1.Co to jest wodociąg i jakie obiekty wchodzą w jego skład?

Jest to zespół urządzeń służących do zaopatrzenia ludności i przemysłu w wodę, przy czym zadaniem dobrze pracującego wodociągu jest dostarczenie konsumentom wody w dostatecznej ilości, pod dostatecznym ciśnieniem i o dobrej jakości. Aby woda mogła spełniać w/w rolę w skład jego wchodzą: obiekt ujęcia wody, zakład uzdatniania wody, pompownie, zbiorniki na wodę do miasta, przewody magistralne, i rozdzielacze na terenie miasta.

2.Podać i krótko omówić czynniki wpływające na wielkość zapotrzebowania na wodę.

Urbanizacja kraju i rozwój poszczególnych miejscowości, nawyk ludności do korzystania z wody i utrzymania higieny, wyposażenie mieszkań w przybory sanitarne, centralne doprowadzenie wody ciepłej, odprowadzenie ścieków do sieci kanalizacyjnej.

3.Wymienić cele, na jakie wg wytycznych należy przewidywać zapotrzebowanie na wodę sporządzając bilans wody.

Na cele bytowo - gospodarcze mieszkańców i pracowników w miastach i osiedlach, dla zakładów użyteczności publicznej i na usługi ogólnokomunalne, dla zakładów produkujących, produkujących wyjątkiem zakładów produkcji rolnej, na cele hodowlane i przeciwpożarowe.

4.Zdefiniować współczynniki nierównomierności dobowego i godzinowego zużycia wody.

N_d = Q_dmax / Q_dśr - współczynnik nierównomierności dobowych zaopatrzenia na wodę, określa stosunek maksymalnego dobowego zapotrzebowania do średniego dobowego zapotrzebowania na wodę.

N_h = Q_hmax / Q_hśr- współczynnik nierównomierności godzinowego zaopatrzenia na wodę, określa stosunek maksymalnego godzinowego zapotrzebowania do średniego godzinowego zapotrzebowania w dobie największego zapotrzebowania na wodę w roku.

5.Podać podział wodociągów ze względu na:

- warunki terenowe i sposób dostawy wody: grawitacyjne, pompowe, mieszane.

- magazynowanie wody: ze zbiornikiem wyrównawczym, z hydroforem, inne.

- odległość miejscowości od siebie i duże różnice wysokości terenu: jednostrefowe, wielostrefowe, pojedyncze, grupowe.

6.Przedstawić sposób określania wymaganego ciśnienia gospodarczego w sieci wodociągowej.

Ciśnienie nie powinno spaść nigdzie poniżej ciśnienia minimalnego H_min i tylko w czasie gaszenia pożarów w okresie maksymalnego rozbioru godzinowego może zmniejszyć się czasowo do H_poż = 10 m H₂O. Ciśnienie nie powinno także przekraczać wartości maksymalnej H_max. To ciśnienie nie powinno przekraczać 60 m H₂O. A więc ciśnienie robocze nie powinno być mniejsze niż H_min i wyższe niż H_max i w tych granicach powinny mieścić się ciśnienia panujące w sieci.

7.Naszkicować linię ciśnień i omówić układ grawitacyjny ze zbiornikiem górnym.W układach tych woda doprowadzana jest do obiektów dzięki samoczynnemu spływowi wody z wysoko położonego ujęcia do zapotrzebowania w wodę miejscowości na skutek sił grawitacji.

8.Naszkicować linię ciśnień i omówić układ grawitacyjny strefowy.W układach tych woda doprowadzana jest do obiektów dzięki samoczynnemu spływowi wody z wysoko położonego ujęcia do zapotrzebowania w wodę miejscowości na skutek sił grawitacji. H_max < 60m H2O

9.Naszkicować linię ciśnień i omówić układ pompowy ze zbiornikiem początkowym.

W tym układzie zbiornik górny jest zbiornikiem przepływowym (cała ilość tłoczonej przez pompownię II stopnia wody dopływa do zbiornika a następnie spływa do sieci rozdzielczej). Natężenie dopływu do zbiornika równe jest wydajności pompowni Q_p a przepustowość rurociągu grawitacyjnego od zbiornika do obszaru zasilania odpowiada max rozbiorowi Q_hmax i powinna być sprawdzona dla Q_hmax + Q_poż.

10. Naszkicować linię ciśnień i omówić układ pompowy ze zbiornikiem końcowym.

Linia ciśnień 7 odpowiada najwyższym występującym w tym układzie ciśnieniom w końcowej fazie napełniania zbiornika. Największe ciśnienie w sieci rozdzielczej H_max występuje na początku obszaru zasilania, powinno być mniejsze lub, co najwyżej równe dopuszczalnemu ciśnieniowi max H_max. Linia ciśnień 8 odpowiada postojowi pomp, całkowitego napełnienia zbiornika, zerowego rozbioru. W miejscu najniższego ciśnienia w obszarze zasilania ciśnienie robocze ma wartość H_min i jest równe lub większe od wymaganego ciśnienia minimalnego H_min. W czasie pożaru ciśnienie w sieci w najniekorzystniejszym miejscu nie powinno być mniejsze niż 10 m H₂O.

11. Naszkicować linię ciśnień i omówić układ pompowy ze zbiornikiem centralnym.

Zbiornik wieżowy 6 jest napełniany w czasie minimalnych i zerowych rozbiorów (linia ciśnień 7) a opróżniany w czasie rozbiorów maksymalnych (linia ciśnień 9) i rozbiorów maksymalnych wraz z gaszeniem pożarów (linia 10). Zasada nie przekraczania dopuszczalnych ciśnień max i utrzymywanie ciśnień, co najmniej min jak również min ciśnień pożarowych jest podobna jak w poprzednich układach. Układ odznacza się wyrównanymi ciśnieniami w sieci rozdzielczej, ekonomicznymi wymiarami sieci i ekonomiczną stosunkowo eksploatacją.

12. Naszkicować linię ciśnień i omówić układ pompowy ze zbiornikiem ciśnieniowym.W tym układzie zbiornik hydroforowy jest zbiornikiem przepływowym (cała ilość tłoczonej przez pompownię II stopnia wody dopływa do zbiornika hydroforowego a następnie spływa do sieci rozdzielczej). Zbiornik hydroforowy podnosi nam ciśnienie o Δp_h Natężenie dopływu do zbiornika równe jest wydajności pompowni Q_p a przepustowość rurociągu grawitacyjnego od zbiornika do obszaru zasilania odpowiada max rozbiorowi Q_hmax i powinna być sprawdzona dla Q_hmax + Q_poż. Hydrofor (zbiornik ciśnieniowy) utrzymuję w sieci ciśnienie na tym samym poziomie.

13. Naszkicować linię ciśnień i omówić układ strefowy szeregowy.

Podział szeregowy polega na tym, że woda przeznaczona dla strefy następnej przepływa tranzytem przez strefę poprzednią, na granicy stref znajduje się pompownia przeznaczona do podniesienia ciśnienia do wysokości potrzebnej dla następnej strefy. Pompownia I tłoczy wodę w ilości Q₁ + Q₂ pod ciśnieniem dostatecznym dla strefy I, w punkcie B umieszczona jest pompownia II o wydajności Q₂ i wysokości podnoszenia H_max potrzebnej dla strefy II. Linię ciśnień dla strefy I przedstawia odcinek ab, linię ciśnień dla strefy II odcinek cd.

14.Naszkicować linię ciśnień i omówić układ strefowy równoległy.

Podział równoległy będzie wówczas, gdy dostarczenie wody do każdej strefy odbywa się równolegle, oddzielnymi przewodami. Na stacji pomp zainstalowane są pompy o różnym ciśnieniu, zależnym od położenia stref. Pompy strefy I tłoczą pod ciśnieniem H_I = H_max (linia ciśnień ab), pompy II strefy (w tej samej pompowni) dają ciśnienie H_II > H_I o różnicę rzędnych Z_c - Z_b i o straty na odcinku cd - doprowadzenia od pompowni do początku strefy II. Linię ciśnień dla strefy II przestawia odcinek cde.

15.Omówić zasady techniczno - ekonomiczne doboru średnic rurociągów wodociągowych.

Ustalenie średnic przeprowadza się na podstawie obliczonych i zsumowanych przepływów wody przez poszczególne odcinki przewodów w sposób przybliżony, a następnie sprawdza się przyjęte średnice przeprowadzając szczegółowe obliczenia hydrauliczne. Q = F × V. Średnie prędkości przepływu w przewodach są ograniczone względami ekonomicznymi, dodatkowo są ograniczone ze względu na możliwość uderzeń hydraulicznych. Prędkości przepływu powinny się mieścić w przybliżeniu 0,6 - 0,9 m/s dla Ø < 300 mm oraz 0,9 - 1,2 m/s dla Ø > 300 mm. Poniżej 0,6 m/s są niekorzystne ze względu na utrzymanie czystości przewodów, a powyżej 1,2 m/s mogą wywołać duże spadki ciśnień i niebezpieczne uderzenia hydrauliczne.

17. Omówić badania Nikuradzego dotyczące zależności λ od liczby Reynoldsa po uwzględnieniu chropowatości piaskowej i średnicy rurociągu.

Systematyczne doświadczenia zmierzające do ustalenia chropowatości ścian rury na wielkość oporów hydraulicznych przeprowadził Nikuradze. Doświadczenia swe przeprowadził na rurach o sztucznej chropowatości ścianek wytworzonej z ziarn piasku o znanej średnicy przylepionych do wewnętrznych ścian rury. Wyniki badań przedstawił na wykresie obrazującym zależność współczynnika oporów hydraulicznych hydraulicznych od liczby Reynoldsa oraz od względnej chropowatości ε = k/r. W późniejszych pracach wprowadzono w miejsce stosunku k/r pojęcie chropowatości względnej ścian rurociągu wyrażonej przez stosunek k/d- średnica wew rury.

18. Podać wzory i omówić charakterystykę przewodu prostoosiowego.

Δh = k × Q², k = c × l, c - oporność właściwa rurociągu. Jeżeli c = const. to wzory określające zależność funkcyjną między wysokością strat hydraulicznych a natężeniem przepływu w danym rurociągu przedstawiają równanie paraboli o wierzchołku w początku układu współrzędnych. Parabola ta jest charakterystyką przepływu w rurociągu.

19. Podać wzory i omówić charakterystykę układu rurociągów połączonych równolegle.

W połączeniu rurociągów równoległym sumujemy wykresy w poziomie. W każdym z rurociągów połączonych w układ może występować różne natężenie, suma tych natężeń musi być równa natężeniu wody dopływającej i odpływającej z układu. Straty hydrauliczne we wszystkich przewodach są jednakowe i równe różnicy wysokości ciśnień na początku i końcu układu.

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃, Δh = Δh₁ = Δh₂ = Δh₃, Δh = c_rlQ²,

20. Podać wzory i omówić charakterystykę układu rurociągów połączonych szeregowo.

W połączeniu rurociągów szeregowym sumujemy wykresy w pionie. Natężenie przepływu we wszystkich odcinkach przewodu jest jednakowe, w każdym jednak powstaje inna strata ciśnienia. Całkowite straty ciśnienia Δh w układzie są sumą algebraiczną strat w poszczególnych odcinkach. Δh_c = Δh₁ + Δh₂ + Δh₃, Δh_c = clQ²,

24. Podać rodzaje wód występujących w przyrodzie i nadających się do celów wodociągowych.

1. Powierzchniowe (opadowe, płynące, tzw. cieki, stojące)

2. Podziemne (wody źródlane, gruntowe płytkie do 20 m, gruntowe głębokie artezyjskie)

3. Infiltracyjne (wody powierzchniowe wprowadzone do gruntu i następnie pobierane już z gruntu)

25. Podać cechy wód powierzchniowych.

Płynące: stosunkowo niska twardość, zmienna temperatura, duża ilość zanieczyszczeń technicznych, mętność i barwa zależna jest od pokrycia zlewni i może być bardzo zmienna.

Stojące: czysta, temperatura mało zmienna w porównaniu z płynącymi, zawiera ograniczone ilości nieszkodliwych bakterii, mogą mieć podwyższone wskaźniki chemiczne.

26. Podać cechy wód podziemnych.

Zawierają znaczne ilości związków mineralnych, temperatura małozmienna ( 7-12), brak zanieczyszczeń mechanicznych, w wodach głębokich pewne pod względem bakteriologicznym.

28. Podać i omówić 3 stopnie poznania zasobów wód podziemnych.

Kategoria C - najmniej rozpoznana, ustala się zasoby na podstawie istniejących zebranych w terenie i archiwach danych (bez dodatkowej wiedzy),

Kategoria B - ustala się zasoby na podstawie danych zebranych jak dla kat. C i wykonanie wierceń z pompowniami próbnymi,

Kategoria A - ustala się zasoby na podstawie danych jak dla kat. B oraz na podstawie rocznej eksploatacji studni lub ujęcia.

29. Co to są zasoby wiekowe wód podziemnych?

Zasoby wiekowe określają ilość wody w zbiorniku podziemnym, która może być ujęta i wydobyta do całkowitego wyczerpania zbiornika. V_w = V_o × p, V_w - pojemność zbiornika, V_o - objętość układu wodonośnego wydobytego z wodą i piaskiem, p - współczynnik porowatości przestrzennej.

30. Co to są zasoby dynamiczne i eksploatacyjne wód podziemnych?

Dynamiczne: ilość wody, która w jednostce czasu przepływa przez badany przekrój poprzeczny warstwy wodonośnej (wielkość podziemnego przepływu), Q_d = kHBJ, m³/dobę, k - współczynnik filtracji, H - głębokość strumienia podziemnego, B - szerokość przekroju poprzecznego strumienia podziemnego, J - spadek podłużny zwierciadła wody podziemnej.

Eksploatacyjne: określają ilość wody, która w jednostce czasu może być wydobyta z pokładu wodonośnego na wydzielonym odcinku w ciągu długiego czasu bez widocznego obniżenia wydajności eksploatacyjnej ujęcia wody i dynamicznych zasobów podziemnych (w zasadzie zasoby eksploatacyjne nie mogą przekraczać zasobów dynamicznych). Te zasoby są podstawą do projektowania ujęć wody.

43. Narysować schemat i omówić sposób wykonania i działania studni wierconej bezfiltrowej.

Nie mają filtra jako elementu ujmującego wodę z warstwy wód. Warstwa stopowa musi być zwarta i wytrzymała a warstwa wodonośna o odpowiedniej miąższości. Wytworzenie leja w warstwie wodonośnej następuje wskutek intensywnego pompowania wody przy stopniowym obniżaniu rury ssawnej, aż do dna leja i równoczesnemu wyczerpaniu wraz z wodą materiału warstwy wodonośnej. Wytwarza się lej w kształcie odwróconego stożka o łagodnych skarpach, zależnych od kąta wewnętrznego gruntu. Lej zabezpiecza się przed rozpłynięciem zasypując go żwirem ubitym. Wytworzenie leja jest możliwe gdy wytrzymałość warstwy stropowej jest wystarczająca do utrzymania stropu nad lejem.

44. Narysować schemat i omówić sposób wykonania i działania studni wierconej z filtrem żwirowym.

Studnie filtrowe składają się z 3 podstawowych części: rury filtracyjnej, warstwy przewodzącej wodę ku górze tj. rury eksploatacyjnej oraz obudowy. Wykonanie studni wymaga wiercenia otworu o średnicy dostosowanej do projektowanego filtru, od powierzchni terenu do warstwy nieprzepuszczalnej z równoczesnym zabezpieczeniem za pomocą rur okładzinowych. Następnie ustawia się na dnie otworu rurę filtrową, pod rury okładzinowe w górę w celu odsłonięcia powierzchni czynnej filtru i wykonanie obudów. Między rurą okładzinową obecnie już eksploatowaną a rurą filtracyjną wykonuje się uszczelnienie niedopuszczające do przemieszczania się wody wzdłuż rury filtrowej z ominięciem filtru właściwego.

Filtr żwirowy składa się z rury rdzeniowej, perforowanej, obsypanej lub obłożonej warstwą lub warstwami kalibrowanego żwiru o różnej granulacji. Uziarnienie żwiru powinno umożliwić należyte odpiaszczenie otoczenia studni. Obsybka powinna być wykonana z żwirów kwarcowych dobrze oczyszczonych o zawartości kwarcu powyżej 95% w jednej, dwóch lub więcej warstw.

45. Narysować schemat i omówić sposób odpowietrzania lewara po drodze za pomocą pompy próżniowej.

W celu odpowietrzenia lewara układa się go z pewnym spadkiem zwykle odwrotnym do kierunku przepływu wody, tak by wydzielające się powietrze mogło swobodnie uchodzić zgodnie z kierunkiem przepływu wody i gromadzić się w najwyższym punkcie lewara - głowicy. Głowica lewara znajduje się normalnie w studni zbiorczej a gromadzące się w niej powietrze usuwane jest za pomocą pompy próżniowej. Do pompy doprowadza się rurociąg Ø 25-50 mm, połączony z najwyższym punktem głowicy lewara. Rurociąg wykonany w kształcie odwróconej litery U i wprowadzony w górę teoretycznie, co najmniej na wysokość 10,33m a praktycznie 10m ponad najwyższy poziom wody tak, aby pompa próżniowa w czasie usuwania z lewara powietrza przy uruchamianiu go nie zasysała wraz z powietrzem wody.

46. Narysować schemat i omówić sposób odpowietrzania lewara po drodze za pomocą zwężki Venturiego.

Rurka powietrzna łączy zbiornik powietrza na głowicy lewara ze zwężoną częścią zwężki, w której pod wpływem zwiększonej prędkości przepływu wytwarza się obniżone ciśnienie, powodujące zassanie powietrza z głowicy i kierowanie go do dolnego przewodu lewara. Należy zwrócić uwagę na odpowiednią prędkość przepływu wody a więc i na odpowiednio znaczne zmniejszenie powierzchni przepływu wody w zwężce w przeciwnym razie odpowietrzenie nie nastąpi.

47. Narysować schemat i omówić sposób odpowietrzania po drodze za pomocą głowicy Lindley'a.

Polega ono na wykonaniu głowic w kształcie łabędziej szyi oraz wykonaniu części spadowej rurociągu o średnicy o tyle mniejszej od średnicy lewara by prędkość spadającej wody wynosiła ok. 1,5 - 2,0 m/s. w ten sposób powietrze zbierające się w głowicy jest porwane z prądem wody i przerzucone do dolnego odcinka lewara, którym odpływa wraz z wodą do następnej głowicy. W celu lepszego dostosowania zmiennych natężeń przepływów pionowe odcinki lewara wykonuje się z dwóch przewodów, z których jeden jest przystosowany do przenoszenia 2/3 a drugi 1/3 całkowitego natężenia przepływu.

48. Narysować schemat i omówić sposób działania głowicy Steinwendera służącej do samoczynnego odpowietrzania lewara.

Głowica ma dwie rury spadowe: główną i pomocniczą, przy czym pomocnicza poprzedza główną, do której wlot leży nieco wyżej o ¼ średnicy lewara D. samoczynne usuwanie powietrza z pomocniczej rury spadowej następuje na skutek wytworzenia przez spływającą w dół wodę podciśnienia w końcu rurki wahadłowej ponad obrzeże, które zasysa powietrze z głowicy lewara. Powietrze to zamknięte zostaje strumieniem wody wpływającej do rurki otworami i odprowadzone wraz z wodą do wylotu rury spadowej. W głowicy rury spadowej zassanie powietrza następuje przez wytworzenie większej prędkości przepływu w zwężonej części dyfuzora. A więc przy minimalnych przepływach czynna jest tylko pomocnicza rura spadowa, w której wytwarza się odpowiednią prędkość przepływu, w miarę wzrostu natężenia przepływu zaczyna działać główna rura spadowa, która przejmuje na siebie całkowite odpowietrzanie lewara.

49. Narysować schemat i omówić sposób działania studni z filtrami poziomymi systemu Ranney'a.

50. Narysować schemat i omówić sposób działania studni z filtrami poziomymi systemu Fehlmanna.

51. Narysować schemat i omówić sposób działania studni z filtrami poziomymi systemu Preussag.

52. Omówić strefy ochrony sanitarnej źródeł wody.

1. Tereny ochrony bezpośredniej obejmują:

- część zbiornika wodnego w miejscu poboru wody,

- obiekty budowlane i urządzenia związane pośrednio z poborem wody w razie konieczności usytuowania ich na terenie ujęć,

- część terenu przylegającego bezpośrednio do obiektów i urządzeń określonych wyżej.

2. Tereny ochrony pośredniej mogą być objęte ograniczeniami użytkowania gruntów i korzystania z wód, jeżeli użytkowanie gruntów lub korzystanie z wody może spowodować pogarszanie jakości wód, warunków zdrowotnych lub wydajności ujęcia i źródła wody. Ograniczenia te mogą dotyczyć: wprowadzania ścieków do wód powierzchniowych lub podziemnych na tym terenie, pojenia bydła, grzebania zwierząt, urządzania obozowisk, lokalizacji zbiorników i rurociągów do olejów itp.

53.Naszkicować schematy i omówić układy sieci wodociągowej otwartej.

Jest to system niekorzystny, ponieważ woda dopływa do danego odbiorcy tylko jedną drogą co w wypadku awarii powoduje odcięcie dopływu wody. Sieć tą stosuje się w warunkach wyjątkowych, np. dla dostawy wody do oddzielnych, oddalonych obiektów, w małych osiedlach, w niektórych zakładach przemysłowych. W mieście sieć rozgałęziona stanowi zwykle etap początkowy w budowie wodociągów, ulegając przekształceniu na sieć obwodową przez stopniową likwidację ślepych końcówek w dalszych etapach budowy.

54.Naszkicować schematy i omówić układy sieci wodociągowej zamkniętej.

W sieci obwodowej przewody tworzą zamknięte pierścienie, toteż do każdego punktu woda może dopływać, co najmniej z dwóch stron. Zmniejsza to prawdopodobieństwo całkowitej przerwy w zaopatrywaniu w wodę w przypadku awarii jednego z odcinków sieci, który wówczas odcina się zasuwami. Układ zamknięty jest znacznie dłuższy od otwartego co powoduje wzrost jego kosztów.

55. Omówić zasady obliczania sieci wodociągowej rozgałęzionej.

Dla sieci rozgałęzionej obliczanie ciśnienia nie jest skomplikowane. Po ustaleniu przepływów i dobraniu średnic oblicza się straty dla poszczególnych odcinków (od węzła do węzła). Przy obliczaniu korzysta się z tablic, nomogramów lub suwaka rachunkowego. Po dodaniu strat odcinkowych na poszczególnych ciągach otrzymamy sumę strat dla każdego odgałęzienia, co pozwala przy danej rzędnej linii ciśnień w punkcie wyjściowym obliczyć rzędne linii ciśnień w węzłach i na końcówkach.

56.Omówić zasady obliczania sieci wodociągowej zamkniętej (pierścieniowej).

Dla określenia przepływów na poszczególnych odcinkach sieci obwodowej wyznacza się „punkty podziału”, które określają kierunki przepływu wody. Dla każdej sieci można wyznaczyć bardzo wiele wariantów usytuowania punktów podziału. Ułożenie odpowiednich równań do obliczenia sieci opiera się na 2 warunkach, które muszą być spełnione:

a) suma dopływów do węzła powinna równać się sumie odpływów z węzła Σq = 0.

b) suma strat ciśnienia w każdym zamkniętym obwodzie równa się 0, Σh = 0.

57.Wymienić, jakie czynności należy wykonać przy projektowaniu sieci wodociągowej.

1.Wybrać właściwy układ przewodów i sieci zgodny z topografią obszaru zasilania.

2.Ustalić przepływy obliczeniowe na poszczególnych odcinkach przewodów i sieci.

3.Dobrać średnice poszczególnych przewodów tranzytowych, magistralnych i rozdzielczych.

4.Przeprowadzić obliczenia hydrauliczne przewodów i sieci (strat ciśnienia dla różnych warunków rozbioru wody).

58.Wymienić i omówić sposoby ustalania rozbiorów i przepływów w sieci wodociągowej.

Należy założyć przepływy w sieci podczas rozbioru max_h i min_h. wstępne ustalenie kierunków oraz wielkości przepływu wody zależne jest od warunków lokalnych i układu sieci. Należy zachować zasadę, że suma dopływów do węzła lub odcinka jest równa sumie odpływów Σq_d = Σq_o. Ogólne zalecenia: 1) Tranzyt wody w czasie rozbioru minimalnego powinien odbywać się najkrótszą drogą między pompą i zbiornikiem, 2) Doprowadzenie wody do

---