Systemy zaopatrzenia w wodę miast i aglomeracji miejsko-przemysłowej - pojęcia podstawowe. System zaopatrzenia w wodę stanowi układ współdziałających elementów, których zadaniem jest dostarczanie wody do poszczególnych odbiorców w niezbędnej ilości pod odpowiednim ciśnieniem i o odpowiedniej jakości o każdej porze w ciągu założonego okresu eksploatacji. W systemie zaopatrzenia występują elementy: ujęcia wody, pompownie, zakłady uzdatniania wody (stacje uzdatniania wody), zbiorniki zapasowo-wyrównawcze (stacyjne i sieciowe), sieci przewodów wodociągowych Części składowe systemu mogą się zmieniać w zależności od miejscowych warunków naturalnych, rodzaju potrzeb odbiorców oraz ze względów ekonomicznych. Pod względem terytorialnym możemy wyróżnić: system grawitacyjny (rys. 5), system pompowy (rys. 4, 6), system mieszany, system jednostrefowy i wielostrefowy (rys. 6), system z jednym lub wieloma źródłami zasilania (rys. 7).W zależności od roli, jaką spełniają przewody wodociągowe w układzie sieci możemy podzielić je na następujące rodzaje: Przewody tranzytowe - ich zadaniem jest doprowadzenie wody z ujęcia do stacji uzdatniania, ze stacji uzdatniania do początku magistrali miejskiej. Z przewodów tranzytowych nie pobiera się wody po drodze. Magistrale (przewody główne) - zadaniem ich jest doprowadzenie wody do poszczególnych dzielnic miasta, zakładów przemysłowych. Na ogół do przewodów głównych lub też magistral zalicza się przewody od Φ300 mm. (Przewody główne służą do zasilania przewodów rozdzielczych.) Przewody rozdzielcze - układa się wzdłuż większości ulic w mieście. Z tych przewodów odbiorcy pobierają wodę przez połączenia domowe. Ich średnica nie powinna być mniejsza od Φ100 mm w miastach i osiedlach oraz Φ80 mm w wodociągach wiejskich. Połączenia domowe - odcinki przewodów wodociągowych łączące sieć rozdzielczą z poszczególnymi budynkami i innymi obiektami budowlanymi. Podstawowe układy wodociągowe. W układzie ujęcie wody - sieć wodociągowa - zbiornik możemy wyróżnić następujące warianty: - ze zbiornikiem początkowym (przepływowym lub bocznym) (rys. 2) - ze zbiornikiem końcowym (rys. 2, 3). - ze zbiornikiem centralnym (pośrednim) (rys. 2) - schemat wodociągu z pompami w jednym budynku (rys. 4) - schemat wodociągu grawitacyjnego (rys. 5) - podział wodociągu na strefy ciśnieniowe (rys. 6) Możemy wyróżnić 3 podstawowe układy sieci: Sieć rozgałęzieniowa (promienista) - odznacza się tym, że przewód magistralny o dużej średnicy dzieli się na przewody o średnicach stopniowo zmniejszających się i ślepo zakończonych. Woda dopływa do każdego z punktów rozbioru z jednej tylko strony. System ten ma wiele wad, z których najważniejsza to konieczność wyłączania wody dla całej dzielnicy czy osiedla w przypadku uszkodzenia jednego z początkowych odcinków sieci. Zasilenie tylko z jednej strony może być niebezpieczne ze względów przeciwpożarowych. Sieć promienistą stosuje się najczęściej w wodociągach w zakładach przemysłowych, w wodociągach tymczasowych na budowie lub małych wodociągów komunalnych. Układ promienisty może stanowić również etap przejściowy do budowy sieci pierścieniowej. Schemat sieci promienistej: 1. Przewód tranzytowy 2. Przewody magistralne 3. Przewody rozdzielcze 4. Połączenie domowe Sieć pierścieniowa (obwodowa) - gwarantuje dużą niezawodność w dostawie wody oraz większą niż w przypadku sieci rozgałęzieniowej stabilność ciśnienia. W przypadku uszkodzenia odcinka sieci woda dopływa w sieci z innych kierunków. Również względy pożarowe przemawiają za układem pierścieniowym. Ponadto sieć pierścieniowa lepiej znosi uderzenia hydrauliczne powstające przy gwałtownym zatrzymaniu przepływu wody. Wadami sieci pierścieniowej jest to, że jest dłuższa i kosztowniejsza od promienistej. Strefowanie sieci Normalnie ciśnienie w sieci wodociągowej wynosi nie więcej niż 3do4 at. Ciśnienie takie wystarcza na pokrycie zapotrzebowania wody przy zabudowie 6+8 kondygnacyjnej. Maksymalne ciśnienia- nic przekraczają 5do6 at. W wielu wypadkach jednak teren jest bardzo zróżnicowany pod względem wysokości, przy którym różnice poziomów powodują konieczność przekraczania podanych wartości ciśnienia. W tej sytuacji miasto dzielimy na strefy ciśnienia: dolną i górną. Podział może być dwojaki: równoległy lub szeregowy. Rysunek 6a przedstawia równoległy podział na strefy. Ze wspólnej pompowni prowadzi się oddzielne przewody zasilające do obu stref Każda strefa ma swój własny zespół pomp. Na rys 6b pokazano schemat szeregowego podziału na strefy. W tym wypadku cała ilość wody dla osiedla jest tłoczona do strefy pierwszej i do pompowni, którą buduje się specjalnie do tłoczenia wody z przewodów pierwszej strefy do przewodów strefy drugiej. Strefowanie równoległe wymaga jednego budynku stacji pomp, natomiast zachodzi konieczność układania drugiej sieci przewodów. Strefowanie zaś szeregowe wymaga 2 budynków i jednej sieci - bardziej rozległej, W praktyce częściej spotykamy Strefowanie szeregowe. Przy strefowaniu szeregowym można zamiast drugiego wysokiego zbiornika zastosować np. hydrofor. Klasyfikacja wód występujących w przyrodzie. Źródłem wody dla wszystkich wodociągów są zazwyczaj jej naturalne zbiorniki: 1wody opadowe, wody płynące, wody jezior, wody sztucznych zbiorników (zalewy) - określa się je jako źródła powierzchniowe 2.jeżeli po wodę trzeba sięgać w głąb ziemi, wówczas mamy do czynienia z wodami podziemnymi (wgłębnymi) 3.oddzielną grupę stanowią wody źródlane, które wydobywają się samodzielnie na powierzchnię ziemi dzięki sprzyjającemu układowi podziemnych warstw gruntu 4.wody infiltracyjne Ad. 1.Wody opadowe - pochodzą z opadów i tającego śniegu nadają się do spożycia po uzdatnieniu i dezynfekcji, w Polsce nieprzydatne. Wody płynące - są zazwyczaj mało twarde, posiadają duże ilości zanieczyszczeń mechanicznych i organicznych. Duży wpływ na jakość tych wód mają ścieki, przede wszystkim przemysłowe, odprowadzane do wód otwartych. Temperatura tych wód waha się w granicach +0,3ºC ÷ 20ºC. W zależności od pokrycia zlewni zmienia się mętność i barwa wody. Woda rzeczna wykorzystywana dla celów bytowo-gospodarczych musi być uzdatniana i dezynfekowana. Możliwość wykorzystania tych wód zależy od wielkości i zmienności przepływu, od warunków hydrogeologicznych, od opadów deszczowych w dorzeczu, ilości rumowiska wleczonego i unoszonego itp. Wody stojące (jeziora, zbiorniki naturalne i sztuczne) - wody te mają korzystniejsze cechy niż wody płynące. Woda na głębokości 15m ÷ 20m jest z reguły klarowna, czysta, o temperaturze mało zmiennej, o małej ilości bakterii szkodliwych dla zdrowia. Przydatność zbiorników naturalnych i sztucznych zależy od ich głębokości, rodzaju dna, stopnia zarybienia, możliwości penetracji promieni słonecznych, ilości tlenu w wodzie itp. Strefy jakościowe wody w zbiorniku wody powierzchniowej pokazane są na rys. 1. Strefa I przybrzeżna (litoralna) oraz strefa II przydenna nie nadają się do ujmowania wody. Strefa III pelagiczna zawiera wody najbardziej nadające się dla celów wodociągowych. Ad. 2. Wody podziemne - są zazwyczaj twarde. Posiadają znaczne ilości rozpuszczonych związków mineralnych, duże ilości manganu i żelaza oraz często są kwaśne (nadmiar dwutlenku węgla). Woda podziemna uważana jest za najlepszą dla celów wodociągowych. Z uwagi na duże zanieczyszczenia wód powierzchniowych zasilających wody gruntowe niekiedy zachodzi potrzeba dezynfekcji wody. Temperatura tych wód jest prawie stała, wynosi 7ºC ÷ 12ºC. Przy ujęciach wód podziemnych bierze się pod uwagę głównie: głębokość zalegania warstwy wodonośnej i warunki ciśnienia. Dla celów wodociągowych mogą być ujmowane wody ze strefy saturacji, rys. 2, podział wód podziemnych, tabela 1. W zależności od głębokości zalegania rozróżniamy: Wody zaskórne (rys. 3) występujące pod samą powierzchnią ziemi. Pozbawione są warstwy ochronnej i strefy aeracji. Głębokość zalegania tych wód od kilkanaście do kilkudziesięciu cm pod powierzchnią terenu. Jakość tych wód jest niska, nie wykorzystuje się tych wód dla celów wodociągowych. Wody podziemne płytkie (gruntowe) czerpane z niezbyt głęboko położonych warstw wodonośnych (nie płycej jak 3m). Wody te znajdują się w strefie saturacji, są oddzielone od powierzchni ziemi warstwą nieprzepuszczalną. Zasilane są bezpośrednio od powierzchni terenu przez infiltrację wód opadowych (rys. 5). Wody wgłębne - wody pochodzące z głębiej położonych warstw wodonośnych. Znajdują się w warstwach wodonośnych pokrytych utworami nieprzepuszczalnymi. Wody te prawie wcale nie są wrażliwe na zmiany klimatyczne. Zasilanie tych wód odbywa się przez wychodnie albo za pośrednictwem innych warstw wodonośnych, mających połączenia hydrauliczne z warstwą zasilaną, np. przez szczelinę uskokową lub przez okno hydrogeologiczne (rys. 5, 6). Zwierciadło wód może być swobodne lub napięte (rys. 4). Skład chemiczny wód wgłębnych zależy od rodzaju skał i warstw wodonośnych, poprzez które przepływa woda. Temperatura wód jest zbliżona do średniorocznej temperatury powietrza danego regionu. Kierunek przepływu tych wód zależy od układu warstw wodonośnych. Wody głębinowe zalegają głęboko pod powierzchnią ziemi i są odizolowane od niej wieloma kompleksami utworów nieprzepuszczalnych. Wody te są wysoko zmineralizowane; dla celów wodociągowych nie nadają się. Są nieodnawialne i nie są zasilane. Ad. 3. Oddzielną grupą wód podziemnych są wody źródlane, które wydobywają się samodzielnie na powierzchnię terenu dzięki sprzyjającemu układowi podziemnych warstw gruntu. Główne typy źródeł: źródło skupione (rys. 7), warstwowe (rys. 8), szczelinowe (rys. 9), uskokowe (rys. 10), krasowe (rys. 11), możemy podzielić na: źródła zstępujące (spływające) - woda wydostaje się na powierzchnię pod działaniem sił ciężkości, źródła wstępujące (bijące) - woda wydostaje się pod ciśnieniem górnych warstw gruntu. Wadą źródeł naturalnych jest ich ograniczona wydajność, zaletą małą zawartość bakterii, co pozwala często na pobierane wody bezpośrednio do spożycia (jako wodę pitną).Ad. 4. Wody infiltracyjne - pośrednie wody między wodami powierzchniowymi a podziemnymi. Są to wody powierzchniowe, które wzbogacają zasoby wód gruntowych. Potrzeba stosowania wzbogacania zasobów wód gruntowych wynika z następującego powodu: Pod wpływem zbyt dużego czerpania wody z istniejących zbiorników wody gruntowej, powodującego systematycznie obniżanie się zwierciadła wody wód podziemnych (wiąże się to z zanikaniem podziemnego zbiornika wody) występujące niedobory musimy uzupełnić. Proces ten nazywany jest infiltracją sztuczną (rys. 12, 13).
Obliczenie zapotrzebowania na wodę - zasady obliczania Na terenie miast i osiedli miejskich możemy wyróżnić kilka grup odbiorców wody z wodociągu miejskiego: - gospodarstwa domowe, - zakłady usługowe i inne instytucje o charakterze publicznym, - zakłady przemysłowo-składowe, zakłady budowlane, - odbiorcy wody zużywający wodę do mycia ulic, podlewania zieleni miejskiej, do podlewania ogródków działkowych - woda zużywana przez straż pożarną na cele przeciwpożarowe. Zużycie wody przez odbiorców ulega dużym wahaniom i zmianom w okresie rocznym. Czynniki mające wpływ te zmiany to: - zmieniająca się liczba mieszkańców w mieście, - zmieniający się standard wyposażenia mieszkań w urządzenia sanitarne, - charakter miasta (przemysłowy, przemysłowo - rolniczy, rolniczy) - wielkość przemysłu itp. Duże zmiany zużycia wody występują także w okresach tygodniowych, dobowych, godzinowych. Przy projektowaniu urządzeń wodociągowych stosuje się następujące określenia charakterystycznych zapotrzebowań: Qr- przewidywane łączne zapotrzebowanie wody w ciągu roku w [m3] Qdśr = Qr/365 - średnie dobowe zapotrzebowanie czyli przeciętna z dobowych zapotrzebowań wody w ciągu roku w [m3/d] Qd max = Qdśr Nd maksymalne dobowe zapotrzebowanie czyli największe z przewidywanych dobowych zapotrzebowań w ciągu roku (m3/d] Qh śr = Qdmax/24 średnie godzinowe zapotrzebowanie wody w dobie maksymalnego 24 dobowego rozbioru, czyli przeciętna z godzinowych zapotrzebowań wody w tejże dobie w [m3/h lub dm3/s] Qh max = Qdmax*Ng/24 maksymalne godzinowe zapotrzebowanie wody, czyli największe z godzinowych zapotrzebowań wody w ciągu doby o maksymalnym zapotrzebowaniu dobowym. Wyrażone w [m3/h; dm3/s] Qdmax - jest podstawą projektowania i analizy wydajności takich elementów wodociągu jak: - ujęcia i urządzenia do uzdatniania wody - przewody przesyłowe między ujęciem a stacją uzdatniania - pompownie wody na ujęciu i na stacji uzdatniania - przewody przesyłowe ze stacji uzdatniania do zbiorników (początkowych) wody czystej. Qhmax - jest podstawą obliczania pozostałych elementów wodociągu jak: - pompownie tłoczące wodę do sieci wodociągowej ,sieć wodociągowa gł. rozdzielcza Skalę zmienności zapotrzebowania wody w cyklu rocznym charakteryzują współczynniki nierównomierności: Nd = Qd max / Qd śr - współczynnik nierównomierności rozbiorów dobowych (maksymalne dobowe zapotrzebowania do średniego dobowego zapotrzebowania, w dobie o największym zapotrzebowaniu wody ciągu roku) Nh= Qhmax / Qh śr - współczynnik nierównomierności godzinowych (maksymalne godzinowe zapotrzebowania do średniego godzinowego zapotrzebowania, w dobie o największym zapotrzebowaniu wody w roku). Podstawą wyjściową do obliczania zapotrzebowania na wodę dla wodociągu komunalnego jest ustalenie wskaźników jednostkowych zapotrzebowania na wodę na mieszkańca na dobę (dm3/Md). Liczbę mieszkańców, rodzaj zabudowy, standard wyposażenia mieszkań i terenu ustala się na podstawie ,,Planu Zagospodarowania przestrzenne go". O wyborze sposobu obliczenia zapotrzebowania na wodę decydują: -stadium opracowania -cel opracowania -wymagana szczegółowość informacji- wymagany stopień dokładności obliczeń Do określenia wielkości zapotrzebowania wody wykorzystujemy jednostkowe wskaźniki zapotrzebowania na wodę, określające ilość wody w odniesieniu jednego mieszkańca w mieście (osiedlu) - M lub jednego mieszkańca korzystającego z wodociągu - Mk i jednostki czasu. Obliczenie zapotrzebowania na wodę, możemy wykonać posługując się jedną z trzech metod a mianowicie: l. Metoda z zastosowaniem .. sumarycznego wskaźnika zapotrzebowania na wodę dla na cele bytowo-komunalne i produkcyjne - w przeliczeniu na jednego mieszkańca w mieście lub jednego mieszkańca korzystającego wodociągu" Metodę stosuje się w opracowaniach studialnych i koncepcyjnych charakterze ogólnym np. przy określaniu planu gospodarki wodno-ściekowej w kraju, w danym regionie lub danej zlewni. Największe różnice mogą wystąpić w potrzebach na cele produkcyjne. Zapotrzebowanie na wodę możemy obliczyć w sposób następujący: Qdśr = qM + qtech + qstr, (m3 /d), Qdmax = qMd + qtech + qstr , (m3 /d) Qhmax = 1/24 (qMNdNh + qtech + qstr) , (m3/h) gdzie: q - jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na wszystkie cele na obszarze rozpatrywanej jednostki osadniczej objętej zasięgiem wodociągu (m3 /d) M - liczba mieszkańców na obszarze rozpatrywanej na obszarze rozpatrywanej jednostki osadniczej objętej zasięgiem wodociągu, Nd - współczynnik nierównomierności dobowej dla jednostki osadniczej objętej zasięgiem wodociągu qtech - zapotrzebowanie na cele technologiczne wodociągu, (m3/d), qstr - straty w sieci wodociągowej, (m3/d) Metoda wskaźników scalonych stosowana w koncepcjach programowych projektów podstawowych budowy i rozbudowy wodociągu dla jednostek osadniczych charakterze wielofunkcyjnym. Łączne zapotrzebowanie na wodę w tej metodzie stanowi sumę cząstkowych potrzeb określonych grup odbiorców na podstawie jednostkowych wskaźników scalonych. Zapotrzebowanie na wodę przy wykorzystaniu wskaźników scalonych obliczamy wg następujących wzorów: Qdśr = ΣqMi Mi*10-3 + qp *M 10-3 + qu M 10-3 + qtech + qstr, (m3/d) Qdmax = ΣqMi Mi*10-3 Ndi + qp M 10-3 Ndp + qu M 10-3 Ndu + qtech + qstr (m3/d) ;;;;; Qhmaxi = 1/24 Qmaxi Nhi, qMi - jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na wodę dla danej grupy odbiorców na potrzeby bytowo-komunalne, (dm3/M d), Mi - liczba mieszkańców na terenie objętym zasięgiem sieci wodociągowej w danej grupie odbiorców, qp - jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania wody na potrzeby przemysł (dm3/M d), qu - jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na wodę dla usług, (dm3/M d), M - liczba mieszkańców na obszarze rozpatrywanej jednostki osadniczej objętejzasięgiem wodociągu, Ndi - współczynnik nierównomierności dobowej rozbiorów wody na cele bytowo- komunalne przez poszczególne grupy odbiorców, Ndp - współczynnik nierównomierności dobowej rozbiorów na cele przemysłowe, Ndu - współczynnik nierównomierności dobowej rozbiorów na cele usługowe, qtech - zapotrzebowanie na cele technologiczne wodociągu, (m3/d) qstr - straty w sieci wodociągowej, (m3/d), Qhmaxi - maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę dla danej grupy odbiorców, (m3/h), Qdmaxi - maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę dla danej grupy odbiorców, (m3/d), Nhi - współczynnik nierównomierności godzinowej rozbioru wody dla danej grupy odbiorców. Całkowite maksymalne godzinowe i minimalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę dla jednostki osadniczej oblicza się uwzględniając niejednoczesność wystąpienia maksymalnych ( minimalnych) potrzeb wszystkich odbiorców wody w ciągu tej samej godziny w dobie o maksymalnym zapotrzebowaniu. W tym celu należy ustalić % rozkład godzinowy rozbioru wody przez poszczególne grupy odbiorców wody w ciągu doby o maksymalnym zapotrzebowaniu wody. Wielkość zapotrzebowania na wodę w każdej godzinie tej doby oblicza się ze wzoru: Qh(j) = Σ n i=1 Pi(j) Qdmaxi 1/100 , gdzie: Pi(j) - % zapotrzebowania na wodę przez danego odbiorcę wody w j-tej godzinie doby o maksymalnym zapotrzebowaniu, Q h(j) - zapotrzebowanie na wodę w j-tej godzinie doby o maksymalnym zapotrzebowaniu, (m3/d), Qdmaxi - maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę przez danego odbiorcę, (m3/d),n- liczba grup odbiorców w j-tej godzinie Maksymalna i minimalna wartość (w zestawieniu sum rozbioru w poszczególnych godzinach doby) są wartościami maksymalnego i minimalnego rozbioru godzinowego wody w dobie o maksymalnym rozbiorze dla jednostki osadniczej (Qhnax i Qhmin). Tabela 3.11 str. 2/3 - w załączeniu - Metoda wskaźników szczegółowych - zapotrzebowanie na wodę określa się na podstawie szczegółowych wskaźników jednostkowych dla różnych potrzeb odbiorców występujących na terenie miejskich jednostek osadniczych. Metoda ta jest najbardziej dokładna, ale zarazem najbardziej pracochłonna. Obliczenie polega na zsumowaniu zapotrzebowań dla poszczególnych odbiorców występujących na danym terenie. Podstawowe wzory do obliczenia Qdśr = qi Li, (m3/d) Qdmaxi = qi Li Ndi, (m3/d) Qhmaxi = 1/24 qi Li Ndi Nhi, (m3/h) gdzie: Qdśr i - średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę przez danego odbiorcę, (m3/d), Qdmax i - maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę przez danego odbiorcę, (m3/d), Qhmax i- maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę przez odbiorcę, (m3/h) qi - jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na wodę przez danego odbiorcę, (m3/odbiorcę/dobę), Li - liczba odbiorców wody Ndi, Nhi - współczynniki nierównomierności dobowej i godzinowej rozbioru przez danego odbiorcę, Maksymalne i minimalne godzinowe zapotrzebowanie podobnie jak w przypadku stosowania wskaźników scalonych, powinno uwzględniać niejednoczesność występowania maksymalnych i minimalnych potrzeb wszystkich odbiorców wody w ciągu tej samej godziny. Dla ustalenie godziny o maksymalnym zapotrzebowaniu wody i godziny o minimalnym zapotrzebowaniu w ciągu doby o maksymalnym zapotrzebowaniu na wodę, należy ustalić % rozkład godzinowy rozbioru wody przez poszczególne grupy odbiorców wody w poszczególnych godzinach doby o maksymalnym zapotrzebowaniu wody. Dalszy tok postępowania jak w pt 2. Wartość wskaźników zapotrzebowania na wodę ustala się na podstawie: - wytycznych do programowania zapotrzebowania lub danych literaturowych - danych statystycznych zużycia wody z wodociągu miejskiego. W wytycznych podane są wartości scalonych i szczegółowych wskaźników jednostkowych zużycia wody w dobie o średnim zapotrzebowaniu wody oraz współczynniki nierównomierności dobowej Nd i godzinowej Nh dla następujących potrzeb: l. Potrzeby ogólno-komunalne mieszkalnictwa,instytucji, zakładów i urzędów usługowych, na utrzymanie czystości ulic i placów, polewanie ogródków i działek, polewanie zieleni miejskiej, potrzeby wody dla komunikacji zbiorowej i indywidualnej 2.Potrzeby przemysłu (przemysł, tereny składowe i zaplecze budownictwa) 3Potrzeby technologiczne wodociągu łącznie ze stratami na ujęciu i stacji uzdatniania wody około 3+5% Qdśr (na cele ogólno-komunalne i przemysłowe), 4Potrzeby na płukanie sieci wodociągowej i zbiorników sieciowych wraz ze , stratami w sieci, około 10% Qdśr (na cele ogólno-komunalne i przemysłowe), 5Straty w sieci tranzytowej około 2%) Qdśr (na cele ogólno-komunalne i przemysłowe), 6Zapotrzebowanie na cele przeciwpożarowe (uwzględniane wyłącznie przy obliczeniu Qhmax). Suma potrzeb poz. od 1 -+- 6 jest zapotrzebowaniem wody brutto dla jednostki osadniczej. Przy ustalaniu wskaźników jednostkowych zużycia wody możemy posłużyć się również Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 14.01.2002 r. w sprawie określania przeciętnych norm zużycia wody. Dz. U. z 2002 r. nr 8, poz. 70. Stosowane do określania przeciętnych norm zużycia wody i ilości odprowadzanych ścieków w obiektach w których jest brak urządzeń do pomiaru zużywanej wody. - Straty w sieci tranzytowej przyjmuje się około 2o/0Qdśr (całkowitego średniego zapotrzebowania na cele ogólno-komunalne i przemysłowe). Wodociąg powinien zapewnić dostarczenie wody do celów przeciwpożarowych.
Określenie i klasyfikacja ujęć wody. Ujęcia wody są to zespoły urządzeń technicznych wraz z budowlami służącymi do pobierania wody powierzchniowej lub gruntowej dla potrzeb wodociągu, z ewentualnym wstępnym oczyszczaniem na poszczególnych urządzeniach stanowiących integralną część ujęcia (kraty, siatki), lecz bez urządzeń do podnoszenia wody. Zatokowe (rys. 1, 2) - stosuje się na rzekach o prędkości > 0,3 m/s, w których w okresie zimowym, powstaje zwarta pokrywa lodowa, tworzy się śryż i lód denny, oraz na rzekach niosących dużą ilość mineralnych zawiesin, które powodują zasypywanie czerpni. Zatoki mogą być wysunięte z brzegu (rys. 1a, b) lub zrównane z brzegiem (rys. 1e). Zatoki wysunięte poza brzeg rzeki zwężają jej koryto co powoduje zwiększanie prędkości przepływu i tworzą się wiry zmieniające naturalny przepływ wody rzeki. Wejście do zatoki wykonuje się pod prąd lub z prądem (rys. 1a, b). Przy zatoce usytuowanej pod prąd zanieczyszczenia powierzchniowe niesione górnymi prądami będą wpływały do zatoki (linie ciągłe), natomiast prądy denne będą omijały zatokę (linia przerywana). Aby zapobiec zamulaniu zatoki wykonuje się obustronne wejścia, lokalizując ujęcie wody w środku przy przegrodzie (rys. 1g). Usytuowanie zatoki może być również równoległe do kierunku przepływu wody w rzece lub pod kątem (rys 1h, i). W zatoce przy zmniejszonej prędkości przepływu zawiesiny opadają na dno, natomiast na powierzchnię wypływa śryż, tworząc przy dalszym zamarzaniu pokrywę lodowa. Ujęcie składa się z zatoki i umieszczonej w niej czerpni po przeciwległej stronie do wlotu do zatoki, najczęściej czerpni typu brzegowego lub nurtowego oddalone od brzegu. Prędkość przepływu w kanale wlotowym nie powinna przekraczać 0,2 m/s i nie powinna być większa nić 25% prędkości wody w rzece. Ta prędkość zabezpiecza zatokę przed wpływaniem cięższych zanieczyszczeń niesionych z prądem. Głębokość zatoki odpowiada głębokości rzeki zwiększonej o 0,5 ÷ 1,0 m na gromadzenie osiadających zawiesin i piasku. Prędkość wody w zatoce powinna wynosić 0,05 ÷ 0,10 m/s i nie powinna być większa od prędkości wody w rzece w okresie tworzenia się śryżu. Okna wlotowe (czerpne) powinny być umieszczone tak, aby dolna krawędź otworu znajdowała się co najmniej 0,5 m nad dnem, a górna 0,2÷0,3 m poniżej dolnej powierzchni pokrywy lodowej (grubość pokrywy lodowej należy przyjąć o 1/3 większą od maksymalnej grubości lodu w rzece). Szerokość zatoki powinna uwzględniać gabaryty sprzętu służącego do czyszczenia zatoki. Wlot do zatoki powinien posiadać zamknięcia, służące do zamykania zatoki. Pojemność zatoki powinna uwzględniać czas zatrzymania w niej wody na okres 0,5÷4 h przy stanie powodziowym. Korona obwałowania zatoki powinna być wyprowadzona ponad poziom wody 100-letniej (katastrofalnej) o 1 m. Skarpy zatoki powinny być wzmocnione brukiem, trylinką, dryblami ułożonymi na warstwie infiltracji itp. Filtrowe - stosowane są gdy wydajność wodociągu jest mniejsza od 200 dm3/s i głębokość przy zmiennym poziomie wody jest mała. Ujęcie składa się z następujących podstawowych części: 1 - czerpni wody założonej w nurcie rzeki (głębokość rzeki w miejscu założenia czerpni ma być większa od 2,5 m), 2 - doprowadzenia wody do studni zbiorczej rurociągami dosyłowymi najczęściej grawitacyjnymi lub za pomocą lewarów, 3 - studni zbiorczej zabudowanej na brzegu, 4 - komory czerpnej i stacji pomp (rozwiązanie podobne jak przy ujęciach w/w). Schematy ujęć: rys. 1-14. Woda przez wlot w nurcie rzeki dopływa rurociągiem dosyłowym grawitacyjnym lub lewarem do studni zbiorczej umieszczonej na brzegu, skąd przepływa do komory czerpnej, a następnie jest zasysana przewodami ssawnymi pomp i przetłaczana do następnych elementów wodociągu, np. stacji uzdatniania wody. Prędkość przepływu w przewodach grawitacyjnych powinna wynosić 0,7 ÷ 0,9 m/s (nie powoduje ona dużych strat hydraulicznych, a jednocześnie zapewnia samooczyszczenie rur z zawiesin). Okresowo przewody czerpne należy płukać odwrotnym strumieniem wody. Czerpnie zanurzone mogą mieć różny kształt, np. w postaci perforowanej rury, kosza lub krótko obciętego przewodu zabezpieczonego na wlocie kratą przed napływem części stałych do ujęcia. Najczęściej średnica przewodu grawitacyjnego wynosi 100 mm; stosuje się co najmniej dwa przewody. Dość często czerpnie osadzone są na ruchomych odcinkach rur i mogą być łatwo podnoszone (połączenia przegubowe) z wody w celu ich oczyszczenia (rys. 9). Na rzekach spławnych czerpnie powinny być oznakowane bojami lub tabliczkami na brzegach (rys. 11). Prędkość wlotowa do czerpni nie powinna przekraczać 0,2 m/s. Górna krawędź czerpni powinna być zatopiona na głębokości dwóch średnic jej wlotu, lecz nie głębiej jak 0,5 m od najniższego poziomu wody, jednak nie mniej niż 0,3 m od dolnej krawędzi lodu. Dolna krawędź wlotu minimum 0,5 m powyżej dna. Wieżowe - budowane są dla ujęć z dużych głębokości w pewnym oddaleniu od brzegu (duże rzeki, jeziora, zb. retencyjne itp.). Czerpnie umieszczamy na jednym lub kilku poziomach. Stanowią one odmianę ujęć brzegowo-komorowych. Różnią się większą liczbą komór i większymi wymiarami. W zależności od lokalizacji kształt ujęcia w rzucie poziomym może być zbliżony do koła, elipsy lub do filara zabezpieczonego izbicą od strony napływu wody (rys. 15, 16, 17). Kołowe przekroje stosowane są przy głębokich, bardzo wolno płynących wodach, kształty wydłużone przy silnym prądzie i w miejscach narażonych na dynamiczne działanie lodu i spływającej kry. Ujęcia wieżowe powinny mieć co najmniej dwie komory krat i sit oraz smoków dla zapewnienia ciągłości pracy ujęcia. W ujęciach tych okna i komory wykonywane są podobnie jak w ujęciach brzegowo-komorowych. W zależności od miejsca poboru (ujmowania) wody ujęcia możemy podzielić na: Ujęcia wód powierzchniowych. Wśród ujęć wody powierzchniowej możemy wyróżnić: 1.1. Ujęcia wód opadowych. 1.2. Ujęcia wód powierzchniowych płynących Ujęcia wód z rzek średnich i dużych. Ujęcia wód potoków i małych rzek 1.3 Ujęcia wód powierzchniowych stojących - ze zbiorników naturalnych. 1.4 Ujęcia wód powierzchniowych stojących - ze zbiorników sztucznych Ujęcia wód podziemnych. Możemy tutaj wyróżnić: Ujęcia płytkich wód podziemnych za pomocą ciągów drenażowych. Ujęcia płytkich wód podziemnych za pomocą galerii zbiorczych. Ujmowanie za pomocą studzien kopanych, Ujęcia wód podziemnych za pomocą studni wierconych. Ujmowanie wód podziemnych za pomocą zespołu studzien. Ujęcia za pomocą studni promienistych Ujęcia wód ze źródeł naturalnych. Ujmowanie wód powierzchniowych Konstrukcja ujęcia wód powierzchniowych zależy od rodzaju wody, jej cech charakterystycznych, topografii i układu terenu, od wielkości projektowanego wodociągu. Ujmowanie wód płynących: Ujęcia te lokalizuje się w górze rzeki powyżej miasta czy osiedla, najlepiej na brzegu wklęsłym rys nr 14 gdzie głębokość nurtu i prędkość przepływu wody gwarantuje utrzymanie koryta w czystości, w odróżnieniu do brzegu wypukłego gdzie tworzą się odkłady i zamulenie dna koryta oraz wlotu do ujęcia. Brzeg wklęsły na odpowiedniej długości powyżej i poniżej ujęcia należy umocnić (zabezpieczenie przed podmyciem). Lokalizacja ujęcia nie może stanowić przeszkody przy przepływie wielkich wód powodziowych oraz dla taboru pływającego. Na rzekach i potokach ujęcia lokalizujemy na brzegach (niekiedy spiętrzamy wodę, gdy głębokość jest zbyt mała). Na większych rzekach, gdy nurt jest odsunięty od brzegu wlot ujęcia sytuuje się w nurcie. Okna wlotowe ujęcia powinny być zabezpieczone przed śryżem oraz lodem dennym i powierzchniowym. Umieszcza się je około 1,0+1,5 m poniżej zwierciadła wody przy niskim stanie i 1,0 + 1,5 m ponad dnem rzeki. Lód denny powstaje wówczas, gdy płynąca woda z powodu dużej prędkości przepływu nie zamarza na powierzchni, lecz ulega przechłodzeniu (w całej objętości). Lód denny osadza się na wszystkich elementach dennych ujęcia np. kraty, betonowe elementy itp. Przed lodem dennym chronimy się lokalizując ujęcia np. w zatokach, w których tworzy się pokrywa lodowa( małe prędkości przepływu). Wloty należy sytuować równolegle do strug płynącej wody lub kierować go ku dolnej wodzie (inny kierunek powoduje zatykanie okien wszelkimi zanieczyszczeniami niesionymi przez wodę· W oknach wlotowych umieszcza się kraty rzadkie o prześwitach 50 +250 mm lub gęste o prześwicie 10+25 mm, często podgrzewane parą (para odpadowa zakładu przemysłowego lub elektrycznie, co zabezpiecza je przed zamarzaniem. Prędkość wlotowa powinna wynosić 0,1+0,2 m/s. Wszystkie ujęcia muszą posiadać strefę ochrony sanitarnej. Wybór rodzaju ujęcia zależy od wielkości cieku, ilości pobieranej wody, położenia miasta, osiedla, zakładu przemysłowego, stanów charakterystycznych cieku, głębokości cieku przy. stanach niskich, warunków geologicznych, hydrologicznych itp. Ujęcia wód rzek średnich i dużych Ujęcia wody dla rzek średnich i dużych mogą być brzegowe, zatokowe, nurtowe, i wieżowe. Ujęcia brzegowe: Ujęcia te budowane są dla wodociągów o wydajności q≤5 200 dm3/s, i rzekach uregulowanych niosących małe ilości zawiesin, o prędkości ≤ 0,3 m/s. Rozróżniamy ujęcia brzegowe: a. Otwarte składają się z kanału lub przewodu wlotowego, przez, który woda płynie grawitacyjnie do studni zbiorczej lub rozdzielczej usytuowanej na brzegu w pewnym oddaleniu rys 15, 16. b. Ujęcia brzegowe komorowe rys nr 17, 18: Budowane są najczęściej przy brzegu z wysunięciem w koryto rzeki, w kształcie skrzyni z komorą przedzieloną wewnątrz ścianą na dwa mniejsze - osadową i czerpną. Komora osadowa, do której dopływa woda przez okna czerpne jest zabezpieczona kratami (pierwszy stopień oczyszczania wody) przed dostaniem się pływających lub zawieszonych w wodzie mechanicznych zanieczyszczeń, które mogłyby zatkać lub uszkodzić pompy. Kraty wykonane są z rurek lub prętów stalowych o prześwicie od 50 do 200 mm. Komora ta jest jednocześnie osadnikiem dla drobnych i łatwo opadających zawiesin. Oddzielona jest ona od źródła wody i komory następnej progami (dno komory wlotowej i czerpnej jest obniżone ok. 0,5 + 1,0 m) dla zatrzymania zawiesin wleczonych po dnie. W drugiej komorze czerpnej - umieszczone są smoki przewodów ssawnych. Miedzy komorami w dzielącej je ścianie wykonane są okna zasłonięte kratami gęstymi o prześwicie 10 do 25mm lub siatkami, które stanowią drugi mechaniczny stopień oczyszczenia wody. Im otwory w siatkach mniejsze tym bardziej musi być zmechanizowane ich czyszczenie. Kraty mogą być czyszczone mechanicznie lub ręcznie. Wszystkie okna muszą mieć możliwość szczelnego ich zamknięcia za pomocą zasuw płytowych lub szandorów (rys 15,16,17) czyli bali drewnianych uszczelnionych i ułożonych w specjalnych na ten cel pozostawionych podłużnych, pionowych wnękach. Okna czerpne mogą być usytuowane na różnych poziomach dostosowanych do poziomów stanów wody. Okna wlotowe powinny być umieszczone tak, aby dolna krawędź otworu znajdowała się, co najmniej 0,5do1,0m nad dnem, górna krawędź 0,75do1,0m poniżej najniższego poziomu wody (górna krawędź 0,2do0,3m poniżej dolnej powierzchni pokrywy lodowej. Grubość pokrywy należy przyjąć o 1/3 większą od maksymalnej grubości lodu w rzece). Otwory najwyższe powinny być tak rozmieszczone, aby górna krawędź znajdowała się 1,0do1,25 m poniżej najwyższego stanu wody w rzece. Ujęcia te mogą być jedno i wielokomorowe. Dla zabezpieczenia ciągłości pracy ujęcie powinno mieć, co najmniej dwie komory krat, sit i smoków. Przy większej liczbie komór roboczych procent bezpieczeństwa ruchu powinien być ustalony ze względu na kategorię wodociągu, jednak nie powinien być mniejszy od 25%. Stacja pomp może znajdować się w pewnym oddaleniu od ujęcia lub w bezpośrednim jego sąsiedztwie. Wielkość okien czerpnych należy obliczać uwzględniając powierzchnię przekroju prętów kraty. W zależności od warunków lokalnych i zanieczyszczenia wody w obliczeniach należy uwzględnić zmniejszenie prześwitów kraty wskutek zatkani~ które może wynosić 20+50%. Przy stałym mechanicznym oczyszczaniu krat warunek zwiększenia przepustowości kraty można pominąć. Straty ciśnienia na kracie nie powinny przekraczać 0,1 m sł. wody a przy przepływie przez siatki 0,15 + 0,3 m sł. wody. Dla zabezpieczenia krat przed oblodzeniem podgrzewa się je za pomocą prądu elektrycznego, pary lub ciepłej wody. Konstrukcja ujęcia powinna być wykonana z materiałów trwałych i odpornych na działanie korozyjne wody oraz mrozoodpornych. Ze względu na trwałość i opory hydrauliczne konstrukcja powinna być wodoszczelna z powierzchniami gładkimi i zabezpieczonymi środkami wodoszczelnymi. Budowla powinna być zabezpieczona przed uderzeniami spływającego lodu oraz przed naciskiem lodu w czasie od jego powstania do momentu tajenia. Należy przewidzieć tabor pływający, który umożliwi kontrole ujęcia oraz remont, krat, sit i smoków. W pomieszczeniu ujęcia należy przewidzieć miejsca do oczyszczania krat, sit, sposoby ich wyciągania i czyszczenia oraz w miarę potrzeby zabezpieczenie miejsc pracy
Ad 1.2.2. Ujęcia wód potoków i małych rzek
Ujecie wody za pomocą jazu stałego lub ruchomego rys. 18,19 Woda w tego rodzaju ujęciu spiętrzana jest za pomocą jazu do głębokości około 2,50 m. Ujęcie za pomocą progu spiętrzającego rys. nr 20 - zastosowanie na potokach górskich i .małych ciekach nizinnych, których koryto nie jest szersze niż 10-15 cm - stosowane do pobierania małych ilości wody.
Ujmowanie za pomocą progów dennych nie spiętrzonych rys22 Ujecie wody za pomocą studni kopanej
Polega na założeniu w korycie potoku studni o ścianie perforowanej i ujmowaniu w ten sposób wody powierzchniowej i podziemnej rys m 25. Woda ujęta za pomocą studni i odprowadzana jest grawitacyjnie do studni zbiorczej, skąd czerpana jest i pompowana do dalszej obróbki. Dla zabezpieczenia przed wielkimi wodami, krawędź studni należy wyprowadzić 0,5 m powyżej poziomu wielkiej wody. Narzut kamienny na perforowanej części studni spełnia role kraty. Do odprowadzenia wody stosuje się przewody stalowe. Na wlocie do przewodu odprowadzającego wodę należy założyć siatkę lub koszem ssawnym. Przewód po zasypaniu zabezpieczamy przed rozmyciem (podmyciem) narzutem kamiennym. Ad 1.4 Ujęcia wód powierzchniowych stojących - ze zbiorników sztucznych rys. nr 29, 30, 31 Ad 2 Ujęcia wód podziemnych Ad 2a Ujęcia. płytkich wód podziemnych za pomocą ciągów drenażowych. Ujęcie takie stosowane jest dla wodociągów małych qmax≤25 dm3/s. Ujęcia z płytkich wód podziemnych, położonych na głębokości 5-7 m poniżej terenu. Są to ciągi drenowe ułożone w przygotowanym wykopie na jego dnie i obsypane materiałem filtracyjnym rys. m 32 Obsypka najczęściej jedno- ,dwu-, lub więcej warstwowa składa się z kalibrowanych ziaren żwiru i grubego piasku dostosowanych do uziarnienia warstwy wodonośnej i otworów w rurach drenażowych. ateriał obsypki musi charakteryzować się :dużą przepuszczalnością wytrzymałością mechaniczną, odpornością na działanie wody i powietrza( żwiry, piaski kwarcowe), Kształt kruszywa okrągły (należy unikać tłuczni lub grysów), Powinna zapewniać stabilizację gruntu Grubość warstwy obsypki 0,2-0,3m. Od góry rów drenażowy należy przykryć warstwą iłu lub tłustej gliny o grubości 0,5 m , dla zabezpieczenia przed dostawaniem się wód opadowych bezpośrednio do drenu. Pod względem materiałowym najlepsze dreny to ceramiczne i perforowane rury kamionkowe oraz dreny z tworzyw sztucznych. Średnica otworów(perforacji) 15-20 mm rozmieszczone na całej ścianie. układ drenażowy składa się z następujących elementów rys nr 32; 33; 34: 1Kilku ciągów drenażowych 2studni zbiorczej do której dopływa woda z ciągów drenażowych. 3Pompowni lub urządzeń lewarowych odprowadzających wodę ze studni zbiorczej do następnych urządzeń wodociągowych. Ciągi z reguły układa się na spągu warstwy wodonośnej (jeśli jest to możliwe), w odstępach co 30-50m na ciągach należy montować studnie kontrolne średnicy 1,0 m. Minimalne spadki drenów powinny wynosić: la rur 150-200 mm imin = 3 - 5 0/00,200-300 mm imin = 3 0/00, 300 imin = 1- 2 0/00. Prędkość przepływu v = 0,5-0,7 m/s i v < od 1,0 m/s ,W gruntach piaszczystych - v > 0,3 m/s , W gruntach gliniastych v > 0,15 m/s, Przekrój i spadek ciągu drenażowego dobierać na podstawie wyliczonego natężenia przepływu na końcu danego odcinka przyjmując 50% napełnienia przewodu. Ad 2b Ujęcia płytkich wód podziemnych za pomocą galerii zbiorczych. rys. nr 35 la ujmowania płytkich wód podziemnych przy zaleganiu 475 m dla wodociągów średnich o max wydajności qmax ≤200 dm3/s. Współczynnik filtracji k należy ustalić na podstawie pompowań próbnych lub zgodnie z obowiązującymi normami. Obliczeniowy przekrój uzależniony jest od dopływu wody na jednostkę długości i od zapotrzebowania wody. Prędkości wlotowe do galerii dostosowane są do uziarnienia warstwy wodonośnej zgodnie z zasadami podanymi dla drenażu. Przekrój galerii, może być przełazowy (0,75xl,25) lub nieprzełazowy. Galerie buduje się z cegły kanalizacyjnej, betonowe, żelbetowe. Otwory w ścianach galerii okrągłe 10-;-.20 mm lub szczelinowe 10-70 mm. Obsypka filtracyjna piaskowo-żwirowa ścian i sklepień powinna być grubości >50 cm. Powinna się składać z warstw poszczególnych frakcji grubości po 10 cm. Spadek dna galerii 1-30/00. Galerie od góry należy zabezpieczyć przed dostawaniem się wód opadowych, bezpośrednio do galerii warstwą tłustej gliny grubości >50cm. Woda z galerii odpływa do studni zbiorczej skąd czerpana jest przy pomocy lewara lub pomp i przekazywana do dalszych urządzeń. Dostęp do galerii poprzez studzienki kontrolne ustawiane co 50-100 m.
Ujęcie wody gruntowej za pomocą studni kopanej Rys. nr 36,37,38,39,40,41,42 Studnie kopane (szybowe) najwcześniej były stosowane w gospodarstwach wiejskich. Były wykopywane w warstwie wodonośnej a następnie obudowane ściankami drewnianymi, później murem kamiennym lub ceglanym. Obecnie wykonuje się je z kręgów żelbetowych średnicy 1,0 m jako studnie zapuszczane. Studnie zagłębiane były pod zwierciadło wody około 0,6-1,0 m przy czerpaniu wiadrem lub głębiej przy czerpaniu pompą. Studnie głębsze wykonuje się metodą studniarską, która polega na wybieraniu ziemi z dna studni, przy jednoczesnym zapuszczaniu kręgów. Studnie kopane dla potrzeb wodociągowych mają znacznie większą średnicę zwykle 2,0-5,0 m, a głębokość zapuszczenia wynosi około 10+15 m. Zapuszczenie ponad 30,0 m staje się nieekonomiczne. Głębsze wody ujmuje się wyłącznie za pomocą studni wierconych. Rodzaje ujęć za pomocą studzien kopanych mogą być różne w zależności od miąższości warstwy wodonośnej i od głębokości ujęcia rys. nr 36 Pobór wody może być: 1boczny - przez otwory ścienne po zapuszczeniu studni do warstwy nieprzepuszczalnej i zabetonowaniu dna rys. nr 36a 2boczny i denny, - jeżeli miąższość warstwy wodonośnej jest duża rys. 36b, studnia jest zawieszona w warstwie wodonośnej 3denny - rys. nr 36c - przy studni zawieszonej i niezbyt głębokim strumieniu wody gruntowej. W tym wypadku głębokość wody pod studnią musi być > od średnicy studni. Technologia wykonania i zapuszczania studni Studnie kopane składają się z następujących głównych części: 1wieńca (noża) rys.39 - jest on podstawowym elementem studni kopanej za pomocą, którego, studnia pod własnym ciężarem może zagłębiać w grunt. Wieńce mogą być żeliwne, stalowe, żelbetowe a dla mniejszych średnic O -5,0 drewniane. 2muru płaszczowego (płaszcza) - może być wykonany z cegły na zaprawie cementowej, betonu lub żelbetu. Mury z cegieł i betonowe muszą być zabezpieczone kotwami przed urwaniem się w czasie zapuszczania dolnej części studni na sutek przechwycenia przez nacisk ziemi jej górnej części. Kotwy przebiegają od wieńca pionowo do górnych segmentów studni. Długości kotew około 2 m, powinna odpowiadać wysokości poszczególnych segmentów roboczych studni. W murze, co około 2,0 m zakłada się poziome pierścienie wiążące z płaskowników stalowych, do których przymocowane są kotwy dolne i górne, co daje silne połączenie górnych i dolnych segmentów i zabezpiecza mur ocembrowania studni przed urwaniem się. Studnie żelbetowe oblicza się na urwanie się, a więc dodatkowe zabezpieczenia są zbędne. 3obudowy górnej - górna część studni może być zakończona pokrywa lub wykonuje się pomieszczenie np. dla pompowni. Zależy to od warunków miejscowych i potrzeb. Wykonanie studni: . Studnię można wykonywać dwoma sposobami: - na mokro i na sucho - polega na wykonaniu sztucznego obniżenia poziomu wody gruntowej za pomocą pompowania i wykonaniu studni w przygotowanym wykopie. Normalnv tryb wvkonania studni polega na: 1wykonanie w terenie wykopu (z reguły niezabezpieczonego) na głębokość 2-3 m (max do poziomu wody gruntowej), skarpy wykopu w piaskach 1:1, w glinach piaszczystych 1:0,75; w iłach 1:0,5. W gruntach nasypowych należy wykonać zabezpieczenie wykopu. 2wyrównanie dna wykopu, następnie na wyrównanym dnie ustawia się wieniec podstawowy(jedno lub więcej segmentowy). Wieniec ustawia się poziomo na dnie na krótkich balach lub podmurówce z cegły lub słabej zaprawie. Podłoże to służy do ustalenia położenia studni i przeciwdziała nierównomiernemu zagłębianiu się po wykonaniu pierwszego segmentu. 3Na tak ustawionym wieńcu wykonuje się mur studni (z cegły, betonu, żelbetu) na wysokość około 2+3 m, pamiętając o kotwach i pierścieniu w/w. Mur musi być wykonany starannie, aby opuszczenie studni odbywało się ściśle pionowo. Powierzchnia zewnętrzna muru musi być wyprawiona gładko dla zmniejszenia tarcia między gruntem a płaszczem studni. Rys nr 41a . 4Następnie wybieramy ziemię ze środka studni likwidując symetrycznie uprzednio wykonaną podporę pod nożem (należy zwracać uwagę, aby nie skrzywić studnię). Pozbawiony podpory nuż wieńca, pod wpływem ciężaru nadbudowanego segmentu muru zacznie się zagłębiać w głąb gruntu. Rys nr 41b. 5Gdy pierwszy segment wciśnie się w grunt, a opory tarcia nie pozwolą już na dalsze zagłębianie segmentu pomimo podbierania gruntu spod noża, nadbudowuje się następny segment stUdni pamiętając o kotwach i pierścieniu. 6.Tok postępowania powtarzamy aż osiągniemy żądaną głębokość. Rys nr 4lc. 7Najbardziej odpowiedzialną pracą jest podbieranie gruntu spod noża. Dopóki nóż znajduje się powyżej poziomu wody to podbieranie może być kontrolowane bezpośrednio przez pracowników wykonujących podbieranie metodą ręczną. 8Pod wodą ziemię wydobywa się za pomocą różnego rodzaju czerpaków rys nr 40 i 42. 9Studnia powinna opuszczać się równomiernie bez skoków. Nierównomierności osiadania studni możemy przeciwdziałać przez dodatkowe dociążenie studni. A przeszkody takie jak kamienie pod wieńcem należy rozbijać lub usuwać. 10W gruntach łatwo wymywanych można wykorzystywać metodę hydromechanicznego wykonania wykopu pod wieńcem, stosując koparki hydromechaniczne, wymulacze , podnośniki strumieniowe itp. Środki zaradcze w przypadku. gdy ciężar studni jest niewystarczający do pokonania oporów tarcia: l. Obciążenie muru studni dodatkowym ciężarem przez wybudowanie nad studnią podestu i układanie na nim ciężkich przedmiotów, jak np. szyny lub dźwigary stalowe. 2. Obniżenie w czasie bagrowania poziomu zwierciadła wody w studni i w ten sposób przez wywołanie różnicy ciśnień zewnątrz i wewnątrz studni doprowadzenie do rozluźnienia i wypłukania gruntu spod wieńca przez wpływającą z zewnątrz wodę. Sposób ten jest jednak niepewny; można doprowadzić do skrzywienia studni, a nawet uszkodzenia przez jej nagłe obsunięcie się. 3. Podwyższenie poziomu wody w studni ponad zwierciadło wód gruntowych, przez co wpływająca w grunt pod wieńcem woda zmniejsza kąt tarcia między gruntem a murem studni, . zmniejszając tym samym opory tarcia. Sposób ten daje korzystne wyniki w gruntach słabo przepuszczalnych. 4.Wypłukiwanie gruntu spod wieńca przez wtłoczenie pod ciśnieniem wody przez dysze umieszczone w wieńcu studni. Nadaje się do gruntów przepuszczalnych 5. Zastosowanie ciężkich wibratorów na murze studni, co równocześnie ułatwia równomierne opuszczanie studni. 6. Zastosowanie cieczy tiksotropowych wprowadzonych pod ciśnieniem między grunt a mur studni za pomocą systemu przewodów z wylotami ponad wieńcem. Ciecz tiksotropowa zmniejsza bardzo poważnie tarcie między gruntem a murem, tak, że stosunkowo mały ciężar studni wystarczy do pokonania oporów tarcia. 7. Wykonanie lekkiego rozszerzenia płaszcza studni ku dołowi (rozszerzenie płaszcza wykonuje się zwykle na 1/3-1/4 wysokości studni; wynosi ono od l :20 przy studniach do 8 m głębokości, do 1 :50 przy studniach ponad 15m głębokości. 8. Lub wykonanie wieńca o nieco większej średnicy zewnętrznej (ok. 0,10-0,20 m z każdej strony) niż średnica zewnętrzna muru studni (sprzyja to jednak odchyleniu studni od pionu). Ujmowanie wód podziemnych za pomocą studni wierconych
Za pomocą studni wierconych ujmuje się powszechnie zarówno wody płytkie jak i głębokie. Budowę studni wierconej musza poprzedzać badania w celu ustalenia zasobów wody. Studnia wiercona składa się z następujących podstawowych części rys. nr 70: 1Rury filtrowej, którą zakłada się w warstwie wodonośnej. Jest ona przystosowana do przepuszczenia wody i zatrzymania materiału wodonośnego. 2Rury eksploatacyjnej (okładzinowej) stanowiącej osłonę i zabezpieczenie otworu studziennego od warstwy wodonośnej aż do powierzchni ziemi (do obudowy studni). Rury okładzinowe mogą składać się z rur o rożnych średnicach, zależnie od głębokości założenia rury filtrowej. 3Obudowa studni, jest zakończeniem studni i jednocześnie zabezpieczeniem przed jej uszkodzeniem. Rodzaje studni wierconych rys. 43 1 Studnie bezfiltrowe rys. 43 a, b; - studnie te maja rury okładzinowe doprowadzone do warstwy wodonośnej i zamiast filtru mają otwór (w przypadku warstwy wodonośnej skalistej) lub lej (w przypadku warstwy wodonośnej piaszczystej) 2Studnie filtrowe rys. 43 c, d, e - Studnie filtrowe mają rury okładzinowe początkowo doprowadzane do dna warstwy wodonośnej, a następnie po założeniu filtru, podciągnięcie w górę dla odsłonięcia filtru, pozostając jako rury eksploatacyjne rys. 43c - albo okładzinowe, po założeniu :filtru z przedłużona rurą nad filtrową zostają całkowicie wyciągnięte rys. 43d, wreszcie przy znacznych głębokościach, wykonanie jest podobne jak w przypadku (rys. 43c), z tym, że dla dojścia z rurą okładzinową na konieczną głębokość, niezbędne jest uprzednie zapuszczenie rury prowadnikowej , ewentualnie zastosowanie dodatkowo rur pośrednich(teleskopowo) rys. 43e Studnie bezfiltrowe stosuje się przeważnie do ujmowania wody artezyjskiej pod ciśnieniem. Studnie filtrowe - zasadniczym elementem tych studni jest filtr, umożliwia on dopływ wody do studni z równoczesnym zatrzymaniem ziaren warstw wodonośnych. Urządzenie czerpne (rury ssawne pomp, pompy głębinowe) znajdują się wewnątrz studni. Rurafiltrowa składa się z 3 części: rys 43e, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 1.Rury podfiltrowej, która jest o sadnikiem- powinna być zagłębiona w warstwę nieprzepuszczalną, by nie trącić długości czynnej. rys 48,49, 2Rura nadfiltrowa stanowi przedłużenie filtru właściwego, wchodzi w rurę eksploatacyjną, a między tymi dwoma rurami zakłada się uszczelnienie rys. 50,51, 52. 3Filtr właściwy o długości L - decyduje o 'Wydajności studni. Filtry studzienne Konstrukcje :filtrów są różnorodne pod względem elementów składowych jak i materiałów. Można je podzielić na: 1Filtrv peiforowane wykonane z rur zaopatrzone w otwory okrągłe lub prostokątne. 2Siatkowe wykonane z' siatek różnego rodzaju, różnej gęstości osadzonych na rurach szkieletowych perforowanych. 3Fi!trv żwirowe, których powierzchnia filtrująca wykonana jest z obsypki piaskowo żwirowej wokół rur szkieletowych perforowanych rys. 54,62. Ob sypka żwirowa złożona, z dwóch lub trzech warstw nie powinna być w sumie cieńsza niż 15cm. Wykonywanie studzien wierconych rys. 47,64,65,66,67,68,69,70 Studnie wiercone wykonuje się przez odwiercenie odpowiedniego otworu wiertniczego, zabezpieczenie go przez zarurowanie, ustawieniu filtru na ustalonej głębokości oraz na wykonaniu obudowy studni.
2