1.Co to jest wodociąg i jakie obiekty wchodzą w jego skład.

System zaopatrzenia w wodę (system wodociągowy)- to zespół urządzeń służących do zaopatrzenia każdego odbiorcę w wodę o odpowiedniej ilości, o dobrej jakości i pod odpowiednim ciśnieniem.

Wyróżniamy następujące elementy systemu zaopatrzenia w wodę:

• Źródło wody

• Ujęcie wody -ujęcie wód powierzchniowych stojących lub płynących, ujęcie wód podziemnych, ujęcie wód infiltracyjnych

• Stacja uzdatniania wody (lub ZUW)

• Zbiorniki wodociągowe

- zbiorniki dolne-nisko położone, których głównym zadaniem jest wyrównanie nierównomierności między dostawą, ą poborem wody oraz magazynowanie wody na różne cele,

- zbiorniki górne- zwane sieciowymi, których zadaniem jest stabilizacja ciśnienia w sieci wodociągowej

• Pompownie wodociągowe (I, II, III-stopnia)

• Sieci wodociągowe- sieci główne zwane magistralami, których rola sprowadza się do tranzytu wody ze źródeł zasilania do odbiorcy (przewody o średnicy > 300 mm). Najczęściej do tych przewodów nie są podłączone przyłącza domowe. W małych miastach są magistrale o śr. 150-250 mm i do tych przewodów wykonywane są podłączenia domowe. Dla magistral o dużych średnicach w ulicach umieszczone są 2 przewody biegnące równolegle, z których jeden jest magistralą, a drugi przewodem rozdzielczym, do którego są podłączone przyłącza domowe.

- sieci, przewody rozdzielcze (rozbiorcze) przewody o śr.< 300 mm, do których są podłączone przyłącza domowe,

- przyłącza domowe- przewody prowadzące wodę z przewodu rozdzielczego do wewnętrznej instalacji wodociągowej w budynku

• Wewnętrzne instalacje wodociągowej w budynkach

2. Podać ogólny podział wodociągów ze względu na :

- warunki terenowe i sposób dostawy wody:

• Grawitacyjne- gdy ujęcie wody znajduje się powyżej obszaru zasilania na takiej wysokości, ze woda może przejść przez stację uzdatniania i odpływać do sieci przy zapewnieniu wymaganego ciśnienia gospodarczego;

UKŁADY WODOCIĄGOWE GRAWITACYJNE:

1. Systemy wodociągowe jednostrefowe,

• ze zbiornikiem górnym przy ujęciu

• ze zbiornikiem pośrednim przepływowym

• ze zbiornikiem końcowym

2. Systemy wodociągowe wielostrefowe.

3. Pompowe- gdy ujęcie wody znajduje się poniżej obszaru zasilania i należy wodę podnieść za pomocą pomp na odpowiednią wysokość tak, aby po doprowadzeniu do miasta zapewnione było odpowiednie ciśnienie,

UKLADY WODOCIĄGOWE POMPOWE:

1. Systemy wodociągowe jednostrefowe,

• ze zbiornikiem początkowym- sieć wodociągowa jest zasilana tylko z jednego źródła (przewód wodociągowy ze zbiornika projektujemy na maksymalny wykaz ze zbiornika, na największe godzinowe zapotrzebowanie na wodę). Wysokość zbiornika nad terenem w tym układzie jest wyższa niż w pozostałych układach pompowych ze zbiornikami sieciowymi. Wysokość podnoszenia pomp będzie wyższa niż w innych układach, a co za tym idzie wyższe będą koszty energii.

*zalety: stała wymiana wody w zbiorniku (woda dopływając do zbiornika krótko w nim przebywa i odpływa dalej do sieci rozdzielczej),

*wady: największe różnice ciśnień podczas cyklu dobowego rozbioru wody w porównaniu do układu ze zbiornikiem centralnym i końcowym; zwiększony stopień awaryjności układu; zwiększony pobór wody (ze względu na wyższe ciśnienie panujące w sieci); wysokie koszty eksploatacji systemu wodociągowego.

• ze zbiornikiem centralnym - w układzie tym zbiornik jest w środku ciężkości rozbioru wody. Układ ten charakteryzuje:

* najniższe z wymienionych układów położenie zbiornika sieciowego

* najkorzystniejszy rozkład ciśnień w sieci wodociągowej, tzn. najniższe ciśnienie bezwzględne i najmniejsze wahania ciśnienia w cyklu dobowym - można zminimalizować awaryjność sieci.

W warunkach kiedy teren miasta jest płaski , to zbiornik lokalizujemy centralnie. Natomiast jeśli teren jest zróżnicowany wysokościowo, to nad lokalizacją zbiornika trzeba się zastanowić.

ROZPROWADZANIE WODY(2 układy):

1.otwarte

2.zamknięte

3.mieszane

• ze zbiornikiem końcowym- w układzie tym, podczas rozbioru maksymalnego i pożarowego sieć zasilana jest z dwóch źródeł (pompownia, zbiornik). Układ charakteryzuje się tym, że:

*wysokość zbiornika będzie niższa niż w układzie ze zbiornikiem początkowym

* wahania ciśnienia w czasie normalnej eksploatacji sieci będą znacznie mniejsze niż w układzie ze zbiornikiem początkowym - mniejsza awaryjność systemu - mniejszy pobór wody

*wysokość podnoszenia pomp będzie niższa niż w układzie ze zbiornikiem początkowym, ale większy zakres zmian wysokości podnoszenia i wydajności pompy,

* koszty pompowania wody będą niższe niż w układzie ze zbiornikiem początkowym,

* średnice przewodów sieci wodociągowej w ujęciu całościowym są zwykle mniejsze niż w układzie ze zbiornikiem początkowym(mniejsze koszty inwestycyjne)

2. Systemy wodociągowe wielostrefowe.

4. Mieszane

-ze względu na magazynowanie wody:

• Układy ze zbiornikami sieciowymi

• Układy bez tych zbiorników lecz z urządzeniami hydroforowymi

-w zależności od rozległości obszaru konsumpcji wody i różnic wysokościowych terenu miasta:

• Jednostrefowe

• Dwu lub więcej strefowe

- w zależności od liczby zaopatrywanych miejscowości rozróżniamy:

• Systemy pojedyncze

• Systemy grupowe - charakteryzują się tym, że umożliwiają zaopatrzenie w wodę miejscowości , które z powodu małego zaopatrzenia na wodę lub zbytniego oddalenia od źródeł wody nadającej się do ujęcia, nie mogą być wyposażone w urządzenia wodociągowe z powodu dużych kosztów jednostkowych. Wodociągi grupowe dostarczają wodę do osiedli pozbawionych wody, wysoko położonych , które we własnym zakresie nie potrafiłyby rozwiązać problemu zaopatrzenia w wodę.

Zalety wodociągów grupowych:

• Mogą opierać się na odpowiednio wydajnym ujęciu wody o dobrej wydajności (może być wiele źródeł zasilania)

• Mogą być nadzorowane i obsługiwany przez fachowy personel

• Mniejsze koszty eksploatacyjne

• Lepszy nadzór sanitarny

• Przesył wody z miejscowości o dużym zasobie wody do miejscowości nie mających źródeł zasilania

Wady wodociągów grupowych:

• Wysokie koszty inwestycyjne sieci wodociągowej tranzytowej

• Systemy centralne- charakteryzują się tym, że umożliwiają zaopatrzenie w wodę wiele miejscowości, przy czym do sieci wodociągowej miasta podłączone są okoliczne wsie i miejscowości satelitarne (graniczne)

- w zależności od lokalizacji sieciowych zbiorników wodociągowych rozróżniamy:

• Układ ze zbiornikiem początkowym -zbiornik usytuowany jest na początku układu wodociągowego przed obszarem zasilania (zb. przepływowy, zb. boczny)

• Układ ze zbiornikiem końcowym

• Układ ze zbiornikiem centralnym

3.Czynniki wpływające na wielkość zapotrzebowania na wodę.

13.Rodzaje wód występujących w przyrodzie i nadających się do celów wodociągowych:

• Wody powierzchniowe

-wody opadowe (deszczowe)

- wody powierzchniowe płynące,

- wody powierzchniowe stojące,

• Wody podziemne

- wody źródlane

- wody gruntowe płytkie,

- wody gruntowe głębokie,

-wody artezyjskie

• Wody infiltracyjne

14. Cechy wód powierzchniowych:

Wody opadowe -woda ta jest miękka i niezmineralizowana. Zawiera zanieczyszczenia wypłukane z powietrza w czasie trwania opadu oraz spłukane w czasie spływu po terenie, tkj. Pył, sadza, rdza, kwas azotowy, siarkowy, amoniak, fenole, mikroorganizmy. Woda opadowa jest mdła i nieprzyjemna w smaku, ma temperaturę zbliżoną do temp. Powietrza. Nadaje się do wykorzystania do celów gospodarczych, przeciwpożarowych. Ujmowana jest sporadycznie. Do picia nadaje się tylko po oczyszczeniu.

Wody powierzchniowe płynące- mała twardość, duża zawartość zanieczyszczeń mechanicznych i organicznych. Ścieki przemysłowe wpuszczane do wód otwartych naruszają charakter wód odbiornika i mogą je zamienić w rodzaj ścieków o dużej zawartości związków chemicznych. Temp. Wody jest zmienna, może wahać się w szerokich granicach od 0,3 do 20 ˚ C. Zmienia się też mętność i barwa w zależności od rodzaju pokrycia zlewni, natężenia opadów atmosferycznych. Woda rzeczna musi być oczyszczana i dezynfekowana jeśli ma być wykorzystana na cele bytowo- gospodarcze.

Wody powierzchniowe stojące- mają cechy korzystniejsze niż wody płynące. Jakość wód jest różna w zależności od głębokości. Woda w zbiorniku na głębokości przekraczającej 15 - 20 m jest z reguły klarowna, czysta, o temp. Mało zmiennej, zawiera ograniczone ilości nieszkodliwych bakterii.

15.Cechy wód podziemnych:

Powstają z wód powierzchniowych i opadowych, które na skutek przepuszczalności terenu zlewni wsiąkają do warstw porowatych gruntu, opadają do strefy nasycenia (saturacji) i tam tworzą płynące i stojące zbiorniki wód podziemnych. Poruszając się w porach warstw przepuszczalnych woda pozbywa się zanieczyszczeń fizycznych i bakteriologicznych, staje się klarowna, ale stykając się z różnymi skałami i gruntem rozpuszcza niektóre składniki , niejednokrotnie niepożądane zw. Chemiczne. Wody te są zazwyczaj twarde, zawierają znaczne ilości żelaza, manganu oraz często są kwaśne(CO2).Temperatura jest prawie stała w granicach 7-12˚ C.

17. Podać i omówić 3 stopnie poznania (kategorie) zasobów wód podziemnych.

Ustalenie zasobów wód podziemnych jest znacznie trudniejsze niż wód powierzchniowych ze względu na brak danych dyspozycyjnych. Ilość wody, którą można pobrać ze studni lub z ujęć terenu wodonośnego uzależniona jest od istniejących na tym obszarze warunków hydrogeologicznych. W celu ustalenia tej ilości należy przeprowadzić badania hydrogeologiczne. Według starych przepisów w dokumentacji hydrogeologicznej określano, że zasoby wody podziemnej mogą być rozpoznane wg trzech stopni dokładności poznania (kategorii):

• Kategoria C- ustala się zasoby na podstawie danych zebranych w terenie i archiwach, bez wierceń

• Kategoria B- ustala się zasoby na podstawie danych zebranych w terenie i archiwach, z wierceniami i pompowaniami próbnymi

• Kategoria A- ustala się zasoby na podstawie danych zebranych w terenie i archiwach, z wierceniami i pompowaniami próbnymi oraz na podstawie rocznej eksploatacji studni lub ujęcia

Według nowych przepisów, tj. rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 19 grudnia 2001 (…) ustala się zasoby wód podziemnych:

1. Z obszaru bilansowego możliwe do zagospodarowania w określonych warunkach środowiska i hydrogeologicznych, bez wskazywania lokalizacji i warunków techniczno- ekonomicznych ujęć, zwane zasobami dyspozycyjnymi.

ZASOBY DYSPOZYCYJNE ustala się w przypadku:

• Sporządzania dokumentacji regionalnej,

• Rozpoznawania terenów perspektywicznych do budowy ujęć wód podziemnych

• Ustalania warunków korzystania z wód zlewni lub regionu wodnego

2. zasobów eksploatacyjnych

18. Co to są zasoby eksploatacyjne wód podziemnych?

Zasoby wodne możliwe do pobrania z ujęcia w określonych warunkach środowiska oraz warunkach hydrogeologicznych i technicznych, przyjętej w jednostce czasu, zwane są zasobami eksploatacyjnymi. Zasoby eksploatacyjne ustala się dla ujęć wód podziemnych, solanek, wód leczniczych i termalnych. Określają one ilość wody, która w jednostce czasu może być wydobyta z pokładu wodonośnego na wydzielonym odcinku, w ciągu długiego czasu, bez widocznego obniżenia wydajności eksploatacyjnej ujęcia wody i dynamicznych zasobów wód podziemnych. Zasoby eksploatacyjne w zasadzie nie mogą przewyższać zasobów dynamicznych tj. ilości wody dopływającej na obszar ujęcia(mogą je przewyższać wówczas, gdy występuje infiltracja wód powierzchniowych).

Zasoby eksploatacyjne stanowią podstawę do obliczania wydajności ujęć wodociągowych, która nie może być od nich większa. W praktyce zasoby te przewyższają wydajność ujęć, ponieważ nie można ich ująć w całości.

19. Omówić pompowanie próbne studni wodociągowej.

Celem pompowania próbnego jest uzyskanie szczegółowych danych co do wydajności i zasobów warstwy wodonośnej. Pompowanie prowadzi się tak, że ze studni badawczej pompuje się wodę z różną wydajnością, obserwując jednocześnie obniżenie zwierciadła wody w studni i otworach obserwacyjnych. Studnia musi być zaopatrzona w filtr, a jej średnica musi umożliwiać zapuszczanie pompy głębinowej lub rury ssącej. Otwory obserwacyjne o śr. 100 ÷ 150 mm powinny posiadać filtr w warstwie wodonośnej. Pompowanie prowadzi się trzema wzrastającymi wydajnościami przy trzech odpowiadającym im depresjach. Według obowiązujących instrukcji pompowanie próbne powinno trwać 72 godz. (po 24 godz. na każdą depresję po jej ustaleniu się)

32.Wymienić rodzaje ujęć wód podziemnych.

Ujęcia wody podziemnej są to obiekty i urządzenia służące do zdrenowania warstwy wodonośnej i czerpania z niej wody. Dzieli się je na:

• Pionowe,

• Poziome.

PIONOWE ujęcia wody dzieli się w zależności od metody ich wykonywania na:

• Studnie wiercone (filtrowe i bezfiltrowe)- wykonuje się za pomocą techniki drążenia zwanej wierceniem stosując w tym celu urządzenia wiertnicze poruszane mechanicznie lub ręcznie

• Studnie kopane (szybowe)- wykonuje się techniką „przez opuszczanie” stosując dobywanie gruntu ze środka studni za pomocą czerparek, pomp lub ręcznie.

POZIOME ujęcia wody mogą wykonywane być w postaci drenów z rur perforowanych nieprzełazowych obsypanych odpowiednim materiałem filtracyjnym, galerii drenażowych (także obsypanych) w postaci prostokątnych, owalnych lub kołowych prefabrykowanych przełazowych przewodów betonowych (lub ceglanych) oraz sztolni wykuwanych w spękanych skałach zwięzłych wodonośnych.

Jako oddzielny typ ujęcia należy wymienić:

• Studnie promieniste-składająca się z pionowego szybu i poziomych lub nachylonych drenów usytuowanych promieniście naokoło lub po dowolnej stronie tego szybu

• Ujęcia infiltracyjne-za pomocą których ujmuje się równocześnie wodę podziemna i powierzchniową sztucznie wprowadzaną do ośrodka wodonośnego

• Ujęcia źródeł-za pomocą których jest ujmowana woda podziemna samoczynnie wypływająca na powierzchnię terenu.

35. Podaj sposób określania eksploatacyjnej wydajności studni o zwierciadle swobodnym.

Wydajność studni (wg Dupuita) dla studni zagłębionych w warstwie o zwierciadle swobodnym (studnie zwykłe):




k_f - współczynnik filtracji warstwy wodonośnej

s - depresja wody w studni

H_w - miąższość warstwy wodonośnej

R - promień zasięgu leja depresyjnego

r - promień studni

Promień zasięgu leja depresyjnego obliczono ze wzoru Kusakina :




36. Podaj sposób określania eksploatacyjnej wydajności studni o zwierciadle napiętym.

Wydajność studni (wg Dupuita) dla studni zagłębionych w warstwie o zwierciadle napiętym (studnie artezyjskie):




Promień zasięgu leja depresyjnego wg Sichardta:




47. Omówić wzbogacanie wód podziemnych przez infiltrację naturalną i sztuczną.

Zasoby wody podziemnej są ograniczone, a ich odnawianie się postępuje wolno. Często zachodzi przypadek, gdy ujmowanie wody podziemnej jest uzasadnione technicznie i ekonomicznie, lecz zasobność ośrodka wodonośnego jest niedostateczna w stosunku do potrzeb. Wtedy stosuje się dodatkowe wprowadzenie do warstwy wodonośnej wody powierzchniowej, która w czasie filtracji nabywa właściwości wody podziemnej(pełne lub częściowe usunięcie z niej zawiesiny, wyrównanie temperatury, polepszają się chemicznie, fizycznie i bakteriologicznie wskaźniki wody).Ujmowanie tego typu wody realizowane jest za pomocą ujęć infiltracyjnych. Następujące rodzaje infiltracji:

• Infiltracja naturalna- występuje niezależnie od rozmieszczenia i wydajności urządzeń do ujmowania wody

• Infiltracja sztuczna-za pomocą studni chłonnych lub drenaży chłonnych lub też za pomocą basenów, stawów nawadniających, rowów

• Infiltracja wymuszona- występuje w wyniku obniżenia zwierciadła wody w pobliżu rzeki, stawu, jeziora lub zbiornika wodnego

Ujęcia infiltracyjne mogą wykazywać znaczny spadek natężenia infiltracji wraz z czasem ich eksploatacji wskutek kolmatacji dna rzek lub brzegów basenów nawadniających bądź też studni chłonnych. Zmiany te mogę następować sukcesywnie lub nagle albo też ujawniać się okresowo.

---