obejmuje:

- obliczenia zapotrzebowania wody dla okresu perspektywicznego,

- obliczenia hydrauliczne ujęcia wody podziemnej,

- obliczenia pojemności oraz wymiarów sieciowego zbiornika wodociągowego,

- kompleksowe obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej,

- dobór pomp w pompowni drugiego stopnia.

1.4. Wykorzystane materiały.

W czasie wykonywania niniejszego opracowania wykorzystano następujące materiały:

[1] „Wodociągi”. Tadeusz Gabryszewski. Arkady. Warszawa 1983.

[2] „Projektowanie elementów systemu zaopatrzenia w wodę”. Marian Kwietniewski, Witold Olszewski, Elżbieta Osuch-Pajdzińska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 1998.

[3] Wytyczne do programowania zapotrzebowania wody i ilości ścieków w miejskich jednostkach osadniczych. Ministerstwo Administracji, Gospodarki Terenowej i Ochrony Środowiska. Instytut Kształtowania Środowiska. Warszawa 1978.

[4] Katalog Leszczyńskiej Fabryki Pomp.

[5] Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 roku w sprawie przeciwpożarowego zaopatrywania w wodę oraz dróg pożarowych (Dz. U. 2003 nr 121 poz. 1139 - tabela 1).

1.5.Opis obszaru objętego opracowaniem.

Miasto nr 20 w okresie perspektywicznym liczyć będzie 18,7 tyś. Mieszkańców. Jego zabudowę

stanowić będą budynki jednorodzinne oraz wielorodzinne o maksymalnej wysokości 3 kondygnacji

Położone ono jest na terenie o rzędnych od 58 m npm. do 74 m npm. Teren łagodnie obniża się w

kierunku północno - zachodnim. Jego siec hydrograficzna jest bardzo uboga - wystepuja na nim jedynie drobne cieki wodne nie naniesione na mapie. Przez miasto nie przebiegają główne drogi kołowe oraz kolejowe.

2. Obliczenia zapotrzebowania na wodę w okresie perspektywicznym.

Obliczenia zapotrzebowania na wodę przeprowadzono w oparciu o wytyczne, które zamieszczone są w książce [1].

Uwzględniono następujące cele :

- mieszkalnictwo wielorodzinne i jednorodzinne,

- instytucje, zakłady i urządzenia usługowe,

- mycie pojazdów komunikacji zbiorowej i indywidualnej,

- utrzymanie czystości ulic i placów,

- polewanie zieleni miejskiej,

- przemysł, składy i zaplecze budownictwa.

2.1 Dane do obliczeń.

Liczba mieszkańców miasta w okresie perspektywicznym: LM = 18728 mk.

Liczba mieszkańców wg klas wyposażenia sanitarnego mieszkań:

Klasa I (32%) LM_I =
mk

Klasa II (28%) LM_II =
mk

Klasa III (20%) LM_III =
mk

Klasa IV (20%) LM_IV =
mk

Razem: 18728 mk

2.2 Obliczenia zapotrzebowania na wodę na poszczególne cele.

Do obliczeń zapotrzebowania na wodę wykorzystano następujące wzory :

Q_śrd =

[1]

Q_maxd =

[1]

gdzie :

Q_śrd - Średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę

Q_maxd - maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę

LM - liczba mieszkańców mk,

q _j - wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania na wodę
,

N_d - współczynnik nierównomierności dobowej.

2.2.1 Mieszkalnictwo.

- mieszkalnictwo wielorodzinne:

q _{j I} = 160,0
, Nd = 1,45 - dla I klasy wyposażenia sanit. mieszkań

q _{j II} = 100,0
, Nd = 1,45 - dla II klasy wyposażenia sanit. Mieszkań

Q_śrd =

Q_maxd =

- mieszkalnictwo jednorodzinne:

q _{j III} = 100,0
, Nd = 1,95 - dla III klasy wyposażenia sanit. mieszkań

q _{j IV} = 80,0
, Nd = 1,95 - dla IV klasy wyposażenia sanit. mieszkań

Q_śrd =

Q_maxd =

2.2.2 Instytucje, zakłady i urządzenia usługowe.

q _j = 40,0

N_d = 1,30

Q_śrd =
=

Q_maxd = N_d ^. Q_śrd = 1,30 ^. 749,1 = 973,9

2.2.3 Mycie pojazdów komunikacji zbiorowej i indywidualnej.

q _j = 4,0

N_d = 1,20

Q_śrd =

Q_maxd = N_d ^. Q_śrd = 1,20 ^. 74,9 = 89,9

2.2.4 Utrzymanie czystości ulic i placów.

q _j = 10,0

N_d = 2,40

Q_śrd =
= (18728 ^. 10,0)/1000 = 187,3

Q_maxd = N_d ^. Q_śrd = 2,40 ^. 187,3 = 449,5

2.2.5 Polewanie zieleni miejskiej.

q _j = 10,0

N_d = 6,00

Q_śrd =
= (18728 ^. 10,0)/1000 = 187,3

Q_maxd = N_d ^. Q_śrd = 6,00 ^. 187,3 = 1123,8

2.2.6 Przemysł, składy i zaplecze budowlane.

q _j = 50,0

N_d = 1,15

Q_śrd =
= (18728 ^. 50,0)/1000 = 936,4

Q_maxd = N_d ^. Q_śrd = 1,15 ^. 936,4 = 1076,9

2.3 Zestawienie Średniego (Q_śrd) i maksymalnego (Q_maxd) dobowego

zapotrzebowania na wodę.

Na podstawie obliczeń zawartych w punkcie 2.2 zestawiono w tabeli 1 średnie i maksymalne wartości zapotrzebowania na wodę na poszczególne cele. Do obliczeń tabelarycznych przyjęto, że starty wody w sieci wodociągowej wynoszą 10% średniego dobowego zapotrzebowania na wodę, natomiast potrzeby własne ZUW 5% średniego dobowego

zapotrzebowania na wodę.

Tabela 1. Zestawienie „Q_śrd” oraz „Q_maxd” zapotrzebowania wodę.

Lp.	Cele zapotrzebowania na wodę		Zapotrzebowanie na wodę m^3/d
						Qśrd	Qmaxd
	1	Mieszkalnictwo	Wielorodzinne	1483,2	2150,6
				Jednorodzinne	674,3	1314,8
2	Instytucje, zakłady i urządzenia usługowe		749,1	973,9
3	Mycie pojazdów komunikacji zbiorowej i indywidualnej		74,9	89,9
4	Utrzymanie czystości ulic i placów		187,3	449,5
5	Polewanie zieleni miejskiej		187,3	1123,8
6	Przemysł, składy i zaplecze budowlane		936,4	1076,9
7	RAZEM		4292,5	7179,4
8	Straty wody w sieci wodociągowej 10% z Qśrd		429,3	429,3
9	Woda do sieci wodociągowej		4721,8	7608,1
10	Cele technologiczne ZUW 5% z Qśrd		236,1	236,1
11	Wydajność ujęcia wody		4957,8	7844,7

Z obliczeń wynika, że ilość wody wtłaczanej do sieci wodociągowej wynosi 7608,1
, natomiast wydajność ujęcia 7844,7
. Straty wody w sieci wodociągowej wynoszą 429,3
, a woda przeznaczona na cele technologiczne ZUW 236,1
.

2.4 Godzinowy rozkład maksymalnego dobowego zapotrzebowania na wodę.

Na podstawie wartości zawartych w tabeli 1 (Zestawienie „Q_śrd” oraz „Q_maxd” zapotrzebowania wodę.) wykonano rozkład godzinowy dla przyjętych elementów zagospodarowania przestrzennego z uwzględnieniem wartości procentowych zawartych w wytycznych [4]. Przyjęto, że w ciągu doby straty wody w sieci wodociągowej występują równomiernie w każdej godzinie. Obliczenia zestawiono w tabeli 2.

Z obliczeń wynika, że maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę występuje w godzinie 21-22 i wynosi 506,1 m³/h to jest 140,6 dm³/s. Straty wody w sieci wodociągowej wynoszą 17,9 m³/h czyli 4,97dm³/s.

3. Obliczenia hydrauliczne ujęcia wody podziemnej.

Zaprojektowano ujęcie wody składające się ze studzien wierconych czerpiących wodę z warstwy wodonośnej o zwierciadle swobodnym.

3.1 Dane do obliczeń.

Maksymalna dobowa wydajność ujęcia :

Q_uj = Q_maxd = 7844,7m³/d = 0,0908 m³/s (z tabeli 1)

Współczynnik filtracji warstwy wodonośnej :

k_f = 25,1 m/d =2,91^.10^-4 m/s

średnica studni :

d = 2r = 0,5 m

Miąższość warstwy wodonośnej :

H_w= 17,7 m

Poziom zwierciadła statycznego:

Z_zw = 1,8 m

3.2 Obliczenia współrzędnych charakterystyki pojedynczej studni.

Korzystano ze wzoru na wydajność studni wierconej zagłębionej w zbiorniku wody poziomej o zwierciadle swobodnym, wg Dupuita:

, m/s

Promień zasięgu leja depresyjnego obliczono ze wzoru wg Kusakina:

, m/s

gdzie:

Q - wydajność pojedynczej studni, m³/s

k_f - współczynnik filtracji warstwy wodonośnej, m/s

s - depresja wody w studni, m

H_w - miąższość warstwy wodonośnej, m

R - promień zasięgu leja depresyjnego, m

r - promień studni, m

Założno cztery wartości depresji s, dla których obliczono wartości promienia zasięgu leja depresyjnego R oraz wydajności studni Q :

- dla s₁=1,0 m

, m

, m³/s

dla s₂=2,0 m

, m

, m³/s

dla s₃=3,0 m

, m

, m³/s

dla s₄=4,0 m

, m

, m³/s

Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 3:

Tabela 3. Zestawienie wydajności pojedynczej studni.
si [m]	Ri [m]	Qi [m^3/s]
1,0	41,27	0,0062
2,0	82,53	0,0105
3,0	123,80	0,0143
4,0	165,07	0,0177

Na podstawie powyższych danych sporządzono wykres charakterystyki studni s = f (Q) (rysunek1).

3.3 Określenie maksymalnej wydajności studni.

Maksymalną teoretyczną wydajność studni Q_maxth obliczono ze wzoru :

, m³/s

V_dop - dopuszczalna prędkość wlotowa wody do studni, m/s

Dopuszczalną prędkość wlotową wody do studni obliczono według wzoru :

m/s

więc:

m³/s

3.4 Określenie eksploatacyjnej wydajności studni.

Na podstawie danych obliczonych w punkcie 3.2 oraz 3.3 oraz przyjmując sumaryczną długość rury nadfiltrowej i podfiltrowej równą 3,0 m sporządzono wykres przedstawiony na rysunku 1. Z wykresu odczytano :

- wydajność eksploatacyjną studni : Q_e= 0,0079 m³/s,

- depresję eksploatacyjną : s_e= 1,4 m.

Dla depresji eksploatacyjnej s_e obliczono promień zasięgu leja depresyjnego R_e ze wzoru Kusakina (patrz punkt 3.2) :

,m

, m

3.5 Obliczenia ilości studzien.

Ilość studzien w ujęciu obliczono ze wzoru:

,

gdzie:

Q_uj - maksymalna dobowa wydajność ujęcia wody, m³/s,

Q_e - wydajność eksploatacyjna studni, m³/s,

- współczynnik rezerwowy studzien,

dla

dla

Przyjęto 16 studzien w 2 grupach po 8. Założono, że występuje współdziałanie wyłącznie między studniami danej grupy. Usytuowanie studni w terenie, odległości między nimi oraz sposób podłączenia do przewodu lewarowego dla jednej z grup studzien przedstawiono na poniższym schemacie

50m 50m 50m 50m 50m 50m 50m

st.1 st.2 st.3 st.4 st.5 st.6 st.7 st.8

st. zbiorcza

4. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej.

Zaprojektowano sieć wodociągową obwodową. Obliczenia hydrauliczne tej sieci przeprowadzono metodą Crossa.

4.1 Obliczenia rozbiorów z węzłów i odcinków.

Q_śrd = 4721,8 m³/d = 54,7 dm³/s ( z tabeli 1),

Q_{maxd =} 7608,1m³/d = 88,1 dm³/s ( z tabeli 1),

Q_{maxh =} 506,1 m³/h = 140,6 dm³/s ( z tabeli 2),

%_min = 1,04 (z tabeli 2),

, m³/h

gdzie: Q_minh - minimalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę, m³/h

Q_śrd - średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę, m³/d

%_min - najmniejszy procent z rozbiorów godzinowych,%

m³/h = 13,6 dm³/s

Na podstawie procentowych rozbiorów z węzłów i odcinków, przedstawionych na schemacie sieci wodociągowej, obliczono rzeczywiste rozbiory wody wyrażone w dm³/s. Wyniki tych obliczeń przedstawiono w tabeli 4.

Tabela 4. Zestawienie rozbiorów węzłowych i odcinkowych.
Węzeł lub odcinek	Procent rozbioru	Rozbiory przy:
				Qmaxh	Qminh
		%	dm^3/s	dm^3/s
1	9	12,7	1,2
1 - 2	8	11,3	1,1
1 - 5	7	9,9	1,0
2	4	5,6	0,5
2 - 4	6	8,4	0,8
2 - 3	6	8,4	0,8
3	3	4,2	0,4
3 - 7	7	9,9	1,0
4	9	12,7	1,2
4 - 7	6	8,4	0,8
5	10	14,1	1,4
5 - 6	5	7,0	0,7
6	5	7,0	0,7
6 - 7	6	8,4	0,8
7	4	5,6	0,5
7 - 8	5	7,0	0,7
8,0	0	0,0	0,0
Suma	100	140,6	13,6

Rozbiory węzłowe oraz odcinkowe naniesiono na schematy obliczeniowe sieci wodociągowej (rysunek 2 i 3).

4.2 Obliczenia wydajności pompowni drugiego stopnia oraz zbiornika sieciowego.

Czas pracy pompowni drugiego stopnia należy przyjąć: T_p = 24 h/d natomiast średnią wydajność pompowni obliczyć ze wzoru:

, m³/h =88,1 dm³/s

gdzie: Q_psr - średnia wydajność pompowni drugiego stopnia, m³/h

Q_maxd - maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę, m³/d

T_p - czas pracy pompowni, h/d

maksymalna wydajność pompowni w czasie rozbioru maksymalnego godzinowego (Q_maxh):

dm³/s
dm³/s

minimalna wydajność pompowni w czasie rozbioru minimalnego godzinowego (Q_minh):

dm³/s
dm³/s

W czasie rozbioru maksymalnego godzinowego (Q_maxh) woda wypływać będzie ze zbiornika sieciowego w ilości:

dm³/s

W czasie rozbioru minimalnego godzinowego (Q_minh) woda dopływać będzie ze zbiornika sieciowego w ilości:

dm³/s

4.3 Dobór średnic przewodów wodociągowych.

Wyniki obliczeń przedstawione w punkcie 4.1 oraz w punkcie 4.2 naniesiono na schematy obliczeniowe sieci wodociągowej (rys.3 i 2 ), a następnie obliczono wartości natężenia przepływu wody w poszczególnych odcinkach. W oparciu o te przepływy dokonano doboru średnic przewodów, które przedstawiono w tabeli 4.

Przepływ obliczeniowy (Q_obl) wyliczono ze wzoru:

, gdzie: Q_kon - przepływ na końcu odcinka, dm³/s;

q - rozbiór na odcinku, dm³/s

Tabela 5. Zestawienie przepływów obliczeniowych, dobranych średnic oraz spadków hydraulicznych na odcinkach sieci wodociągowej.

Odcinek	Przepływy przy Qmaxh, [dm^3/s]					Przepływy przy Qminh, [dm^3/s]					d [mm]	V [m/s]	i [ ]	l [m]
		Q pocz	Q końć	q	0,55 ^.q	Qobl	Qpocz	Qkońc	q	0,55^. q					Q obl
P - 1	96,9	96,9	0,0	0,0	96,9	79,3	79,3	0,0	0,0	79,3	355	1,31	3,70	275
1 - 2	46,8	35,5	11,3	6,2	41,7	68,5	67,4	1,1	0,6	68,0	355	0,89	2,20	365
2 - 3	11,7	3,3	8,4	4,6	7,9	7,2	6,4	0,8	0,4	6,8	140	0,74	4,50	310
1 - 5	37,4	27,5	9,9	5,4	32,9	9,6	8,6	1,0	0,6	9,2	280	0,75	1,90	300
5 - 6	13,4	6,4	7,0	3,9	10,3	7,2	6,5	0,7	0,4	6,9	180	0,60	2,20	280
2 - 4	18,2	9,8	8,4	4,6	14,4	59,7	58,9	0,8	0,4	59,3	355	0,77	1,50	340
7 - 6	9,0	0,6	8,4	4,6	5,2	5,8	5,0	0,8	0,4	5,4	180	0,65	2,75	395
7 - 4	11,3	2,9	8,4	4,6	7,5	57,7	56,9	0,8	0,4	57,3	355	0,75	1,40	265
7 - 3	10,8	0,9	9,9	5,4	6,3	6,0	5,0	1,0	0,6	5,6	125	0,80	3,75	555
8 - 7	43,7	36,7	7,0	3,9	40,6	66,4	65,7	0,7	0,4	66,1	355	0,88	1,90	235
8 - Z	43,7	43,7	0,0	0,0	43,7	65,7	65,7	0,0	0,0	65,7	355	0,88	2,00	250

Średnice przewodów zostały dobrane dla większego przepływu obliczeniowego w taki sposób, aby prędkość przepływu wody była w zakresie prędkości ekonomicznych i wynosiła :

- dla
mm :

- dla
mm :
.

-średnica zewnętrzna dla rur PE SDR 17 ( k=0,01 )

4.4 Obliczenia pojemności sieciowego zbiornika wodociągowego.

Pojemność całkowitą sieciowego zbiornika wodociągowego należy obliczyć ze wzoru:

V_c=V_uż + V_poż + V_m, m³

gdzie: V_c -całkowita pojemność sieciowego zbiornika wodociągowego, m³

V_uż -pojemność użytkowa sieciowego zbiornika wodociągowego, m³

V_poż - zapas wody do celów przeciw pożarowych, m³

V_m - pojemność martwa sieciowego zbiornika wodociągowego, m³

Pojemność użytkową zbiornika wyznaczono metodą analityczną dla czasu pracy pompowni drugiego stopnia Tp= 24 h/d. Wyniki tych obliczeń wyrażone jako % z maksymalnego dobowego zapotrzebowania na wodę (Q_maxd) zestawiono w tabeli 6.

	Tabela 6. Obliczenia pojemności użytkowej zbiornika wodnego.
Godzina	Rozbiór wody	Dostawa wody	Przybywa do zbiornika	Ubywa ze zbiornika	Pojemność zbiornika
od - do	%	%	%	%	%
0 - 1	1,41	4,17	2,77		3,68
1 - 2	1,04	4,17	3,13		6,81
2 - 3	1,04	4,16	3,12		9,93
3 - 4	1,04	4,17	3,13		13,06
4 - 5	2,22	4,17	1,95		15,01
5 - 6	2,59	4,16	1,57		16,58
6 - 7	5,38	4,17		1,21	15,37
7 - 8	6,13	4,17		1,95	13,42
8 - 9	4,91	4,16		0,74	12,68
9 - 10	4,39	4,17		0,22	12,46
10 - 11	4,2	4,17		0,03	12,43
11 - 12	4,06	4,16	0,10		12,53
12 - 13	3,92	4,17	0,25		12,78
13 - 14	4,29	4,17		0,12	12,66
14 - 15	4,39	4,16		0,23	12,43
15 - 16	4,72	4,17		0,55	11,88
16 - 17	5,57	4,17		1,40	10,48
17 - 18	5,24	4,16		1,08	9,40
18 - 19	5,57	4,17		1,40	8,00
19 - 20	6,18	4,17		2,01	5,99
20 - 21	6,46	4,16		2,30	3,69
21 - 22	6,65	4,17		2,48	1,21
22 - 23	5,38	4,17		1,21	0,00
23 - 24	3,25	4,16	0,91		0,91
SUMA	100,00	100,00	16,93	16,93

Z przeprowadzonych obliczeń tabelarycznych wynika, że maksymalna pojemność użytkowa zbiornika będzie w godzinach 5-6 i wyniesie 16,58 % z Q_maxd .

Pojemność użytkową w m³ obliczono ze wzoru:

V_uż =0,01 ^. %_max ^. Q_maxd=0,01^. 16,58 ^. 7608,1=1261,5 m³

Gdzie: V_uż -pojemność użytkowa sieciowego zbiornika wodociągowego, m³

%_max - maksymalna pojemność użytkowa wyrażona jako % z Q_{maxd ,} % ( %_max = 16,58 % )

Q_maxd - maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę, m³/d (Q_maxd = 7608,7 m³/d )

Przyjęto zbiornik cylindryczny, a jego średnicę obliczono, przyjmując wstępnie wysokość warstwy użytkowej H_uż = 6,00 m

ze wzoru:
m

gdzie: D_zb - średnica wewnętrzna zbiornika, m

V_uż -pojemność użytkowa sieciowego zbiornika wodociągowego, m³

H_uż - wysokość warstwy użytkowej, m ( H_uż = 6,00 )

Dla przyjętej średnicy zbiornika (D_zb = 16,37 m) obliczono rzeczywistą wysokość warstwy użytkowej ze wzoru:
m

Wymaganą ilość wody do celów przeciwpożarowych dla jednostek osadniczych należy przyjąć wg rozporządzenia:[5].

Wg tej normy zapas wody do celów przeciwpożarowych zależy od liczby mieszkańców miasta:

do 5000 mieszkańców - zapas wody 100 m³

Od 5001 do 10000 mieszkańców - zapas wody 150 m³

Od 10001 do 25000 mieszkańców - zapas wody 200 m³

Od 25001 do 100000 mieszkańców - zapas wody 400 m³

Ponad 100000 mieszkańców - zapas wody 600 m³

Dla miasta o liczbie mieszkańców 18728 przyjęto V_poż=200,0 m³

Dla przyjętej ilości wody przeciwpożarowej obliczono wysokość jej warstwy w zbiorniku ze

wzoru:
0,95, m

gdzie: H_poż - wysokość warstwy przeciwpożarowej, m

V_poż - zapas wody do celów przeciwpożarowych, m³ (V_poż = 200,0 m³, wg rozpożądzenia) D_zb - średnica wewnętrzna zbiornika, m (D_zb =16,37 m)

Pojemność martwa zbiornika zależy od jego konstrukcji. Przyjęto wysokość warstwy martwej

H_m = 0,50 m. Pojemność martwą można obliczyć ze wzoru:

, m³

gdzie V_m - pojemność martwa sieciowego zbiornika wodociągowego, m³

D_zb - średnica wewnętrzna zbiornika, m (D_zb =16,37 m)

H_m - wysokość warstwy martwej, m (H_m = 0,50 m.)

Zatem pojemność całkowita sieciowego zbiornika wodociągowego wynosi:

V_c=V_uż + V_poż + V_m, m³ = 1261,5 + 200,0 + 105,18 = 1566,68 m³

natomiast jego całkowita wysokość jest równa:

H_c = H_uż + H_poż + H_m = 6,00 + 0,95 + 0,50 = 7,45 m

4.5 Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej dla maksymalnego godzinowego

zapotrzebowania na wod (Q_maxh).

Schemat obliczeniowy sieci wodociągowej dla rozbioru Q_maxh przedstawiono na rys.2, natomiast obliczenia w tabeli 7. Wysokość ciśnienia gospodarczego w sieci wodociągowej zależy od liczby kondygnacji zaopatrywanych w wodę budynków. Liczba kondygnacji została podana w temacie niniejszej pracy i wynosi 3. Wysokość ciśnienia gospodarczego obliczono ze wzoru :

, m gdzie n - liczba kondygnacji, przyjęto n = 3.

Natomiast rzędną linii ciśnienia gospodarczego obliczono ze wzoru:

, m npm gdzie R_t to rzędna terenu, m npm

Rzędne linii ciśnienia w tabeli 7 obliczono rozpoczynając od węzła nr 8, jako najbardziej niekorzystnie usytuowanego.

4.6 Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej dla minimalnego godzinowego

zapotrzebowania na wodę (Q_minh).

Schemat obliczeniowy sieci wodociągowej dla rozbioru Q_minh przedstawiono na rys. 3, zaś obliczenia w tabeli 8. Rzędna zwierciadła wody w zbiorniku w tabeli 8 obliczono dodając do rzędnej zwierciadła wody w zbiorniku w tabeli 7 wysokość użytkowej warstwy wody

h_uż = 6,0 m. Rzędne linii ciśnienia zamieszczone w tabeli 8 obliczono rozpoczynając od rzędnej

zwierciadła wody w zbiorniku. Na podstawie wyników obliczeń sieci wodociągowej (tabela 7 oraz 8) sporządzono wykres linii ciśnienia wody (rys. 4, skala 1:200/5000).

Plan sytuacyjny zaprojektowanej sieci wodociagowej w skali 1:5000 przedstawiono

na rys. 6.

5. Dobór pomp w pompowni drugiego stopnia.

Na podstawie wyników hydraulicznych obliczeń sieci wodociągowej dokonano doboru pomp w pompowni drugiego stopnia, których zadaniem będzie tłoczenie wody do odbiorców.

Dane :

- wydajność pompowni przy rozbiorze Q_maxh : Q_pmax
dm³/s =348,8 m³/h,

- wydajność pompowni przy rozbiorze Q_minh : Q_pmin= 79,3 dm³/s =285,5 m³/h,

- rzędna linii ciśnienia w pompowni przy rozbiorze Q_maxh : Rz_Qmaxh= 93,53 m npm,

- rzędna linii ciśnienia w pompowni przy rozbiorze Q_minh : Rz_Qminh= 101,64 m npm,

- rzędna dolnego zwierciadła wody w zbiorniku dolnym : Rgzw = Rt-0,78 = 59,50-0,78=58,72 m npm,

- rzędna górnego zwierciadła wody w zbiorniku dolnym : Rdzw = Rt+0,92 = 59,50+0,92 =60,42 m npm,

- strata ciśnienia w pompowni przy rozbiorze Q_maxh : ∆h_pmax= 1,47 m.

Stratę wysokości ciśnienia w pompowni przy rozbiorze Q_minh obliczono ze wzorów:

, m
, s²/m⁵

gdzie:

K_p - współczynnik oporności przewodów i armatury w pompowni.

m

W celu doboru pomp obliczono ich wysokość podnoszenia przy rozbiorze Q_maxh oraz Q_minh .

Przy rozbiorze Q_maxh występuje minimalna wysokość podnoszenia pomp H_pmin,

natomiast przy rozbiorze Q_minh - maksymalna wysokość podnoszenia pomp H_pmax.

Obliczenie wysokości podnoszenia pomp przy rozbiorze Q_maxh:

H_pmin = Rz_Qmaxh + ∆h_pmax - Rgzw = 93,53+1,47-60,42=34,58 m.

Obliczenie wysokości podnoszenia pomp przy rozbiorze Q_minh:

H_pmax = Rz_Qminh + ∆h _pmin - Rdzw =101,64+0,99-58,72=43,91m.

Obliczone wysokości podnoszenia pomp przedstawiono na poniższym schemacie.

Wartości podane na tym schemacie są takie same jak na wykresie linii ciśnień (rys. 4).

W pompowni IIº należy zaprojektować minimum 2 pracujące pompy wirowe. W niniejszym opracowaniu założono, że w pompowni będą pracować dwie pompy połączone równolegle. Poniżej obliczono wydajności jednej pompy.

- Wydajność jednej pompy przy rozbiorze Q_maxh:
dm³/s=174,6m³/h

- wydajnosc jednej pompy przy rozbiorze Q_minh:
dm³/s=142,9m³/h

Obliczenie średniej wydajności Q_1pśr oraz średniej wysokości podnoszenia H _pśr jednej pompy.

dm³/s=158,8 m³/h

m

Z katalogu pomp przemysłowych [4] przyjęto pompę typu 125 PJM 190 ×2 o nominalnej

wydajności Qn = 190,0 m3/h oraz nominalnej wysokości podnoszenia Hn = 50,0 m.

Na wykresie doboru pomp (rys. 5) przedstawiono pole pracy pompy 100PJM 200 ×2 oraz

naniesiono punkty P1 oraz P2, których współrzędne odpowiadają wydajności oraz

wysokości podnoszenia jednej pompy przy rozbiorze Q_maxh (P1) i rozbiorze Q_minh (P2). Charakterystyka przyjętej pompy musi przechodzić pomiędzy tymi punktami.

Przyjęto wiec charakterystykę pokrywającą się z górna granica pola pracy pompy.

Współrzędne charakterystyki tej pompy zestawiono w tabeli 9.

Tabela 9. Zestawienie charakterystyki pompy 100 PJM 200

Nr punktu na wykresie	1	2	3	4	Uwagi
Qp, m^3/h	140	160	180	200	Do sporządzenia charakterystyki jednej pompy
2 ^.Qp, m^3/h	280	320	360	400	Do sporządzenia charakterystyki dwóch pompy
Hp, m	39,2	37,7	35,6	32,7	Do sporządzenia charakterystyki jednej pompy

Na rysunku 4 narysowano również charakterystykę dwóch pomp typu 125 PJM 190 ×2 połączonych równolegle oraz naniesiono punkty P3 oraz P4, których współrzędne odpowiadają wydajności oraz wysokości podnoszenia dwóch pomp przy rozbiorze Q_maxh (P3) i rozbiorze Q_minh (P4). W opracowaniu załączono wykres charakterystyk dobranej pompy zaczerpnięty

z katalogu [4].

6. Opis techniczny.

Praca zawiera projekt koncepcyjny ujęcia wody gruntowej oraz sieci wodociągowej dla miasta nr 70, które w liczy 18728 mieszkańców. Sieć wodociągowa zasilana będzie przez pompownię drugiego stopnia oraz zbiornik sieciowy centralny.

6.1 Ujęcie wody.

Maksymalna dobowa wydajność ujęcia wynosi 7844,7 m³/d. Składa się ono z 16 studzien wierconych, które pobierać wodę z warstwy wodonośnej o zwierciadle swobodnym. Studnie zostały zlokalizowane z dwóch grupach po osiem. Odległość między studniami wynosi 50 m. Połączone będą przewodem lewarowym ze studnią zbiorczą, z której woda dostarczana będzie do Zakładu Uzdatniania. Przewód będzie ułożony równolegle do linii studzien.

Dla ujęcia wody zaprojektowano strefy ochronne: bezpośredniej oraz pośrednią. Teren ochrony pośredniej objęty jest ograniczeniami w użytkowaniu gruntu, aby zapobiec pogarszaniu jakości wody oraz zmniejszeniu wydajności ujęcia. Strefa ochrony bezpośredniej obejmuje grunt.

6.2 Sieć wodociągowa.

Zaprojektowano sieć wodociągową jednostrefową składającą się z dwóch zamkniętych obwodów. Trasy przewodów magistralnych usytuowano wzdłuż ciągów komunikacyjnych. Obliczenia sieci przeprowadzono metodą Crossa dla rozbioru Q_maxh= 140,6 dm³/s, oraz dla rozbioru Q_minh=79,3 dm³/s.

Przewody wodociągowe tworzące sieć wodociągową, składać się będą z następujących elementów:

- rur prostych polietylenowych SDR 17 ,

-kształtek, stosowanych do: zmiany kierunku przewodów (łuki, kolana), wykonania odgałęzień (trójniki, czwórniki), zmiany średnicy (zwężki),

-uzbrojenia zasuw, hydrantów pożarowych, odwadniaków oraz odpowietrzników.

Zasuwy na przewodach rozmieszczono tak, aby spełnione były warunki:

- przewód rozdzielczy oddzielony był zasuwą od przewodu magistralnego,

-przewód o mniejszej średnicy oddzielony był zasuwą od przewodu o większej średnicy,

-w razie awarii danego odcinka zasilanie wodą sąsiednich przewodów rozdzielczych powinno być zapewnione przez właściwe umieszczenie zasuw.

Ze względów pożarowych zasuwy rozmieszczono tak, aby dla wyłączenia odcinka nie trzeba było zamykać więcej niż 5 zasuw, a na wyłączonym odcinku nie było więcej niż 4 hydranty.

Do budowy sieci należy użyć rur polietylenowe SDR 17 o następujących średnicach i długościach:

- Φ 125mm - 555m

- Φ 140mm - 310m

- Φ 180mm - 675m

- Φ 280mm - 300m

- Φ 355mm - 1730m

Plan sytuacyjny przedstawiono na rysunku 6.

6.3 Pompownia drugiego stopnia.

Pompownię drugiego stopnia zlokalizowano na terenie Zakładu Uzdatniania Wody podziemnej. Ma ona za zadanie tłoczenie wody do sieci wodociągowej. W pompowni zaprojektowano dwie pompy typu 125 PJM 190 ×2 połączone równolegle oraz jedną pompę rezerwową tego samego typu. Nominalna wysokość podnoszenia jednej pompy wynosi H_n=50 m, zaś jej nominalna wydajność Q_n=190 m³/h.

6.4 Zbiornik sieciowy.

Zbiornik sieciowy zlokalizowany został w środkowej części miasta w terenie o rzędnej

74,60m npm. Jego zadaniem będzie wyrównanie nierównomierności między poborem a dostawą wody, zapewnienie odpowiedniego ciśnienia wody w sieci oraz utrzymanie zapasu wody na wypadek pożaru. Zaprojektowano zbiornik jednokomorowy, cylindryczny o pojemności użytkowej

V_uż=1261,5 m³, średnicy d=16,37 m oraz wysokości użytkowej warstwy wody h_uż=6,0 m. Zapas wody na cele pożarowe V_poż= 200,0 m³, a wysokość warstwy pożarowej h_poż=0,95m.

17

---