Od jakich parametrów i w jaki sposób zależy wydajność studni zwykłej ujmującej wody o swobodnym zwierciadle?

Q = 2πrhv [m³/s]

Gdzie:

r – promień studni [m]

h – wysokość położenia zwierciadła wody w studni (zwierciadła dynamicznego) nad spągiem warstwy wodonośnej [m]

v – prędkość filtracji [m/s] – wyznaczana z prawa Darcy’ego v=k*i

Rodzaje pompowni ze względu na usytuowanie.

• pompownie I STOPNIA (pompownie główne) – pobierające wodę bezpośrednio z ujęcia wody i transportujące ją do następnego elementu systemu wodociągowego; najczęściej nie zasilają bezpośrednio systemu dystrybucji wody. Mogą być rzeczne, wód infiltracyjnych, głębinowe. W przypadku pompowni głębinowej stanowią one jeden obiekt ze studnią, gdy są to ujęcia powierzchniowe, zlokalizowane są jak najbliżej zbiornika czerpalnego.

• pompownie II STOPNIA (pompownie pośrednie) – przetłaczające wodę uzdatnioną do zbiornika sieciowego lub bezpośrednio do sieci wodociągowej. Mogą one bezpośrednio współdziałać z otwartym zbiornikiem wodociągowym lub z zamkniętym zbiornikiem hydroforowym. Pompownie te często lokalizuje się na terenie stacji uzdatniania wody.

• pompownie strefowe (pompownie wspomagające) – podnoszące ciśnienie wody w sieci wodociągowej lub przewodach przesyłowych przy transporcie wody na dalsze odległości (tzw. pompownie pośrednie pracujące w układzie szeregowym).

• występują również pompownie przeciwpożarowe, tak jak pompownie strefowe umieszcza się je już na terenie miasta, jeżeli jest to konieczne.

Ujęcie zatokowe. +RYS.

Jest to rodzaj stosowanego ujęcia wody powierzchniowej gdy mamy wody narażone na duże ilości rumowiska bądź śryżu. Dzielimy je na: przeciwprądowe (ograniczające ilość wleczonego rumowiska); zaprądowe (ograniczające ilość śryżu) oraz łączone. Spełniają one również funkcję osadnika, są też awaryjnym zbiornikiem na wodę.

Rodzaje ujmowanych wód.

• woda powierzchniowa

• woda podziemna

• woda infiltracyjna

• woda źródlana.

Kiedy i dlaczego stosujemy strefowanie sieci?

Stosujemy je wtedy gdy różne części miasta potrzebują różnej wysokości ciśnienia dla doprowadzanej wody. Strefowanie sieci przynosi oczywiste oszczędności w zużyciu energii elektrycznej, gdyż tylko dzięki temu odpowiednia część wody podnoszona jest na najwyższy wymagany poziom, podczas gdy w sieci jednostrefowej cała ilość wody musiałaby być podniesiona na poziom maksymalny.

Podział pomp wirowych stosowanych w wodociągach.

Pompy wirowe dzielimy na pompy o osi pionowej i osi poziomej.

• odśrodkowe – o wirniku złożonym z łopatek ograniczonych dwiema tarczami umieszczonymi w obudowie spiralnej,

• helikoidalne – o wirniku otwartym lub zamkniętym z kilkoma łopatkami o krawędziach nachylonych względem osi wirnika,

• diagonalne – o wirniku otwartym lub zamkniętym z kilkoma łopatkami o krawędziach nachylonych względem osi wirnika, współpracujących z kierownicą łopatkową tworzącą jedną całość z kadłubem pompy,

• śmigłowe – z wirnikiem z łopatkami w kształcie śmigieł i kierownicą łopatkową umieszczoną za wirnikiem.

Jak się dobiera wysokość podnoszenia pompy tłocznej?

Na całkowitą wysokość podnoszenia składa się geometryczna wysokość podnoszenia oraz wysokość strat energii na pokonanie oporów hydraulicznych występujących przy przemieszczaniu wody i wysokość strat energii na wywołanie ruchu wody (nadanie jej prędkości):

$$H = H_{g} + h + \frac{v_{w}^{2} - v_{d}^{2}}{2g}$$

H_g = H_gs + H_gt

h = h_s + h_t

gdzie:

h_s-straty ciśnienia na pokonanie oporów hydraulicznych ssania [m słupa wody]

h_t-straty ciśnienia na pokonanie oporów hydraulicznych tłoczenia [m słupa wody]

v_w-prędkość przepływu wody do zbiornika lub kanału odbierającego tłoczoną wodę [m/s]

v_d-prędkość wody w zbiorniku lub kanale przed dopływem do przewodu ssawnego [m/s]

Często zakłada się, że v_w = v_d, wówczas:

H = H_g + h

Czy w mieście woda jest wykorzystywana w całości przez odbiorców? Uzasadnij odpowiedź.

Nie jest ona wykorzystywana w całości przez odbiorców. Woda trafia nie tylko do użytkowników systemu (odbiorców) ale część jej jest zużywana w stacji uzdatniania wody na procesy technologiczne. Część wody również tracimy poprzez nieszczelności w sieci zewnętrznej, doprowadzającej wodę do odbiorców. Sama sieć musi być również konserwowana – płukana, na co przeznaczana jest też pewna ilość wody.

Podać zasadę ustalania przepływu obliczeniowego dla wyrównania przewodu.

Nazywany miarodajnym, służy do wyznaczenia strat ciśnienia powstałych po przepływie wody, może być obliczony ze wzoru:

Q_ob = Q_k + 0, 55q_L * L = Q_k + 0, 55Q_L

lub z mniejszą dokładnością:

$$Q_{\text{ob}} = \frac{Q_{p} + Q_{k}}{2}$$

gdzie:

Q_ob−przepływ obliczeniowy [l/s]

Q_p-przepływ początkowy, na początku odcinka [l/s]

Q_k-przepływ końcowy, na końcu odcinka [l/s]

Q_L-rozbiór wody wzdłuż odcinka [l/s]

q_L-jednostkowy rozbiór wody wzdłuż odcinka [l/m*s]

L-długość przewodu [m]

Wymienić podstawowe sposoby regulacji parametrów układu pompowego.

• zmiana prędkości obrotowej wirnika pompy – zmiana wysokości podnoszenia

• połączenie pomp w układ szeregowy bądź równoległy – dla układu szeregowego zwiększa się wysokość podnoszenia, dla równoległego – wydatek)

• zmiana wysokości dławienia pompy – zmiana wydatku

Narysować linię ciśnień min i max dla 3 sytuacji zbiornika (początkowy, końcowy, centralny) RYS + schematy blokowe.

Co rozumiesz po pojęciem straty wody?

Jest to pewna ilość wody przepływającej przez system wodociągowy, która nie trafia do odbiorców. Może ona być tracona jeszcze jako woda nieuzdatniona, bądź później w sieci wodociągowej. Spowodowane może to być nieszczelnościami w przewodach i urządzeniach wodociągowych, czy uszkodzeniami uzbrojenia sieci.

Podać wymagania dotyczące minimalnych średnic przewodów sieci wodociągowej pierścieniowej wraz z uzasadnieniem.

Dobierając przewody wodociągowe w sieci należy stosować takie średnice jakie może zapewnić nam producent. Średnice przewodów można wyznaczać ze wzoru:

$$d = \sqrt{\frac{4Q}{\text{πv}}}$$

Wymaga to przyjęcia optymalnej prędkości przepływu wody w przewodzie, takiej, by ograniczyć występowanie zjawiska kawitacji. Zaleca się prędkości mniejsze niż 1 m/s by ograniczać straty ciśnienia i powstawanie uderzeń hydraulicznych. Stosowanie przewodów o małych średnicach jest droższe w eksploatacji, za to rury te są tańsze bo zużywa się mniej materiału do ich produkcji.

Podać zasady wyrównywania założonych przepływów w sieci wodociągowej pierścieniowej metodą Crossa – Łobaczewa.

Metoda ta polega na założeniu schematu przepływów wody w obiegu zamkniętym i następnie poprowadzeniu obliczeń w celu zbliżenia założonego schematu do takiej sytuacji, w której spełnione zostanie drugie prawo Kirchhoffa, a więc gdy osiągnie się algebraiczną sumę strat ciśnienia w obwodzie odpowiednio zbliżoną do zera. Początkowo zakładamy natężenie przepływu na odcinkach wody w pierścieniu. Zawierają one zapewne pewien błąd więc rzeczywiste przepływy będą wynosić: Q₁=Q₀₁+ΔQ i Q₂=Q₀₂-ΔQ. Gdzie ΔQ to bezwzględny błąd popełniony przy zakładaniu natężeń przepływu. Następnie wyznaczamy bezwzględne straty ciśnienia dla założonych przepływów. Możemy tego dokonać dzięki korzystaniu z nomogramu dla rur stalowych, czy żeliwnych, w zależności od materiału z jakiego chcemy wykonać przewody sieci. Na postawie strat ciśnienia możemy wyznaczyć poprawkę jaką należy zastosować do każdego z odcinków w sieci pierścieniowej. Otrzymane wartości poprawki pozwalają nam skorygować założone przepływy. Dla skorygowanych przepływów przeprowadza się po raz drugi obliczenia kolejnej drugiej poprawki, która umożliwia nam skorygowanie przepływów poprawionych w poprzednich obliczeniach. Obliczenia są zakończone gdy algebraiczna suma strat ciśnienia będzie bardzo bliska lub równa zero.

Schemat zbiornika wieżowego z opisami i oznaczeniami. RYS.

Jak zmieni się wysokość podnoszenia pompy jeśli zwiększymy prędkość obrotową wirnika dwukrotnie?

Wysokość podnoszenia pompy zwiększy się czterokrotnie, ponieważ:

$$\frac{Q_{2}}{Q_{1}} = \frac{n_{2}}{n_{1}}$$

$$\frac{H_{2}}{H_{1}} = \left( \frac{n_{2}}{n_{1}} \right)^{2}$$

$$\frac{H_{2}}{H_{1}} = \left( \frac{{2n}_{1}}{n_{1}} \right)^{2}$$

$$\frac{H_{2}}{H_{1}} = 4$$

Podaj wielkość minimalnego i maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia w sieci. Uzasadnij.

Minimalnym ciśnieniem dopuszczalnym w sieci jest wymagane ciśnienie w czasie pożaru. Musi ono być zapewnione by zapewnić ludziom bezpieczeństwo w razie pożaru na terenie miasta. Wymagane jest by wysokość ciśnienia w hydrantach zewnętrznych przeznaczonych bezpośrednio do gaszenia pożaru nie była niższa niż 20m, a w hydrantach przeznaczonych do zasilania pomp pożarniczych wynosiła 6-10m.

Maksymalne dopuszczalne ciśnienie w instalacji wewnętrznej nie powinna przekraczać 60m. Dopuszczalna wysokość ciśnienia w sieci wodociągowej ulicznej nie powinna przekraczać 60m, a w przewodach tranzytowych – 80m.

Wymień zadania zbiornika.

Ujęciowego:

• gromadzenie wody surowej

• stworzenie zapasu wody na wypadek konieczności przerwania poboru wody z rzeki spowodowanego np. falą zanieczyszczeń

• osadzanie zawiesin

• procesy biologiczne i chemiczne zmniejszające zakres wahań wskaźników jakości wody

• zapas wody pozwalający wyrównać różnice między wydajnością źródła a zużyciem wody przez użytkowników oraz równomiernego obciążania stacji uzdatniania wody.

Technologiczne:

• gromadzenie wody uzdatnionej

• komora reakcji do procesu dezynfekcji wody

• równomierne obciążanie hydrauliczne stacji uzdatniania wody

• tworzenie zapasu niezbędnego do zaspokojenia równomiernego w ciągu doby ,czy też w ciągu kilku dni, rozbioru wody.

Sieciowe:

• tworzenie zapasu wody czystej w celu zaspokojenia zmiennego w ciągu doby zapotrzebowania na wodę w obszarze objętym zasięgiem wodociągu

• gromadzenie wody na wypadek pożaru

• wyrównywanie ciśnień w sieci wodociągowej

• zachowanie rezerwowego zapasu wody na wypadek awarii urządzeń i przerwy w systemie dystrybucji wody.

Wymienić rodzaje uzbrojenia.

• Uzbrojenie regulujące przepływ wody, na który składają się: zasuwy lub przepustnice, klapy zwrotne, urządzenia odwadniające.

• Uzbrojenie czerpalne, w skład którego wchodzą hydranty pożarowe i zdroje uliczne

• Uzbrojenie zabezpieczające przed powstawaniem nadmiernych naprężeń (zawory bezpieczeństwa, zawory redukcyjne, kompensatory) oraz zabezpieczające przed gromadzeniem się w przewodach powietrza i gazów powstających w przewodzie podciśnienia (odpowietrzenia, napowietrzenia)

• Uzbrojenie do pomiaru ciśnienia (manometry) oraz ilości przepływającej wody (wodomierze, przepływomierze).

Z czego są rury?

• stal

• beton

• azbesto-cement

• żeliwne (sferoidalne)

• PE

• PVC

• GRP

Do czego stosujemy żeliwo sferoidalne?

Żeliwo sferoidalne to rodzaj żeliwa, w którym grafit występuje w postaci małych kulek.

DN 40,50,60,65,80,100,125,150,250,300,350,400 i tak co 50 do 2000

Stosujemy je do wykonywania rur wodociągowych i kanalizacyjnych. Jest ono spawalne, odporne na wysokie ciśnienia i lekkie ze względu na swoje cienkie ścianki. Jest odporne na korozję ze względu na powłokę cementową wewnątrz rury.

Zasada rozmieszczania zasuw.

• w 1 kolejności rozmieszcza się zasuwy w węzłach, a następnie zasuwy odcinające na długości przewodów

• zasuwy umieszcza się na wszystkich odgałęzieniach od przewodów głównych, możliwie jak najbliżej przewodu głównego

• zasuwy rozmieszcza się tak, by do odcięcia odcinka używać minimalnej liczby zasuw

• zasuwy instaluje się przy przejściach przewodów przez przeszkody terenowe w taki sposób by można było odciąć odcinek przechodzący przez przeszkodę

• zasuwy umieszcza się na odgałęzieniach, na których instaluje się hydranty

• zasuwy umieszcza się na odcinkach gdzie instaluje się odpowietrzenia i odwodnienia.

Jak łączymy rury stalowe?

Rury stalowe o średnicy większej niż 100mm należy spawać. Rury u średnicy mniejszej można spawać, łączyć na gwint, kielichowo, kołnierzowo lub przez połączenia elastyczne.

Jakie znasz połączenia rur PCV?

• przenosząc siły wzdłużne (zgrzewanie, skręcanie, blokowa)

• nieprzenoszące sił wzdłużnych (kielichowe – możliwość rozłączania)

• rozbieralne (kołnierzowe, kielichowe)

• nierozbieralne (zgrzewanie, klejenie)

Wymień i scharakteryzuj ujęcia wód powierzchniowych.

• ujęcia wód płynących

• ujęcia wód stojących

• brzegowe – zlokalizowane na brzegu, ich usytuowanie i budowa pozwalają na pobór w każdej chwili wymaganej ilości wody. Zlokalizowane są najczęściej przy wysokim wklęsłym brzegu rzeki. Mogą być wykonane jako ujęcia przewodowe, nurtowe lub komorowe.

• zatokowe – składają się z zatoki zlokalizowanej na brzegu cieku oraz czerpni np. typu brzegowego zlokalizowanej na końcu zatoki przeciwległym do wlotu. Pobór wody następuje z zatoki a nie bezpośrednio z cieku. Są to ujęcia dobre dla wód które prowadzą duże ilości rumowiska lub śryżu. Dzielimy je na przeciwprądowe, zaprądowe i łączone.

• wód infiltracyjnych – składają się ze studni wierconych lub studni z filtrami poziomymi oraz dodatkowych obiektów, za pomocą których wody powierzchniowe wprowadzane są do warstwy wodonośnej. Dzielimy je na przybrzeżne oraz ujęcia wody spod dna rzeki.

Wymień podstawowe dane wyjściowe niezbędne do obliczeń zapotrzebowania na wodę dla miasta.

• liczba ludności i procent ludzi korzystających z wodociągu

• poziom wyposażenia budynków w instalacje

• stopa życia mieszkańców

• pomiar zużycia wody i taryfa opłat za wodę

• rodzaj zakładów przemysłowych i wielkość produkcji, liczbę zatrudnionych, zużycie wody na jednostkę produkcji

• politykę w zakresie przemysłu i gospodarki

ZADANKO

Q_hmax=120 [m³/h]

Q_hmax=(N_h*Q_dmax)/24

zakładamy N_h=1,5, wtedy Q_dmax=120/1,5*24=1920 m³/d

Teraz:

Q_dmax=N_d*Q_dśr N_d=1,4, wtedy Q_dśr=1920/1,4=1371 m³/d

I w końcu:

Q_dśr=q*M*0,001 M=1000

q=1371/(0,001*1000)=1371 l/Mk * d

Nierównomierności

• dobowa - stosunek maksymalnego zapotrzebowania na wodę w trakcie doby do średniego zapotrzebowania na wodę

• godzinowa – ustala się ją po wyznaczeniu rozkładu godzinowego zużycia wody na poszczególne cele

• ŚREDNIE DOBOWE ZAPOTRZEBOWANIE NA WODĘ – iloraz zapotrzebowania rocznego na wodę przez 365 dni w m3/d.