Politechnika Wrocławska Wrocław, dnia …………………………

Instytut Inżynierii

Ochrony Środowiska

Zespół Dydaktyczny

Zaopatrzenia w Wodę

i Usuwania Ścieków

Ćwiczenia projektowe

z

Wodociągów

Prowadzący: Wykonał:

dr inż. Wojciech Cieżak Radosław Olejniczak

Rok III

Studia: Zaoczne I-st.

Kierunek: IŚ

Zajęcia: Sobota/12⁰⁰-13³⁰

Rok ak.: 2009/2010

1. Wstęp

1. Przedmiot opracowania

Przedmiotem opracowania jest projekt koncepcyjny ujęcia wody oraz sieci wodociągowej dla miasta.

2. Podstawa opracowania

Podstawą opracowania jest temat ćwiczenia projektowego nr 30 wydany przez prowadzącego zajęcia w dniu 10.10.2009r

3. Zakres opracowania

Zakres opracowania obejmuje:

- obliczenia zapotrzebowania wody dla okresu perspektywicznego

- obliczenia hydrauliczne ujęcia wody podziemnej

- obliczenia pojemności oraz wymiarów sieciowego zbiornika wodociągowego

- kompleksowe obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej

- dobór pomp w pompowni II stopnia

1.4. Wykorzystane materiały

[1] „Zaopatrzenie w wodę i kanalizacja osiedli wiejskich” Jan Wierzbicki Arkady Warszawa 1969

1.5.Opis obszaru objętego opracowaniem

Woda jest tłoczona do odbiorców ze stacji pomp znajdującej się w najniższym punkcie terenu. Centrum przedmiotowego osiedla znajduje się na wzniesieniu. Urządzenie magazynujące wodę znajduje się poza linią zabudowy w najwyższym punkcie terenu, na zboczu następnego wzniesienia. Zbiornik ten wyrównuje dostawy wody w sieci przy rozbiorze maksymalnym oraz magazynuje wodę na cele pożarowe. Różnica między ujęciem a zbiornikiem wody wynosi 16m. Zabudowa - w przeważającej części jednorodzinna, wielorodzinna budynki 6-cio kondygnacyjne.

2. Obliczenia zapotrzebowania na wodę

Obliczenia zapotrzebowania na wodę przeprowadzono w oparciu o wytyczne ćwiczeń projektowych. Uwzględniono następujące cele

- mieszkalnictwo jedno i wielorodzinne

- instytucje i zakłady usługowe

- mycie pojazdów komunikacji zbiorowej

- utrzymanie czystości placów i ulic

- podlewanie zieleni miejskiej

- przemysł i składy i zaplecza budownictwa

1. Dane do obliczeń

- liczba mieszkańców w okresie perspektywicznym 41 340 mk

- wyposażenie mieszkań urządzenia sanitarne wg klas:

Klasa /udział %

Klasa I: 15%

Klasa II: 21%

Klasa III: 35%

Klasa IV: 29%

Liczba Mieszkańców

6 201

8 681

14 469

11 989

2. Obliczenie zapotrzebowania na wodę na poszczególne cele

Q_{d śr}=
[
] Q_{d max} = N_d x Q_dśr [
]

Q_{d śr} - dobowe średnie zapotrzebowanie wody

Q_{d max} - dobowe maksymalne zapotrzebowanie wody

q_i - wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania wody

N_d - współczynnik nierównomierności dobowej

LM - liczba mieszkańców

1. zapotrzebowanie na wodę dla budownictwa wielorodzinnego klasa I i II

q_iI = 160 dm³/ d^xmk N_d = 1,20

q_iI = 100 dm³/ d^xmk N_d = 1,20

Q_{d śr}=
=
= 1860,30 [
]

Q_{d max} = Q_dśr x N_d =1860,3 x1,20 =2232,4 [
]

2.2.2. zapotrzebowanie na wodę dla budownictwa jednorodzinnego klasa III i IV

q_iIII = 100 dm³/ d^xmk N_d = 1,30

q_iIV = 80 dm³/ d^xmk N_d = 1,30

Q_{d śr}=
=
= 2406,0 [
]

Q_{d max} = Qdśr x Nd =1,30 x 2406,02 =3127,8 [
]

2.2.3. zapotrzebowanie na wodę dla instytucji i zakładów usługowych

q_i = 40 dm³/ d^xmk N_d = 1,30

Q_{d śr}=
=
= 1653,0 [
]

Q_{d max} = Qdśr x Nd =1,30 x 1653 =2148,9 [
]

2.2.4. zapotrzebowanie na wodę do mycie pojazdów komunikacji zbiorowej

q_i = 4 dm³/ d^xmk N_d = 1,30

Q_{d śr}=
=
= 165,3 [
]

Q_{d max} = Qdśr x Nd =1,30 x 165,3 =215,0 [
]

2.2.5. zapotrzebowanie na wodę do utrzymania czystości ulic i placów

q_i = 10 dm³/ d^xmk N_d = 2,40

Q_{d śr}=
=
= 413,4 [
]

Q_{d max} = Qdśr x Nd =2,4 x 413,4 =992,2 [
]

2.2.6. zapotrzebowanie na wodę do utrzymania zieleni miejskiej

q_i = 10 dm³/ d^xmk N_d = 6,00

Q_{d śr}=
=
= 413,4 [
]

Q_{d max} = Qdśr x Nd =6,00 x 413,4 =2480,4 [
]

2.2.7. zapotrzebowanie na wodę dla przemysłu

q_i = 50 dm³/ d^xmk N_d = 1,15

Q_{d śr}=
=
= 2067,0 [
]

Q_{d max} = Qdśr x Nd = 2067,0 x 1,15 =2377,1 [
]

3. Zestawienie zapotrzebowania na wodę

Tabela 1.

Elementy zagospodarowania przestrzennego	Qd śr	Qd max
		[m^3/d]	[m^3/d]
Mieszkalnictwo wielorodzinne	1 860,30	2 232,4
jednorodzinne	2 406,02	3 127,8
Instytucje i zakłady usługowe	1 653,0	2 149,7
Komunikacja	165,3	215,0
Utrzymanie czystości placów i ulic	413,4	992,2
Podlewanie zieleni	413,4	2 480,4
Zakłady przemysłowe	2 067,0	2 377,1
RAZEM	8 979,0	13 574,4
Straty wody w sieci - (10% Qd)	897,9	1 357,4
Woda do sieci	9 877,0	14 931,8
Cele własne ZUW (5% Qd)	449,0	678,7
Wydajność ujęcia	10 325,9	15 610,6

Zapotrzebowanie na wodę łącznie ze stratami wynosi 14 386,2 m³/d, wydajność ujęcia wody powinna wynosić 15 040,2m³/d. Zakład będzie zużywać na potrzeby technologiczne 653,9 m³/d.

1. Godzinowy rozkład maksymalnego zapotrzebowania na

Na podstawie danych zawartych w punkcie 2.1. oraz wartości obliczonych w punkcie 2.2. zestawionych w tabeli 2.3. obliczono godzinowy rozkład maksymalnego dobowego zapotrzebowania na wodę dla miasta. Wyniki zestawiono w tabeli 2

Tabela 2. Rozkład godzinowy zapotrzebowania na wodę w dobie maksymalnej

	Elementy zagospodarowania przestrzennego														Straty wody		Rozkład godzinowy zapotrzebowania na wodę w dobie maksymalnej
		Mieszkalnictwo				Instytucje i zakłady usługowe		Mycie pojazdów komunikacji zbiorowej		Utrzymanie czystości ulic i placów		Utrzymanie zieleni miejskiej		Przemysł, składy i zaplecze budownictwa
		wielorodzinne		jednorodzinne
		%	m^3/h	%	m^3/h	%	m^3/h	%	m^3/h	%	m^3/h	%	m^3/h	%	m^3/h	%	m^3/h	m^3/h	%
0 - 1	1,25	27,90	1,35	42,23	1,00	21,50	0	0	6,25	62,01	0	0	0,50	11,89	4,17	56,61	222,13	1,49
1 - 2	0,85	18,98	0,65	20,33	1,00	21,50	16,50	35	6,25	62,01	0	0	0,50	11,89	4,17	56,61	226,77	1,52
2 - 3	0,85	18,98	0,65	20,33	1,00	21,50	16,50	35	6,25	62,01	0	0	0,50	11,89	4,16	56,47	226,64	1,52
3 - 4	0,85	18,98	0,65	20,33	1,00	21,50	16,50	35	6,25	62,01	0	0	0,50	11,89	4,17	56,61	226,77	1,52
4 - 5	2,10	46,88	0,85	26,59	1,00	21,50	16,50	35	6,25	62,01	12,50	310	0,50	11,89	4,17	56,61	570,98	3,82
5 - 6	2,50	55,81	3,00	93,83	1,00	21,50	0	0	6,25	62,01	12,50	310	0,50	11,89	4,16	56,47	611,55	4,10
6 - 7	5,45	121,66	5,15	161,08	1,00	21,50	0	0	0	0,00	12,50	310	8,75	207,99	4,17	56,61	878,89	5,89
7 - 8	6,25	139,52	4,75	148,57	2,00	42,99	0	0	0	0,00	12,50	310	8,75	207,99	4,17	56,61	905,73	6,07
8 - 9	4,95	110,50	4,45	139,19	3,00	64,49	0	0	0	0,00	0	0	8,75	207,99	4,16	56,47	578,64	3,88
9 - 10	4,40	98,22	4,20	131,37	7,00	150,48	0	0	0	0,00	0	0	8,75	207,99	4,17	56,61	644,67	4,32
10 - 11	4,20	93,76	3,40	106,34	10,00	214,97	8,50	18	6,25	62,01	0	0	8,75	207,99	4,17	56,61	759,95	5,09
11 - 12	4,05	90,41	3,40	106,34	12,00	257,96	8,50	18	6,25	62,01	0	0	8,75	207,99	4,16	56,47	799,46	5,35
12 - 13	3,90	87,06	3,40	106,34	12,00	257,96	8,50	18	6,25	62,01	0	0	8,75	207,99	4,17	56,61	796,25	5,33
13 - 14	4,30	95,99	4,00	125,11	12,00	257,96	8,50	18	6,25	62,01	0	0	8,75	207,99	4,17	56,61	823,94	5,52
14 - 15	4,40	98,22	4,20	131,37	10,00	214,97	0	0	0	0,00	0	0	3,25	77,25	4,16	56,47	578,28	3,87
15 - 16	4,75	106,04	3,80	118,86	7,00	150,48	0	0	0	0,00	0	0	3,25	77,25	4,17	56,61	509,23	3,41
16 - 17	5,65	126,13	4,35	136,06	3,00	64,49	0	0	0	0,00	0	0	3,25	77,25	4,17	56,61	460,54	3,08
17 -18	5,30	118,32	5,00	156,39	3,00	64,49	0	0	0	0,00	12,50	310	3,25	77,25	4,16	56,47	782,97	5,24
18- 19	5,65	126,13	6,85	214,25	3,00	64,49	0	0	6,25	62,01	12,50	310	3,25	77,25	4,17	56,61	910,79	6,10
19 - 20	6,30	140,64	9,15	286,19	3,00	64,49	0	0	6,25	62,01	12,50	310	3,25	77,25	4,17	56,61	997,24	6,68
20 - 21	6,60	147,34	9,00	281,50	2,00	42,99	0	0	6,25	62,01	12,50	310	3,25	77,25	4,16	56,47	977,61	6,55
21 - 22	6,80	151,80	7,45	233,02	2,00	42,99	0	0	6,25	62,01	0	0	3,25	77,25	4,17	56,61	623,68	4,18
22 - 23	5,45	121,66	5,50	172,03	1,00	21,50	0	0	6,25	62,01	0	0	0,50	11,89	4,17	56,61	445,69	2,98
23 - 24	3,20	71,44	4,80	150,13	1,00	21,50	0	0	6,25	62,01	0	0	0,50	11,89	4,16	56,47	373,43	2,50
	100,00	2232,36	100,00	3127,78	100,00	2149,68	100,00	214,97	100,00	992,16	100,00	2480,40	100,00	2377,05	100,00	1357,44	14931,84	100,00

Maksymalny godzinowy rozbiór występuje między godziną 19⁰⁰ a 20⁰⁰, wynosi Q_maxd = 964,17m³/h.

3. Obliczenia hydrauliczne ujęcia wody podziemnej.

Zaprojektowano ujęcie wody składające się ze studzien wierconych czerpiących wodę z warstwy wodonośnej o zwierciadle swobodnym.

1. Dane do obliczeń ujęcia wody

Maksymalna dobowa wydajność ujęcia

Q_uj =Q_maxd = 15 610,6 m³/d = 0,11807 m³/s

Współczynnik filtracji warstwy wodonośnej

k_f = 47,4 m/d = 5,49x10^-4 m/s

Średnica studni

d = 2r = 0,50m

Miąszość warstwy wodonośnej

H_w = 25,7m

Poziom zwierciadła statycznego

Z_zw = 2,9m

2. Obliczenie charakterystyki pojedynczej studni.

Wykorzystano wzór na wydajność studni wierconej zagłębionej w zbiorniku wody podziemnej o zwierciadle swobodnym wg wzoru Dupuita

Q=
[
]

k_f - współcznynnik filtracji warstwy wodonośnej

s - depresja wody w studni

H_w - miąszość warstwy wodonośnej

R - promień leja depersyjnego

r - promień studni

Promień zasięgu leja depresyjnego obliczono ze wzoru Kusakina:

R = 575xsx
[m]

Do obliczeń założono cztery wartości depresji s, dla których obliczono wartości promienia zasięgu leja depresyjnego R oraz wydajności studni Q

- dla s=1,0m

R = 575x1,0x
= 68,30 m

Q=
=
= 0,0155

- dla s=2,0m

R = 575x2,0x
= 136,6 m

Q=
=
= 0,02705

- dla s=3,0m

R = 575x3,0x
= 204,9 m

Q=
=
= 0,03735

- dla s=4,0m

R = 575x4,0x
= 273,2 m

Q=
=
= 0,04677

3. Wyniki zestawiono w tabeli nr 3

Tabela nr 3. Zestawienie wydajności pojedynczej studni.

Depresja wody w studni si	Promień zasięgu leja depresyjnego Ri	Wydajność studni Qi
m	m	m^3/s
1,0	68,30	0,0155
2,0	136,6	0,02705
3,0	204,9	0,03735
4,0	273,2	0,04677

Na podstawie powyższych danych sporządzono wykres charakterystyki studni s = f(Q)

(rys. 1)

3.4.Obliczenie maksymalnej teoretycznej wydajności studni.

Q _{max th} = 2 x П x r x H_w x v_dop m³/s

v_dop - dopuszczalna prędkość wlotowa wody do studni.

v_dop=
[m/s]

v_dop=
=5,21 x 10^-4 m/s

Q _{max th} = 2 x П x 0,25 x 25,7 x 5,21 x 10^-4 = 0,02102 m³/s

Określenie eksploatacyjnej wydajności studni.

Na podstawie danych w punkcie 3.2 oraz w pkcie3.3. i przyjmując sumaryczną długość rury nadfiltrowej i podfiltrowej równą 3,0 m sporządzono wykres, z którego odczytano:

- wydajność eksploatacyjną studni: Q_e = 0,01651 m³/s

- depresję eksploatacyjną: s_e = 2,5m

Dla powyższej depresji obliczono promień zasięgu leja depresyjnego R_e ze wzoru Kusakina:

R_e= 575x2,5
= 170,75 m

3.5. Obliczenia ilości studzien

Ilość studzien ze wzoru:

n=

Q_uj - maksymalna dobowa wydajność ujęcia wody Q_uj= 0,1807 m³/s

Q_e - wydajność eksploatacyjną studni Q_e = 0,01651 m³/s

α - współczynnik rezerwy studzien α =0,6 - 09

dla α =0,6 n=
= 18,24

dla α =09 n=
= 12,16\

W związku z powyższym przyjęto 14 studzien w 2grupach po 7szt. Założono, że występuje współdziałanie wyłącznie między studniami danej grupy. Na schemacie rozmieszczenie grupy studni, odległości między nimi oraz sposób podłączenia lewarowego dla jednej z grup studzien.

4.Obliczenie hydrauliczne sieci wodociągowej

Przedmiot opracowania; projekt koncepcyjny obwodowej sieci dla jednostki osadniczej - plan sytuacyjno - wysokościowy dołączony do tematu pracy.

Obliczenia przeprowadzono metodą Crossa.

4.1. Obliczenia rozbiorów z węzłów i odcinków

Dane:

- Q_śrd - średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę (z tab.1)

Q_śrd = 9 877,0 m³/d= 114,3 dm³/s

- Q_maxd - maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę (z tab.1)

Q_maxd = 14 931,8 m³/d= 172,8 dm³/s

• Q_maxh - maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę (z tab. 2)

Q_maxh = 997,2 m³/h = 277,0 dm³/s

• %_min - najmniejszy z procent z rozbiorów godzinowych (z tab. 2)

%_min = 1,49%

Minimalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę:

Q_minh = 0,01 x %_min x Q_śrd

Q_minh = 0,01 x 1,49 x 9877,0 = 146,9 m³/h = 40,80 dm³/s

Na podstawie procentowych rozbiorów z węzłów i odcinków, przedstawionych na schemacie sieci wodociągowej, obliczono rzeczywiste rozbiory wody wyrażone w dm³/s. Zestawienie wyników obliczeń w tab. 7.

Rozbiory węzłowe oraz odcinkowe naniesiono na schematy obliczeniowe sieci wodociągowej - maksymalne - schemat nr 1; minimalne - schemat nr 2

Tab. 7. Zestawienie rozbiorów węzłowych i odcinkowych

węzeł lub odcinek	Procent rozbioru	rozbiór przy:
				Qmaxh	Qminh
		%	dm^3/s	dm^3/s
2	7	19,39	2,86
2-1	5	13,85	2,04
1	7	19,39	2,86
1-3	8	22,16	3,26
3	7	19,39	2,86
3-7	3	8,31	1,22
7	8	22,16	3,26
7-6	1	2,77	0,41
6	6	16,62	2,45
6-5	1	2,77	0,41
5	10	27,70	4,08
5-9	3	8,31	1,22
9	6	16,62	2,45
9-2	4	11,08	1,63
2-4	6	16,62	2,45
4	3	8,31	1,22
4-6	5	13,85	2,04
6-8	4	11,08	1,63
8	6	16,62	2,45
Suma	100	277,00	40,80

4.2. Obliczenie wydajności pompowni II^o oraz zbiornika sieciowego.

Q_psr - średnia wydajność pompowni II stopnia

Przyjęto czas pracy pompowni T_P = 24 h/d.

(Q_{max h}) - Maksymalna wydajność pompowni przy rozbiorze maksymalnym godzinowym (zwiększając śr. wydajność o 10% )

Q_{P max} = 1,1 ∙ Q_{P śr} = 1,1 ∙ 172,8 = 190,1 dm³/s

(Q_{min h}) - Minimalna wydajność pompowni przy rozbiorze minimalnym godzinowym (zmniejszając śr. wydajność o 10% ):

Q _{P min} = 0,9 ∙ Q_{P śr} = 0,9 ∙ 172,8 = 155,5 dm³/s

4.2.2. Obliczenie wydajności zbiornika sieciowego

W czasie rozbioru maksymalnego godzinowego Q_{max h} (wypływ ze zbiornika)

Q_Z = Q_{max h} - Q_{P max} = 267,8 - 183,2 = 86,9 dm³/s

• Q_maxh - maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę (z tab. 2)

Q_maxh = 997,2 m³/h = 277,0 dm³/s

W czasie rozbioru minimalnego godzinowego Q_{min h} (napływ do zbiornika)

Q_Z = Q_{P min} - Q_{min h} = 155,5 - 40,80 = 117,7 dm³/s

Q_minh - min godzinowe zużycie wody - z pktu 4.1 - 40,80 dm³/s

5. Dobór średnic przewodów wodociągowych

Przyjęto rurociąg sieci wodociągowej wykonany z rur PE.

Dobór średnic obliczony na podstawie wcześniejszych obliczeń w punkcie 5.1. i 5.2. oraz schematów obliczeniowych sieci wodociągowej dla min. i maks. godzinowego zapotrzebowania na wodę z naniesionymi wynikami.

5.1. W oparciu o powyższe przepływy dokonano doboru średnic przewodów, które przedstawiono w tab. 8.

Tabela 8

Zestawienie przepływów obliczeniowych, dobranych średnic oraz spadków hydraulicznych na odcinkach sieci wodociągowej

Odcinek	Przepływ przy Qmaxh					Przepływ przy Qminh					średnica d	prędkość przepływu	spadek hydraul. i	długość odcinka l
		Qpocz	Qkon	q	0,55xq	Qkon	Qpocz	Qkon	q	0,55xq					Qkon
																										uυ
		dm^3/s					dm^3/s					mm	m/s	%o	m
P-2	190,10	190,10	0,00	0,00	190,10	155,50	155,50	0,00	0,00	155,50	500	1,25	2,55	100
2-1	88,10	74,25	13,85	7,62	81,87	25,00	22,96	2,04	1,12	24,08	400	0,83	1,65	365
1-3	54,86	32,70	22,16	12,19	44,89	20,10	16,84	3,26	1,79	18,63	315	0,82	2,10	425
3-7	13,31	5,00	8,31	4,57	9,57	13,98	12,76	1,22	0,67	13,43	160	0,75	3,61	255
7-6	19,39	17,16	2,77	1,52	18,68	9,50	9,09	0,41	0,23	9,32	200	0,75	3,00	283
2-4	24,93	8,31	16,62	9,14	17,45	101,54	99,09	2,45	1,35	100,44	355	1,33	4,00	420
4-6	13,85	0,00	13,85	7,62	7,62	98,87	95,83	2,04	1,12	96,95	355	1,30	3,85	315
6-5	8,80	6,03	2,77	1,52	7,55	16,72	16,31	0,41	0,23	16,54	280	0,83	2,90	300
2-9	57,68	46,60	11,08	6,09	52,69	26,10	24,47	1,63	0,90	25,37	315	0,89	2,30	510
9-5	29,98	21,67	8,31	4,57	26,24	22,02	20,80	1,22	0,67	21,47	225	0,81	3,05	425
8-6	70,28	59,20	11,08	6,09	65,29	118,78	117,15	1,63	0,90	118,05	400	1,23	2,85	265
z-8	86,90	86,90	0,00	0,00	86,90	114,70	114,70	0,00	0,00	114,70	400	1,20	2,70	155

Średnice przewodów zostały dobrane dla większego przepływu obliczeniowego w taki sposób, aby prędkość przepływu wody była ekonomiczna i wynosiła:

- dla ø < 300 mm : v= 0,60÷0,90 m/s

- dla ø > 300 mm : v= 0,90÷1,50 m/s.

5.2. Przepływ obliczeniowy:

Q_obl = Q_kon + α x q [dm³/s]

Q_kon - przepływ na końcu odcinka [dm³/s]

q - całkowity rozbiór na odcinku [dm³/s]

α - współczynnik zależny od wielkości rozbioru - przyjmujemy α = 0,55

Średnice przewodów zostały dobrane dla większego przepływu obliczeniowego w taki sposób, aby prędkość przepływu wody była w zakresie prędkości ekonomicznych i wynosiła:

- dla Ø < 300mm : ν = 0,60 : 0,90 m/s

- dla Ø > 300mm : ν = 0,90 : 0,150 m/s

5.3. Obliczenia pojemności sieciowego zbiornika wodociągowego.

Pojemność całkowitą zbiornika wodociagowego określono ze wzoru:

V_c=V_uż+V_poż+ V_m, m³

Gdzie:

V_uż - pojemność użytkowa, m³

V_poż - zapas wody do celów przeciwpożarowych, m³

V_m - pojemność martwa, m³.

Pojemność użytkową zbiornika obliczono metodą analityczną dla czasu pracy pompowni IIº T_p=24h/d. Wyniki tych obliczeń w % Q_maxd przedstawiono w tabeli nr 9.

Tabela nr 9 Obliczenia pojemności użytkowej zbiornika wodociągowego.

Godzina	Rozbiór wody	Dostawa wody	Przybywa do zbiornika	Ubywa ze zbiornika	Pojemność zbiornika
od-do	%	%	%	%	%
0 - 1	1,49	4,17	2,68		5,53
1 - 2	1,52	4,17	2,65		8,18
2 - 3	1,52	4,16	2,64		10,82
3 - 4	1,52	4,17	2,65		13,47
4 - 5	3,82	4,17	0,35		13,82
5 - 6	4,1	4,16	0,06		13,88
6 - 7	5,89	4,17		1,72	12,16
7 - 8	6,07	4,17		1,9	10,26
8 - 9	3,88	4,16	0,28		10,54
9 - 10	4,32	4,17		0,15	10,39
10 - 11	5,09	4,17		0,92	9,47
11 - 12	5,35	4,16		1,19	8,28
12 - 13	5,33	4,17		1,16	7,12
13 - 14	5,52	4,17		1,35	5,77
14 - 15	3,87	4,16	0,29		6,06
15 - 16	3,4	4,17	0,77		6,83
16 - 17	3,08	4,17	1,09		7,92
17 -18	5,24	4,16		1,08	6,84
18- 19	6,1	4,17		1,93	4,91
19 - 20	6,68	4,17		2,51	2,40
20 - 21	6,55	4,16		2,39	0,01
21 - 22	4,18	4,17		0,01	0,00
22 - 23	2,98	4,17	1,19		1,19
23 - 24	2,5	4,16	1,66		2,85
suma	100	100	16,31	16,31	-

Maksymalna pojemność użytkowa zbiornika wynikająca z obliczeń z tab. 9
wystąpi w godzinie 4-5 i wynosić będzie 13,88% z Q _maxd

V_uż= 0,01 ·% max · Q_maxd=0,01 x 13,88 x 14 931,8=2 072,5 m³

- V_uż - pojemność użytkowa, m³

- Q_maxd - maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę (z tab.1)

Q_maxd = 14 931,8 m³/d= 172,8 dm³/s

• % max - z tab. 9 - 13,88

Przyjęto zbiornik cylindryczny, a jego średnicę obliczono, przyjmując wstępnie wysokość warstwy użytkowej H_uż= 6,00m

Średnica zbiornika wyniesie D_zb:

D_zb=
= 21,0 m

- Przyjęto D_zb =21,0 m.

- H_uż - wysokość warstwy użytkowej [m] ( H_uż = 6,00m)

Dla przyjętej średnicy zbiornika D_zb =21,0 m obliczono rzeczywistą wysokość warstwy użytkowej ze wzoru:

H_uż=
=
= 5,87 m³ =6,00 m³

Wymaganą ilość wody do celów przeciwpożarowych dla jednostki osadniczej
o liczbie mieszkańców 41 340 przyjęto na podstawie rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 roku w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg przeciwpożarowych (Dz.U. 2003 nr 121 poz. 1139 - tabela 1) w wielkości równej:

V_poż= 400 m³.

Dla przyjętej ilości wody przeciwpożarowej przyjęto jej wysokość:

h_poż=
= 1,2 m

Pojemność martwa zbiornika zależy od jego konstrukcji.

Przyjęto wysokość warstwy martwej h_m=0,50 m.

Pojemność martwa V_m:

V_m=
= 173,1 m³

Całkowita pojemność zbiornika:

V_c=V_uż+V_poż+V_m =2 072,5 +400,0+173,1 m³ = 2 645,6m³

natomiast całkowita wysokość zbiornika jest równa :

h_c=h_uż+h_poż+h_m

h_c =6,0 + 1,2 + 0,50 = 7,7 m

6. Obliczanie hydrauliczne sieci wodociągowej

6.1. Obliczanie hydrauliczne sieci wodociągowej dla rozbioru maksymalnego godzinowego metodą Crossa.

Schemat obliczeniowy sieci wodociągowej dla rozbioru maksymalnego godzinowego Q_maxh przedstawiono na rysunku nr 3 , natomiast obliczenia w tabeli nr 10.

6.2. Obliczenia dla tabeli 10

Średnice rurociągów d[mm] i długości l[m] z tabeli 8

Przepływy na początku Q_pocz[dm³/s] i końcu Q_kon[dm³/s] odcinka oraz rozbiory odcinkowe q[dm³/s] ze schematu maksymalnego godzinowego zapotrzebowania na wodę - schemat nr 3.

Dla odcinka 8-7

d = 400mm

l = 365,0m

Q_pocz= 88,1 dm³/s

Q_kon = 74,25 dm³/s

q = 13,85 dm³/s - 0,55q = 0,55 x 13,85 = 7,62 dm³/s

Przybliżenie pierwsze

Q₁ = Q_kon + 0,55q = 74,25 + 7,62 = 81,87 dm³/s

z nomogramu do wyznaczania jednostkowego spadku ciśnienia dla rur PE SDR 17 określony jednostkowy spadek ciśnienia i [‰]

i = 2,6‰

różnica wysokości ciśnienia ∆h [m]

∆h₁ = i x l = 2,6 x 365 = 0,95m

∆h₁/ Q₁ = 0,95/81,87 = 0,0116

∑∆h₁=1,42 m suma strat wysokości jest większa od 0,5 - wobec tego należy obliczyć następne przybliżenie.

∑∆h₁/ Q₁ = 0,1639

∆ Q₁ = -
= -
= - 4,3 dm³/s

Drugie przybliżenie;

Q₂ = Q₁+ ∆ Q₁= 81,87 - 4,3 = 77,57 dm³/s

i = 1,1‰

∆h₁ = i x l = 1,1 x 365 = 0,40m

∆h₁/ Q₁ = 0,40/77,57 = 0,010

∑∆h₁=-0,12: w obwodzie II ∑∆h₂= - 0,60 - suma strat wysokości jest większa od 0,5 - wobec tego należy obliczyć następne przybliżenie.

∑∆h₁/ Q₁ = 0,140

∆ Q₁ = -
= 0,5 dm³/s

Trzecie przybliżenie

Q₃ = Q₂+ ∆ Q₂= 77,57 + 0,5 = 78,07 dm³/s

i = 1,6‰

∆h₁ = i x l = 1,6 x 365 = 0,58m

∆h₁/ Q₁ = 0,40/77,57 = 0,03

∑∆h₁=0,03: w obwodzie II ∑∆h₂= 0,01 - suma strat wysokości o obwodach jest mniejsza od 0,5 - wobec tego przepływy są właściwe.

Sumę strat należy rozbić i podzielić proporcjonalnie na najdłuższe odcinki

WARUNEK ∑∆h_W=0,0 - został spełniony

Z nomogramu

Prędkość v = 0,8m/s

i = 1,6‰

w celu spełnienia poniższego warunku przy obliczonym przepływie rzeczywistym:

- dla ø < 300 mm : v= 0,60÷0,90 m/s

- dla ø > 300 mm : v= 0,90÷1,50 m/s.

należy zredukować średnicę odcinka do ø = 355mm - wówczas prędkość v = 1,2m/s

Rzędne punktów obliczono z interpolacji warstwic na temacie - rysunku.

Np. - dla punktu 1

R_t1 = 211,8m

Wysokość ciśnienia gospodarczego w sieci wodociągowej zależy od liczby kondygnacji zaopatrywanych w wodę budynków. Liczba kondygnacji podana w temacie projektu - 6

Wysokość ciśnienia gospodarczego H_min obliczono ze wzoru:

H_min= 4· n + 10 m,

gdzie:

n-liczba kondygnacji, n=6

H_min = 4 · 6 + 10 = 34 m

Rzędna linii ciśnienia gospodarczego obliczono ze wzoru:

R_lcg = Rt + H_min

gdzie R_t - rzędna terenu, npm punktu instalacji

R_lcg = Rt + H_min

R_lcg1 = 211,8+34 = 245,8

Rzędne linii ciśnienia w tabeli 10 obliczono rozpoczynając od węzła nr 4 jako najbardziej niekorzystnie usytuowanego.

Dla węzła 4

R_lcg4 = 254,73m

Dla punktu 3

R_lc3 = R_lcg + ∆h_w

R_lc3 = 254,73 + 0,31 = 255,04m

Z obliczeń - na odcinku 6-4 przepływ rzeczywisty ma przeciwny kierunek od założonego.

Rzeczywiste przepływy i kierunki dla rozbioru maksymalnego godzinowego zostały przedstawione na schemacie nr 5

6.3. Obliczanie hydrauliczne sieci wodociągowej dla rozbioru minimalnego godzinowego metodą Crossa.

Schemat obliczeniowy sieci wodociągowej dla rozbioru minimalnego godzinowego przedstawiono na rysunku nr 6 , natomiast obliczenia w tabeli nr 11.

Przepływy obliczamy jak wyżej dla danych z założonych przepływów minimalnych.

Rzędna zwierciadła wody w zbiorniku obliczono dodając do rzędnej zwierciadła wody w zbiorniku w tab. 10 wysokość użytkowej warstwy wody h_uż = 6m. Rzędne linii ciśnienia obliczono rozpoczynając od rzędnej zwierciadła wody w zbiorniku, dodając różnicę ciśnień ∆h_w.

Po wyrównaniu przepływów należy zmienić średnicę, ze względy na zmiany ilości i prędkości przepływów rzeczywistych wody w przewodach sieci.

odcinek	Założona średnica	Srednica obliczona	prędkość przepływu po zmianie średnic rurociągu
	[mm]	[mm]	[m/s]
2 - 1	400	355	1,20
3 - 7	160	180	0,75
7 - 6	200	225	0,74
5 - 9	225	250	0,78
9 - 2	315	280	0,80

7. Dobór pomp w pompowni II stopnia

Na podstawie wyników obliczeń sieci wodociągowej dokonano doboru pomp w pompowni drugiego stopnia, których zadaniem będzie tłoczenie wody do odbiorców.

Dane:

- wydajność pompowni przy rozbiorze Q_maxh : Q_pmax =190,10 dm³/s = 684,36 m³/h

- wydajność pompowni przy rozbiorze Q_minh : Q_pmin =155,50 dm³/s = 559,8 m³/h

- rzędna linii ciśnienia w pompowni przy rozbiorze Q_maxh : R_Qmaxh = 256,50 m npm

- rzędna linii ciśnienia w pompowni przy rozbiorze Q_minh : R_Qminh = 264,92 m npm

Rt = 209,83 m npm - odczytane z rysunku na temacie ćwiczenia

Rgzw = Rt + 1.07 - z tematu - rzędna górnego zwierciadła wody w zbiorniku dolnym

Rdzw = Rt - 1,30 - z tematu - rzędna dolnego zwierciadła wody w zbiorniku dolnym

Rgzw =209,83 + 1.07 = 210,90 m npm

Rdzw = 209,83 - 1,30 =208,53 m npm

Strata ciśnienia w pompowni przy rozbiorze (z tematu ćw) Q_maxh : ∆h_pmax = 1,34m

Strata wysokości ciśnienia w pompowni przy Q_minh obliczono ze wzoru:

∆h_{p max} = Kp x Q²_pmax [m]

∆h_{p min} = K_p x Q²_pmin =
x Q²_pmin[m]

K_p =
[s²/m⁵]

gdzie:

+ K_p - współczynnik oporności przewodów i armatury pompowni

∆h_{p min} =
x 155,5² = 0,9 m

7.1. Dobór pomp w pompowni drugiego stopnia

1. Obliczono wysokość podnoszenia przy rozbiorze Q_{max h} oraz Q_{min h}

Obliczenie wysokości podnoszenia pomp przy rozbiorze Q _minh

H_pmin = R _{Qmax h} + ∆ h_pmax - R_gzw = R₂ - R_gzw = 256,50 + 1,34 - 210,90 = 46,94m

Obliczenie wysokości podnoszenia pomp przy rozbiorze Q_minh

H_pmax = R _{Qmin h} + ∆ h_pmin - R_dzw = R₂ - R_gzw = 264,92 + 0,9 - 208,53 = 57,29m

Dla projektowanej sieci założono układ pompowy składający się z 3 pomp połączonych równolegle.

Obliczenia dokonano dla jednej pompy

Q_pmax - z punktu 4.2. Q_pmax = 190,10 dm³/s = 684,4 m³/h

Q_pmin - z punktu 4.2. Q_pmin = 155,5 dm³/s = 559,8 m³/h

- wydajność jednej pompy przy rozbiorze Q_{max h}:

Q_p1max =
=
= 63,4dm³/s = 228,2m³/h

- wydajność jednej pompy przy rozbiorze Q_minh:

Q_p1min =
=
= 51,8dm³/s = 186,6m³/h

[1] str. 26

---