Wodociągi i Kanalizacja

WODOCIĄGI

  1. PODZIAŁ SYSTEMÓW WODOCIĄGOWYCH.

Pod względem zasięgu terytorialnego:

Pod względem współpracy poszczególnych części składowych i struktury hydraulicznej systemu można wyróżnić

  1. CHARAKTERYSTYKI HYDRAULICZNE PRZEWODÓW WODOCIĄGOWYCH.

RUROCIĄGI POŁĄCZONE SZEREGOWO - występuje, gdy przewód zmienia wzdłuż swojej długości średnicę bądź wykonany jest z odcinków rurociągów o różnej chropowatości ścianek (różne materiały rur lub różny okres ich eksploatacji). Natężenie przepływu we wszystkich odcinkach przewodu jest jednakowe, jakkolwiek w każdym powstaje inna strata ciśnienia. Całkowita strata h w układzie jest sumą algebraiczną strat w poszczególnych odcinkach.

RUROCIĄGI POŁĄCZONE RÓWNOLEGLE - charakteryzują się tym, że w każdym z połączonych w układ może występować inne natężenie, z tym że suma tych natężeń musi być równa natężeniu wody dopływającej i odpływającej z układu. Natomiast straty hydrauliczne we wszystkich przewodach są jednakowe i równe różnicy wysokości ciśnień na początku i na końcu układu.

  1. ZAPOTRZEBOWANIE NA WODĘ DO CELÓW WODOCIĄGOWYCH.

Zapotrzebowania na wodę oblicza się na podstawie wskaźników zużycia wody oraz współczynników nierównomierności dobowej – czyli ile potrzeba wody w danej godzinie.

Wielkość zapotrzebowania na wodę obejmuje zaspokojenie potrzeb bytowo - gospodarczych ludności w obrębie mieszkania oraz niektóre potrzeby mieszkańców realizowane poza mieszkaniem. Zapotrzebowanie na wodę na terenach przemysłowych zależy od rodzaju technologii produkcji.

Obecnie obowiązują wg Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dn. 14.01.2002 roku przeciętne normy zużycia wody w gospodarstwach domowych, w następującej wysokości (tab. 1):

wskaźniki jednostkowego zapotrzebowania na wodę na różne cele a w szczególności:

Tabela 1 Wskaźniki zużycia wody na jednostkę oraz współczynniki nierównomierności dobowej

Lp Elementy zagospodarowania przestrzennego Jednostka Wskaźnik zużycia wody na jednostkę qj, dm3/mk∙d

Współczynnik nierównomierności dobowej Nd

(dla Qmax d)

1 Mieszkalnictwo:
wielorodzinne I mieszkaniec 160,00 1,30
II mieszkaniec 100,00 1,30
jednorodzinne III mieszkaniec 100,00 1,50
IV mieszkaniec 80,00 1,50
2 Zakłady i instytucje użyteczności publicznej:
Usługi ogólnomiejskie mieszkaniec 15,00 1,30
3 Komunikacja zbiorowa mieszkaniec 4,00 1,20
4 Mycie ulic i placów mieszkaniec 10,00 2,40
5 Polewanie zieleni miejskiej mieszkaniec 10,00 6,00
6 Tereny przemysłowo składowe mieszkaniec 50,00 1,15

Wskaźniki uwzględniają przeciętne standardy zaspokojenia potrzeb bytowo - komunalnych ludności miejskiej.

  1. UJĘCIA WÓD POWIERZCHNIOWYCH:

- powinno mieć konstrukcję dostosowaną do rodzaju i wielkości cieku oraz do przeznaczenia wody: na cele komunalne, przemysłowe i inne.

- powinno być usytuowane w sposób zapewniający pobór wody możliwie czystej.

- powinno być usytuowane powyżej miast, zasadniczo na brzegu wklęsłym, gdzie głębokość nurtu i prędkość przepływu wody gwarantuje utrzymanie koryta rzeki w czystości.

(Na brzegu wypukłym tworzą się odkłady, następuje zamulanie dna i wlotu ujęcia wody.

Brzeg wklęsły narażony jest natomiast na podmycie w czasie przepływu wielkich wód, wymaga więc umocnienia na odpowiedniej długości i powyżej i poniżej ujęcia. )

- Wlot ujęcia powinien być zabezpieczony przed śryżem ,oraz lodem zarówno powierzchniowym jak i dennym.

- Wlot ujęcia powinien być usytuowany równolegle do strug płynącej wody lub skierowany ku dolnej wodzie, nigdy ku górnej aby nie łapał wszelkich nieczystości niesionych z prądem wody.

- Wloty zabezpiecza się kratami rzadkimi i kratami gęstymi często sitami.

  1. UJĘCIA WÓD PODZIEMNYCH I INFILTRACYJNYCH.

Ujmowanie wód podziemnych może sie odbywac przy pomocy różnych obiektów i urządzen w zależnosci od rodzaju wody podziemnej, głebokosci jej zalegania, wielkosci zasobów wodnych i wielkosci zapotrzebowania wody, rodzaju warstw wodonosnych

Wyróżniamy:

Jako urządzenia pomocnicze stosujemy:

Studnie infiltracyjne - studnie infiltracyjne chłonne stosuje się gdy wodę infiltracyjną należy wprowadzić na większą głębokość z powodu dużej grubości warstwy przykrywkowej uniemożliwiającej wykonanie otwartych ciągów nawadniających ( rowów). Studnie chłonne konstrukcyjnie przypominają normalne studnie wiercone ujmujące wodę, zadanie jednak mają odwrotne: zamiast czerpać wodę podziemną, zasilają warstwę wodonośną wodą powierzchniową doprowadzoną do nich specjalnym przewodem. Studnie chłonne powinny być zaopatrzone w podwójny filtr siatkowy, z których wewnętrzny może być wyjmowany i czyszczony.

Dreny infiltracyjne - zastępują rowy otwarte. Są to ciągi drenowe zakładane w płytkich warstwach wodonośnych w otwartym wykopie i później zasypane.

  1. ZASADY PROJEKTOWANIA SIECI WODOCIĄGOWYCH:

  1. UKŁADY WODOCIĄGOWE.

Klasyfikacja geometryczna układów sieci wodociągowych:

  1. Otwarte – tańsza budowa i eksploatacja; przewody magistralne o dużych średnicach; znaczne straty wysokości ciśnienia w wzajemnie niepołączonych rurociągach magistralnych; powstawanie wysokich spadków ciśnień co powoduje duże różnice ciśnień w punktach miasta; niebezpieczeństwo powstawania wysokich ciśnień statycznych, w czasie awarii magistrali duży obszar może być pozbawiony wody; siec zakładana tam gdzie układ terenu nie pozwala na wzajemne polaczenie rurociągów, np. w głębokich dolinach

    • Rozgałęziony

    • Promienisty

  1. Zamknięte – bardziej niezawodne w działaniu (wzajemne powiązanie przewodów magistralnych i rozdzielczych stwarza dobre warunki przepływu wody i wyrównania ciśnień); gwarancja większej stabilności ciśnienia, ciągłość dostaw do punktów poboru wody, oszczędne i ekonomiczne średnice rurociągów, do stosowania tam gdzie to możliwe szczególnie na terenach mało zróżnicowanych terenach

  1. Mieszane

  1. KLASYFIKACJA UKŁADÓW GEOMETRYCZNYCH SIECI WODOCIĄGOWYCH.

Rozróżnia się następujące systemy wodociągowe:

Wówczas w celu zaopatrzenia w wodę całego obszaru należy otworzyć dwie lub więcej stref ciśnień.

Wszystkie te systemy mogą być:

  1. WODOCIĄGOWE ZBIORNIKI ZAPASOWO - WYRÓWNAWCZE.

Pełnią funkcje :

Rodzaje zbiorników – rodzaje w zależności od roli, jaka maja spełniać, usytuowania w systemie, wysokości posadowienia, kształtu , konstrukcji.

Obliczanie zbiorników wodociągowych

Obliczanie całkowitej pojemności zbiornika polega na obliczaniu pojemności użytkowej V oraz pojemności zapasowej Vz (np. przeciwpożarowej, awaryjnej) zbiornika.

  1. PRZEWODY ORAZ UZBROJENIE SIECI WODOCIĄGOWYCH.

Najważniejsze elementy sieci wodociągowej zewnętrznej:

- Tablice orientacyjne do oznaczania uzbrojeń na przewodach wodociągowych – sieci miejskie, osiedlowe, miejskie, przemysłowe

RURY WODOCIĄGOWE - materiały

  1. Żeliwne – trwałe, odporne na korozję, kruche, mało odporne na zginanie i uderzenia, grube ścianki i Duzy ciężar ograniczają ich długość i możliwości transportowe, montażowe, wiele złączy - nieszczelności

  2. Tworzywa sztuczne – duża gładkość powierzchni, Mały ciężar, tłumienie drgań, łatwość kształtowania i obróbki mechaniczne, odporne na czynniki biologiczne, starzenie się materiały z upływem czasu eksploatacji, niska odporność na działanie temp, niska wytrzymałość na rozciąganie, duzy współczynnik rozszerzalności liniowej

  3. Stalowe – wytrzymalsze od żeliwnych, łatwiejszy montaż, wygodniejszy transport, mała odporność na korozję wewn. I zewn., konieczna obustronna izolacja

Ponadto można spotkać : rury Azbestowo – cementowe, miedziane, mosiężne, aluminiowe, szklane

ELEMENTY UZBROJENIA:

ZASUWY - zamykają przepływ wody w rurociągu. Ich konstrukcja nie zezwala na nagłe zamknięcie przepływu wody które mogłoby wywołać uderzenie wodne zasuwy podziemne muszą mieć obudowę ze skrzynką uliczną. Zasuwy o średnicach >500mm umieszcza się w studzienkach.

KLAPY ZWROTNE - regulują przepływ wody w jednym ustalonym kierunku. Klapy otwierają się przy przepływie prawidłowym, zamykają samoczynnie przy przepływie odwrotnym. Z reguły umieszczane są na rurociągach tłocznych w pompowniach w celu zabezpieczenia pomp przed cofającą się po zatrzymaniu pompy wodą i w celu przeciwdziałania ucieczce wody z przewodu tłocznego w czasie postoju pompy.

PRZEPUSTNICE ZWROTNE - działają jak klapy zwrotne

HYDRANTY POŻAROWE służą do:

- czerpania wody z rurociągów w czasie trwania pożarów

- poboru wody do celów budowlanych

- poboru wody do spłukiwania ulic i placów - poboru wody do polewania zieleni

- odpowietrzania i odwadniania sieci wodociągowej

Mogą być hydranty podziemne lub nadziemne. Zainstalowane na sieci wodociągowej powinny mieć możliwość ich odłączenia zasuwami opasko nawiertkami od sieci.

ZDROJE ULICZNE - punkty czerpalne dostępne dla mieszkańców nie mających domowych instalacji wodociągowych. Ustawia się na targowiskach, w miejscach skupienia ludzi i zwierząt oraz obok rozjazdów tramwajowych, na podwórzach, itp.

ODPOWIETRZENIKI i NAPOWIETRZNIKI

Odpowietrzenie – w najwyższym punkcie sieci w celu odprowadzenia gromadzącego się w tych punktach powietrza i gazów wydzielających się z wody i w celu wprowadzenia powietrza w czasie spadku w nim ciśnienia poniżej atmosferycznego

Napowietrzenie – do szybkiego napowietrzenia rurociągu w czasie opróżniania go z wody, by chronić przewód przed powstaniem podciśnienia.

ZASUWY ODWADNIAJĄCE (SPUSTY) - opróżniają rurociąg z wody i pozwalają na przepłukanie go wypływającą przez spust wodą. Umieszcza się je w najniższych punktach przewodu czy sieci.

KOMPENSATORY - wbudowywane w przewody metalowe, zabezpieczają przed powstaniem nadmiernych niebezpiecznych dla trwałości przewodu naprężeń osiowych, które powstają zwykle wskutek zmian tempartury otoczenia i dotyczy przede wszystkim rurociągów odsłoniętych.

ZAWORY REDUKCYJNE - umieszcza się w punktach granicznych między strefą wysokiego i niskiego ciśnienia w celu utrzymania ciśnienia w dopuszczalnych granicach.

ZAWORY BEZPIECZEŃSTWA - Zabezpieczają tranzytowe, magistrale i sieciowe przed powstaniem w nich nadmiernych niebezpiecznych dla przewodów ciśnień.

STUDZIENKI WODOMIERZOWE - Powinny pomieścić wodomierz wraz z kształtkami, zasuwą i armaturą przy przestrzeganiu koniecznych długości prostek przejściowych, wymaganych przepisami.

11. PODZIAŁ SYSTEMÓW KANALIZACYJNYCH.

Na terenach wiejskich (o bardzo luźnej zabudowie) stosowane są zbiorniki (szamba) bezodpływowe, bądź z drenażem rozsączającym w gruncie. Współcześnie, ciecz nadosadową z szamb proponuje się odprowadzać tzw. ”odciążoną” – małośrednicową kanalizacją grawitacyjną bądź kanalizacją niekonwencjonalną (nadciśnieniową = tłoczoną lub podciśnieniową) do lokalnych oczyszczalni ścieków. Układy takie wymagają jednak częstego płukania kanałów, w tym wodą z hydrantów pożarowych.

System kanalizacji ogólnospławnej

Zalety:

Wady:

1. Krótka sieć kanałów;

1. Małe prędkości przepływu ścieków przy suchej pogodzie (stąd np. większe koszty eksploatacyjne);

2. Prostszy układ sieci – mniejsza możliwość kolizji z innym uzbrojeniem podziemnym;

2. Nierównomierna praca miejskiej oczyszczalni ścieków i większe koszty eksploatacji (pompowanie);

3. Sieć zajmuje mniej miejsca (np. pod jezdnią);

3. Duże zagłębienie kanałów i duże średnice kanałów (kolizje z innym uzbroj);

4. Mniejsze koszty przyłączy posesji - jeden przykanalik;

4. Konieczność budowy przelewów burzowych, zbiorników retencyjnych, podczyszczalni ścieków mieszanych;

5. Mniejsze koszty budowy i eksploatacji;

5. Gorsze dla środowiska skutki z przepełnienia kanałów – wylań;

6. Brak tzw. dzikich przyłączy (jedna sieć).

6. „Silne” zapachy ze studzien i wpustów.

System kanalizacji rozdzielczej

Zalety:

Wady:

1. Osobny proces oczyszczania ścieków deszczowych oraz byt.-gosp. i przem. – efektywniejszy;

1. Praktycznie podwójna sieć;

2. Bardziej równomierna praca oczyszczalni ścieków byt.-gosp. i przemysł.;

2. Skomplikowany układ sieci (kolizje kanałów);

3. Mniejsze średnice kanałów sanit. i deszcz. – większe prędkości przepływu

3. Podwójny pas terenu zabudowy sieci;

4. Mniejsze skutki środowiskowe wylań z kanałów deszczowych;

4. Większe koszty przyłączy;

5. Możliwość etapowania budowy kan. (np: najpierw kan. sanitarne, później deszczowe);

5. Występowanie dzikich podłączeń (np. kanałów sanitarnych do kanałów deszcz. lub kan. deszcz. do kan. sanit.;

6. Możliwość przebudowy na kanalizację półrozdzielną – dobudowy separatorów;

6. Najczęściej większe koszty budowy i eksploatacji.

  1. Bilansowanie odpływu ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych.

Bilans odpływu ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych opracowuje się analogicznie – wg tej samej metodologii [29] – jak bilans zapotrzebowania na wodę (pomija się przy tym zapotrzebowanie na wodę w ZUW, a także straty wody w sieci wodociągowej wraz z jej płukaniem i podlewaniem zieleni).

Najpierw wyznacza się średnie (i maksymalne) dobowe zapotrzebowanie na wodę, na poszczególne cele – zagospodarowania przestrzennego (tab.1), posługując się liczbą mieszkańców (Mk) miasta/osiedla:

Qd śr = 0,001 j · Mk, m3/d

gdzie: qj – przeciętne zużycie wody przypadające na jednostkę odniesienia – na mieszkańca dm3/Mk – tab.1; Mk – liczba mieszkańców jednostki bilansowej,

a następnie oblicza się maksymalny dobowy odpływ ścieków:

Qd max= Σ (Qd.śr · Nd · η), m3/d

lub:

Qd max =0,001 Σ (qj · Mk · Nd · η), m3/d

gdzie:

Nd – współczynnik nierównomierności dobowej (tab. 1),

η – współczynnik zmniejszający - określający odpływ ścieków, ułamek.

Przyjmując za podstawę obliczony wyżej odpływ ścieków Qd max = 100%, dla poszczególnych elementów zagospodarowania przestrzennego, sporządza się rozbiory % w poszczególnych godzinach doby.

Sumowanie odpływów w poszczególnych godzinach doby, wszystkich elementów zagospodarowania, prowadzi do znalezienia globalnego Qh max (najczęściej w godzinach rannych 600 ÷ 800 lub wieczornych - 2000 ÷ 2200) – co może być podstawą projektowania przekrojów kanałów ściekowych.

Uwaga: Wyjątkiem będzie Odpływ ścieków z terenów przemysłowo-składowych - może być większy niż pobór wody wodociągowej. Zakłady posiadają często własne ujęcia wody. Ilość i nierównomierność odpływu ścieków przemysłowych ustalamy na podstawie ankiet.

Bilanse sporządza się na perspektywę minimum 20 lat (optymalnie 50 lat). Należy przewidzieć wzrost liczby mieszkańców, rozwój przemysłu, usług itp. w danych jednostkowych osadniczych.

Decydujący o wielkości odpływu ścieków jest udział mieszkalnictwa50 ÷ 70% .

Z braku wiarygodnych danych (z badań) w literaturze polskiej można posługiwać się wytycznymi niemieckimi (ATV) z 1999r, które na perspektywę (2050 rok) przewidują wskaźnik jednostkowy qb-g.= 5 dm3/s na 1000 Mk – jako maksymalny godzinowy odpływ ścieków bytowo-gospodarczych od 1000 Mk (bez przemysłu) do wymiarowania kanałów ściekowych b.-g. (oraz 4 dm3/s od 1000 Mk - do wymiarowania oczyszczalni ścieków).

Na tej podstawie:

Qb.-g. = qb.-g. · Z · F b.-g./1000, dm3/s

gdzie:

Z – gęstość zaludnienia, Mk/ha; Fb.-g. – powierzchnia zlewni kanału, ha.

Odnośnie terenów przeznaczonych w przyszłości na przemysł można tutaj też posługiwać się wskaźnikami niemieckimi (ATV A-118 z 1999r.), do wzoru:

, dm3/s

gdzie:

wskaźnik jednostkowy

Fp – powierzchnia terenów przemysłowych, ha.

Wartość Qp należy traktować zawsze jako wstępną. Wymaga uszczegółowienia w zależności od branży, technologii produkcji, liczby pracowników itp.

  1. Charakterystyka opadów deszczowych.

Opady deszczowe charakteryzują się zmiennością czasową i przestrzenną oraz znacznym zróżnicowaniem sum wysokości.

Deszcze wyjątkowo intensywne – ulewne zdarzają się rzadko (np. raz na kilka czy na kilkanaście lat),

trwają krótko i mają mały zasięg terytorialny. Przykład: „oberwanie chmury”.

Deszcze mało intensywne występują częściej, trwają dłużej i obejmują większy obszar.

Przykład: opady jesienne - „kapuśniaczek”.

Pomiar opadów odbywa się punktowo w określonej sieci stacji pomiarowych – deszczomierzy/pluwimetrów.

Dzięki pomiarom tych urządzeń na przestrzeni lat możemy określić średni roczny opad H, który jest niezbędny do wyznaczenia „natężenia opadu deszczu”

W kanalizacji posługujemy się pojęciem natężenia opadu deszczu – q, w dm3/(s·ha),

Ogólnie, zjawisko opadów deszczowych charakteryzują 4 parametry:

Powierzchnię zlewni F określamy na podstawie planu zlewni deszczowej danej sieci kanalizacyjnej

Nie cały opad na obszarze skanalizowanym spływa do kanalizacji – część opadu paruje, część wsiąka w grunt, bądź odpływa poza zlewnię zgodnie z spadkiem teremu,

dlatego wprowadzono średni współczynnik spływu y (PSI)

DLATEGO Średni spływ wylicza się :

Obecnie w Polsce, najczęściej stosowanym do projektowania kanalizacji jest model opadów Błaszczyka:

Gdzie: q – jednostkowe natężenie deszczu, dm3/s ha

t – czas trwania deszczu, min

H – wysokość opadu normalnego, mm

C – częstość występowania deszczu, lata

  1. Metody bilansowania odpływów ścieków deszczowych.

  1. Metoda czasu przepływu

, dm3/s

gdzie: Qm – miarodajny strumień odpływu wód deszczowych

q – natężenie deszczu [dm3/(s ha)]: q = f(C, tp, …),

F – powierzchnia zlewni [ha],

Ψ – współczynnik spływu [–],

φ – współczynnik redukcji natężenia deszczu = współczynnik opóźnienia odpływu [-].

związany z czasem spływu wód deszczowych od najdalszego punktu zlewni do przekroju bliczeniowego.

Współczynnik spływu (Ψ) wyraża stosunek „efektywnego” spływu wód deszczowych (Qspl.) z danej powierzchni zlewni (F) do wielkości opadu Qop:

, (najczęściej: Ψ)

  1. Metoda granicznych natężeń

W tej metodzie przyjmuje się, że miarodajny strumień objętości ścieków deszczowych (Qm) w rozpatrywanym przekroju kanału występuje z pewnym opóźnieniem w stusunku momentu rozpoczęcia opadu o czas niezbędny na:

tk – koncentrację terenową – zwilżenie powierzchni, wypełnienie nierówności teren i sam dopływ po powierzchni do kanału (tj. np. do wpustu deszczowego),

tp – przepływ w kanale - od początku kanału do punktu obliczeniowego,

tr – retencję kanałową – czas wypełnienia się kanału od wysokości 0 do wysokości wypełnienia normalnego hn przy Qdm (dla danej średnicy i spadku dna kanału).

Zatem w MGN, poza czasem przepływu tp, uwzgędnia się czasy opóźnienia-retencji tk i tr

tdm = tk + tp+ tr => q(tdm) => Qm (tdm) < Qm(tp) gdzie: Qm(tdm) = q(tdm) · Ψ · F

  1. Metoda stałych natężeń

Metoda uproszczona w stosunku do MGN i ograniczona do projektów wstępnych i do zlewni F ≤ 50 ha.

Nie wyznacza się tutaj czasu trwania deszczu miarodajnego, a natężenie deszczy redukuje sie najczęściej funkcją uwzględniającą przyrost powierzchni zlewni F

  1. Metoda współczynnika opóźnienia

W tej metodzie przy założeniu, że zlewnia jest zasilana deszczem o stałym natężeniu i równomiernym rozdziałem powierzchniowym spływu, uzyskuje się największy miarodajny do wymiarowania kanalizacji odpływ wód opadowych – przy czasie trwania deszczu td = tp czasowi przepływu.

Pomija się czasy retencji kanałowej i terenowej. Wyznaczone zatem tą metodą Qm będą większe niż w metodzie MGN.

  1. Zasady wymiarowania kanałów grawitacyjnych.

Założenia wyjściowe co do ilości ścieków:

Qm = Qb-g + Qprzem. + Qinf. + Qd. ,

- tj. maksymalny godzinowy ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych, oraz wód przypadkowych, w tym infiltracyjnych (nieszczelności) oraz deszczowych (przez włazy studzienek) i ewentualnie drenażowych (– w Polsce, przyjmowany najczęściej w uproszczeniu w wysokości 100% ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych);

obliczany np. m. granicznych Natężeń: Qm(tdm) = q(tdm) · Ψ · F

Qm = Qmax h sc + Qdm ,

- tj. maksymalny godzinowy odpływ ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych i

miarodajny odpływ wód deszczowych Qdm

Założenia wyjściowe do obliczeń hydraulicznych (- z hydrauliki i praktyki inżynierskiej):

  1. W kanale występuje ruch równomierny (ustalony), tj. zwierciadło ścieków układa się równolegle do dna kanału (na całym odcinku – hn(Q));

  2. Kanały wymiarujemy odcinkami (w węzłach (i)) - dla przepływów końcowych Qi - na danym odcinku; Przyjmując spadek dna ik (i) dobieramy przekrój kanału np. kołowy o średnicy Di przy wypełnieniu normalnym hn/Di < 1.

W Polsce, do wymiarowania przekrojów kanałów, jest powszechnie stosowany wzór Manninga :

Q = Fv = F1/nRh 2/3i 1/2

w którym:

Q - natężenie przepływu ścieków [m3/s];

F - powierzchnia przekroju przewodu [m2];

v - prędkość przepływu ścieków [m/s];

Rh - promień hydrauliczny [m], wyrażony przez stosunek powierzchni przekroju

przewodu do obwodu zwilżonego;

i - spadek zwierciadła ścieków (spadek dna kanału).

n - współczynnik szorstkości kanału ma wartość m1/3/s

W celu łatwego doboru przekrojów kanałów sporządzone zostały nomogramy, wykresy i programy komputerowe, przedstawiające graficznie zależności pomiędzy parametrami:

  1. Retencjonowanie ścieków.

Retencjonowanie ścieków w zbiornikach retencyjnych to ważny element sieci kanalizacyjnych.

Zbiorniki takie pełnią funkcję regulacyjno – redukcyjną w sieci.

Ścieki retencjonuje się aby:

- zmniejszyć wielkości budowli kanalizacyjnych lokalizowanych za zbiornikiem retencyjnym (ograniczenie kosztów budowy i eksploatacji sieci)

- zabezpieczenie sieci kanalizacyjnych przed przeciążeniem hydraulicznym (zwłaszcza w czasie opadów nawalnych)

- ochrony wód odbiorników ścieków przed nadmiernym zanieczyszczeniem – głównie ze zrzutów burzowych

Zbiorniki retencyjne stosuje się przede wszystkim, gdy mamy do czynienia z dużą nierównomiernością przepływu ścieków. ( szczególnie w przypadku kanalizacji ogólnospławnej i deszczowej)

Głównym parametrem eksploatacyjnym każdego zbiornika retencyjnego jest współczynnik redukcji strumieni β

β = Qo / Qd Qo – strumień objętości ścieków

Qd – miarodajny strumień objętości ścieków dopływający do zbiornika, m3/s

Głównym celem budowy zbiornika jest ograniczenie kosztów budowy i ekspolatacji systemu, dlatego wartość współczynnika β powinna być dobrana w ten sposów aby koszta były jak najmniejsze.

  1. Obiekty do odciążania hydraulicznego kanałów.

- w celu zmniejszenia przekrojów kanałów i gabarytów oczyszczalni ścieków

przelewy burzowe:

zbiorniki retencyjne:

(przepływowe)

odpływ awaryjny

  1. Klasyfikacja układów geometrycznych sieci kanalizacyjnych.

Topologia sieci zależy od:

Ogólną i podstawową zasadą jest lokalizowanie:

W konkretnych warunkach terenowych układ sieci kanalizacyjnej może być zrealizowany w oparciu o poniższe schematy.

Rys. 6. Układ poprzeczny sieci kanalizacyjnej

Rys. 7. Układ poprzeczny z kolektorem

Rys. 8. Układ równoległy

Rys. 9. Układ równoległy z kanałami odciążającymi

Rys. 10. Układ promienisty – w dolinie, kotlinie

Rys. 11. Układ pierścieniowy – na wzgórzu

Rys. 12. Układy strefowe

a) – globalny b) - lokalny

  1. Prędkości samooczyszczania i płukanie kanałów.

W Polsce obowiązuje zasada zachowania minimalnej prędkości samooczyszczania się kanałów (vc min)

- przy całkowitym ich wypełnieniu:

vc min = 0.80 m/s,

vc min = 1.0 m/s.

Przewody transportujące ścieki, tj. mieszaniny cieczy i ciał stałych (i gazów) – powinny być ułożone z odpowiednim spadkiem zapewniającym, przy obliczeniowym strumieniu przepływu ścieków, transport osadów dennych (wleczonych przy dnie), jak i rozmywanie już odłożonych „złogów” osadów (– przy mniejszych strumieniach)

Z punktu widzenia hydromechaniki transport osadów można zapewnić, jeżeli opór tarcia wyrażony stycznymi naprężeniami ścinającymi (), pomiędzy ścianką rury a ściekami, będzie większy niż:

(2,25 N/m2) - dla kanałów bytowo-gospodarczych,

Oraz

(1,50 N/m2) - dla kanałów deszczowych,

gdzie: – ciężar właściwy ścieków Kg/m3 (N/m3)

Rh – promień hydrauliczny

stąd

  1. Przekroje kanałów oraz uzbrojenie sieci kanalizacyjnych.

Wybór kształtu przekroju poprzecznego kanałów zależy od:

- warunków hydraulicznych, tj. ilości, a właściwie nierównomierności przepływu ścieków (w dobie) i wymaganych prędkości samooczyszczania,

- warunków statycznych pracy kanału:

- rodzaju materiału i sposobu wykorzystania kanału, w tym pokonania przeszkód terenowych , uniknięcia kolizji itp.

Najczęściej stosowane są przekroje kołowe

szczególnie właściwe dla stosunkowo niewielkich nierównomierności przepływów, np.: w kanalizacji byt.-gosp. i przemysłowej, częściowo też deszczowej.

Pod względem statycznym przekrój ten jest właściwy zarówno dla małych, jak i znacznych zagłębień kanału. Łatwy w prefabrykacji, w montażu, w budowie (pełna symetria przekroju!).

Przy dużych wahaniach przepływów – np. w kanalizacji ogólnospławnej – kanały wymiaruje się na przepływ ekstremalny (deszcz + ścieki), warunki przepływu (v) są więc mocno zmienne. Przy pogodzie bezdeszczowej, trwającej przez większość czasu w roku, warunki przepływu ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych oraz przypadkowych - infiltracyjnych są trudne dlatego stosujemy też inne przekroje kanałów w tym i zkinetami – celem zwiększenia prędkości przepływu w okresach bezdeszczowych i aby zapobiec powstawaniu osadów na dnach kanałów.

Rys. 57. Geometria kanałów kołowych (K)

/ Kanały jajowe (oznaczenie - J) o wymiarach (b x h) ≡ (szer. x wys.):

J 0.6 x ; 0.7 x ; 0.8 x ; 1.0 x ; 1.2 x

Rys. 58. Geometria kanałów jajowych (J)

3/ Kanały jajowe podwyższone (oznaczenie - JP) o wymiarach b x h:

JP 0.6 x ; 0.7 x ; 0.8 x ; 1.0 x ; 1.2 x

Rys. 59. Geometria kanałów jajowych podwyższonych (JP)

4/ Kanały gruszkowe (oznaczenie - GR) o wymiarach b x h:

GR 1.4 x ; 1.6 x 2.0; 1.8 x 2.25; 2.0 x i większe o wielokrotności

Rys. 60. Geometria kanałów gruszkowych (GR)

5/ Kanały dzwonowe (oznaczenie - DZ) o wymiarach b x h:

DZ 1.4 x ; 1.6 x 1.36; 1.8 x 1..53; 2.0 x i większe o wielokrotności (b)

Rys. 61. Geometria kanałów dzwonowych (DZ)

Kanały dzwonowe, ze względu na h < b, znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie nie ma wystarczającej wysokości bądź przykrycia terenem.

Nietypowe przekroje kanałów:

Przekrój eliptyczny, Przekrój złożony (kołowo-trójkątny), przekrój prostokątny, przekrój pięciokątny

przekrój kołowy z kinetą itp.

Do uzbrojenia sieci kanalizacyjnych poza samymi kanałami należą również:

-> studzienki połączeniowe (dla wyskokości kanałów do 1m)

-> komory połączeniowe (dla wysokości kanałów powyżej 1 m)

-> studzienki przelotowe/rewizyjne rozmieszczone:

- dla kanałów o średnicy d < 1,0 m => l < 60,0 m

- dla kanałów o średnicy d < 1,0 m < 1,40 => l = 60,0 – 80,0 m

- dla kanałów o średnicy d > 1,4 m => l = 80,0 – 120,0 m

-> przelewy burzowe ograniczające ilości dopływających ścieków do oczyszczalni w czasie ulewnych deszczy.

-> zbiorniki retencyjne regulujące przepływ ścieków

-> zastawki kanałowe – odziejające poszczególne węzły od siebie


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
05i Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych
42-6-BWiS-wodociągi i kanalizacjaUS
42 6 BWiS wodociągi i kanalizacja
D Semestr V Iza Instalacje Wodociągowe i Kanalizacyjne PROJEKT Iza IWiK Iza Model (1)
Konserwacja instalacji wodociągowych i kanalizacyjnych
fijewski, Instalacje wodociągowe i kanalizacyjne P, projekt technologiczny oczyszczalni ścieków komu
42 6 BWiS wodociągi i kanalizacjaUS
Wewnętrzne Instalacje Wodociągowe i Kanalizacyjne K Michalski G Wiśniewska P Złotkowski
05i Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych
Wniosek o przyłączenie do sieci wodociągowej, kanalizacyjnej
Wodociagi i kanalizacja wyniki
fijewski,instalcje wodno kanalizacyjne,SIECI WODOCIĄGOWE
Kanalizacja i Wodociągi 3
Systemy kanalizacji zewnętrznej i sieci wodociągowej
cieżak,wodociągi, Instalacje kanalizacyjne

więcej podobnych podstron