POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

PROJEKT Z WODOCIĄGÓW

Warszawa 2010

1. OBLICZANIE CHARAKTERYSTYCZNEGO WSKAŹNIKA ZUŻYCIA WODY

Zadnie polega na obliczeniu charakterystycznych wielkości zapotrzebowania na wodę dla miasta, które w okresie perspektywicznym będzie liczyło 47300 mieszkańców. Miasto będzie posiadało zabudowę wielorodzinną niską i wysoką oraz zabudowę jednorodzinną. Planuje się że na terenie zabudowy wielorodzinnej zamieszka 25% mieszkańców. Ich mieszkania będą wyposażone w wodociąg, kanalizację, wc, i łazienkę z centralnym doprowadzeniem wody. Przewiduje się także, że na terenie zabudowy wielorodzinnej niskiej zamieszka 45% mieszkańców, a na terenie zabudowy jednorodzinnej 30% mieszkańców. Mieszkania na obszarze zabudowy wielorodzinnej niskiej i jednorodzinnej będą wyposażone w wodociąg, kanalizację, wc i łazienkę z lokalnymi urządzeniami do podgrzewania wody. W okresie perspektywicznym przewiduje się podłączenie 100% mieszkań do sieci wodociągowej i kanalizacyjnej.

Sprzedaż wody w mieście kształtowała się w ostatnich pięciu latach na poziomie przedstawionym w tabeli.

Sprzedaż wody w mieście (dane z Urzędu Gminy)
Rok
2002
2003
2004
2005
2006

Żeby obliczyć jednostkowy wskaźnik ilości wody korzystano z następujących wzorów:

• Dla gospodarstw domowych:

$$q_{M} = \frac{Q_{r}\left( M \right) \bullet 100000}{365 \bullet M_{k}} = \frac{1348,5 \bullet 100000}{31900 \bullet 75 \bullet 365} = 0,154\ \frac{l}{M \bullet d}$$

• Dla usług: 

$$q_{u} = \frac{Q_{r}(u) \bullet 10000}{365 \bullet M} = \frac{513,7 \bullet 100000}{31900 \bullet 75 \bullet 365} = 0,059\ \frac{l}{M \bullet d}$$

• Dla przemysłu:

$$q_{p} = \frac{Q_{r}\left( p \right) \bullet 10000}{365 \bullet M} = \frac{198,5 \bullet 100000}{31900 \bullet 75 \bullet 365} = 0,023\ \frac{l}{M \bullet d}$$

Gdzie: q- jednostkowy wskaźnik ilości wody

Q- sprzedaż wody w mieście [l/d]

M- liczba mieszkańców

Wyniki obliczeń jednostkowego wskaźnika ilości wody przedstawiono w tabeli:

Rok	Jednostkowe wskaźniki zużycia wody
	gospodarstwa domowe m^3/(Mk*d)
2002	0,154
2003	0,146
2004	0,139
2005	0,133
2006	0,131

W celu obliczenia charakterystycznego zapotrzebowania na wodę skorzystano z następujących wzorów:

• średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę $Q_{d,sr} = M \bullet q\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{d} \right\rbrack$

• maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę $Q_{d,max} = N_{d} \bullet Q_{d,sr}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{d} \right\rbrack$

• maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę $Q_{h,max} = \frac{N_{d} \bullet Q_{d,max}}{24}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack$

Wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania na wodę ustalono na podstawie własnych przewidywań związanych z rozwojem miasta. Tak więc:

• Dla zabudowy wielorodzinnej wysokiej przyjęto 130 l/Md

• Dla zabudowy wielorodzinnej niskiej przyjęto 110 l/Md

• Dla zabudowy jednorodzinnej przyjęto 120 l/Md

• Dla usług przyjęto 10 l/Md

• Dla przemysłu przyjęto 30 l/Md

Współczynnik nierównomierności dobowej i godzinowej wybrano na podstawie tabel.

Odbiorcy wody	Współczynnik nierównomierności dobowej Nd	Współczynnik nierównomierności godzinowej Nh
Mieszkalnictwo wielorodzinne jednorodzinne	1,3 – 1,5 1,5 – 2,0	1,4 – 1,6 2,5 – 3,0
Usługi i inni odbiorcy	1,3	2,8 – 3,0
Przemysł	1,15 - 1,2	1,25 – 1,50

Obliczone charakterystyczne wielkości zapotrzebowania na wodę dla miasta, które w perspektywie osiągnie 47300 mieszkańców przedstawione są w załączniku nr 1, a obliczone maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę dla miasta w załączniku nr2.

1. OBLICZANIE POJEMNOŚCI WYRÓWNAWCZEJ POJEMNOŚCI I WYMIARÓW ZBORNIKA SIECIOWEGO

Należy obliczyć wymaganą pojemność wyrównawczą i wymiary zbiornika sieciowego dla wodociągu o maksymalnej dobowej wydajności i rozkładzie godzinowego rozbioru wody w dobie maksymalnego zapotrzebowania wody.

Metoda analityczna

Zakładamy że jest równomierna praca pomp w ciągu doby. Maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę przez miasto wynosi Q_d,max= 11219 m³/d. W ciągu godziny będą przepompowywać 4,16(6)~ 4,17% dziennego zapotrzebowania na wodę.

Obliczanie pojemności wyrównawczej zbiornika sieciowego przy równomiernej 24-godzinnej pracy pomp w ciągu doby
Godziny
0 1
1 2
2 3
3 4
4 5
5 6
6 7
7 8
8 9
9 10
10 11
11 12
12 13
13 14
14 15
15 16
16 17
17 18
18 19
19 20
20 21
21 22
22 23
23 24

Największa ilość wody zostanie zmagazynowana o godzinie 5-6 i będzie wynosić 18,3 % Q_d,max

Pojemność wyrównawczą zbiornika oblicza się z następującego wzoru:

$$V_{w} = \frac{11219}{100} \bullet 18,3 = 2053\ m^{3}$$

W celu obliczenia wymiarów zbiornika należy skorzystać ze wzoru:

V_w = H • πR²

Zakładamy że:

• H ≤ 10 m

• H ≅ R

• R- liczba całkowita

Przyjmujemy że R=9

Wysokość zbiornika wynosi:

$$H_{u} = \frac{V_{w}}{\pi \bullet R^{2}} = \frac{2053}{\pi \bullet 9^{2}} = 8,07\ m$$

Metoda graficzna:

Metoda ta polega na wykreśleniu krzywej sumowej dostawy wody. Na tym samym układzie współrzędnych odkładamy sumarycznie ilość wody dostarczanej przez pompy przypadające na każdą godzinę, licząc od początku doby. Naniesione punkty łączymy otrzymując rosnącą krzywą sumową od 0 do 100% Q_{d max} w przedziale czasu 0 – 24 godzin.

W celu wyznaczenia pojemności zbiornika przesuwamy wykres pracy pompy równolegle, tak aby była styczna do krzywej sumowej rozbiorów. Następnie szukamy największej różnicy rzędnych między krzywymi i otrzymujemy poszukiwana wartość pojemności zbiornika wyrażonej w % Q_{d max} = 15,85.

Obliczanie pojemności wyrównawczej zbiornika siecowego przy 16-godzinnej wydajności 6,25% Qd,max
Godziny
0­1
1­2
2­3
3 4
4 5
5 6
6 7
7 8
8 9
9 10
10 11
11 12
12 13
13 14
14 15
15 16
16 17
17 18
18 19
19 20
20 21
21 22
22 23
23 24

Pojemność wyrównawcza zbiornika:

V_w= 1778 m³

W celu obliczenia wymiarów zbiornika należy skorzystać ze wzoru:

V_w = H • πR²

Zakładamy że:

• H ≤ 10 m

• H ≅ R

• R- liczba całkowita

Przyjmujemy że R=8

Wysokość zbiornika wynosi:

$$H_{u} = \frac{V_{w}}{\pi \bullet R^{2}} = \frac{2053}{\pi \bullet 8^{2}} = 8,84\ m$$

Graficzne wyznaczenie pojemności wyrównawczej zbiornika sieciowego przy równomiernej dostawie wody w ciągu doby przedstawiono na wykresie poniżej.

Wymiary zbiornika wyliczone różnymi metodami różnią się znacznie. Metoda analityczna wydaje się bardziej adekwatna i wynik rozsądniejszy, jednak wszystko zależy od założenia. Obie można jednak wykorzystywać do projektowania wymiarów zbiornika.

Należy pamiętać także o uwzględnieniu rezerwy pożarowej w zbiorniku.

1. USTALENIE LOKALIZACJI ELEMENTÓW SYSTEMU WODOCIĄGOWEGO

Zadanie polega na zaplanowaniu zagospodarowania elementów systemu wodociągowego, czyli ujęcia wody, stacji uzdatniania wody pompownią II stopnia, zbiornika wyrównawczego i układu sieci wodociągowej magistralnej i rozbiorczej.

Plan zagospodarowania przestrzennego pokazany w załączniku nr3 przedstawia podział terenu na zabudowę wielorodzinną wysoką (ZW) i niską (ZN), na zabudowę jednorodzinną (ZJ) , na przemysł (P) i usługi (U). Umieszczono na nim również stacje uzdatniania wody, stacje pomp i zbiornik końcowy. Zaprojektowano także rozmieszczenie sieci magistralnej i rozbiorczej oraz węzłów tak żeby powstały dwa pierścienie.

1. SCHEMATY OBLICZENIOWE ZAPROJEKTOWANEJ SIECI

W tym ćwiczeniu należy obliczyć rozbiory i przepływy maksymalne minimalne i w czasie pożaru na poszczególnych odcinkach sieci wodociągowej. Następnie dobrać odpowiednie średnice przewodów magistralnych i strat ciśnienia.

Na początku należy zrobić podział ustalonych wcześniej powierzchni poprzez rysowanie dwusiecznych kąta od każdego węzła. Następnie obliczyć powierzchnię podzielonych obszarów (w ha). Podział powierzchni przedstawiono w załączniku nr4.

W celu obliczenia współczynników cząstkowych dla poszczególnych grup odbiorców wody wykorzystano wzory:

• Dla zabudowy wysokiej:

$$q_{\text{zw}} = \frac{Q_{h,\max\left( \text{zw} \right)}}{F_{\text{zw}}} + \frac{{0,2 \bullet Q}_{h,\max\left( u \right)}}{F_{\text{zw}} + F_{\text{zn}} + F_{\text{zj}}} + \frac{Q_{\text{strat}}}{\Sigma F}\text{\ \ }\left\lbrack \frac{l}{s \bullet ha} \right\rbrack$$

• Dla zabudowy niskiej:

$$q_{\text{zn}} = \frac{Q_{h,max(zn)}}{F_{\text{zn}}} + \frac{0,2 \bullet Q_{h,max(u)}}{F_{\text{zw}} + F_{\text{zn}} + F_{\text{zj}}} + \frac{Q_{\text{strat}}}{\Sigma F}\text{\ \ }\left\lbrack \frac{l}{s \bullet ha} \right\rbrack$$

• Dla zabudowy jednorodzinnej:

$$q_{\text{zj}} = \frac{Q_{h,max(zj)}}{F_{\text{zj}}} + \frac{0,2 \bullet Q_{h,\max{(u)}}}{F_{\text{zw}} + F_{\text{zn}} + F_{\text{zj}}} + \frac{Q_{\text{strat}}}{\Sigma F}\text{\ \ }\left\lbrack \frac{l}{s \bullet ha} \right\rbrack$$

• Dla usług:

$$q_{u} = \frac{0,8 \bullet Q_{h,max(u)}}{F_{u}} + \frac{Q_{\text{strat}}}{\Sigma F}\text{\ \ }\left\lbrack \frac{l}{s \bullet ha} \right\rbrack$$

• Dla przemysłu:

$$q_{p} = \frac{Q_{h,\max{(p)}}}{F_{p}} + \frac{Q_{\text{strat}}}{\text{ΣF}}\text{\ \ }\left\lbrack \frac{l}{s \bullet ha} \right\rbrack$$

Bilans powierzchni i wszystkie wartości wskaźników przedstawiono w tabeli poniżej.

Bilans powierzchni
Rodzaj zabudowy
Zabudowa wysoka
Zabudowa niska
Zabudowa jednorodzinna
Usługi
Przemysł
SUMA

Przepływy w czasie maksymalnych rozbiorów

Mnożąc powyższe współczynniki przez pole powierzchni danego fragmentu terenu można obliczyć rozbiory liniowe i węzłowe dla przepływów maksymalnych. Następnie ustalono przepływy na początku (przy stacji uzdatniania wody) i na końcu (przy zbiorniku końcowym) według poniższych wzorów.

$$Przeplyw\ poczatkowy = \frac{Q_{d,max}}{24 \bullet 3,6} = \frac{11219}{24 \bullet 3,6} = 129,85\frac{\text{\ l}}{s}$$

$$Przeplyw\ koncowy = Q_{h,max} - \frac{Q_{d,max}}{24 \bullet 3,6} = 209,55 - 129,85 = 79,7\ \frac{l}{s}$$

Od obliczonego przepływu początkowego i końcowego odejmujemy po kolei rozbiory węzłowe i liniowe, ustalając kierunki przepływów, aż powstaną miejsca zerowe. Gotowy schemat obliczeniowy sieci wodociągowej w czasie maksymalnych rozbiorów w mieście przedstawiono w załączniku 5.

Przepływy w czasie minimalnych rozbiorów

Obliczając schemat dla sieci wodociągowej w czasie minimalnych rozbiorów należy przeliczyć rozbiory liniowe i węzłowe maksymalne na minimalne za pomocą poniższego wzoru:

$$A = \frac{Q_{h,min}}{Q_{h,max}} = \frac{37,67}{209,55} = 0,180$$

Mnożąc rozbiory maksymalne razy współczynnik A otrzymujemy rozbiory liniowe i węzłowe dla przepływów minimalnych. Następnie od przepływu początkowego (taki jak dla maksymalnych rozbiorów odejmujemy policzone wcześniej rozbiory. Kierunek przepływu jest zawsze taki sam (od stacji uzdatniania wody do zbiornika końcowego). W tym przypadku nie ma miejsc zerowych a przepływ końcowy określa się następująco:

$$Przeplyw\ koncowy = \frac{Q_{d,max}}{24 \bullet 3,6} - Q_{h,min} = 129,85 - 37,67 = 92,18$$

Gotowy schemat obliczeniowy sieci wodociągowej w czasie minimalnych rozbiorów w mieście przedstawiono w załączniku 6

Przepływy w czasie pożaru

Zakładamy że pierwszy pożar powstanie w miejscu najbardziej oddalonym i będzie to miejscu zerowym, a drugi będzie w węźle najbliższym ustalonego pożaru. Do tych dwóch punktów dodano po 20 litrów wody dodatkowo. Należy zatem policzyć nowe rozbiory liniowe i węzłowe dla miasta w czasie pożaru. Współczynnik pożarowy, który oblicza się to z następującego wzoru:

$$B = \frac{Q_{h,max} - 40}{Q_{h,max}} = \frac{209,55 - 40}{209,55} = 0,809$$

Współczynnik ten należy pomnożyć razy rozbiory maksymalne. Otrzymujemy w ten sposób rozbiory liniowe i węzłowe w czasie pożaru. Przepływ początkowy i końcowy jest taki sam jak dla rozbiorów maksymalnych.

Gotowy schemat obliczeniowy sieci wodociągowej w czasie pożaru w mieście przedstawiono w załączniku 7.

Dobór średnic przewodów magistralnych

Przepływy dla przyjętych średnic i prędkości przewodów oblicza się za pomocą metody Crossa. Jest to tabelaryczne obliczenie korekcji przepływów w przewodach za pomocą monogramowi do obliczania prędkości przepływu i strat ciśnienia w rurach żeliwnych.

Na początek należy wpisać przepływy na początku i na końcu odcinka oraz rozbiory na odcinku do tabelki. Przepływ obliczeniowy ustalamy według poniższego wzoru:

Q₁ = Q_k + 0, 55 • Q_o

Zakładamy że kierunek jest zgodny do ruchu wskazówek zegara. (Drugie prawo Kirchoffa). Przepływy, które mają kierunek przeciwny do ruchu wskazówek zegara zapisujemy ze znakiem minus. Następnie zakładamy, że prędkość wynosi 1m/s. Dla takiej prędkości obliczamy (lub odczytujemy z monogramu) średnice przewodu wg poniższego wzoru:

$$D = \sqrt{\frac{4 \bullet Q}{1000 \bullet \pi \bullet v\ }}$$

Jeśli średnica będzie poniżej 300 mm należy zmniejszyć prędkość i dobrać jeszcze raz średnice.

Następnie odczytujemy z monogramu jednostkowy spadek ciśnienia (i) dla przyjętych średnic i obliczamy straty ciśnienia na odcinku (h) wg wzoru:

h₁ = l • i₁

Straty zapisujemy z minusem na tych odcinkach gdzie wcześniej ustaliliśmy przepływy o przeciwnym kierunku. Sumujemy straty i sprawdzamy czy wartość bezwzględna tej sumy jest równa lub mniejsza od 0,5m. Jeśli wartość ta jest większa od 0,5m należy obliczyć poprawke:

$$Q = - \frac{\sum_{}^{}h_{i}}{2 \bullet \sum_{}^{}\frac{h_{i}}{Q_{i}}}$$

Wpisuje się wartość poprawki dla każdego odcinka, uwzględniając jednocześnie na odcinku wspólnym między pierścieniami poprawkę z sąsiedniego pierścienia ze znakiem przeciwnym.

Oblicza się to do momentu aż suma strat będzie mniejsza od 0,5 m

Dla rozbiorów minimalnych także się sprawdza przepływy metodą Crossa.

Wyniki przedstawione są w załączniku nr 8 i 9.

1. ZAPROJEKTOWANIE UZBROJENIA SIECI WODOCIĄGOWEJ

Przy sporządzaniu planu sieci wraz z uzbrojeniem wykorzystano schematy z poprzednich ćwiczeń zawierające rozkład przewodów magistralnych, zaznaczone węzły wraz z ich numeracją oraz warstwicami. Wykorzystano także dane dotyczące długości przewodów i ich średnicy.

Zaprojektowanie uzbrojenia jest niezbędne ze względu na wykorzystanie i użytkowanie sieci wodociągowej.

Dodatkowe przewody:

Umieszczono dodatkowe przewody o średnicy 100mm wzdłuż przewodów magistralnych o średnicy większej bądź równej 300mm.

Zasuwy:

Zasuwy rozmieszczano na przewodach magistralnych w odległościach co 350 m i jeśli dochodziło do zmiany średnicy to na przewodzie o średnicy mniejszej. Na każdym przewodzie rozbiorczym umieszczono zasuwy tak, aby była możliwość odcięcia przewodu jak najmniejszą liczbą zasuw.

Hydranty:

Hydranty umieszczano w odległości od siebie nie większej niż 100 metrów, na przewodach rozbiorczych i magistralnych nie większych od 250mm.

Odpowietrzenia i odwodnienia:

Odpowietrzenia i odwodnienia umieszcza się na przewodach większych bądź równych 300mm. Odpowietrzenia umieszcza się w wyższym punkcie, a odwodnienia w niższym punkcie przewodu.

Schemat przedstawiający uzbrojenia sieci przedstawiono w załączniku nr 10

1. SPORZĄDZENIE WYKRESU LINII CIŚNIEŃ

W sporządzeniu wykresu posłużyłam się obliczeniami wykonanymi w ćwiczeniu dotyczącym obliczeń hydraulicznych metodą Crossa.

W celu obliczenia ciśnienia wymaganego H, skorzystałam ze wzoru:

H = (2,8÷3,0) • n + (0,8÷1,5) • n + 2, 5 + 1 + 10 [m H₂O]

n – liczba kondygnacji

1 – strata ciśnienia na wodomierzu mieszkaniowym

2,5 – strata ciśnienia na wodomierzu mieszkaniowym

10 – wymagane ciśnienie na najwyższym, najdalej oddalonym miejscu od zaworu

(0,8 ÷ 1,5) – straty ciśnienia przy przepływie przez poziome przewody

(2,8 ÷ 3,0) – wysokość jednej kondygnacji

Największa wartość ciśnienia będzie H₂O spowodowane jest to zabudową wysoką, mająca pięć pięter, zabudową wielorodzinną. Założyłam że zabudowa niska ma 4 piętra i ciśnienie będzie wynosiło 30,7 m H₂O a jednorodzinna ma 2 piętra i wysokość ciśnienia będzie wynosiła 22,1 m H₂O.

W celu obliczenia wartości ciśnienia w węźle musiałam posłużyć się wzorem:

H_w = R_c − R_T [m H₂O]

H_w – wysokość ciśnienia w węźle

R_c – rzędna linii ciśnień

R_T – rzędna terenu

Tabele przedstawiające obliczenia zostały przedstawione w załączniku nr 11 i 12, a wykres wszystkich ustalonych linii ciśnienia wzdłuż wybranej trasy przewodów przedstawiono w załączniku nr 13.

1. OBLICZANIE POMPOWEGO UJĘCIA WODY

Zadanie polegało na zaprojektowaniu pompowego układu ujęcia wody za pomocą studzien wierconych o wydajności odpowiadającej maksymalnemu dobowemu zapotrzebowaniu na wodę z ćwiczenia nr1 – Q_dmax=11219 [m³/d]

Dane hydrogeologiczne:

• wysokość ciśnienia piezometrycznego nad spągiem warstwy wodonośnej H = 39 [m]

• miąższość warstwy wodonośnej m = 24 [m]

• współczynnik filtracji k_f= 14[m/d]

• średnica zewnętrzna filtru d_z = 508 [mm] = 0,508 [m] czyli r = 0,254m

• położenie statycznego zwierciadła wody w studni pod powierzchnia terenu 35[m]

Wyznaczenie charakterystyki studni i filtru.

Charakterystyka studni to zależność między jej wydatkiem a wysokością depresji s, która mierzona jest od poziomu statycznej linii ciśnień w głąb ziemi. Jest to zależność liniowa, więc wystarczy wyliczyć tylko jeden punkt.

Aby wyznaczyć charakterystykę wydajności studni, skorzystałam ze wzoru na wydatek:

$Q = 2,73 \bullet \frac{k_{f} \bullet m \bullet s}{\log\frac{R}{r}}$

Zasięg leja depresji obliczyłam ze wzoru:

$$R = 3000 \bullet s \bullet \sqrt{k_{f}}$$

Zakładam że s₁=5,0 m tak więc Q=0,0185 a R=191

W celu wyznaczenia charakterystyki wydajności filtru należało określić dopuszczalną prędkość wlotową do filtru wg wzoru (formuły Treulsena):

$$V_{\text{dop}} = \frac{\sqrt{k_{f}}}{30} = \frac{\sqrt{\frac{14}{86400}}}{30} = 0,000424\ m/s$$

Następnie wyznaczyłem jeden punkt charakterystyki, np. dla l=30m według wzoru:

$$Q_{f} = 2\pi rlV_{\text{dop}} = 2 \bullet 3,14 \bullet 0,245 \bullet 30 \bullet 0,000424 = 0,0203\ \frac{m^{3}}{d}$$

Wykresy obu charakterystyk przedstawia załącznik nr 14

Długość filtru jest ograniczona miąższością warstwy wodonośnej i może wynosić

l = m – 1 = 23

Zaś wartość Q eksploatacyjnego wynosi:

$$Q_{\text{eks}} = 2\pi rlV_{\text{dop}} = 0,0156\ \frac{m^{3}}{s} = 56,1\ \frac{m^{3}}{h}$$

Depresję przy tej wydajności można ustalić z wykresu charakterystyki studni.

S_eks = 4, 2 m

R_eks = 160 m

Z porównania Q_{d max} = 467,5 m³/h i Q_eks = 56,1 m³/h otrzymujemy ilość studzien niezbędnych w zespole studzien.

$$n = \frac{467,5}{56,1} = 9$$

Wydajność pojedynczej studni wyliczamy:

$$Q_{s} = \frac{Q_{d,max}}{9} = 52\ \frac{m^{3}}{h} < 56,1\ \frac{m^{3}}{h}$$

S = 3, 9 m

R = 149 m

Parametry obliczeniowe pojedyńczej studni przyjmujemy następujące:

$$56,1\ \frac{m^{3}}{h} > Q_{s} = 54\ \frac{m^{3}}{h} > 52\frac{m^{3}}{h}$$

s = 4 m

R = 153 m

Schemat rozmieszczenia studzien przedstawiono w załączniku nr 15

Ustalenie parametrów pracy studzien:

Ponieważ studnie sąsiednie są położone w odległości mniejsze od ich leja depresji ich rzeczywista wydajność będzie mniejsza i powinna być ustalona w oparciu o wzory uwzględniające współdziałanie studzien.

Oddziaływanie dwóch studni na siebie:

$$t_{x} = s - \frac{Q}{2,73 \bullet k_{f} \bullet m}\ \lg\frac{x}{r}$$

t_x – obniżenie zwierciadła wody w studni

x – odległość między dwoma oddziaływującymi studniami

$$\beta_{x} = \frac{s}{\sum_{}^{}{t_{x} + s}}$$

β – współczynnik pomagający obliczyć wydatek studni

Na studnię pierwszą oddziałuje studnia druga i trzecia.

X_1-2 = 70 m

X_1-3 =140 m

$${t_{1 - 2} = s - \frac{Q}{2,37 \bullet k_{f} \bullet m}\lg\frac{x}{r} = 4 - \frac{0,015}{2,73 \bullet 14 \bullet 24}\lg\frac{70}{0,254} = 0,55m\backslash n}{t_{1 - 3} = s - \frac{Q}{2,37 \bullet k_{f} \bullet m}\lg\frac{x}{r} = 4 - \frac{0,015}{2,73 \bullet 14 \bullet 24}\lg\frac{140}{0,254} = 0,127\ m}$$

$$\beta_{1,2,3} = \frac{s}{t_{1 - 2} + t_{1 - 3} + s} = \frac{4}{0,55 + 0,127 + 4} = 0,855$$

$${Q'}_{1} = Q \bullet \beta_{1,2,3} = 0,015 \bullet 0,855 = 0,0128\frac{m^{3}}{h}$$

Na studnie drugą oddziałuje również studnia pierwsza i trzecia, odległość między tymi studniami są równie x_2-1 = x_2-3 = 70m (t_2-1 = t_2-3).

t_1 − 2 = t_2 − 1 = t_2 − 3 = 0, 55 m

$$\beta_{2,1,3} = \frac{s}{t_{2 - 1} + t_{2 - 3} + s} = \frac{4}{0,55 + 0,55 + 4} = 0,784$$

$${Q'}_{2} = 0,015 \bullet 0,784 = 0,0118\frac{m^{3}}{h}$$

Na studnię trzecią oddziałuje studnia pierwsza i druga. Działa ona tak samo jak studnia pierwsza zatem:

t_1 − 2 = t_3 − 2 = 0, 55 m

t_1 − 3 = t_3 − 1 = 0, 127 m

β_3, 1, 2 = 0, 855

$${Q'}_{3} = 0,0128\ \frac{m^{3}}{h}$$

Studnie 4, 5, 6 oddziałują na siebie tak samo jak odpowiednio studnie 3, 2, 1 ponieważ jest to układ symetryczny.

Studnia siódma oddziałuje tylko na studnię ósmą tak więc:

$$t_{7 - 8} = s - \frac{Q}{2,37 \bullet k_{f} \bullet m}\lg\frac{x}{r} = 4 - \frac{0,015}{2,73 \bullet 14 \bullet 24}\lg\frac{70}{0,254} = 0,55m\backslash n$$

$$\beta_{7,8} = \frac{s}{t_{7 - 8} + s} = \frac{4}{0,55 + 4} = 0,879\ $$

$${Q^{'}}_{7} = 0,015 \bullet 0,879 = 0,0131\ \frac{m^{3}}{h}$$

Studnia ósma oddziałuje na studnię siódmą i dziewiątą tak samo jak studnia pierwsza

t_1 − 2 = t_8 − 7 = 0, 55 m

t_1 − 3 = t_8 − 9 = 0, 127 m

β_8, 7, 9 = 0, 855

$${Q'}_{8} = 0,0128\frac{m^{3}}{h}$$

Na studnię dziewiątą oddziałuje studnia ósma.

x = 140 [m]

$$t_{9 - 8} = s - \frac{Q}{2,37 \bullet k_{f} \bullet m}\lg\frac{x}{r} = 4 - \frac{0,015}{2,73 \bullet 14 \bullet 24}\lg\frac{140}{0,254} = 0,127m$$

$$\beta_{9,8} = \frac{s}{t_{9 - 8} + s} = \frac{4}{0,127 + 4} = 0,969$$

$${Q'}_{9} = Q \bullet \beta_{9,8} = 0,015 \bullet 0,969 = 0,0145\frac{m^{3}}{h}$$

Na koniec sprawdzam czy dobrze dobrałam Q_s za pomocą następującego równania:

$$Q_{k} = 5 \bullet {Q'}_{1} + 2 \bullet {Q'}_{2} + {Q'}_{7} + {Q'}_{9} = 0,1153\frac{m^{3}}{h} < Q_{d,max} = 0,12985\frac{m^{3}}{h}$$

Obliczenia hydrauliczne przewodów tłocznych:

Wymagane ciśnienie na stacji uzdatniania wody (STU) wynosi 7 m nad powierzchnia terenu, pompy w studniach muszą wytworzyć takie ciśnienie by pokryć te wymagania. Zatem, aby obliczyć linię ciśnień na wlocie do stacji uzdatniania, skorzystano ze wzoru:

Rzlc_stu = Rzt + 7 m

Gdzie Rzt- rzędna terenu która w moim projekcie wynosi 149m zatem,

Rzlc_stu = 149 + 7 = 156 m

Rzędną linii ciśnienia w pozostałych w pozostałych węzłach przewodu tłocznego obliczone zostały wg wzoru:

$$\text{Rzlc}_{i} = \text{Rzlc}_{\text{stu}} + \sum_{}^{}h_{i - st}$$

∑h_i-st - suma strat ciśnienia na drodze od stacji uzdatniania do punktu i

Suma strat, jak i średnica i straty odcinkowe odczytano z monogramu do wymiarowania sieci wodociągowej.

Aby obliczyć wymaganą wysokość podnoszenia pompy w studni, skorzystano ze wzoru:

H_pw = Rzlc − (Rzt − wysokosc zwierciadla statycznego − s)

Przykładowe obliczenia dla wysokości podnoszenia:

• studni pierwszej:

H_pw1 = 158, 45 − (149−35−4) = 48, 45 m dla $Q_{s - 1} = 46,16\ \frac{m^{3}}{h}$

• studni siódmej:

H_pw7 = 157, 23 − (149−35−4) = 47, 23 m dla $Q_{s - 7} = 47,45\ \frac{m^{3}}{h}$

Dobór pompy

Dla tych wartości dobrałam pompę SP 77-4-B firmy Grundfos. Charakterystyka tej pompy jest przedstawiona w załączniku nr.16. Jest ona dobrana nieco nad wyrost w stosunku do zapotrzebowań jednak pompa tego samego typu o niższych parametrach nie zapewniałaby żadnego zapasu, możliwości zwiększenia wydatku.

Dla potrzebnego strumienia Q odczytano z wykresu wysokość pompowania. Jest ona wyższa niż nam potrzebna należy więc zastosować dławienie.

Wartości wysokości dławienia H_d obliczyłam na podstawie wzoru:

H_d = H_p − H_pw

Gdzie:

H_p – wysokość podnoszenia odczytana z wykresu charakterystyki ,m

H_pw – wymagana wysokość podnoszenia pompy, m

Wartości wysokości dławienia dla pomp wyniosły odpowiednio:

H_d1 = 54 − 48, 45 = 5, 55m

H_d7 = 57, 23 − 47, 23 = 10m

Wszystkie obliczenia zostały przedstawione w tabeli poniżej:

Obliczenia hydrauliczne przewodów tłocznych ujęcia wody
Numer węzła
1
st1
A
B
C
D
J
SUW
St7
H
I
SUW

Wykres linii ciśnień jest przedstawiony w załączniku nr 17.

Tylko że ja źle tu zrobiłam studnie nie potrzebnie tam przyjęłam jedno Q. Powinnam skończyć na Qs. A tak poza tym trzeba dopisać coś o tych 2 przewodach tranzytowych jak się to liczyło i  źle tam jest opisana metoda Crossa.