1. PODSTAWOWE CELE, INFORMACJE, ZAPOTRZEBOWANIE I GROMADZENIE WODY:

1.1. Cel opracowania:

Celem opracowania jest projekt sieci wodociągowej dla miasta o charakterze przemysłowo-administracyjnym.

Powierzchnia miasta podzielona jest na dwie strefy: strefę wysokiej zabudowy 4 - 5 kondygnacji o gęstości zaludnienia 100 M/ha i strefę niskiej zabudowy 2 - 3 kondygnacje o gęstości zaludnienia 125 M/ha.

Woda do miasta doprowadzana jest ze zbiornika wodnego zapasowo­-wyrównawczego, usytuowanego w odległości 1000 m od miasta. Sprzyjający układ topograficzny terenu pozwolił na zastosowanie zbiornika terenowego, cylindrycznego, dwukomorowego. Głębokość wody w zaprojektowanym zbiorniku wynosi H=5m. Średnica komory zbiornika wynosi D = 17 m. Woda ze zbiornika początkowego zapasowo-wyrównawczego do miasta doprowadzana jest przewodem tranzytowym o długości L = 1000m i średnicy 500 mm. Dla przepływu gospodarczego ilość doprowadzanej do miasta wody do punktu węzłowego A wynosi Q_g = 189,81dm3/s, natomiast dla przepływu gospodarczego i przeciwpożarowego Q_g+pp= 209,81 dm3/s. Przyjęto, że ciśnienie gwarantowane w mieście wynosi 26 m.

1.2. Zakres opracowania:

Obliczenie jednostkowego zapotrzebowania na wodę. Bilans zapotrzebowania na wodę dla miasta. Wymiarowanie zbiornika. Wyznaczenie linii ciśnień i strat w sieci.

1.3. Podstawy opracowania:

• Umowa zawarta z inwestorem

• Mapa sytuacyjno - wysokościowa w skali 1:5000

• Plan zagospodarowania przestrzennego z zaznaczeniem stref zabudowy, gęstości zaludnienia, rozmieszczenia zakładów przemysłowych itp.

• Przepisy zawarte w "Wytycznych do programowania zapotrzebowania wody i ilości ścieków miejskich w jednostkach osadniczych"

• zalecenie Departamentu Gospodarki Komunalnej Ministerstwa Administracji, Gospodarki Terenowej i Ochrony Środowiska z 1978 roku.

1.4. Informacje o mieście:

Powierzchnia ogólna: 212,52 ha

Strefa I: 98,61 ha

Strefa II:113,91 ha

Liczba mieszkańców: 23700 M

Strefa I: 12300 M

Strefa II: 11400 M

1.5. Zapotrzebowanie na wodę:

Miasto o powierzchni 212,52 ha i całkowitej liczbie mieszkańców równej 23700 M.

Gęstość zaludnienia w pierwszej strefie wynosi 125 M/ha na powierzchni 98,61 ha, z czego wyliczono, że zamieszkuje ją ok.12300 M

125 M/ha * 98,61 ha ~ 12300 M

Na drugą strefę przypada 90,14 ha o gęstości zaludnienia 100 M/ha, czyli liczba mieszkańców wynosi ok. 11400 M.

100 M/ha * 113,91 ha ~ 11400 M

Standard wyposażenia mieszkań dla I i II strefy:

I Klasa - 25%

II Klasa - 35%

III i IV Klasa - 30%

V Klasa - 10%.

1) Pierwsza klasa wyposażenia mieszkań - mieszkania wyposażone w centralną dostawę wody ciepłej.

2) Druga klasa wyposażenia mieszkań - mieszkania wyposażone w lokalne urządzenia do podgrzewania wody.

3) Trzecia i czwarta klasa wyposażenia mieszkań - mieszkania wyposażone w urządzenia do podgrzewania wody z lokalną kanalizacją.

4) Piąta klasa wyposażenia mieszkań - mieszkania z niepełnym wyposażeniem w urządzenia sanitarne.

Obliczenia dotyczące zapotrzebowania na wodę przeprowadzono tabelarycznie:

• tabela 3 (zapotrzebowanie wody dla strefy I)

• tabela 4 (zapotrzebowanie wody dla strefy II)

• tabela 5 (zapotrzebowanie wody dla całego miasta)

1.6. Rozkład godzinowy zapotrzebowania wody w maksymalnej dobie:

Rozkład godzinowy zapotrzebowania wody w maksymalnej dobie ustalono tabelarycznie (tabela 6).

Rozbiór wody w mieście jest zmienny w ciągu doby, w ciągu miesiąca, w ciągu roku. Zbiornik zapasowo-wyrównawczy wyrównuje nierówność rozbioru wody jedynie w ciągu

doby, a więc pojemność użytkowa została dostosowana do nierównomierności rozbiorów godzinowych w dobie maksymalnego rozbioru.

Wielkości procentowe odpowiadające poszczególnym godzinom są wartościami ustalonymi na podstawie badań statystycznych dla wielofunkcyjnego miasta 80 tyś M. Wartość współczynnika nierównomierności godzinowej wynosi N_h =Q_maxh /Q_śr.

1.7. Gromadzenie wody:

Układ topograficzny pozwala na zastosowanie zbiornika terenowego. Zastosowano

zbiornik początkowy, cylindryczny, dwukomorowy. Wysokość wody w zbiorniku H= 5m

Maksymalne zwierciadło wody znajduje się na wysokości 1 m poniżej stropu. Jako izolację cieplną zastosowano obsypkę ziemną o grubości 1,2 m.

Wyposażanie zbiornika:

• komora zasuw

• rurociągi: doprowadzający, odprowadzający, przelewowy, spustowy

• urządzenia pomiarowe i regulacyjne: wodowskaz, wodomierz, urządzenia przelewowe.

Parametry zbiornika:

Pojemność użytkowa- wyznaczono na podstawie różnicy między dopływem i odpływem wody do/od zbiornika w poszczególnych godzinach doby. Dostawa (dopływ) wody do zbiornika zależy od czasu pracy pomp, odpływ natomiast od aktualnego rozbioru. Obliczenia pojemności użytkowej przeprowadzono tabelarycznie (tabela 7). W tabeli dla każdej godziny doby wpisano rozbiór godzinowy wody w procentach rozbioru dobowego, w następnej kolumnie

godzinową dostawę wody, również w procentach rozbioru dobowego, na podstawie różnicy tych dwóch kolumn otrzymano w poszczególnych godzinach wielkość dopływu wody do zbiornika lub odpływu (zasilania) ze zbiornika. Czas pracy pomp obejmuje godziny największych rozbiorów wody, kiedy to pojemność użytkowa zbiornika jest najmniejsza. Zgodnie z założeniami projektu czas pracy pomp wynosi 16 h/dobę, co przy rozbiorze godzinowym w maksymalnej dobie daje wartość pojemności użytkowej wynoszącej 1675 m³.

• Pojemność zapasowa jest sumą pojemności przeciwpożarowej i pojemności awaryjnej.

• Pojemność przeciwpożarowa zapewnia dodatkową dostawę wody w czasie gaszenia pożaru w ilości zależnej od wielkości jednostki osadniczej.

• Pojemność przeciwpożarowa zapewnia dodatkową dostawę wody w czasie gaszenia pożaru w ilości zależnej od wielkości jednostki osadniczej : V_p.poż = 200m³

• Pojemność awaryjna - przyjmuje się zapas rzędu 20-30% objętości użytkowej, co zapewni zaopatrzenie ludności w wodę na wypadek uniemożliwienia normalnej dostawy .

• Pojemność całkowita wynosi 2269 m³

• Średnica zbiornika D = 17 m

• Wysokość wody pożarowej w komorze zbiornika H =0,44 m

2. ROZPROWADZENIE WODY - PROJEKTOWANIE SIECI I PRZEWODÓW WODOCIĄGOWYCH:

2.l. Układ sieci wodociągowej - sieć pierścieniowa:

Woda czerpana z ujęcia po uzdatnieniu jest grawitacyjnie dostarczana do przewodów tranzytowych, którymi dopływa do obszaru zaopatrzenia, a tam rozprowadzana jest za pomocą sieci rozdzielczej.

Zastosowanie sieci pierścieniowej jest hydraulicznie korzystne, gdyż wzajemne powiązanie przewodów magistralnych i rozdzielczych stwarza bardzo dobre warunki przepływu wody i wyrównanie ciśnień. Sieć tego typu zapewnia ciągłość dostawy wody, która może do miejsca czerpania dopłynąć w razie awarii drogą okrężną.

2.2. Ustalenie danych wyjściowych:

Dobranie właściwego układu przewodów i sieci zgodnego z topografią obszaru zasilania - spełnienie tego warunku zapewnia dostawę wody bez przerwy do wszystkich odbiorców w przewidzianej, maksymalnej ilości i pod odpowiednim ciśnieniem.

2.3.Ustalanie przepływów obliczeniowych na poszczególnych odcinkach sieci:

Powierzchnia miasta podzielona jest na powierzchnie cząstkowe zaopatrywane z poszczególnych przewodów rozdzielczych czy magistralnych, za pomocą dwusiecznych poprowadzonych z punktów przecięcia się osi ulic, w których położone są przewody. Podział na strefy, numery węzłów, długości poszczególnych odcinków i ich średnice oraz gęstość zaludnienia podano na planie przestrzennego zagospodarowania. Na planie tym zaznaczono również przewody rozdzielcze i trasę poprowadzenia głównego przewodu magistralnego.

2.4. Ustalenie rozbioru wody na poszczególnych powierzchniach cząstkowych:

Ustalanie rozbiorów wody w poszczególnych węzłach - ustala się sumując wielkość rozbioru wody, idąc do punktu podziału w kierunku przewodów magistralnych.

2.5. Ustalenie średnic przewodów:

Ustalanie przepływów wody przez poszczególne odcinki przewodów magistralnych pozwoliły na przybliżone przyjęcie średnic przewodów, a następnie przeprowadzenie obliczenia hydraulicznego mającego sprawdzić słuszność przyjętych średnic.

2.6. 0bliczenia hydrauliczne przewodów i sieci:

2.6.l. Zasady obliczania:

Obliczenia hydrauliczne rurociągu sprowadzają się do obliczenia oporów przepływu, a więc strat ciśnienia wzdłuż rurociągu oraz w punktach szczególnych np. w załamaniach, rozgałęzieniach, przy przejściu przez elementy uzbrojenia itd. Obliczenia te opierają się na znanych z hydrauliki prawach ruchu wody w przewodach zamkniętych.

2.6.2.0bliczanie hydrauliczne sieci pierścieniowej metodą kolejnych przybliżeń (metoda Crossa):

Obliczenia hydrauliczne sieci pierścieniowej przeprowadzono tabelarycznie metodą Crossa na podstawie schematu obliczeniowego i zestawiono w części obliczeniowej

• tabela nr 8 (przepływ wody gospodarczej Q_g)

• tabela nr 9 ( przepływ wody gospodarczej i przeciwpożarowej Q_g+pp)

Sieć pierścieniowa składa się z rurociągów magistralnych wzajemnie ze sobą powiązanych i tworzących w ten sposób zamknięte pierścienie. Sieć rurociągów magistralnych powiązana z siatką przewodów rozdzielczych tak, że ciśnienia poszczególnych rurociągach wyrównywane są szybciej niżby to wynikało z sieci rurociągów magistralnych. Podobnie następuje pokrywanie nagłych zapotrzebowań wody w poszczególnych punktach sieci, co ma szczególne znaczenie np. w czasie gaszenia pożaru i zwiększonego zapotrzebowania na wodę gaśniczą. Powiązana sieć rurociągów pozwala na szybkie doprowadzenie wody przy stosunkowo wyrównanym ciśnieniu.

W obliczeniach sieci pierścieniowej metodą Crossa przyjmuje się w celu uproszczenia postępowania następujące założenia:

1. Przewody rozdzielcze zaopatrują jedynie przyległe tereny w wodę, nie biorąc udziału w tranzycie wody.

2. Sieć przewodów rozdzielczych została myślowo przecięta w środku długości między węzłami, tak, aby dopływ z przewodów magistralnych odbywał się najkrótszą drogą.

3. Powierzchnia miasta podzielona jest na powierzchnie cząstkowe, zaopatrywane z poszczególnych przewodów rozdzielczych czy magistralnych za pomocą dwusiecznych poprowadzonych z punktów przecięcia się osi ulic, w których położone są przewody.

4. Oblicza się współczynnik rozbioru cząstkowego w [l/s*ha] a następnie rozbiór wody na poszczególnych powierzchniach cząstkowych.

5. Rozbiór wody w węzłach ustala się sumując rozbiory z punktów rozdziału do magistrali.

6. Na schemacie obliczeniowym ogranicza się układ rurociągów do przewodów magistralnych grupując rozbiory boczne w węzłach

7. Obliczenia strat ciśnienia wykonuje się tabelarycznie zakładając początkowo natężenia oraz kierunki przepływu i średnice w przewodzie magistralnym, a następnie wyrównuje się wynik metodą Crossa.

8. Sumując straty ciśnienia w poszczególnych pierścieniach (h,) znakiem dodatnim (+) oznacza się stratę przy przepływie ruchu wskazówek zegara, a znakiem ujemnym (-) przy przepływie odwrotnym.

Opis zagadnień w tabelach 8,9:

Przepływ gospodarczy - wartość ustala się na podstawie maksymalnego godzinowego zapotrzebowani wody, będącego podstawą projektowania i wymiarowania sieci wodociągowej magistralnej, która powinna w godzinie największego zużycia wody zapewnić wszystkim odbiorcom dostawę wody w żądanej i ustalonej ilości i pod odpowiednim ciśnieniem. Wartość ta zostaje podana w formie największego miarodajnego natężenia przepływu qm.

Przepływ gospodarczy i przeciwpożarowy - wartość ustalona w celu sprawdzenia sieci wodociągowej na maksymalny godzinowy rozbiór wody powiększony o wodę gaśniczą przy założeniu wybuchu pożaru w wielkości ustalonej w wytycznych ­q_p.ppż, = 210 dm³/s

• Q_m [l/s] - natężenie przepływu miarodajne (obliczeniowe)

• Q_k -natężenie przepływu na końcu odcinka [l/s]

• q - rozbiór wody na odcinku [l/s]

• a - współczynnik (0,5<a<0,577) - przyjmuje się zwykle. 0,55

Przepływy założone - Q [l/s] - rozpoczynając od "punktu zerowego"

zakładamy przepływy początkowe i końcowe w poszczególnych odcinkach przewodu.

• D [mm] - średnica przewodu

• L [m] - długość odcinka

• Cm- współczynnik dla przewodów żeliwnych i stalowych używanych wg wzoru Manninga.

• K - współczynnik zależny od długości i średnicy przewodu

K=Cm*L * 10-6

• Δh - strata ciśnienia na odcinku

Suma strat zamkniętej sieci równa jest zero, jednakże na początku obliczeń zakłada się przepływy i średnice, co powoduje, że zależność ta (Δh₁= Δh₂) w I fazie obliczeń może nie zostać spełniona.

Poprawkę liczy się ze wzoru:

Tworząc sumę w liczniku należy uwzględnić kierunki przepływu wody w pierścieniu. Przyjmujemy (+), gdy przepływ zgony z kierunkiem ruchu wskazówek zegara i (-), gdy przeciwny.

Po obliczeniu ostatniego przybliżenia i spełnieniu warunku Δh <0,5 m ustala się wyrównane przepływy początkowe i końcowe (Q_k=Q_m-0,55q, Q_p=Q_k + q), zwracając uwagę na kierunki przepływu wody.

2.7. Uzbrojenie sieci i przewodów wodociągowych:

Uzbrojenie, czyli armatura sieci wodociągowej pozwala na korzystanie z niej zgodnie z przeznaczeniem, na jej właściwą obsługę, kontrolę i eksploatację. Schemat uzbrojenia przedstawiono na arkuszu nr 3. W skład uzbrojenia wchodzą: zasuwy, hydranty przeciwpożarowe, zawory odpowietrzające.

Uzbrojenie regulujące przepływy:

• zasuwy - służą do zamykania przepływu wody przez rurociąg. W obiektach zastosowano zasuwy kołnierzowe, a na przewodach w ziemi zasuwy kielichowe. Zasuwy podziemne posiadają obudowę chroniącą trzpień i skrzynkę uliczną umożliwiającą dostęp do trzpienia. Powinny być one ze względów pożarowych rozmieszczone tak, aby dla wyłączenia odcinka nie trzeba było zamykać więcej niż 5 zasuw oraz żeby na wyłączonym odcinku nie było więcej niż 4 hydranty. Rozmieszczenie zasuw węzłowych powinno odpowiadać następującym warunkom:

1. przewód rozdzielczy powinien być oddzielony zasuwą od przewodu magistralnego,

2. przewód o mniejszej średnicy powinien być oddzielony zasuwą od przewodu o średnicy większej,

3. w razie awarii danego odcinka zasilanie wodą sąsiednich przewodów rozdzielczych powinno być zapewnione przez właściwe umieszczenie zasuw, zgodnie z kierunkiem zasadniczego przepływu wody.

Zasuwy na odcinku rozmieszczone są w odległościach nie dłuższych niż 400 m, dostosowując ich położenie do rozmieszczenia hydrantów. Zasuwy na przewodach magistralnych rozmieszcza się w odległościach 500-700 m. Na przewodach tranzytowych w miarę potrzeby do 5000 m.

• klapy zwrotne (zawory zwrotne klapowe)- służą do przepuszczania wody, samoczynnie zamykające się przy przepływie odwrotnym. Umieszczone zostały w armaturze zbiornika zapasowo-wyrównawczego w celu regulacji przepływu i wymiany wody.

• zawory odwadniające (spusty)- umożliwiają w razie potrzeby opróżnienie rurociągu z wody. Umieszcza się je w najniższych punktach sieci, jak również powyżej zasuwy, założonej na przewodzie opadającym. Każdy odcinek przewodu magistralnego lub tranzytowego powinien być zaopatrzony w punkcie najniższym w odwodnienie.

Uzbrojenie czerpalne:

• hydranty pożarowe - służą do czerpania wody w przypadku pożaru, ale mogą być wykorzystywane do innych celów (budowlanych, spłukiwania ulic, itd.). Przez hydranty umieszczone w najwyższych punktach sieć można odpowietrzyć, a przez umieszczone w najniższych punktach sieć można odwodnić lub wypłukać.

Rozmieszczenie: wzdłuż ulic i dróg oraz na skrzyżowaniach lub możliwie blisko skrzyżowań, odległość hydrantu od budynku powinna wynosić co najmniej 5,0 m. Odległość hydrantu od ulicy lub drogi nie może być większa niż 2,0 m, natomiast odległość między hydrantami nie może być większa niż 100 m w miastach oraz 150 m w wiejskich jednostkach osadniczych (na terenach zabudowanych).

Uzbrojenie zabezpieczające:

• zawory odpowietrzające - zakładane są w najwyższych punktach przewodów i sieci dla odprowadzania gromadzącego się w tych punktach powietrza i gazów, wydzielających się z wody. Gromadzące się powietrze, będące pod ciśnieniem panującym w przewodzie, zmniejsza przekrój rurociągu, utrudniając przepływ wody.

3. ZAŁOŻENIA KONSTRUKCYJNE:

Przewody tranzytowe, magistralne i rozdzielcze sieci wykonane są z rur żeliwnych ciśnieniowych kielichowych. Zaletą tych rur jest ich trwałość i odporność na korozję. W normalnych warunkach mogą przetrwać 100 lat, a nawet dłużej nie wykazując szczególnych oznak zniszczenia.

4. WYMAGANIA PRAWNE STAWIANE UŻYTYM MATERIAŁOM:

Rury i kształtki PVC-U są znormalizowane (PN-EN 1452-2:2000), odpowiadają przewidzianym w normach warunkom technicznym, zarówno pod względem wykonania, jak i wymiarów oraz wytrzymałości na ciśnienie w zależności od grubości ścianek (PN-EN 1452-2).

5. ZABEZPIECZENIA ANTYKOROZYJNE:

Rury i kształtki żeliwne oraz całe uzbrojenie sieci wodociągowej należy pokryć na gorąco równomiernie warstwą smoły pogazowej. Smoła musi spełniać wszystkie wymagania jakościowe i posiadać należne certyfikaty. Nie może zawierać substancji toksycznych oraz psujących smak, barwę, zapach wody. Świeżo zasmołowane rury po ostygnięciu powinny mieć gładką i szklistą powierzchnię i nie powinny być lepkie. Powłoka smołowa powinna być elastyczna, nie powinna się łuszczyć ani odpadać na skutek lekkich uderzeń.

6. POLĄCZENIA I USZCZELNIENIA ODCINKÓW RUROCIĄGU:

Koniec bosy jednej rury wsuwa się w głąb kielicha drugiej rury, a wnętrze kielicha wypełnia się materiałem uszczelniającym. Przy wykonywaniu uszczelnienia kielichowego najpierw nawija się na koniec bosy jednej rury sznur konopny smołowany w odcinkach o długości równej co najmniej 4/3 obwodu rury, który następnie po wsunięciu rury w kielich należy ubić bardzo starannie ubijakiem, wprowadzając dalsze odcinki sznura o długościach 20-25cm. Dobrze ubity sznur powinien zajmować nie więcej niż 60 % głębokości kielicha. Pozostałą część kielicha zajmuje materiał uszczelniający- zaprawa cementowa. Całość uszczelnienia kielicha należy dodatkowo uszczelnić izolacją bitumiczną.

7. MONTAŻ RUROCIĄGU I UZBROJENIA SIECI:

Poszczególne elementy rurociągu należy układać bezpośrednio w wykopie na podsypce o grubości 10 cm na gruntach III i IV klasy. Całość należy przykryć nadsypką piaskową o grubości 15-20 cm. Uzbrojenie sieci wodociągowej należy układać w studzienkach wykonanych z kształtek prefabrykowanych, żelbetowych lub murowanych z cegły kanalizacyjnej.

8. PRÓBA SZCZELNOŚCI:

Próba szczelności przewodu wodociągowego bez względu na jego średnicę powinna być wykonana zgodnie z normą PN-70/B-10715. Normę tę należy stosować przy odbiorze przewodów z rur żeliwnych, stalowych, azbestowo­-cementowych i żelbetowych. Badania szczelności obejmują badania podczas odbioru technicznego odcinków przewodów oraz badanie podczas odbioru technicznego całego przewodu.

9. ROBOTY WYKOŃCZENIOWE:

Po pozytywnym wyniku prób szczelności należy przeprowadzić roboty wykończeniowe. Do robót tych zaliczyć należy roboty izolacyjne, montaż armatury, zasypanie wykopu oraz płukanie i dezynfekcję przewodu.

10. ODBIÓR KOŃCOWY:

Odbiór końcowy przewodu następuje komisyjnie na podstawie rysunku wykonawczego, wyników badań szczelności, opisu stanu przewodu i jego charakterystyki, wyników analiz fizykochemicznych i bakteriologicznych wody po płukaniu i dezynfekcji przewodu.

Protokół komisyjnego odbioru technicznego przewodu wodociągowego lub jego odcinka jest podstawą do przyjęcia go do eksploatacji.

5

---