1. Wstęp.
1.1 Przedmiot opracowania.
Niniejsza praca jest próbą zrealizowania projektu koncepcyjnego systemu odprowadzania ścieków dla okresu perspektywicznego, w oparciu o temat wydany z założonymi danymi dla danego obszaru miejskiego nr 53.
1.2 Zakres opracowania.
W ramach tego projektu zostanie sporządzony opis techniczny wraz z obliczeniami sieci kanalizacyjnej, plan spadków i zagłębień w skali 1:5000, plan sytuacyjny sieci kanalizacyjnej w skali 1:5000 oraz profil podłużny kolektora kanalizacji ogólnospławnej w skali 1:100/5000.
1.3 Podstawa opracowania.
Podstawą opracowania jest temat wydany z założonymi danymi dla … go od …, zawierający podstawowe założenia i dane do obliczeń oraz szkic sytuacyjno-wysokościowy sieci kanalizacyjnej dla danego obszaru osiedla mieszkaniowego.
1.4 Wykorzystane materiały.
[1]schemat sieci odprowadzania ścieków wraz z wytycznymi do projektu,
[2]notatki własne z ćwiczeń projektowych „Kanalizacja”,
[3]notatki własne z wykładu „Kanalizacja”,
[4]”Wodociągi” - własne ćwiczenie projektowe, wykonywane w semestrze letnim w roku akademickim 2007/2008,
1.5 Ogólna charakterystyka zadanego obszaru osiedla mieszkaniowego.
Obszar nr 53, dla którego realizowany jest ten projekt położony jest na zboczu wzgórza od strony południowo-wschodniej. Od południa i wschodu teren ten jest ograniczony przez płynącą,
z północnego wschodu na południowy zachód, rzekę, przy której na danym terenie, w południowo-zachodniej części wybudowana została oczyszczalnia ścieków. Rzędne terenu w obrębie terenu, dla którego zostanie sporządzony projekt koncepcyjny sieci kanalizacyjnej ogólnospławnej, wahają się od 450,00 do 456,00 m n.p.m.
2. Obliczenie ilości ścieków deszczowych.
Każde obliczenia przeprowadzono w oparciu o dane dotyczące ścieków deszczowych, które zostały umieszczone w wytycznych tego projektu koncepcyjnego systemu odprowadzania ścieków dla zadanego obszaru osiedla mieszkaniowego.
2.1 Dane do obliczeń.
Współczynnik spływu
[1]
Średni opad roczny
[1]
Powierzchnia zlewni wód opadowych
[1]
2.2 Obliczenia powierzchni cząstkowych dla odpływu ścieków deszczowych.
Na podstawie zadanej powierzchni zlewni wód opadowych oraz procentowych udziałów odpływu ścieków deszczowych na poszczególnych odcinkach projektowanej sieci kanalizacyjnej ogólnospławnej, przedstawionych na planie sytuacyjno-wysokościowym, obliczono powierzchnie cząstkowe dla odpływu ścieków deszczowych.
Obliczono w następujący sposób powierzchnię:
całkowitą:
,
[2]
zredukowaną:
,
[2]
Wyniki tych obliczeń przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1 Zestawienie obliczonych powierzchni cząstkowych dla odpływu ścieków deszczowych.
Lp. |
Kanał |
Procent odpływu ścieków deszczowych |
Powierzchnia odwadniania |
|||
|
od-do |
nazwa |
długość |
|
całkowita |
zredukowana |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
1. |
5-10 |
Ko-1 |
365 |
9 |
5,85 |
2,05 |
2. |
11-10 |
Ko-1.4 |
125 |
4 |
2,60 |
0,91 |
3. |
10-9 |
Ko-1 |
320 |
8 |
5,20 |
1,82 |
4. |
9-8 |
Ko-1 |
320 |
3 |
1,95 |
0,68 |
5. |
10-4 |
Ko-1.3 |
405 |
4 |
2,60 |
0,91 |
6. |
4-8 |
Ko-1.3 |
360 |
16 |
10,40 |
3,64 |
7. |
8-7 |
Ko-1 |
315 |
3 |
1,95 |
0,68 |
8. |
7-6 |
Ko-1 |
345 |
7 |
4,55 |
1,59 |
9. |
4-6 |
Ko-1.2 |
435 |
7 |
4,55 |
1,59 |
10. |
6-2 |
Ko-1 |
345 |
10 |
6,50 |
2,27 |
11. |
5-3 |
Ko-1.1 |
535 |
9 |
5,85 |
2,05 |
12. |
4-3 |
Ko-1.1.1 |
365 |
6 |
3,90 |
1,37 |
13. |
3-2 |
Ko-1.1 |
500 |
8 |
5,20 |
1,82 |
14. |
2-1 |
Ko-1 |
100 |
6 |
3,90 |
1,37 |
|
SUMA |
4835 |
100 |
65,00 |
22,75 |
Z powyższej tabeli wynika, że długość całej sieci kanalizacyjnej ogólnospławnej wynosi
. Ponadto powierzchnia odwadniania została podzielona ze względu na procentowy udział na poszczególnych odcinkach tejże sieci, jak również wyznaczono powierzchnię zredukowaną, w oparciu o zadany współczynnik spływu, i wynosi ona
.
2.3 Obliczenia współrzędnych oraz sporządzenie krzywych deszczu.
W celu obliczenia współrzędnych posłużono się wzorem zaproponowanym przez Błaszczyka:
, [3]
gdzie:
-natężenie deszczu miarodajnego,
,
-powtarzalność deszczu, lata,
-średnioroczny opad z wielolecia,
,
-czas trwania deszczu miarodajnego,
.
Czas trwania deszczu wyraża się następującym wzorem:
, [3]
gdzie:
-czas przepływu,
,
-czas koncentracji terenowej,
,
-czas retencji kanałowej,
.
Przyjmuje się, że czas retencji kanałowej posiada zakres wartości:
, [3]
a najlepiej jeśliby
, to wówczas podstawiając do wzoru na czas trwania miarodajnego deszczu, otrzymujemy:
, [3]
gdzie uznaje się, że czas trwania deszczu miarodajnego musi spełniać warunek
.
Wówczas jest pewność, że deszcz trafi do kanalizacji. Aby obliczyć czas przepływu, założono warunki, które są również potrzebne do wyznaczenia współrzędnych. Dane te zestawiono poniżej. [2]
|
kolektor |
kanał boczny |
|
5 |
2 |
|
5 |
10 |
Podstawiając do wzoru na czas trwania deszczu miarodajnego, odpowiednio dla kolektora
i kanału bocznego, otrzymujemy pierwsze czasy przepływu dla tych dwóch obiektów w sieci kanalizacji ogólnospławnej. Dalsze wyniki zostały zestawione w tabelach 2 i 3. Następnie wykonano wykres krzywych deszczu dla kolektora i kanału bocznego.
Dla kolektora:
i
,
i
,
i
,
i
,
i
,
i
,
i
,
i
.
Dla kanału bocznego:
i
,
i
,
i
,
i
,
i
,
i
,
i
,
i
,
i
.
Tabela 2 Wyznaczenie krzywej deszczu dla kolektora.
|
|
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
|
|
15 |
25 |
35 |
45 |
55 |
65 |
75 |
85 |
|
|
120,54 |
85,60 |
68,33 |
57,74 |
50,47 |
45,13 |
41,00 |
37,70 |
Tabela 3 Wyznaczenie krzywej deszczu dla kanału bocznego.
|
|
2,5 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
|
|
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
|
88,81 |
73,24 |
55,82 |
46,03 |
39,64 |
35,08 |
31,64 |
28,93 |
26,74 |
3. Obliczenie ilości ścieków sanitarnych.
Pomocną wartością, w celu obliczenia ilości ścieków sanitarnych, jest zapotrzebowanie na wodę. Uzyskano ją podczas sporządzania ćwiczenia projektowego z Wodociągów, w którym tworzoną koncepcję sieci wodociągowej dla zadanego terenu miejskiego o określonej liczbie ludności, w czasie trwania letniego semestru studiów w roku akademickim 2007/2008.
3.1 Dane do obliczeń.
Zapotrzebowanie na wodę, z uwzględnieniem wszelkich elementów zagospodarowania przestrzennego, przedstawiono w tabeli 4. Ilość ścieków bytowo-gospodarczych jest pochodną wyliczonego już zapotrzebowania na wodę. Według wytycznych, ilość odprowadzanych ścieków
w stosunku do zapotrzebowania na wodę, jest różna na różne cele zagospodarowania przestrzennego:
mieszkalnictwo - 95%, [3]
instytucje, zakłady i urządzenia usługowe - 95%, [3]
mycie pojazdów komunikacji zbiorowej i indywidualnej - 100%, [3]
utrzymanie czystości ulic i placów-25
50%(w ćwiczeniu projektowym założono 40%), [3]
przemysł, składy i zaplecze budowlane - 85%, [3]
polewanie zieleni miejskiej nie uwzględnia się w ilości powstałych ścieków ze względu na to, że nie trafiają one do sieci kanalizacyjnej. [3]
Tabela 4 Zestawienie zapotrzebowania na wodę
i
. [4]
Lp. |
Cele zagospodarowania przestrzennego |
Zapotrzebowanie na wodę, |
||
|
|
|
|
|
1. |
Mieszkalnictwo |
wielorodzinne |
3687,0 |
4793,1 |
|
|
jednorodzinne |
1468,3 |
2202,5 |
2. |
Instytucje, zakłady i urządzenia usługowe |
1631,4 |
2120,8 |
|
3. |
Mycie pojazdów komunikacji zbiorowej i indywidualnej |
1631,4 |
1957,7 |
|
4. |
Utrzymanie czystości ulic i placów |
407,9 |
978,8 |
|
5. |
Polewanie zieleni miejskiej |
407,9 |
2447,4 |
|
6. |
Przemysł, składy i zaplecze budowlane |
2039,3 |
2345,1 |
|
7. |
RAZEM |
11273,2 |
16845,4 |
|
8. |
Straty wody w sieci wodociągowej |
1127,3 |
1127,3 |
|
9. |
Woda do sieci wodociągowej |
12400,5 |
17972,7 |
|
10. |
Cele technologiczne ZUW(5% z |
620,0 |
620,0 |
|
11. |
Wydajność ujęcia wody |
13020,5 |
18592,7 |
Zapotrzebowanie na wodę wraz z stratami wody wynosi
, natomiast wydajność ujęcia powinna wynosić
przy liczbie mieszkańców
w okresie perspektywicznym.
3.2 Obliczenia średniego (
) oraz maksymalnego (
) dobowego odpływu ścieków sanitarnych.
Na podstawie danych zawartych w punkcie 3.1 oraz wartości przedstawionych w tabeli 4, obliczono i zestawiono w poniższej tabeli 5, średni (
) oraz maksymalny (
) dobowy odpływ ścieków sanitarnych.
Tabela 5 Zestawienie przeliczeń zużycia wody na odpływ ścieków.
Lp. |
Elementy zagospodarowania przestrzennego |
Zapotrzebowanie na wodę |
Procent upływu ścieków |
Odpływ ścieków |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Mieszkalnictwo |
wielorodzinne |
3687,0 |
4793,1 |
95 |
3502,7 |
4553,4 |
|
|
jednorodzinne |
1468,3 |
2202,3 |
95 |
1394,9 |
2092,2 |
2. |
Instytucje, zakłady |
1631,4 |
2120,8 |
95 |
1549,8 |
2014,8 |
|
3. |
Mycie pojazdów komunikacji zbiorowej i indywidualnej |
1631,4 |
1957,7 |
100 |
1631,4 |
1957,7 |
|
4. |
Utrzymanie czystości |
407,9 |
978,8 |
40 |
163,2 |
391,5 |
|
5. |
Przemysł, składy |
2039,3 |
2447,4 |
85 |
1733,4 |
2080,3 |
|
|
RAZEM |
10865,3 |
14500,1 |
- |
9975,4 |
13089,9 |
Sumaryczne, dobowe zapotrzebowanie na wodę wynosi:
średnie:
,
maksymalne:
.
Natomiast, przy uwzględnieniu procentowego upływu ścieków wg poszczególnych elementów zagospodarowania przestrzennego, odpływ ścieków jest następujący:
średni:
,
maksymalny:
.
Największy wpływ na ten stan rzeczy, ma mieszkalnictwo wielorodzinne oraz przemysł, składy i zaplecze budowlane. Najmniejsza ilość ścieków jest z utrzymania czystości ulic i placów, zarówno
w średnim, jak i maksymalnym odpływie ścieków.
3.3 Obliczenia godzinowego rozkładu maksymalnego dobowego odpływu ścieków.
Na podstawie danych zawartych w tabeli 5, dotyczących odpływu ścieków z uwzględnieniem elementów zagospodarowania przestrzennego, oraz procentowego udziału godzinowego wytworzenia ścieków(identycznego z tym, jaki został zastosowany przy ćwiczeniu projektowym z Wodociągów[4]), stworzono tabelę 6, w której przedstawiono godzinowy rozkład maksymalnego dobowego odpływu ścieków.
Godz. od-do |
Elementy zagospodarowania przestrzennego |
Rozkład godzinowy o maksymalnym dobowym odpływie ścieków |
||||||||||||||
|
Mieszkalnictwo |
Instytucje, zakłady |
Mycie pojazdów komunikacji zbiorowej |
Przemysł, składy |
SUMA |
Utrzymanie czystości ulic |
|
|||||||||
|
Wielorodzinne |
Jednorodzinne |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0-1 |
1,25 |
56,9 |
1,35 |
28,2 |
1,00 |
20,1 |
0,00 |
0,0 |
0,50 |
10,4 |
115,6 |
0,91 |
6,25 |
24,4 |
140,0 |
1,07 |
1-2 |
0,85 |
38,7 |
0,65 |
13,6 |
1,00 |
20,1 |
16,50 |
323,0 |
0,50 |
10,4 |
405,8 |
3,19 |
6,25 |
24,4 |
430,2 |
3,28 |
2-3 |
0,85 |
38,7 |
0,65 |
13,6 |
1,00 |
20,1 |
16,50 |
323,0 |
0,50 |
10,4 |
405,8 |
3,20 |
6,25 |
24,4 |
430,2 |
3,29 |
3-4 |
0,85 |
38,7 |
0,65 |
13,6 |
1,00 |
20,1 |
16,50 |
323,0 |
0,50 |
10,4 |
405,8 |
3,19 |
6,25 |
24,5 |
430,3 |
3,28 |
4-5 |
2,10 |
95,6 |
0,85 |
17,8 |
1,00 |
20,1 |
16,50 |
323,1 |
0,50 |
10,4 |
467,0 |
3,68 |
6,25 |
24,5 |
491,5 |
3,75 |
5-6 |
2,50 |
113,8 |
3,00 |
62,8 |
1,00 |
20,1 |
0,00 |
0,0 |
0,50 |
10,4 |
207,1 |
1,63 |
6,25 |
24,5 |
231,6 |
1,77 |
6-7 |
5,45 |
248,2 |
5,15 |
107,7 |
1,00 |
20,2 |
0,00 |
0,0 |
8,75 |
182,1 |
558,2 |
4,40 |
0,00 |
0,0 |
558,2 |
4,26 |
7-8 |
6,25 |
284,6 |
4,75 |
99,4 |
2,00 |
40,3 |
0,00 |
0,0 |
8,75 |
182,0 |
606,3 |
4,77 |
0,00 |
0,0 |
606,3 |
4,63 |
8-9 |
4,95 |
225,4 |
4,45 |
93,1 |
3,00 |
60,5 |
0,00 |
0,0 |
8,75 |
182,0 |
561,0 |
4,42 |
0,00 |
0,0 |
561,0 |
4,29 |
9-10 |
4,40 |
200,3 |
4,20 |
87,9 |
7,00 |
141,0 |
8,50 |
166,4 |
8,75 |
182,0 |
777,6 |
6,12 |
0,00 |
0,0 |
777,6 |
5,94 |
10-11 |
4,20 |
191,2 |
3,40 |
71,1 |
10,00 |
201,5 |
8,50 |
166,4 |
8,75 |
182,0 |
812,2 |
6,40 |
6,25 |
24,5 |
836,7 |
6,39 |
11-12 |
4,05 |
184,4 |
3,40 |
71,1 |
12,00 |
241,9 |
8,50 |
166,4 |
8,75 |
182,0 |
845,8 |
6,66 |
6,25 |
24,5 |
870,3 |
6,65 |
12-13 |
3,90 |
177,6 |
3,40 |
71,1 |
12,00 |
241,9 |
8,50 |
166,4 |
8,75 |
182,0 |
839,0 |
6,61 |
6,25 |
24,5 |
863,5 |
6,60 |
13-14 |
4,30 |
195,8 |
4,00 |
83,7 |
12,00 |
241,9 |
0,00 |
0,0 |
8,75 |
182,0 |
703,4 |
5,54 |
6,25 |
24,5 |
727,9 |
5,56 |
14-15 |
4,40 |
200,3 |
4,20 |
87,9 |
10,00 |
201,5 |
0,00 |
0,0 |
3,25 |
67,7 |
557,4 |
4,39 |
0,00 |
0,0 |
557,4 |
4,26 |
15-16 |
4,75 |
216,3 |
3,80 |
79,5 |
7,00 |
141,0 |
0,00 |
0,0 |
3,25 |
67,6 |
504,4 |
3,97 |
0,00 |
0,0 |
504,4 |
3,85 |
16-17 |
5,65 |
257,3 |
4,35 |
91,0 |
3,00 |
60,4 |
0,00 |
0,0 |
3,25 |
67,6 |
476,3 |
3,75 |
0,00 |
0,0 |
476,3 |
3,64 |
17-18 |
5,30 |
241,3 |
5,00 |
104,6 |
3,00 |
60,4 |
0,00 |
0,0 |
3,25 |
67,6 |
473,9 |
3,73 |
0,00 |
0,0 |
473,9 |
3,62 |
18-19 |
5,65 |
257,3 |
6,85 |
143,3 |
3,00 |
60,4 |
0,00 |
0,0 |
3,25 |
67,6 |
528,6 |
4,16 |
6,25 |
24,5 |
553,1 |
4,23 |
19-20 |
6,30 |
286,9 |
9,15 |
191,5 |
3,00 |
60,4 |
0,00 |
0,0 |
3,25 |
67,6 |
606,4 |
4,78 |
6,25 |
24,5 |
630,9 |
4,82 |
20-21 |
6,60 |
300,5 |
9,00 |
188,3 |
2,00 |
40,4 |
0,00 |
0,0 |
3,25 |
67,6 |
596,8 |
4,70 |
6,25 |
24,5 |
621,3 |
4,75 |
21-22 |
6,80 |
309,7 |
7,45 |
155,9 |
2,00 |
40,3 |
0,00 |
0,0 |
3,25 |
67,6 |
573,5 |
4,52 |
6,25 |
24,5 |
598,0 |
4,57 |
22-23 |
5,45 |
248,2 |
5,50 |
115,1 |
1,00 |
20,1 |
0,00 |
0,0 |
0,50 |
10,5 |
393,9 |
3,10 |
6,25 |
24,4 |
418,3 |
3,20 |
23-24 |
3,20 |
145,7 |
4,80 |
100,4 |
1,00 |
20,1 |
0,00 |
0,0 |
0,50 |
10,4 |
276,6 |
2,18 |
6,25 |
24,4 |
301,0 |
2,30 |
SUMA |
100,00 |
4553,4 |
100,00 |
2092,2 |
100,00 |
2014,8 |
100,00 |
1957,7 |
100,00 |
2080,3 |
12698,4 |
100,00 |
100,00 |
391,5 |
13089,9 |
100,00 |
Tabela 6 Rozkład godzinowy w dobie maksymalnego odpływu ścieków.
Maksymalny odpływ ścieków jest w godzinach 11-12 i wynosi
, co daje 6,65% ogółu wszelkich ścieków w ciągu doby. Najmniej odpływa ścieków w godzinach 0-1,
w ilości
, co daje zaledwie 1,07%. Maksymalna godzinowa wartość odpływu ścieków dla elementów zagospodarowania przestrzennego bez ilości ścieków otrzymanych
z utrzymania czystości ulic i placów wynosi
, czyli 6,66%, a minimalna
, czyli 0,91%.