Tematy na egzamin z przedmiotu :

„Projektowanie systemów zaopatrzenia w wodę” 2011-09-09

1. Wymień i krótko scharakteryzuj podstawowe czynniki wpływające na zmiany jakości wody przesyłanej siecią wodociągową

2. Jakie możliwości daje model komputerowy sieci:

1. na etapie projektowania ?

2. na etapie eksploatacji ?

3. Od jakich parametrów i w jaki sposób zależy współczynnik oporów liniowych ?

4. Co to jest Indeks Langeliera i jak się go oblicza ?

+ 2 pytania

Tematy na egzamin z przedmiotu :

„Projektowanie systemów zaopatrzenia w wodę”

5. Wymień czynniki wpływające na wzrost oporności hydraulicznej przewodów wodociągowych oraz parametry charakteryzujące tę oporność

6. Wymień i krótko scharakteryzuj podstawowe czynniki wpływające na zmiany jakości wody przesyłanej siecią wodociągową

7. Wymień i scharakteryzuj podstawowe elementy struktury sieci wodociągowej w procesie tworzenia modelu komputerowego

8. Na czym polega kalibracja modelu komputerowego sieci wodociągowej ?

+ 2 pytania

Tematy na egzamin z przedmiotu :

Projektowanie systemów zaopatrzenia w wodę”

1. Jakie możliwości daje model komputerowy sieci:

1. na etapie projektowania ?

2. na etapie eksploatacji ?

2. Od jakich parametrów zależy przepływność właściwa przewodu wodociągowego ?

3. Jak można uzasadnić potrzebę monitorowania sieci wodociągowych

4. W jakich miejscach wskazana jest lokalizacja punktów pomiaru przepływu wody w sieci wodociągowej ?

Tematy na egzamin z przedmiotu :

„Projektowanie systemów zaopatrzenia w wodę”

1. Podaj przykłady błedów wystąpujących podczas kalibracji modelu hydraulicznego sieci wodociągowej

2. Od jakich parametrów i w jaki sposób zależy współczynnik oporów liniowych ?

3. Co to jest Indeks Langeliera i jak się go oblicza ?

4. Czy istnieje wpływ zmniejszenia zuzycia wody przez mieszkańców w ostatnich kilkunastu latach na pogorszenie jakości wody w sieci wodociągowej ?. Jeśli tak, uzasadnij to.

+ 2

Tematy na egzamin z przedmiotu :

Projektowanie systemów zaopatrzenia w wodę”

1. Co rozumiesz pod pojęciem modelu komputerowego sieci wodociągowej ?

2. Wymień czynniki powodujące wzrost oporności hydraulicznej przewodów wodociągowych

3. Scharakteryzuj podział wód naturalnych na grupy w zależności od jej korozyjności i wskaźnika stabilności.

4. Od jakich parametrów zależy przepływność właściwa przewodu wodociągowego ?

Tematy na egzamin z przedmiotu :

Projektowanie systemów zaopatrzenia w wodę”

1. Od jakich parametrów I w jaki sposób zależy oporność właściwa przewodu wodociągowego ?

2. Czym charakteryzuje się stabilność fizyko-chemiczna wody ?

3. Jaką zależność chropowatości od czasu eksploatacji przyjmuje się najczęściej w prognozowaniu zjawiska wzrostu oporności hydraulicznej przewodów wodociągowych ?. Podaj przykładowe wartości chropowatości przewodów eksploatowanych przez okres kilkunastu lat.

1. Wymień rodzaje ujęć infiltracyjnych oraz dokonaj porównania ujęcia za pomocą studni wierconej z ujęciem promienistym

Ujęcia wód infiltracyjnych dzieli się ze względu na charakter wód infiltracyjnych na:

1. Ujęcia wód infiltracyjnych sztucznie wzbogacanych, które mogą być ujmowane:

1. za pomocą studni chłonnych

2. za pomocą rowów i stawów infiltracyjnych

2. Ujęcia naturalnych wód infiltracyjnych.

Ujęcia wód infiltracyjnych można również klasyfikować w zależności od rodzaju konstrukcji obiektów technicznych ujmujących wodę na:

• ujęcia za pomocą studni wierconych

• ujęcia za pomocą drenów (ujęcia drenażowe)

• za pomocą zbieraczy promienistych (ujęcia promieniste)

Bardzo istotne zalety,

a) ujmowanie dużych ilości wody w jednym miejscu oraz

b) wstępne oczyszczanie ujmowanej wody w sposób naturalny bez dodatkowych urządzeń.

Wydajność tego typu ujęć może wynosić od kilkunastu do kilkudziesięciu tysięcy m3/d. Dla porównania, takie ilości wody można uzyskać za pomocą kilkuset studni wierconych rozmieszczonych na długości wielu kilometrów (ogromny obszar ujęcia).

Znaczne wydajności tego typu ujęcia są możliwe do uzyskania dzięki ułożeniu zbieraczy (filtrów poziomych) na dużych głębokościach, nawet 20-40 m pod terenem i wytworzeniu dużych depresji.

Na uzyskanie dużych wydajności ma wpływ konstrukcja zbieracza (filtru poziomego), który jest zaopatrzony w filtr na 0,9 swojej długości dochodzącej do 115 m; w studniach wierconych długość filtru osiąga przeważnie 0,2 - 0,6 głębokości odwiertu.

Woda może być ujmowana z różnych warstw wodonośnych, zarówno gruboziarnistych jak i drobnoziarnistych, a także spod dna zbiorników wody powierzchniowej i spoza tych obszarów. Ponieważ zastosowanie tego typu ujęć jest w zasadzie możliwe w warstwach wodonośnych o dużej zasobności w wodę - chodzi o nie zakłócenie równowagi hydrologicznej - najbardziej wydajne będą ujęcia zlokalizowane przy lub najlepiej pod dnem zbiornika wody, rzeki. W takich rozwiązaniach pokłady wodonośne są uzupełniane wodą infiltrującą ze zbiornika lub rzeki.

3. Zmienność warunków zasilania w wodę i zużycia wody w SZW

Ad.2

Każdy system pracuje w stale zmieniających się warunkach zużycia i zasilania w wodę. Zmiany tych warunków mogą być ciągłe, cykliczne i skokowe.

1. W sposób prawie ciągły:

- wzrasta Q_{śr roczne} zapotrzebowanie na wodę zależnie od przyrostu liczby mieszkańców, rozwoju zakładów przem. i innych odbiorców korzystających wodociągu

- oporność hydrauliczna rurociągów, armatury, filtrów studziennych itp.

2. W sposób cykliczny:

- zmienia się Q_h, Q_d a nawet miesięczne zapotrzebowanie na wodę związane z charakterem miasta, trybem życia mieszkańców ich przyzwyczajeniami i nawykami, rodzajem i rezimem pracy przemysłu,

- zmianom cyklicznym ulega również opór hydrauliczny filtrów na SUW, poziom wody w zbiornikach, na ujęciach itp.

3. Skokowo:

- zmienia się zuzycie wody w wyniku przyłączenia dodatkowych odbiorców do istniejącego układu wodociągowego np. nowe osiedla mieszkaniowe, zakłady i ośrodki usługowe

- zmieniają się warunki zasilania w wyniku przebudowy czy rozbudowy systemu wodociągowego.

W zasadzie wszystkie te czynniki należałoby uwzględnić w kompleksowym hydraulicznym obliczaniu systemu wodociągowego. Jednakże ze względu na małą dokładność metod prognozowania i matematycznego ujmowania warunków pracy systemu nie można sformułować precyzyjnie założeń projektowych (np. ilość i zmienność zapotrzebowania na wodę. Dlatego obliczenia hydrauliczne czy optymalizacyjne przeprowadza się dla kilku lub co najwyżej kilkunastu wariantów, najczęściej skrajnych i z jakichś względów charakterystycznych. Nie bez znaczenia jest również niedoskonałość metod obliczeniowych jak również niepewność danych, chociażby chropowatość rur.

Tematy na egzamin z przedmiotu :

„Sieci i wybrane obiekty wodociągowe”

2011.06.16

1. Narysuj schemat przykładowego sposobu ujmowania wód infiltracyjnych wraz z objaśnieniami

2. Od jakich parametrów zależy oporność właściwa przewodu wodociągowego ?

3.Czym charakteryzuje się stabilność fizyko-chemiczna wody ?

4. Jaką zależność chropowatości od wieku przewodu (czasu eksploatacji) przyjmuje się najczęściej w prognozowaniu zjawiska wzrostu oporności hydraulicznej przewodów wodociągowych ?. Podaj przykładowe wartości chropowatości przewodów eksploatowanych przez okres kilkunastu lat.

1. Narysuj schemat przykładowego sposobu ujmowania wód infiltracyjnych wraz z objaśnieniami

Np.

Rys. 2. Ujęcie infiltracyjne za pomocą stawów infiltracyjnych

1 - rzeka, 2 - wał przeciwpowodziowy, 3 - lewar, 4 - stawy infiltracyjne, 5 - studnia zbiorcza lub pompownia, 6 - czerpnia, 7 - studnie ujmujące wodę

lub

2. Od jakich parametrów zależy oporność właściwa przewodu wodociągowego ?

Oporność właściwa, C (s²/m⁶)

Oporność właściwa jest parametrem reprezentującym jednostkowy opór hydrauliczny rurociągu o danej średnicy d i chropowatości k - przy założeniu stałej niezależnej od temperatury i prędkości przepływu wartości współczynnika oporów liniowych tarcia λ.

Parametr ten opisuje związek λ. i d w następującej postaci:

= C (6)

3 Czym charakteryzuje się stabilność fizyko-chemiczna wody ?

Woda stabilna charakteryzuje się tym, że jej skład i właściwości pozostają bez istotnych zmian w czasie przepływu przez przewody a także w czasie magazynowania w zbiornikach.

Woda stabilna pod względem fizykochemicznym nie rozpuszcza węglanów wapnia a jednocześnie nie wytrącają się one z wody.

Niestabilność wody wiąże się z brakiem równowagi węglanowej w wodzie co powoduje wytrącanie się węglanu wapnia, albo też z jej właściwościami korozyjnymi powodującymi rozpuszczanie węglanu wapnia. Wody niestabilne wymagają dodatkowych procesów polegających na pozbawieniu ich własności korozyjnych bądź przywrócenia im równowagi węglanowej.

Wody naturalne, głównie podziemne. o małej twardości węglanowej i dużej zawartości dwutlenku węgla, są na ogół agresywne. Te same własności może wykazywać również woda uzdatniona, w której na skutek reakcji chemicznych zawartość dwutlenku węgla znacznie wzrasta przy jednoczesnym obniżeniu zasadowości np. po procesie koagulacji. W wyniku innych procesów uzdatniania jak np. napowietrzania lub wapnowania, woda nabiera zdolności do wytrącania osadów. Wówczas po usunięciu dwutlenku węgla z wody, równowaga węglanowa zostaje naruszona co może spowodować wytrącanie się węglanów i odkładanie ich na ścianie przewodu.

4. Jaką zależność chropowatości od wieku przewodu (czasu eksploatacji) przyjmuje się najczęściej w prognozowaniu zjawiska wzrostu oporności hydraulicznej przewodów wodociągowych ?. Podaj przykładowe wartości chropowatości przewodów eksploatowanych przez okres kilkunastu lat.

k_ot = k_o + α_r t

gdzie: k_ot - chropowatość (pozorna) rurociągu po t latach eksploatacji, mm

k_o - chropowatość (pozorna) rurociągu na początku eksploatacji, mm

α_r - średni roczny przyrost chropowatości, zależny od własności fizyko-chemicznych wody i od średnicy rurociągu, mm/rok

t - czas eksploatacji, lata.

Przykładowe wartości : Duzy przedział praktycznie od 1 - do kilkudziesięciu mm.

Tematy na egzamin z przedmiotu :

„Sieci i wybrane obiekty wodociągowe”

2011.06.20

1. Wymień czynniki wpływające na wzrost oporności hydraulicznej przewodów wodociągowych oraz parametry charakteryzujące tę oporność

2. Wymień i krótko scharakteryzuj podstawowe czynniki wpływające na zmiany jakości wody przesyłanej siecią wodociągową

3. Wymień i scharakteryzuj podstawowe elementy sieci wodociągowej w procesie tworzenia modelu komputerowego - struktury sieci

4. Na czym polega kalibrowanie modelu komputerowego sieci wodociągowej ?

Ad. 1

Proces wzrostu oporności przewodów wodociągowych jest uzależniony od wielu czynników, z których część zmienia się w czasie:

• materiał rury i elementów armatury,

• średnica przewodu

• rodzaj i sposób wykonania izolacji wewnętrznej rur

• stan techniczny rur i izolacji wewnętrznej oraz armatury

• warunki hydrauliczne pracy sieci związane ze zmiennością rozbiorów wody (zmiany (głównie obniżenie) prędkości i ciśnienia (głównie wzrost) wody

• lokalizacja i przeznaczenie przewodu

• sposób eksploatacji sieci

• jakość wody przepływającej przewodem pod względem fizyko-chemicznym i bakteriologicznym

• technologia uzdatniania wody (woda uzdatniona)

• jakość wody ujmowanej (woda surowa).

Oporność przewodów świadczy o ich sprawności hydraulicznej. Sprawność przewodu eksploatowanego przez t lat można scharakteryzować za pomocą kilku parametrów:

1. współczynnika oporów liniowych, λ_t

2. oporności właściwej, C_t

3. przepływności właściwej, M_t.

Ad.2

Głównymi czynnikami wpływającymi na zmiany jakości wody w sieci są:

• temperatura wody

• czas przebywania wody w sieci związany z warunkami hydraulicznymi panującymi w sieci (małe prędkości przepływu wody),

• materiał przewodów

• procesy uzdatniania

• wtórny rozwój mikroorganizmów w sieci

• korozja przewodów i elementów wyposażenia technicznego

• awarie przewodów.

Ad 3

W celu zobrazowania układu i struktury sieci wodociągowej w postaci modelu, korzysta się z dwóch rodzajów elementów (rys.1):

• węzłów,

• gałęzi (odcinków).

Rys. 1 Podstawowe elementy składowe modelu sieci wodociągowej.

Węzły

Są punktami połączeń gałęzi, posiadają indywidualną nazwę oraz mogą pełnić funkcję:

• punktu konsumpcji wody (rozbiory węzłowe),

• punktu dostawy wody (węzłowe źródła),

• zbiornika lub rezerwuaru (magazynowanie węzłowe).

W węźle określane są nominalne rozbiory wody dla każdego odbiorcy „przypisanego” do węzła, kategorię odbiorcy, wzorzec czasowy zmienności rozbiorów, rzędną posadowienia węzła, współrzędne położenia, współczynnik emitera, początkową jakość oraz jakość źródła. Wszystkie węzły powinny mieć zdefiniowaną rzędną powyżej poziomu morza, ponieważ jest ona uwzględniana w obliczeniach hydraulicznych sieci. Zmienność konsumpcji i zasilania w wodę węzłów, które nie są węzłami typu zbiornik, rezerwuar, muszą być znane przez okres czasu, w którym sieć jest analizowana. Węzły magazynujące (zbiorniki i rezerwuary) są specjalnymi typami węzłów, gdzie istnieje swobodne zwierciadło wody. Istotny jest minimalny i maksymalny dopuszczalny poziom wody w zbiorniku. Zbiornik typu - rezerwuar zwykle używany jest do opisu zewnętrznych źródeł wody takich jak jeziora, rzeki, studnie.

Gałęzie

Łączą węzły, a składają się na nie odcinki przewodów i inne związane z nimi urządzenia. Każda gałąź stanowi połączenie dwóch węzłów i posiada swoją indywidualna nazwę. Każda gałąź również może być otwierana i zamykana (niezależnie od wprowadzenia na niej elementu odcinającego), co pozwala na szybką obserwację efektów odcięcia i przywrócenia przepływu w gałęzi na pozostałą część sieci. Gałąź zamknięta jest ignorowana podczas symulacji. Gałęziami są następujące elementy: przewód (odcinek przewodu), zasuwa, przepustnica, zawór regulujący przepływ, pompa, zawór zwrotny, zawór redukujący ciśnienie (reduktor ciśnienia), zawór podtrzymujący ciśnienie, zawór ograniczający ciśnienie. Działanie niektórych urządzeń takich jak pompy, zawory może być regulowane w funkcji czasu, napełnienia zbiornika, ciśnienia w węźle lub przepływu na odcinku.

Ad.4

Jest to proces dostosowywania elementów modelu tak, aby wyniki symulacji odpowiadały rzeczywistym parametrom pracy sieci. Kalibrację wykonuje się zazwyczaj na podstawie porównania wyników obliczeń (ciśnienia i przepływu w ustalonych punktach sieci) z wynikami pomiarów na sieci. Dostosowanie przeprowadza się poprzez:

• analizę skonstruowanego modelu - struktury sieci,

• sprawdzenie prawidłowego układu powiązań elementów tworzących model i ich pracy,

• sprawdzenie i ewentualne dopasowanie oszacowanych parametrów modelu, a przede wszystkim chropowatości przewodów, oporów miejscowych oraz rozkładu przestrzennego i wielkości rozbiorów wody/dopływu ścieków.

1

---