Politechnika Wrocławska

Wydział Inżynierii Środowiska

Studia niestacjonarne

Rok IV semestr 7

ĆWICZENIE PROJEKTOWE

HYDROGEOLOGIA I UJĘCIA WODY

Wykonał: Sprawdził:

Nr

SPIS TREŚCI:

1. Wstęp

   1. Przedmiot opracowania.

   2. Podstawa opracowania

   3. Zakres opracowania.

   4. Wykorzystane materiały.

   5. Załączniki.

2. Obliczenia hydrauliczne ujęcia wody powierzchniowej.

   1. Wydajność ujęcia

   2. Powierzchnia przekroju otworu (czerpnia) :

   3. Prędkość rzeczywista.

   4. Komora zbiorcza.

   5. Dobór średnicy rurociągu.

   6. Wyznaczanie strat miejscowych.

2.7. Obliczenia strat liniowych w przewodzie zasilającym.

2.8. Suma strat całkowitych

3. Opis techniczny.

3.1. Charakterystyka ujęcia.

3.2. Charakterystyka koryta rzeki

3.3. Charakterystyka kraty rzadkiej.

3.4. Charakterystyka rurociągów.

3.5. Charakterystyka komór zbiorczych.

3.6. Strefy ochronne ujęcie wody.

1. Wstęp

1.1. Przedmiot opracowania.

Przedmiotem opracowania jest projekt koncepcyjny nurtowego, przewodowego ujęcia wody powierzchniowej według tematu projektowego nr 25/2011/2012.

2. Podstawa opracowania.

Podstawą opracowania jest temat ćwiczenia projektowego wydanego przez prowadzącego.

2. Zakres opracowania.

Podany w temacie projektu załączonym do pracy.

2. Wykorzystane materiały.

1. Notatki z wykładów kursy „Hydrogeologia i ujęcia wody”.

2. Notatki z ćwiczeń projektowych „Hydrogeologia i ujęcia wody”.

3. Edward W. Mielcarzewicz „ Obliczanie systemów zapotrzebowania na wodę”

   Arkady Warszawa 2000.

4. Wskazówki przekazane przez prowadzącego bądź kolegów z grupy.

   2. Załączniki:

1. Temat projektu.

2. Rys 1 – Plan sytuacyjny ujęcia wody powierzchniowej wraz ze strefami ochronnymi w skali 1:200

3. Rys 2 – Jednokreskowy przekrój poprzeczny przez rzekę oraz ujęcie wody powierzchniowej w skali 1:100

4. Rys 3 – Rysunek koncepcyjny ujęcia wody powierzchniowej w skali 1:50.

1. Obliczenia hydrauliczne ujęcia wody powierzchniowej.

Założenia i dane do obliczeń:

Maksymalna dobowa wydajność ujęcia wody: Qmaxd = 6.500 m³/d.

Typ ujęcia wody powierzchniowej: nurtowe przewodowe.

Lokalizacja ujęcia wody powierzchniowej: lewy brzeg rzeki.

1. Wydajność ujęcia:

_maxd

Prędkość przepływu wody – wlot do czerpni:

Założenie: V = 0,2 m/s

1. Powierzchnia przekroju otworu (czerpnia) :

Przyjęto wymiary otworu:

wysokość : h = 0,2 m

szerokość : s = 1 m

powierzchnia A_RZ = 1m. x 0,2 m = 0,2 m²

1. Prędkość rzeczywista:

2. Komora zbiorcza:

Zaprojektowano 2 komory o szerokości 2 m i długości 3 m

Powierzchnia komory: F = 2 · 3 = 6 m²

Objętość użytkową komory obliczono ze wzoru:

V_uż = t_p · Q_p

gdzie:

t_p – czas przetrzymania wody, 50 s

Q_p – wydajność pompy, 0,0376 m³/d

V_uż = 50 · 0,0376 = 1,88 m³

Wysokość użytkową komory obliczono ze wzoru:

H_uż = V_uż / F

H_uż = 1,88 / 6 = 0,31

1. Dobór średnicy rurociągów :

   Dla Q_p = 0,0376 m³/s = 37,6 dm³/s dobrano z nomogramu i katologu rurę PE

   typu PN 100 SDR 17 Firmy Wavin DN250 o grubości ścianki g = 11,9 mm

   prędkość w rurociągu V_r = 1,1 m/s

   spadek ciśnienia i = 4,9 ‰

   średnica wewnętrzna rury d_w = 250 – 2 · g = 250 – 2 · 11,9 = 226,2 mm

   (http://pl.wavin.com/master/master.jsp?products=products&middleTemplateName=oc_middle_system_detail_I&FOLDER%3C%3Efolder_id=2534374305492857&c=products&p=/Assortments/008/008/External_008_Products/120/260/320/410&q=dim:200%20mm%20-)

2. Wyznaczanie strat miejscowych :

2.6.1. Straty hydrauliczne na kracie rzadkiej:

gdzie:

1. kąt pochylenia krat względem poziomu Przyjęto a = 90^o

2. współczynnik zależny od kształtu pręta Przyjęto 1,79 (dla prętów okrągłych)

s – grubość pręta (s=16÷20 mm) Przyjęto 18 mm

b – odległość między prętami (b=50÷150 mm) Przyjęto 50 mm

1.6.2. Straty hydrauliczne na kracie gęstej:

Przy pomnijalnie małej prędkości przyjęto: Z₂ = 0 m

1.6.3. Współczynnik straty miejscowej na wlocie do przewodu:

Przyjęto: Z₃ = 0,1 m ( dla zaokrąglonych krawędzi)

1.6.4. Współczynnik straty miejscowej na zasuwie:

Przyjęto: Z₄ = 0,15 m ( dla zasuwy całkowicie otwartej)

1.6.5. Współczynnik straty miejscowej na łukach / kolanach:

Przyjęto: Z₅ = 0,5 m

6. Straty miejscowe całkowite:

z_c = z₁ + z₂ + z₃ + z₄ + z₅ = 0,0009346 + 0 + 0,1 + 0,15 + 0,5 ≈ 0,75 m

Straty miejscowe podczas normalnej pracy:

V = 0,76 m/s

Dh_m = ( z_c · V ² ) / 2 · g = ( 0,75 · 0,76² ) / 2 · 9,81 = 0,02 m

2.7 Obliczenia strat liniowych w przewodzie zasilającym:

V_r – rzeczywista prędkość wody w przewodzie zasilającym , m/s

l – współczynnik liniowy oporów tarcia przewodu rurowego

l – długość przewodu zasilającego , m

d_w – średnica wewnętrzna przewodu zasilającego, m

g – przyspieszenie ziemskie

Współczynnik l obliczono ze wzory Waldena:

Obliczenia liczby Reynoldsa:

gdzie :

V_r – rzeczywista prędkość przepływu wody w przewodzie zasilającym, m/s

d_w – średnica wewnętrzna przewodu zasilającego, m

n₁₀ – kinematyczny współczynnik lepkości wody dla 10⁰ C,

n₁₀ = 1,31 · 10^-6, m²/s

k – zastępcza chropowatość piaskowa przewodu zasilającego, k = 0,01 mm

Obliczenia współczynnika l :

2.8 Suma strat całkowitych:

DH = Dhm + Dhl = 0,02 + 0,25 = 0,27 m H₂O

1. Opis techniczny.

3.1 Charakterystyka ujęcia:

Zaprojektowano nurtowe przewodowe ujęcie wody powierzchniowej. Ujęcie położone jest na lewym brzegu rzeki. Maksymalna dobowa wydajność ujęcia wody wynosi : 6500,0 m³/d.

W ujęciu zaprojektowano 2 komory zbiorcze o wymiarach długość = 3 m i szerokość = 2m.

Komory zabezpieczone są zasuwami. Wodę doprowadza się do nich dwoma jednakowymi przewodami wykonanymi z PE zabezpieczonymi kratą gęstą przy wlocie czerpni.

2. Charakterystyka koryta rzeki:

Brzegi rzeki zabezpieczone są betonem, wypełnionym kostką brukową, jedynie dno oraz obszar wokół krat rzadkich (przy wlocie do rurociągu) wypełniony jest jedynie betonem zbrojonym i wzmocnionym. Dodatkowym zabezpieczeniem dla elementów betonowych, oraz dna koryta rzeki będą ścianki szczelne wykonane ze stali.

2. Charakterystyka kraty rzadkiej:

Krata rzatka to zabezpieczenie wlotu rurociągu. Zamontowana jest na stałe przy jego wlocie.

Jest ona wykonana ze stali i mocowana do betonu za pomocą kotw.

2. Charakterystyka rurociągów:

Zaprojektowano 2 rurociągi wykonane z PE, są to rury elastyczne, sferoidalne.

Średnica to DN = 250 mm. Wlot do rurociągu zabezpieczony jest kratą rzadką.

Długość całkowita jednego przewodu wynosi 13,81 m.

Zaprojektowano 2 zasuwy kielichowe firmy Hawle DN 250 mm łączone elektrooporowo z rurociągami. Zasuwy, kolana oraz wylotu rurociągów zostały podparte na zakotwionych w podłorzu betonowych fundamentach bądź podporach.

2. Charakterystyka komór zbiorczych:

Obudowa komór zbiorczych poza pokrywą stanowi całość i wykonana została ze zbrojonego betonu. Ścianki mają grubość 300mm. Przejścia rurociągów zostały dodatkowo uszczelnione przejściami szczelnymi typu PD-GP.

Komory są podzielone przez kratę gęstą przytwierdzoną na stałe do pokrywy komory tak aby była możliwość jej oczyszczenia.

Do każdej komory, dochodzą 2 rurociągi : dostarczający wodę z ujęcia DN 250 mm i odprowadzający wodę do stacji uzdatniania DN 250 mm.

2. Strefy ochronne ujęcia wody:

Strefy ochronne ujęcia zostały zaprojektowane w oparciu o Prawo wodne Dz. Ustaw nr 115 z dnia 11 października 2001 r. oraz w oparciu o rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska z dnia 5 lipca 1991 r. w sprawie ustanawiania stref ochronnych ujęcia wody.

Strefy ochronne zostały wyznaczone w promieniu 20 m od ujęcia. Teren wokół ujęcia powinien zostać ogrodzony siatką, na której należy zamieścić tablice zawierające informacje o ujęciu wody i zakaz wstępu osób nieupoważnionych.

Teren ujęcia został obsiany trawą. Aby wejść lub wjechać na teren ujęcia zaprojektowano bramę wjazdową o średnicy 3 m.