1. RYS HISTORYCZNY WODOCIĄGÓW Pierwsze wodociągi - akwedukty ( przewód wraz z podtrzymującą go konstrukcją nośną (mostem, często arkadowym), prowadzący wodę nad dolinami, drogami itp., niekiedy na dużą odległość; akwedukty używano w starożytności (już 700 lat p.n.e.) i średniowieczu jako naziemnych wodociągów; najdoskonalsze były akwedukty rzym. doprowadzające wodę do dużych miast, woda płynęła dzięki wykorzystaniu naturalnego spadku; obecnie akwedukty są niekiedy wykorzystywane do nawadniania pól.). Pierwsze nowoczesne wodociągi, uruchomione w XIX wieku, czerpały wodę z ujęć wody powierzchniowej, która była jeszcze stosunkowo mało zanieczyszczona i po wstępnych zabiegach oczyszczających mogła być przeznaczona do picia i celów gospodarczych. Na przełomie XIX i XX wieku, wobec wzrastającego zanieczyszczenia, zaczęto czerpać wodę z ujęć podziemnych, wymagających prawie zawsze uzdatniania pod względem chemicznym, ale czystych pod względem fizycznym i bakteriologicznym. Obecnie urządzenia wodociągowe przestają być tylko urządzeniami do dostarczania wody z ujęć do sieci rozdzielczej i odbiorcy wody, a zaczynają być fabrykami wody do picia i celów przemysłowych. 2. ISTOTA PROGRAMOWANIA WIELKOŚCI WODOCIĄGU: Wodociąg jest to zespół skoordynowanych i współpracujących inżynierskich urządzeń i obiektów służących do zaopatrywania w wodę ludności i przemysłu. Zadaniem wodociągów jest zapewnienie dostawy wody o odpowiedniej jakości, ilości oraz pod odpowiednim ciśnieniem, zapewniającym jej właściwe użytkowanie. Zadaniem bardzo ważnym dla projektanta jest przyjęcie (zachowanie) takich rozwiązań sieciowych, które zapewniałyby zachowanie ciągłości dostawy wody. Jest to bardzo istotne z punktu widzenia marnotrawstwa i wiąże się ono z dodatkowymi, niekiedy nieuzasadnionymi kosztami. Zapotrzebowanie w wodę miast, wsi i przemysłu jest ściśle związane z ujęciem wody, jej uzdatnianiem (w miarę potrzeby) oraz dostarczenie do odbiorcy - konsumenta. Głównym problemem projektanta sieci wodociągowej jest problem oceny ilościowej odniesionej do warunków istniejących i przyszłościowych. Inwestycje wodociągowe są bardzo kosztowne i posiadają swoją specyfikację w zakresie ich realizacji, dlatego też od projektanta wymaga się, na potrzeby projektowania uwzględniania dość szerokiej perspektywy funkcjonowania w przyszłości. Projektowanie „na dziś” ma sens, gdy będziemy zajmowali się tylko bardzo małymi fragmentami układu przesyłowego wody. Długość okresu perspektywicznego, dla którego podejmuje się rozstrzygnięcia ilościowe z zakresu przesyłu wody w Europie, w różnych krajach jest różne. W kraju przyjęło się dość umownie, że okresem tym jest okres 20 lat. Należy pamiętać przy podejmowaniu decyzji, w jakim stopniu możemy zaufać i obdarzyć wiarygodnością udostępnione przez inwestora plany rozwojowe danej miejscowości, dla której projektujemy wodociąg. W innych krajach do tego problemu starano się podchodzić bardzo elastycznie, wyróżniając w tym zakresie obiekty o znaczeniu strategicznym, których realizację, ze względu na koszty, można rozłożyć w czasie na etapy. Ustalenia w zakresie potrzeb wodnych, w odniesieniu do perspektywy przy projektowaniu wodociągu powinny być ograniczone do minimum błędu ryzyka. Decyzja o podjęciu takich czy innych rozwiązań inwestycyjnych powinna dotyczyć w pierwszej kolejności do niezbędnych obiektów. Również powinniśmy uwzględniać ryzyko błędu. 3. PODSTAWOWE SCHEMATY ZAOPATRZENIA W WODĘ: Każdy system zapotrzebowania w wodę i jego elementy składowe mogą ulegać dość znacznym zmianom. Te zmiany są wymuszone warunkami naturalnymi, miejscowymi, rodzajem potrzeb oraz rachunkiem techniczno - ekonomicznym. Wybór systemu zapotrzebowania w wodę, jego charakteru (wydajności, jakości wody itp.) powinien rozstrzygać projektant. W praktyce spotykamy się z wielką różnorodnością schematów zapotrzebowania na wodę, powinny być tak dobrane i dostosowane do warunków lokalnych, aby ich działanie było niezawodne i zaopatrywanie ludności i odbiorców odpowiadało określonym wymaganiom, w zależności od potrzeb. Zadaniem projektanta będzie określenie za pomocą obliczeń matematycznych, średnicy przewodów, gabarytów urządzeń towarzyszących, a także z uwzględnieniem specyfiki danej sieci. Najprostszy schemat układu wodociągowego (zaopatrzenia w wodę) przedstawiony jest na rys. 1-1. Wodę pobieraną z ujęcia, a więc studni, rzeki, jeziora 1 gromadzi się w studni zbiorczej lub zbiorniku wody surowej (ujęciowym) 2, skąd grawitacyjnie albo za pomocą pomp I stopnia 3 jest doprowadzana do stacji uzdatniania wody 4. Po uzdatnieniu (oczyszczeniu) i dezynfekcji woda spływa do zbiornika wody czystej 5, skąd jest czerpana za pomocą II stopnia 6 i tłoczona przewodem przesyłowym 7 do sieci rozdzielczej 8 i zbiornika zapasowo-wyrównawczego sieciowego 9. Z sieci woda jest pobierana przez instalacje wewnętrzne przez odbiorców rozmieszczonych na obszarze zasilania 10. Warunki pracy wodociągu zależą od jego charakteru i przeznaczenia, a schematy wodociągów mogą być różne, podobnie jak różny może być układ poszczególnych urządzeń i obiektów w zależności od warunków naturalnych. Pompy I i II stopnia mogą mieścić się w różnych budynkach lub mogą być umieszczone w jednym budynku (rys. 1-2). Pompownia I stopnia może wreszcie znajdować się nad studnią zbiorczą Zbiornik wyrównawczy górny może być zbiornikiem początkowym bocznym 1 lub przepływowym 2, zbiornikiem końcowym 3 lub zbiornikiem centralnym 4 w zależności od położenia w stosunku do ujęcia i obszaru zasilania (rys. 1-3). Schemat ogólny wodociągu może wreszcie nie zawierać stacji uzdatniania wody, jeżeli jakość wody nie wymaga jej oczyszczania ani uzdatniania (rys. 1-4), co jednak zdarzyć się może tylko wyjątkowo. W tym wypadku woda z ujęcia np. wody podziemnej 1, grawitacyjnie lub przez pompownię 2, jest dostarczana przewodem tranzytowym 3 wprost do sieci rozdzielczej 4 i do zbiornika górnego końcowego 5. Ukształtowanie terenu, położenie wysokościowe źródła wody (ujęcia) oraz jego oddalenie od miejsca zużycia wpływają decydująco na schemat układu. W miejscowościach górskich możliwe jest ujmowanie źródeł naturalnych położonych wysoko nad obszarem zasilania, a jakość takiej wody może być tak wysoka, że nie wymaga ona uzdatniania. Wówczas upraszcza się znacznie układ wodociągu: woda z ujęcia 1 spływa grawitacyjnie do zbiornika wyrównawczego sieciowego 2, a ze zbiornika również grawitacyjnie rurociągiem tranzytowym 3 wprost do sieci rozdzielczej 4 i obszaru zasilania 5. Układ taki jest prosty, a eksploatacja wodociągu łatwa i niekosztowna (rys. 1-5). Przedstawione schematy zaopatrzenia w wodę określają wzajemne usytuowanie poszczególnych elementów niektórych układów wodociągowych. Wymiary obiektów i urządzeń, wydajność, wysokość podnoszenia i liczba pomp, pojemność zbiorników ujściowych, pojemność zbiorników wyrównawczych i ich wysokościowe położenie, średnice przewodów wodociągowych, tranzytowych, magistralnych i rozdzielczych ustala się na podstawie obliczeń zgodnie z założeniami technicznymi i warunkami pracy całego układu. 4. RODZAJE ZAPOTRZEBOWANIA NA WODĘ Generalnie możemy wymieni następujące rodzaje zapotrzebowania na wodę: zapotrzebowanie wody na potrzeby bytowo -jak również wynosi ok. 2,0m i odpowiada wysokości poszczególnych segmentów roboczych studni. W murze studni co ok. 2,0m założone są poziome pierścienie wiążące z płaskiego żelaza, do których przymocowane są kotwy dolne i górne. Do obliczenia przekroju pojedynczej kotwy: f=(7,5-12,5)*Dw/nk [m2], gdzie : f- przekrój stalowej kotwy (cm2), Dw - średnica wewnętrzna studni (m), nk- ilość kotew. Obudowa studni- polega na wykształceniu górnej części zgodnie z przeznaczeniem studni. Studnia może być zakończona pokrywą, albo w górnej części studni wykonuje się pomieszczenie np. dla pompowni, albo nad studnią ponad terenem, buduje się odrębne rozwiązania, zależnego całkowicie od warunków, w jakich studnia będzie pracować. 13.KONSTRUKCJE STUDZIEN WIERCONYCH: studnie wiercone składają się z następujących części: a)rury filtrowej, założonej w warstwie wodonośnej i przystosowanej do przepuszczania wody, a zatrzymywania gruboziarnistego materiału warstwy wodonośnej. b)rury okładzinowej, stanowiącej osłonę i zabezpieczenie otworu studziennego od warstwy wodonośnej aż do powierzchni terenu(obudowy studni),mogącej składać się z rur o różnych średnicach, zależnie od głębokości założenia rury filtrowej. c)obudowy studni, stanowiącej zakończenie jej górnej części i zabezpieczenie przed uszkodzeniem i zanieczyszczeniem. Konstrukcja studni zależy od głębokości i rodzaju warstwy wodonośnej, od rodzaju pokładów stropowych, od żądanej wydajności studni i sposobu poboru wody. Studnie bezfiltrowe mają doprowadzone rury okładzinowe do warstwy wodonośnej i zamiast filtru studziennego maja otwór(w przypadku warstwy wodonośnej skalistej)lub lej(w przypadku warstwy wodonośnej piaszczystej). Studnie filtrowe mają rury okładzinowe początkowo doprowadzone do dna warstwy wodonośnej, a następnie, po założeniu filtru podciągnięte w górę w celu odsłonięcia filtru: rury te pozostają w studni jako rury eksploatacyjne. Można też rury okładzinowe, po założeniu filtru z przedłużoną rurą nadfiltrową, całkowicie wyciągnąć. Studnie bezfiltrowe: Jak już wiadomo, nie maja one filtru jako elementu ujmującego wodę z warstwy wodonośnej. Stosowane są z reguły do ujmowania wód artezyjskich, pod ciśnieniem. Filtr jest zastąpiony w przypadku warstwy wodonośnej skalistej wierconym w niej otworem, który może być niezabezpieczony, gdy skała jest jednolita, twarda, nieco spękana lecz nie krusząca się. W razie jednak, skały spękanej otwór ujmujący może wymagać zabezpieczenia przynajmniej za pomocą rury perforowanej. Wówczas jednak studnia staje się studnią filtrową. W przypadku sypkiej (piaszczystej) warstwy wodonośnej, w korzystnych warunkach hydrogeologicznych może być zastosowana studnia bezfiltrowa, ale wykonana w specjalny sposób. warstwa stropowa nieprzepuszczalna musi być zwarta i wytrzymała a warstwa wodonośna o odpowiedniej miąższości. Wytworzenie leja w warstwie wodonośnej następuje na skutek intensywnego pompowania wody przy stopniowym obniżaniu rury ssawnej aż do dna leja i równoczesnym wyczerpywaniu wraz z wodą materiału warstwy wodonośnej. Wytwarza się lej o kształcie odwróconego stożka ,o łagodnych skarpach, zależnych od kąta tarcia wewnętrznego gruntu. 15.FILTRY STUDZIEN RUROWYCH: Do grupy filtrów rurowych perforowanych zaliczamy: -Filtry ze szczelinami wytłaczanymi krytymi(mostkowymi)wykonane one są z blach stalowych, w których wytłoczone zostały otwory o szczelinie dostosowanej do uziarnienia gruntu lub posypki. Szczeliny w ten sposób uformowane mają szerokość b=4-8mm,długośc l=20-60mm, wysokość otworu t=1-4mm.Porowatośc tego typu filtrów dochodzi do 40%. -Filtry prętowe wykonane one są z pionowych prętów stalowych umocowanych w pierścieniach poziomych oraz z nawiniętego na pręty, tworzące szkielet filtru, drutu gładkiego lub profilowanego. Filtry prętowe odznaczają się bardzo dużą porowatość ,dochodzącą nawet do 65%,przy znacznej oszczędności materiału, ale są wrażliwe i mało wytrzymałe na siły zewnętrzne. Powinny być budowane z materiału nierdzewnego. Filtry siatkowe Stosowane są do ujmowania wód podziemnych w warstwach wodonośnych porowatych (piaski, żwiry).Składają się z rury szkieletowej na której jest nawinięta siatka filtracyjna pełniąca funkcję filtru właściwego. Siatka dostosowana jest wymiarami otworów do uziarnienia warstwy wodonośnej. Jako rura szkieletowa może być użyta jakakolwiek rura perforowana z otworami okrągłymi lub prostokątnymi. Rura szkieletowa decyduje o wytrzymałości filtru, a wiec powinna być odporna na korozję i wytrzymała na nacisk warstw gruntowych. rodzaje: -filtry z siatkami metalowymi wykonane one śą następująco :szkielet filtru stanowi prosta rura metalowa o gładkich ścianach, perforowana otworami okrągłymi lub prostokątnymi. Rurę szkieletowa owija się siatką podkładową z drutu miedzianego lub stalowego nierdzewnego o grubości 1,5-2,0mm,o oczkach 8*8-13*13mm.Na tak przygotowany podkład zakłada się siatkę filtracyjną, której przepustowość uzależniona jest od uziarnienia warstwy wodonośnej. Rozróżnia się następujące rodzaje siatek filtracyjnych: -siatki o splocie kwadratowym(plecione), -siatki o splocie rządkowym(skośnym), -siatki o splocie rypsowym(krytym), Stosowane są również filtry siatkowe z materiałów niemetalowych: -Filtry z mas plastycznych(polichlorku winylu) wykonuje się na rurze stalowej lub winidurowej rurze szkieletowej, -Filtry z tkanin-stosowane są w warstwach drobnoziarnistych, wymagającej malej przepuszczalności siatek.(np. tkaniny z włókien szklanych), -Filtry z włókna sztucznego, Filtry żwirowe. Są korzystniejsze od filtrów siatkowych. Zamiast siatki filtracyjnej w filtrach tych zastosowana jest wokół rury szkieletowej warstwa żwiru lub grubego piasku pełniąca funkcję siatki(cedzidla) tj. przepuszcza wodę i drobne frakcje piasku, a zatrzymująca ziarna o średnicy ustalonej dla danego gruntu. Filtry żwirowe są stosowane od dawna i odznaczają się wieloma zaletami. Powinny być stosowane w warunkach w których filtry siatkowe są niewskazane w wiec w gruntach wodonośnych drobnoziarnistych. Napływ wody podziemnej przez filtry do studni jest swobodniejszy, filtry te umożliwiają utworzenie się na zewnątrz studni naturalnego filtru w gruncie warstwy wodonośnej, co wpływa na sprawność studni i przedłuża okres jej eksploatacji. Filtr żwirowy składa się z rury rdzeniowej perforowanej, obsypanej lub obłożonej warstwą lub warstwami kalibrowanego żwiru o różnej, dostosowanej do istniejących warunków granulacji. Są różne rodzaje filtrów żwirowych, powinny one mieć jednak wspólna cechę, a mianowicie uziarnienie żwiru powinno umożliwiać należyte odpiaszczenie otoczenia studni. To odpiaszczenie powinno być tym skuteczniejsze mi uziarnienie warstwy wodonośnej jest drobniejsze. Obecnie zwraca się szczególna uwagę na odpiaszczenie studni, tj. na możliwie szybkie i intensywne wypłukanie z najbliższego otoczenia studni najdrobniejszych ziaren piasku, by w ten sposób rozszerzyć i powiększyć filtr żwirowy o filtr naturalny, utworzony na zewnątrz studni w odpiaszczonej warstwie wodonośnej. Obsypka powinna być wykonana ze żwirków kwarcowych dobrze oczyszczonych o zawartości kwarcu ponad 95% w jednej zależy w zasadzie od ukształtowania terenu, który zaopatrywany jest w wodę. W związku z tym przy lokalizacji zbiornika należy brać pod uwagę w miarę możliwości naturalne wzniesienia terenu. Jeżeli wzniesienie takie jest wystarczające to możemy projektować zbiornik terenowy zagłębiony w ziemię. Jeżeli h wzniesienia jest niewystarczająca, to stosuje się zbiornik o konstrukcji wieżowej wyniesionej ponad poziom terenu. W praktyce projektowania można wyróżnić 3 przypadki lokalizacji zbiornika sieciowego *Zbiornik usytuowany przed obszarem zasilania siecią- początkowy *Zbiornik usytuowany za siecią wod. - zbiornik końcowy *Zbiornik usytuowany na obszarze zasilania tzw. centralny Zbiornik początkowy charakteryzuje się tym, że cała ilość gromadzonej wody podlega stałej wymianie a czas jej przebywania jest b. krótki, tylko w przypadku zb. początkowego a zlokalizowanego z boku przewodu zasilającego będzie wymieniana tylko część wody. Taką lokalizację można wybrać gdy obok trasy przewody znajdzie się odpowiednie wzniesienie umożliwiające budowę zbiornika. Jeżeli wzniesienia nie będzie to.... Zbiornik końcowy - jest usytuowany na końcu systemu wodociąg. zasilanego pompami ze strony ujęcia. To rozwiązanie stosuje się gdy układ terenowy jest taki, że na końcu systemu wod. znajduje się wzniesienie o odpowiedniej wysokości na wybudowanie zbiornika Zbiornik centralny sytuuje się w miarę możliwości centralnie w stosunku do odbiorców wody wybierając w tym celu wzniesienie terenu. Tak położony zbiornik ma do spełnienia rolę zb. początkowego dla części miasta znajdującego się za nim, rolę zbiornika końcowego dla części miasta przed. Zbiorniki te na ogół są projektowane jako wieżowe. Wszystkie zbiorniki, a w szczególności początkowy i końcowy wymagają wysokiego umieszczenia aby, możliwe było zapewnienie odpowiedniego ciśnienia. W przypadku zbiornika końcowego jest wymagana większa wysokość podnoszenia wody w pompowni niż w pozostałych przypadkach . Powinien on mieć możliwość zasilania sieci w czasie postoju pompy. Wynika stąd że najkorzystniejsze jest stosowanie centralnego położenia zbiorników sieciowych. 34. Wpływ położenia zbiornika wyrównawczego na rozkład ciśnień w sieci wodociągowej Jednym z zadań zbiorników wodociągowych (zbiornik górnych) wysoko położonych jest wyrównanie ciśnień w obszarze zasilania, zmieniających się w różnych porach dnia. To zadanie spełnia zbiornik wówczas, gdy będzie położony odpowiednio wysoko ponad terenem zasilania (siecią wodociągową rozdzielczą ). Dostawa wody do zbiornika będzie odbywać się grawitacyjnie, gdy ujęcia położone są wyżej niż zbiorniki, lub za pomocą pomp, gdy ujęcia są nisko położone. Odpowiednio wysokie położenie zbiornika przyczynia się do wyrównania ciśnienia w sieci, co jest bardzo korzystne dla sprawnego działania urządzeń wodociągowych i ich trwałości. Zbiorniki końcowe - położone po przeciwnej stronie obszaru zasilania niż ujęcie i to ich położenie wpływa na stosunkowo dobre wyrównanie ciśnienia w sieci rozdzielczej, która w okresie największych rozbiorów zasilana jest z dwu stron .Zbiorniki te napełniane są wówczas, gdy rozbiór w mieście (osiedlu) spada i osiąga wartość mniejszą od ilości wody tłoczonej z ujęcia, a są opróżniane gdy rozbiór przewyższa dostawę wody z ujęć. Wówczas zbiornik pokrywa brakującą ilość wody ze zgromadzonego uprzednio zapasu (pojemności użytkowej). Położenie zbiornika gwarantuje odpowiednią wielkość ciśnienia w sieci rozdzielczej. Zwykle są to zbiorniki terenowe. Także położenie zbiornika w centrum największego rozbioru wody gwarantuje stosunkowo najlepszy i najbardziej równomierny rozkład ciśnień w sieci rozdzielczej i jej najbardziej ekonomiczne wymiary. 35. Trasowanie systemów przesyłowych sieci wodociągowych Do wykonania czynności, zwanej trasowaniem sieci, polegającej na nadaniu sieci kształtu geometrycznego zależnego od kształtu terenu, niezbędny jest warstwicowy plan miasta, osiedla czy dzielnicy w skali od 1:10 000 do 1:1000. Wybór skali uzależnia się od powierzchni projektowanego obszaru. Samo trasowanie sieci wykonuje się przez wykreślenie linii oznaczających przewody wzdłuż ciągów komunikacyjnych i ulic. Projektowanie sieci wodociągowej dla miasta zaczyna się od ustalenia sieci magistral, stanowiącej zasadniczy szkielet sieci i podlegającej obliczeniu hydraulicznemu. Zaprojektowanie sieci rozdzielczej jest czynnością wtórną, wykonywaną zazwyczaj w późniejszym okresie i w oddzielnych opracowaniach. Zadaniem magistrali jest doprowadzenie wody do sieci rozdzielczej na terenie całego miasta; stąd zasadnicze kierunki magistral powinny odpowiadać kierunkowym , którymi będą płynęły największe ilości wody od źródeł zasilania do punktów odbioru. Przy trasowaniu sieci należy stale mieć na uwadze: *usytuowanie punktów zasilania sieci *zbiorniki sieciowe *układ sieci komunikacyjnej miasta *rozmieszczenie dzielnic mieszkaniowych, przemysłowych i punktów większego zapotrzebowania wody, terenów zielonych itp. *Istnienie przeszkód naturalnych i sztucznych, jak rzeki, strumienia, głębokie jary, linie kolejowe itp. *Rzeźbę pionowa terenu, na którym projektowana jest sieć Należy starać się łączyć najkrótszą drogą punkt lub punkty zasilania z głównymi dzielnicami, gdzie wskutek największych gęstości zaludnienia występuje największe zapotrzebowania wody. Również najkrótszej drogi szukamy do zbiornika sieciowego, jeśli taki jest przewidziany. W pewnych przypadkach ze względu na ukształtowanie terenu może być wskazane zrezygnowanie z projektowania wzdłuż najkrótszej drogi i głównych ulic. Korzystne jest np. umieszczenie magistrali na wzniesieniach terenu; otrzymujemy wówczas dogodny rozkład ciśnień w sieci rozbiorczej położonej niżej od magistrali. Magistrala w dolinie musiałaby pracować pod znacznie większym ciśnieniem niż magistrala leżąca na wzniesieniu. Po wytrasowaniu sieci numerujemy węzły kolejnymi liczbami. Każdy odcinek otrzymuje w ten sposób oznaczenie parą liczb; nadawanie odcinkom oddzielnej kolejnej numeracji , stosowane niekiedy w projektach, jest zbędne. 36. Układy magistral wodociągowych Przewody magistralne powinny przechodzić przez miasto ulicami, wzdłuż których układają się środki ciężkości rozbioru wody - powinny też przebiegać drogą możliwie prostą i krótką , by straty ciśnienia wzdłuż nich były jak najmniejsze; wreszcie trasa przewodów powinna przebiegać ulicami leżącymi na grzbietach stoków i wyniosłości terenowych, aby uniknąć zbyt dużych strat lub nadmiernych ciśnień w przewodach magistralnych i bocznych (rozdzielczych).Na rys pokazano korzystne i niekorzystne położenie przewodów magistralnych. Przy wymaganym ciśnieniu gospodarczym (roboczym) w przypadku pierwszym (a) linie ciśnień układają się równolegle do terenu i zgodnie z jego spadkiem, w drugim (b)linie ciśnień układają się przeciwnie do spadku terenu, co powoduje niepotrzebnie duże ciśnienia w przewodzie magistralnym i przewodach bocznych 37. Sporządzanie schematu obliczeniowego rozbioru wody Mając wyznaczone magistrale oraz dane o gęstości zaludnienia, można przystąpić do ustalenia ilości wody, przypadającej na poszczególne odcinki sieci, czyli wydatków odcinkowych. Można w tym celu posłużyć się wszystkim dwa czynniki: właściwą funkcjonalność sieci oraz możliwe małe koszty związane z uzbrojeniem. Uzbrojenie sieci należy więc projektować oszczędnie, ale tak, by nie ucierpiała na tym sprawność sieci. 1. Zasuwy na przewodach rozdzielczych umieszcza się przy węzłach, dla oddzielenia przewodów bocznych, oraz na dłuższych odcinkach przewodów, oraz na dłuższych odcinkach przewodów, by nie wyłączać w razie potrzeby, całego przewodu. Zasuwy powinny być ze względów pożarowych rozmieszczone w ten sposób, aby dla wyłączenia odcinka nie trzeba było zamykać więcej niż 5 zasuw, oraz żeby na wyłączonym odcinku nie było więcej niż 4 hydranty. Warunek ten jest jednak rudny do spełnienia, gdy zachodzi konieczność wyłączenia odcinka przewodu magistralnego - w takich przypadkach zwykle trzeba zamykać więcej zasuw. Zdarza się to jednak rzadko i nie należy z tego powodu umieszczać zbyt wiele kosztownych zasuw na magistralach. Rozmieszczenie zasuw węzłowych powinno odpowiadać następującym warunkom: *Przewód rozdzielczy powinien być oddzielony zasuwą od przewodu magistralnego *Przewód o mniejszej średnicy powinien być oddzielony zasuwa od przewodu o średnicy większej *W razie awarii danego odcinka zasilanie woda sąsiednich przewodów rozdzielczych powinno być zapewnione przez właściwe umieszczenie zasuw, zgodnie z kierunkiem zasadniczego przepływu wody. Zasuwy na przewodach magistralnych mogą być umieszczone w odległościach większych (500-700m)na przewodach tranzytowych w miarę potrzeby, ale w odległościach nie większych niż 500m. 2. Hydranty pożarowe rozmieszcza się w ten sposób, by spełnione zostały następujące warunki: *Powinny być umieszczone wzdłuż dróg i ulic oraz na skrzyżowaniach lub możliwie blisko skrzyżowań *Odległość hydrantu od budynku powinna wynosić co najmniej 5m, gdy jednak przewiduje się w razie pożaru wysokie promieniowanie cieplne, odległość ta powinna wynosić co najmniej 25m *odl. hydrantu od ulicy lub drogi nie może być większa niż 2m *odl. między hydrantami nie może być większa niż 100m a wiejskich jednostkach osadniczych na terenach zabudowanych nie powinna przekraczać 150m 2.Hydranty zakłada się także w pkt. najwyższych i najniższych przewodów celem odpowietrzenia ich i przepłukiwania Rozmieszczenie hydrantów projektuje się w ten sposób ,że najpierw umieszcza się je w punktach skrzyżowań uli, a następnie między tymi punktami rozmieszcza się pozostałe hydranty, zachowując odpowiednie odl i starając się jednocześnie tak umieścić punkty najwyższe i najniższe przewodów, by w nich wypadały hydranty. Należy tutaj zauważyć, ze rury ,kształtki i armatura mają znormalizowane długości i ze przycinanie i skracania rur połączone jest z kosztami oraz z marnotrawstwem materiału, wobec czego trójniki odgałęzieniowe do hydrantów powinny być zakładane w miejscach, w których wypadają pełen odległości, na skutek czego rzeczywiste odstępy hydrantów mogą się różnić od teoretycznie założonych 3. Odpowietrzniki: Stosuje się w zasadzie tylko na przewodach magistralnych i tranzytowych, gdyż na przewodach rozdzielczych role odpowietrznika spełniają hydranty, zdroje i częściowo połączenia domowe. Odpowietrzniki powinny być umieszczone w najwyższych punktach przewodu, które zwykle są, ale nie muszą, równoznaczne z najwyższymi punktami w terenie. Zasuwy umieszczone na trasie przewodu wznoszącego się wymagają założenia odpowietrznika przed zasuwą tak by było możliwe odpowietrzenie odcinka przewodu leżącego poniżej zasuwy w razie jej zamknięcia 4. Odwodnienia(zasuwy odwadniające) Zakłada się w najniższych pkt przewodu celem umożliwienia opróżnienia go z wody w razie potrzeby, jak i również tuż powyżej zasuwy, założonej na przewodzie opadającym. Każdy odc przewodu magistralnego lub tranzytowego między zasuwami powinien być zaopatrzony w punkcie najniższym w odwodnienie a najwyższym w odpowietrznik 50. Układ strefowy szeregowy Polega na takim podziale obszaru zaopatrzenia, ze cała woda z ujęcia dostarczana jest za pomocą pomp do strefy I dolnej, a następnie druga pompownia przetłacza nadmiar wody dalej do strefy II W tym układzie pompowni I (PI) tłoczy całą ilość wody do miasta ( Q =QI+QII ) do strefy I, po czym przy końcu strefy I pompowania II (PII) przetłacza wodę w ilości zużywanej przez strefy wyżej położone. Pompownia I tłoczy wodę na wysokość HtI, tak by największe ciśnienie w strefie I (HI) nie przekraczało Hmax = 60m słupa wody. Ciśnienie H będzie więc następujące HI =Hr+ΔhI+(ZI-Zo) a konieczna wysokość tłoczenia pompowni I HtI =Hr+ Δht + (ZI-Zp) Gdzie Δht - straty ciśnienia na rurociągu tłocznym od pompowni do końca strefy I, ΔhI - straty ciśnienia na rurociągu tłocznym na długości strefy I, Hr- ciśnienie robocze (minimalne),ZI - wysokość najwyższego punktu terenowego w strefie I, Zp- wysokość terenu przy pompowni nad poziomem porównawczym, Zo - wysokość terenu na początku strefy I. Wysokość tłoczenia HtI nie powinna, ze względu na wytrzymałość rurociągu na ciśnienie, przekraczać 80-100m słupa wody. Pompownia II (PII) przetłacza do strefy II wodę w ilości QII na wysokość HtII=HII ,nie przekraczając, ze względu na ciśnienie w strefie 60 m słupa wody. Pompownia II czerpie bezpośrednio wodę z rurociągu strefy I lub ze zbiornika pośredniego, umieszczonego obok pompowni II. W pierwszym przypadku wysokość tłoczenia HII =Hr+ΔhII+(ZII-ZI)-Hr =ΔhII+(ZII-ZI) gdyż na rurze ssawnej pomp panuje ciśnienie Hr, a w drugim przypadku HII =Hr+ΔhII+(ZII-ZI) Gdzie ΔhII - straty ciśnienia na rurociągu tłocznym wzdłuż strefy II, ZII - wysokość najwyższego punktu terenowego strefy II. Energię zużywaną na przetłoczenie ilości wody Q do obu stref, przyjmując że pompownie mieścić się będą na początku każdej strefy i obszar zaopatrzenia podzielony jest na dwie równe strefy, można w przybliżeniu obliczyć następująco. Zakładamy że Q =QI+QII , QI =QII =0,5 Q natomiast HI +HII = H, HI =HII =0,5H czyli EI=( QI+QII) HI = 0,5QH EII=QII HII = 0,5Q*0,5H=0,25QH A więc łącznie Es= EI + EII = 0,5QH +0,25QH= 0,75QH Łączna energia zużyta na przetłoczenie wody do obu stref wynosi po podziale na strefy o 25% mniej energii, jaka była by potrzebna do przetłoczenia całej ilości wody Q na wysokości H tj. bez zastosowania strefowania E= HQ Ogólnie można przyjąć w przybliżeniu, że zużycie energii przy podziale na strefy wynosi En=((n+1)/n)*E Gdzie E- zużycie energii bez strefowania na przetłoczenie całej ilości wody, n - ilość stref 51.Układ strefowy równoległy Polega na takim podziale zaopatrzenia na strefy, ze każda ze stref ,przy wspólnym ujęciu wody, zaopatrywana jest w wodę z odrębnej pompowni. W tym układzie pompownia I ( PI) tłoczy do strefy I niezbędne dla tej strefy ilości wody (QI), a pompownia Ii (PI) tłoczy niezależnie wprost do strefy II wodę w ilości QII. Do każdej pompowni i strefy przynależnej odrębny rurociąg tłoczny. Pompownia I tłoczy na wysokość HtI , a pompowania II na wysokość HtII , tak by odpowiadające tym wysokościom ciśnienie w najniższych punktach stref (HI i HII) nie wynosiły więcej niż Hmax tj. 60 m słupa wody. Można te zależności uchwycić równaniem: Dla strefy I HtI =Hr+ ΔhtI + (ZI-Zp) oraz HI =Hr+ΔhI+(ZI-Zo) Po obliczeniu powierzchni zakreskowanych (+ i - )otrzymuje się pojemność zb. W procentach rozbioru dobowego (jak analitycznie) *Metoda sumowa (całkowa)- polega na wykreślnym przedstawieniu sumarycznego wzrostu rozbioru wody w ciągu doby i porównaniu z wykresem sumowej linii jej dostawy. Maksymalna różnica rzędnych określi minimalna pojemność użytkową zbiornika. Na rys przedstawiono tok postępowania dla trzech przypadków a)przy dostawie wody 24-godz, b)przy dostawie 20-godz, c) przy dostawie wody 16- godz. Przybliżone obliczanie pojemności użytkowej Przybliżone obl. pojemności użytkowej zb przy 24 godz. dostawie wody można określić w sposób następujący: 1.Gdy min dopływ wody z ujęcia jest większy od największego godz. rozbioru a wię Qu >=Qh maz wówczas jest zbędny zbiornik jako zbiornik wyrównawczy, a będzie on potrzebny jedynie jako zb zapasowo-pożarowy 2.Gdy dopływ godz. jest mniejszy od średniego rozbioru godz. tj. Qu <=Qd maz /24, wówczas zb powinien mieć pojemność użytkową tak duża by mógł wyrównać braki w dostawie wody w okresie dłuższym niż jedna doba (wielodniowym, wielomiesięcznym itd.) i wówczas pojemność taką oblicza siena podstawie szczegółowych badań i obserwacji hydrologicznych. 3. Gdy min dopływ godz. z ujęcia jest większy od średniego rozbioru godz. a mniejszy od max rozbioru godzinowego a więc gdy: Qd maz /24 <Qu <Qh maz Wówczas pojemność użytkową zbiornika określić można orientacyjnie.
Ustalenie pojemności pożarowej W wodociągach komunalnych pojemność pożarowa zb powinna być równa zapasowi pożarowemu, z uwzględnieniem jednoczesności pożarów. Pojemność ta powinna być w miarę możliwości zabezpieczona przed rozbiorem na cele nie pożarowe , z jednoczesnym zapewnieniem dostatecznej wymiany zapasu wody 56. Wyposażenie zbiorników wodociągowych terenowych, wieżowych Wyposażenie zbiornika odpowiada funkcjonalnie ich zdaniom. Woda gromadzona w zb powinna być jak najczęściej wymieniana. Zbiornik powinien być zabezpieczony przed przepełnieniem, wymiana powietrza powinna następować bez zakłóceń. Poza tym należy zbiornik zabezpieczyć przed wstępem niepowołanych ludzi, a z drugiej strony musi istnieć możliwość przeprowadzenia kontroli od wewnątrz, oczyszczenia zbiornika, zdezynfekowanie go itd. *Wyposażenie zbiorników terenowych: - komora zasuw wraz z systemem rurociągów ma umożliwić wyłączenie w razie potrzeby poszczególnych komór zbiornika, spuszczenie wody z poszczególnych komór itd. Jest to specjalne pomieszczenie, przez które przechodzą wszystkie rurociągi zbiornika i w którym mieści się również armatura zbiornika. Układ rurociągów i uzbrojenia powinien zabezpieczyć cyrkulację i wymianę wody w zbiorniku. Komora zasuw powinna być projektowana oszczędnie, musi jednak być wystarczająco duża, by można było łatwo dojść i obsłużyć poszczególne zasuwy oraz w razie potrzeby zdemontować lub zamontować poszczególne elementy rurociągów i uzbrojenia 57.Komora zasuw: jest tą częścią zbiornika terenowego, która normalnie jest widoczna i dlatego wymaga architektonicznego opracowania. Tylko bardzo małe zbiorniki, o pojemności poniżej 200m3 , mogą mieć złożoną komorę zasuw z wejściem szybowym i to wyjątkowo; zasadniczo komora zasuw powinna być łatwo dostępna dla obsługi. dolna część komory zasuw powinna mieć tak posadzkę jak i ściany do wysokości 1m wodoszczelne, górna - przeznaczona dla obsługi - posadzkę i ścianę do wysokości 1,2m z płytek. Strop wodoszczelny, podobnie jak zbiornik, przykryty od zewnątrz nasypem ziemnym .Komora zasuw powinna mieć wejście zaopatrzone w szczelne stalowe izolowane drzwi, zabezpieczające wnętrze komory przed zmianami temp zewnętrznej. Celowe jest założenie drugich drzwi wewnętrznych, izolacyjnych. Duże zbiorniki powinny mieć jeszcze dodatkowo drzwi stalowe, zamykające dostęp do komór wodnych zbiornika. Zejście do komory rurociągów oraz do komór wodnych zb za pomocą drabinek stalowych lub lepiej - aluminiowych, przytwierdzonych ponad zwierciadłem wody i w dnie. Pożądane jest oświetlenie komory zasuw: światłem dziennym pomieszczenia górne oraz elektryczne - dolne. Komory wodne zbiornika nie powinny mieć oświetlenia dziennego ze względu na możliwy rozwój alg-chyba ze przez szyby kolorowe (zielone, fioletowe i żółte ). - rurociągi i ich uzbrojenie mają zapewnić właściwe działanie zbiornika wodociągowego. Wszystkie rurociągi powinny przechodzić przez komorę zasuw. Tam tez powinno znajdować się całe uzbrojenie instalacji rurociągów celem zapewnienie kontroli i obsługi centralnej. Rurociągi w zb powinny być prowadzone na zewnątrz ścian i dna - nie należy umieszczać rurociągów pod dnem zbiornika. Rurociągi powinny być wprowadzone do komór wodnych w komorze zasuw , aby można było obserwować ewentualnie przecieki w miejscach przebicia muru. dopuszczalne jest wprowadzenie rurociągów w kanalikach, wyrobionych w dnie zbiornika, pod warunkiem zapewnienia szczelności dna. Do każdej komory wodnej zbiornika potrzebne są rurociągi: dopływowy, odpływowy (poborowy), spustowy i przelewowy. Poza tym w zbiorniku przepływowym stosuje się jeszcze rurociąg awaryjne, umożliwiający bezpośrednie połączenie rurociągu dopływowego z odpływowym, z ominięciem zbiornika. Rurociągi odpływowe(poborowe) mają wylot na poziomie zbiornika nad studzienka spustową ; mogą one być zaopatrzone w kosze. Średnice rurociągów dopływowych i odpływowych odpowiadają w zasadzie rurociągom głównym .Rurociągi przelewowe maja taka średnice jak rurociągi główne lub mniejsze. Każda rura powinna być zdolna odprowadzić cała ilośc wody doprowadzanej bez szkodliwego spiętrzenia jej w zbiorniku, dlatego wlot do rury przelewowej wykształcony jest lejowato, by stworzyć możliwie długa krawędź przelewową-natomiast średnica rury może być mniejsza od rury dopływowej. Rurociąg spustowy umieszczony jest na tyle nisko by można nim było spuścić grawitacyjnie wodę z komory zbiornika w razie konieczności całkowitego opróżnienia jej celem przeprowadzenia kontroli, czyszczenia, dezynfekcji czy remontu. Wlot spustowy umieszczony jest w najniższej części studzienki spustowej -rury wentylacyjne(wywietrzniki)- zakłada się w stropie zbiornika w celem umożliwienia stałej wymiany powietrza oraz utrzymania ciśnienia atmosferycznego nad zwierciadłem wody. W zbiornikach gromadzi się powietrze nasycone wilgocią, powodując powstawanie skropli: zima na murach zew., drzwiach wejściowych, pokrywach itd., latem na powierzchni rurociągów. Wywietrzniki maja więc usuwać powietrze nasycone wilgocią, a w zamian wprowadzać powietrze świeże. Poza tym w zbiornikach następuje stały ruch zwierciadła wody, które podnosi się w czasie napełnienia zbiornika ,a |
Zapotrzebowanie wody brutto składa się z:
5. OKREŚLENIE OBLICZENIOWEGO ZAPOTRZEBOWANIA NA WODĘ: Podstawą wymiarowania urządzeń wodociągowych jest wielkość i rozkład zapotrzebowania na wodę konsumentów na terenie miasta i osiedla, w gospodarstwach domowych, w instytucjach, zakładach przemysłowych itp. Aby ustalić zużycie wody przez przyszłych użytkowników urządzeń wodociągowych, powinno się znać liczbę użytkowników oraz jednostkowe zużycie wody, jak również zmienność zapotrzebowania na wodę nie tylko w latach i miesiącach, ale i w poszczególnych dobach, a nawet w godzinach. Podstawą wyjściową do obliczenia zapotrzebowania na wodociągu komunalnym jest zapotrzebowanie na wodę ustalone dla jednego mieszkańca w ciągu 1 doby. Ten wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania na wodę (dm3/Md) może być ustalony na podstawie danych statystycznych z miast i osiedli zaopatrzonych w urządzenia wodociągowe, których wielkość odpowiada wielkości projektowanego wodociągu, lub przez przeanalizowanie zapotrzebowania na wodę na różne cele. Wskaźniki te umożliwiają obliczenie ogólnego zapotrzebowania na wodę przez pomnożenie ich przez liczbę mieszkańców w okresie perspektywicznym (20 - 30 lat) lub kierunkowym, przyjętym jako docelowy etap budowy wodociągu (40 - 50 lat). Liczbę mieszkańców, rodzaj zabudowy, wyposażenie terenu w urządzenia wodociągowe oraz inne dane wyjściowe należy ustalić na podstawie planu zagospodarowania przestrzennego. Charakterystyczne zapotrzebowanie na wodę określa się następująco: Qr przewidywane sumaryczne zapotrzebowanie na wodę w ciągu roku; wynika z iloczynu Qdśr · 365 i służy do obliczenia danych i kosztów gospodarki wodociągowej w ciągu roku (koszty eksploatacji wodociągu, energii itp.). Qdśr średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę w ciągu roku, ustalone na podstawie wskaźników jednostkowego zapotrzebowania na wodę na wszystkie przewidziane cele Qdmax=Qdś r · Nd - maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę, tj. największe przewidywane zapotrzebowanie na wodę w ciągu rozpatrywanego roku; jest podstawą projektowania i analizy wydajności ujęcia i stacji uzdatniania wody, przewodów przesyłowych z ujęcia do stacji uzdatniania wody oraz do początkowych przepływowych zbiorników zapasowo - wyrównawczych, wreszcie pompowni wody surowej i wody czystej, z uwzględnieniem zużycia własnego, strat na ujęciu i stacji uzdatniania wody. Qhśr= Qdmax /24 - średnie (przeciętne) godzinowe zapotrzebowanie na wodę w dobie maksymalnego zapotrzebowania. Qdmax= Qhśr · Nh - maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę, czyli największe z godzinowych zapotrzebowań w dobie o maksymalnym zapotrzebowaniu na wodę. Jest podstawą projektowania sieci wodociągowej magistralnej i rozdzielczej oraz pompowni zasilających sieć wodociągową bezpośrednio, bez współpracy ze zbiornikiem. Zmienność zapotrzebowania na wodę w cyklu rocznym i dobowym charakteryzują współczynniki nierównomierności: Nd= Qhmax/Qdsr - współczynnik nierównomierności dobowych zapotrzebowań na wodę, określony stosunkiem maksymalnego dobowego zapotrzebowania do średniego dobowego zapotrzebowania na wodę. Nh= Qhmax/Qhsr - współczynnik nierównomierności godzinowych, określony stosunkiem maksymalnego godzinowego zapotrzebowania do średniego godzinowego zapotrzebowania na wodę w roku. 6. WSPÓŁCZYNNIKI NIERÓWNOMIERNOŚCI ROZBIORU WODY: Zużycie wody nie jest równomierne, lecz podlega znacznym wahaniom. Najmniejsze zużycie wody przypada na miesiące zimowe, w niedziele i w godzinach nocnych. Największe - w upalne dni letnie, dni przedświąteczne, w godzinach południowych. Wahania rozbioru wody charakteryzują dwa współczynniki zwane współczynnikami nierównomierności: dobowej i godzinowej. Nd - współczynnik nierównomierności dobowej jest to stosunek maksymalnego zużycia w dobie letniej do średniego dobowego Nd=Qdmax/Qdsr Ng - współczynnik nierównomierności godzinowej jest to stosunek zużycia wody w godzinie największego rozbioru do zużycia godzinowego średniego w ciągu danej doby Ng=Qhmax /Qhsr Współczynniki nierównomierności zależą od rodzaju zapotrzebowania. Dla gospodarstw domowych zależą one od stopnia wyposażenia budynków w instalacje sanitarne i od wielkości miast (jest to zależność odwrotnie proporcjonalna, Nd i Ng zmniejszają się ze wzrostem wyposażenia i ze wzrostem liczby mieszkańców). Dla przemysłu Nd i Ng zależą od charakteru zakładów produkcyjnych i rodzaju produkcji 7.METODY OKREŚLANIA ZAPOTRZEBOWANIA NA WODĘ: Możemy wyróżnić następujące metody określania zapotrzebowania na wodę: 1.Metoda bilansowa - charakteryzuje się tym, że jej wykonanie przez projektanta wymaga wiedzy prognoz urbanistycznych o odpowiednim stopniu szczegółowości oraz prognoz wielkości przyszłego zapotrzebowani na wodę uwzględniając odpowiedni podział na wskaźniki cząstkowe zgodnie z elementami prognozy urbanistycznej. Wobec tego, że nie można pominąć faktu nieprzewidywalności niektórych zjawisk, oznacza to, że dokładność metody bilansowej jest tylko pozorna i odnosi się do liczby po przecinku. Ze względów praktycznych musimy, korzystając z tej metody, uwzględnić ogólne tendencje wzrostu lub obniżenia wielkości konsumpcji wody, a zwłaszcza w gospodarstwach domowych. 2.Metoda analizy indywidualnej. Podstawą prognozy indywidualnej są analizy procesu poboru wody dla danej miejscowości wraz z prognozami urbanistycznymi i innymi materiałami pomocniczymi. Nawet takie postępowanie nie może zagwarantować trafności ocen i nie możemy w tym przypadku podchodzić w sposób tak jakby to było pewne 100% (nawet takie prognozy nie zwalniają projektanta od indywidualnego podejścia). W praktyce mają zastosowanie różne techniki sporządzania prognoz rozwojowych z wykorzystaniem analizy metod statystycznych. Stopień złożoności analiz lub dwóch warstwach. W obsypce od wewnętrznej strony należy dawać większe ziarna, od zewnętrznej mniejsze, dostosowane do ziaren warstwy wodonośnej. Filtry żwirowe stosuje się przeważnie do studni płytszych, głębokości do 100m. 18. Strefy ochronne ujęć wody Ujęcia wody dla wodociągów komunalnych wymagają ścisłej ochrony sanitarnej. Ujmowana woda powinna być chroniona przed przypadkowym lub złośliwym zanieczyszczeniem, jej jakość powinna być gwarantowana przedewszystkim w rejonie ujęć. Im lepsza, mniej zanieczyszczana będzie woda w ujęciach, tym mniej wymagać będzie zabiegów w celu przystosowania jej pod względem fizycznym, biologicznym, chemicznym do picia i celów gospodarczych. Strefy ochronne mogą być ustanowione dla ujęć i źródeł wody służącej do zbiorowego zaopatrywania ludności w wodę do picia oraz do produkcji artykułów żywności i sztucznego lodu, jeżeli ustanowienie strefy jest konieczne do zapewnienia warunków zdrowotnych i niezbędnej ilości wody o odpowiedniej jakości. Strefy ochronne mogąbyć również ustanawiane dla ujęć i źródeł wody służących do zaopatrywania w wodę innych zakładów ,jeżeli pogorszenie jakości wody lub zmniejszenie wydajności ujęcia mogłoby spowodować straty w gospodarce narodowej. Strefa ochronna ujęcia i źródła wody jest to obszar poddany zakazom i ograniczeniom w użytkowaniu gruntów i korzystaniu z wody, obejmujący ujęcie wody, zbiornik wodny lub jego cześć stanowiące źródło poboru wody oraz tereny przylegające do ujęcia i zbiornika wodnego. Przy określaniu zasięgu i granic terenów strefy ochronnej dla podziemnych ujęć i źródeł wody należy uwzględniać dane hydrologiczne(budowę geologiczną terenu, głębokości utworów wodonośnych, głębokości zalegania zwierciadła wody i jego wahania, kierunki i prędkości przepływu w utworach wodonośnych, zasoby eksploatacyjne wody .cechy fizyczne…itd.) Przy określaniu zasięgu i granic strefy ochronnej dla powierzchniowych ujęć i źródeł wody należy uwzględniać rodzaje powierzchniowego źródła wody, kształt, rozmiary i charakter zlewni, dane dotyczące przepływów wody oraz ruchu materiały wleczonego i unoszonego, dane dotyczące stanów wody i cech wahań, właściwości fizyczne, biologiczne, chemiczne, bakteriologiczne powierzchniowego źródła wody, źródła zanieczyszczeń wody itp. Tereny strefy ochronnej dzielą się na tereny ochrony bezpośredniej i tereny ochrony pośredniej. 19.Głowice i komory obudowy studzien rurowych: obudowa studni stanowi zabezpieczenie wylotu studni przed uszkodzeniem, zanieczyszczeniami i wpływami atmosferycznymi. Obudowa powinna jednocześnie umożliwić dostępu do wylotu studni celem jej kontroli lub przeprowadzenia robót konserwacyjnych. Jeżeli studnia wykonana jest w istniejącej zabudowie zamkniętej, obudowa może być zastąpiona dopasowaną osłoną w formie przykrycia. W osłonie mogąbyć tylko otwory do przepuszczenia rury pompowej, elementów urządzeń pompowych, kabla i rury odpowietrzającej, która jednocześnie może służyć do pomiarów wody w studni. Otwory te po przepuszczeniu przez nie urządzeń wyposażenia studni powinny być również w sposób trwały i higieniczny uszczelnione. Jeżeli studnia jest wykonana poza istniejącą lub projektowaną zabudową, powinna otrzymać obudowę wykonaną pod terenem lub składają się z części podziemnej i nadziemnej. Najprostszą formą obudowy jest zakończenie wylotu studni kolankiem i zasuwą oraz obudowa za pomocą skrzynki ulicznej. W kolanku umieszczona jest rurka obserwacyjna, której wylot znajduję się w skrzynce ulicznej. Po otwarciu pokrywy skrzynki można dokonać obserwacji zwierciadła wody w studni. W drugiej skrzynce jest wylot przedłużonego trzpienia zasuwy, którą można z terenu otwierać lub zamykać kluczem, zakładanym na główkę trzpienia. Głowica studni powinna być zagłębiona poniżej głębokości zamarzania czyli ok. 1,8m licząc od wierzchu rury. Dodatkowa powinna być założona druga rurka obserwacyjna, umocowana za filtrem studni dla obserwowania wody gruntowej na zewnątrz filtru. Normalnie obudowa pod terenem wykonana jest jako komora, której wymiary powinny być dostosowane do warunków użytkowania studni i do rodzaju urządzeń pompowych. Wewnętrzna średnica obudowy nie może być mniejsza niż 1,0m, jeżeli do zejścia na spód komory mają służyć schody kręcone, a pompowe urządzenia pozostają na wierzchu, to średnica wewnętrzna komory nie może być mniejsza niż 1,6m. Jeśli urządzenia pompowe mają być ustawione w komorze obudowy, to średnica wewnętrzna powinna być co najmniej o 15cm większa od podwójnej użytecznej długości stopni zejścia, powiększonej o największą średnicę urządzenia pompowego. Komora obudowy studni założona jest pod terenem na głębokości zależnej od: głębokości założenia urządzeń pompowych, od położenia zwierciadła wód gruntowych lub od poziomu samowypływu. Krawędź orurowania powinna być wzniesiona co najmniej 0,25m nad spodem komory lub wyżej w zależności od prawdopodobieństwa zbierania się wody na dnie komory. Nadziemna część obudowy nie powinna być wyższa, niż to jest potrzebne do eksploatacji. Podwyższenie takie można dopuścić w przypadku potrzeby założenia dźwigu lub belek do dźwigu dla montażu lub demontażu wewnętrznych urządzeń studni. Stropy komory powinny być wyprawione starannie, czysto i gładko a ściany od wewnątrz wyprawione terakotą, glazurą lub kamionką, a na zewnątrz klinkierem. Fundamenty nie powinny wywierać nacisku na zarurowanie otworu. Jeśli obudowa zanurzona jest w nawodnionym gruncie to przy małym ciśnieniu należy uszczelnić spoinę szczeliwem, a przy dużym ciśnieniu ołowiem w obetonowanym pierścieniu. Część dachu obudowy lub stropu komory podziemnej w osi orurowania powinna być łatwo odejmowana do czyszczenia studni , wymiany filtru, orurowania lub dalszego pogłębienia studni. Wszystkie otwory wejściowe, włazowe lub wentylacyjne powinny otrzymać szczelne zamknięcia. Dla zabezpieczenia studni przed zalewem wodami opadowymi obudowa studni powinna być wyprowadzona co najmniej 0,30m ponad poziom spiętrzenia wód. Teren wokół studni powinien być wybrukowany, a woda opadowa powinna mieć zapewniony odpływ od studni. Spód komory i ściany należy zabezpieczyć izolacją przeciwwilgociową. Przy obfitych wodach zaskórnych należy do betonu lub zaprawy dodać domieszki uszczelniające, a otwory powstałe przy rurach przechodzących przez ściany komory uszczelnić. W przewidywaniu większego skraplania się wody na ścianach komory należy w jej spodzie wykonać osadnik przykryty kratą lub dziurkowaną blachą. Komora powinna być dobrze wentylowana. Dla zapewnienia odpowiedniej wentylacji stosuje się obmurowaną rurę wywiewną, o średnicy Ne mniejszej niż 100mm, z daszkiem lub osłoną. Powinna ona wystawać ponad pokrywę lub dach nie mniej niż 0,35m. Rury wywiewne zapuszcza się pod pokrywę nie niżej niż na 0,30m od dna komory. W przypadku wydzielania się w studni gazów łatwopalnych lub szkodliwych dla człowieka należy zastosować wentylator wraz z urządzeniem zabezpieczającym. Obudowa studzien artezyjskich z samowypływem powinna być zabezpieczona od spodu przez szczelne wykonanie dna. Studni tego typu nie należy całkowicie zamykać, lecz dać swobodny odpływ wodzie, co najmniej w ilości 20% samowypływu w okresie nieeksploatowania studni, za pomocą szczelnych rurociągów lub wybrukowanych rynien. 20.KLASYFIKACJA POMPOWNI WODOCIĄGOWYCH: Pompownie wodociągowe mogą być: ujęciowe, centralne, sieciowe. Ich zadaniem jest przetłaczanie wody z ujęcia do jednym z 2 następujących sposobów- wychodząc z obliczenia powierzchni bloków lub z ogólnej długości magistrali. Sposób pierwszy polega na tym ,że cała powierzchnię miasta dzieli się na powierzchnie zaopatrywane z poszczególnych odcinków sieci. W tym celu prowadzi się dwusieczne kata z punktów rozgałęzienia obliczanych magistrali. Dla uproszczenia zakłada się, że osie przewodów pokrywają się z osiami ulic. Otrzymujemy trójkąty i trapezy, a w niektórych przypadkach wielokąty. Oblicza się powierzchnie poszczególnych bloków za pomocą planimetru lub na podstawie wzorów geometrycznych. Mnożąc powierzchnię bloku przez odpowiednią dla tej strefy gęstość zaludnienia otrzymujemy liczbę mieszkańców w bloku, a następnie ,po ustaleniu zużycia wody przez 1 mieszkańca (q h max) obliczmy ilość wody przypadającej na ten blok: q'=Fi*Mi*q h max gdzie Fi - powierzchnia bloku,[ha], Mi - gęstość zaludnienia Na blok usytuowany po drugiej stronie odcinka magistrali przypada ilość q”=Fi+1*Mi+1*q h max Na rozpatrywanym odcinku magistrali wydatek odcinkowy wyniesie q =q'+q” Drugi sposób obliczenia przepływów odcinkowych q oparty jest na wzorze gdzie ΣF - całkowita powierzchnia terenu zaopatrywana przez sieć ΣL - sumaryczna długość przewodów magistralnych Ln - długość rozpatrywanego odcinka Drugi sposób obliczania wydatków odcinkowych jest mniej pracochłonny ,lecz za to mniej dokładny niż pierwszy; można go stosować przy obliczeniu dużych sieci, gdy nakreślona siatka magistral ma oczka mniej więcej równomierne, a długości poszczególnych bloków nie są zbyt różne. Przy kształcie wydłużonego prostokąta drugi sposób daje wydatki dla krótszego boku większe, niż przy obliczeniu sposobem pierwszym. Jeśli więc mamy sieć o znacznych różnicach w kształtach i wymiarach poszczególnych oczek, jak również przy mniejszych sieciach, należy używać sposobu pierwszego 38. Sposoby lokalizacji przewodów głównych Przy lokalizacji przewodu w ulicy należy - tak pod względem głębokości , jak i odległości od budynków, obiektów innych przewodów podziemnych - przestrzegać pewnych zasad. Położenie przewodów w ulicy powinno być dostosowane do warunków lokalnych - projektant sieci wodociągowej musi mieć plan sytuacyjny, na który powinny być naniesiony również przewody podziemne i naziemne istniejące i projektowane. Trasa przewodu wodociągowego powinna być zsynchronizowana ściśle z trasami innych przewodów. Należy unikać układania przewodów w poziomie. Minimalny spadek 5‰ pozwoli na odpowietrzenie przewodu raz w razie potrzeby na jego opróżnienie. Zwykle przewody zakłada się równolegle do nawierzchni ulicy, zachowując jednakową głębokość przykrycia. Układ przewodów magistralnych wymaga, ze względu na ich większe średnice stosowania większych odległości od linii rozgraniczającej ( przewodów o Ø do 500mm - 5m, przewodów o Ø ponad 500mm - 8m) oraz z reguły większych głębokości, ze względu na konieczność przepuszczania ponad nimi przewodów rozdzielczych, połączeń domowych itd. Głębokość przewodu magistralnego podana jest na schematycznie na rys. Głębokość przewodu magistralnego wynosi wiec hm= h1+dz + Dz/2+a Hm= h1+dz + Dz+a Gdzie hm- głębokość osi przewody magistralnego [m],Hm - głębokość posadowienia przewodu magistralnego [m], dz- zewnętrzna średnica przewodu rozdzielczego [m], Dz - zewnętrzna średnica przewodu magistralnego [m], a -odstęp między krzyżującymi się przewodami (a= co najmniej 3-5 cm) Układ głębokościowy projektowanych w ulicach przewodów powinien być starannie rozwiązany. W razie kolizji między istniejącymi a projektowanymi przewodami należy zagadnienie rozwiązać najwłaściwiej pod względem technicznym i ekonomicznym. Zwykle przebudowuje się przewód istniejący o mniejszej średnicy lub łatwiejszy do przebudowy, a przewód magistralny utrzymuje się w pierwotnie projektowanej trasie i głębokości, ale to nie jest regułą. 40. Przykład zastępowania rozbiorów odcinkowych rozbiorami węzłowymi Po przyporządkowaniu poszczególnym odcinkom powierzchni cząstkowych ograniczonych sąsiednimi węzłami przystępujemy do obliczeń wody płynącej w danym odcinku. Te ilości wody nazywa się rozbiorami odcinkowymi. Rozbiory węzłowe mogą wynikać z konieczności zaopatrywania w wodę obiektów o charakterze skupionym ale mogą być wynikiem również zastępowania rozbiorów odcinkowych węzłowymi na tych odcinkach sieci, które nie będą wchodził w skład układu podlegającego obliczeniu. Wobec tego zastąpienie rozbiorów odcinkowych rozbiorami węzłowymi zależy od rozwiązania układu sieci, a w tym głównie od przyjętego w projekcie sposobu zasilania danego rejonu projektowanej sieci wodociągowej. Generalnie jest tak, że rozbiór odcinkowy dzieli się na dwie części i przenosi się do sąsiednich węzłów, a do dalszych obliczeń rozbiory węzłowe występujące w jednym węźle sumuje się zastępując je jednym wspólnym rozbiorem węzłowym. Rozbiory odcinkowe i węzłowe ulegają zmianom w czasie zgodnie z rozkładem rozbiorów wody wobec czego za podstawę projektowania średnicy przewodów sieci wodociągowej przyjmuje się te rozbiory, które mają miejsce w czasie maksymalnego godzinowego zużycia wody. Należy stwierdzić, że rozbiory te z uwagi na jednoczesność stosowania przez wszystkich odbiorców wody są jednak na ogół mniejsze od max godzinowego zapotrzebowania na wodę przez poszczególnych jej odbiorców. Jedna z korzyści z przyjęcia podanych założeń jest w pewnym sensie uśrednienie wymiarów sieci wodociągowej. Naturalną konsekwencja może być przewymiarowywanie lub niedowymiarowanie różnych fragmentów sieci. 41.Określenie strat ciśnienia w przewodach: Straty miejscowe powstają w przewodach na skutek konstrukcji przewodu w danym miejscu odbiegającej od normalnej. W rurociągu mają miejsce zmiany kierunku przepływu (łuki i kolana),zmiany przekroju (zmniejszenie lub zwiększenie),rozgałęzienia, następnie w rurociągu wstawiane są elementy uzbrojenia (zasuwy, zawory i klapy zwrotne), w rurociągu ujściowym występują zawory stopowe i kosze ujmujące, w zbiornikach są kształtki wlotowe i wylotowe itp. Oprócz tarcia wewnętrznego cieczy i chropowatości przewodów na wielkości strat energetycznych w takich miejscach mają decydujący wpływ czynniki przypadkowe przede wszystkim wzory doświadczalne. Wysokość strat miejscowych: Δhm=Z*(v2/2g)[m] gdzie: v- średnia prędkość przepływu [m/s]; Z - współczynnik oporu miejscowego zależy od konstrukcji przewodu w danym miejscu. Wartości liczbowe współczynnika Z odnoszą się do średniej prędkości przepływu przed i za przeszkodą. Wartość strat miejscowych jest w stosunku do wartości strat na długości przewodów, w których prędkości przepływu nie przekraczają zwykle 1,0-1,5 m/s, bardzo nieznaczna - można przy obliczaniu sieci i przewodów ich nie uwzględniać. Straty te mieszczą się w odpowiedniej wielkości współczynnika chropowatości przewodów. Straty miejscowe uwzględnia się zasadniczo tylko przy obliczaniu krótkich przewodów z dużą ilością kształtek i armatury oraz przy dużych prędkościach przepływów, jak np. przy obliczaniu przewodów ssawnych i tłoczonych w pompowniach wody. Podane zasady obliczeń Dla strefy II HtII =Hr+ ΔhtII + (ZII-Zp) oraz HII =Hr+ΔhII+(ZII-ZI) gdzie Δht - straty ciśnienia na rurociągu tłocznym od pompowni do końca strefy I, ΔhI - straty ciśnienia na rurociągu tłocznym na długości strefy I, Hr- ciśnienie robocze (minimalne),ZI - wysokość najwyższego punktu terenowego w strefie I, Zp- wysokość terenu przy pompowni nad poziomem porównawczym, Zo - wysokość terenu na początku strefy I, ΔhII - straty ciśnienia na rurociągu tłocznym wzdłuż strefy II, ZII - wysokość najwyższego punktu terenowego strefy II. Wysokość tłoczenia HtI i HtII nie powinny przekraczać 80-100m słupa wody przy normalnych rurociągach. W tym układzie zużycie energii na tłoczenie wody do obu stref ,przyjmując Q =QI+QII , QI =QII =0,5 Q natomiast HI +HII = H, HI =HII =0,5H czyli Oraz, ze pompownie mieścić się będą na początku strefy I wyniesie: EI=QIHI = 0,5Q*0,5H=0,25 QH EII=QII (HI+HII) = 0,5QH Czyli Es= EI + EII = 0,25QH +0,5QH= 0,75QH a więc podobnie jak przy układzie szeregowym. Ważny jest więc również dla tego rodzaju strefowania wzór En= ((n+1)/n)*E Gdzie E- zużycie energii bez strefowania na przetłoczenie całej ilości wody, n - ilość stref 52.Ekonomiczne i techniczne konsekwencje strefowania układów dystrybucji wody-W niektórych przypadkach, gdy różnice terenowe między poszczególnymi obszarami zabudowy są tak duże, że występować mogą zbyt duże ciśnienia w sieci, konieczny jest podział obszaru zaopatrzenia na strefy ciśnieniowe pod założeniami poznanymi już uprzednio, aby ciśnienie w strefie zabudowy nie przekraczało nigdzie 60 m słupa wody (Hmax <=60m ).Sieci rozdzielcze obu stref rozdzielone i pracujące niezależnie od siebie są zaopatrywane w wodę za pomocą odrębnych pompowni. Podział na strefy może być pod względem sposobu zaopatrzenia strefowego w wodę szeregowy lub równoległy. Wraz ze wzrostem ilości stref zmniejsza się sumarycznie zużycie energii na podnoszenie wody, ale równocześnie wzrasta liczba pompowni i zbiorników, jak również powiększają się długości rurociągów tłocznych (strefowanie równoległe) czyli wzrastają koszty inwestycyjne, a również i koszty eksploatacyjne, z uwagi na zwiększenie obsługi pompowni. Opłacalność strefowania zależy więc od wielu czynników i należy je wszystkie wziąć pod uwagę przy projektowaniu. Dopiero uwzględnienie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych wskaże właściwe rozwiązanie. Bardzo duże znaczenie ma układ terenowy (różnica spadków),sposób zabudowy ( wzdłuż czy prostopadle do warstwic),odległość ujęć od obszaru zapotrzebowania itd. 53.Wodomierze i ich rodzaje-W celu pomiaru natężenia, jak i objętości przepływającej wody stosuje się w gospodarce wodociągowej przyrządy miernicze zwane wodomierzami, które umieszczone są z reguły na rurociągach tłocznych tak w rejonie ujęć wodociągowych, jak w pompowniach (pomiar objętości tłocznej wody) oraz w poszczególnych obiektach zaopatrywanych w wodę. Niejednokrotnie zakładane są również w większych sieciach rozdzielczych wodomierze dzielnicowe, pozwalające na pomiar objętości wody zasilającej daną dzielnicę. Pod względem zasady działania i konstrukcji wodomierze dzieli się na silnikowe pojedyncze i sprzężone oraz zwężkowe(manometryczne),przy czym wszystkie te wodomierze są typu zamkniętego. *Wodomierze silnikowe (wirnikowe) pojedyncze organem mierniczym tych wodomierzy jest wirnik, umieszczony w komorze przepływowej. Woda przepływająca przez wodomierz obraca wirnik, który przenosi obroty proporcjonalnie do natężenie przepływu na liczydło wskazówkowe lub bębnowe, na którym można każdorazowo odczytać sumę objętości wody, jak przez wodomierz przepłynęła. Wielkość wodomierze określa średnica nominalna dn , wyrażona w mm i nominalne natężenie przepływu ( natężeni znamionowe przepływu )Qn wyrażone w m3/h. Średnice nominalna dn jest to średnica przewodu do których wodomierz jest przeznaczony. Wodomierz określonej średnicy mogą być wbudowane w przewód o średnicy większej za pomocą łączników redukcyjnych Nominalne natężenie przepływu ( natężeni znamionowe przepływu )Qn określa najwyższe natężenie przepływu wody w m3/h., przy którym wodomierz może pracować krótkotrwale. Charakterystyka przepływu wodomierza o niezmiennym przekroju przepływowym jest w przybliżeniu parabolą, przechodzącą przez początek układu współrzędnych h=aQ2 gdzie a -współczynnik proporcjonalności charakterystyczny dla danego wodomierza, Q- natężenie przepływu(m3/h) *Wodomierze wirnikowe dzieli się na skrzydełkowe i śrubowe: - wodomierze skrzydełkowe - mają wirnik o osi pionowej, zaopatrzony w kilka( zwykle 5) rozmieszczonych równomiernie na obwodzie łopatek (skrzydełek). Wodomierze mogą być jednostrumieniowe (J)(woda wpływa do komory wirnika zwartym strumieniem z jednej strony) lub wielostrumieniowe (woda wpływa do komory na całym obwodzie), mogą być suchobieżne ( mechanizm liczydła jest umieszczony ponad komorą przepływową w suchym obszarze) lub mokrobieżne (cały mechanizm wodomierza jest zanurzony w wodzie).Obroty wirnika przenoszone są na liczydło, na którym można odczytać objętość wody, jak przepłynęła przez wodomierz. Wodomierz może być z liczydłem wskazówkowym lub bębenkowym. W wodomierzach do wody zimniej wirnik wykonane są z polistyrenu lub innych tworzyw sztucznych o podobnych właściwościach - wodomierzach do wody ciepłej z ebonitu lub bakelitu, a w wodomierzach do wody gorącej najczęściej z niklu. Osłona i głowice wodomierzy wykonane są najczęściej z mosiądzu, mechanizmy z niklu, mosiądzu lub tworzyw sztucznych, zależnie od tego czy pracują w wodzie, czy w obszarze suchym. Wodomierze skrzydełkowe stosuje się przy małych i średnicach natężenia przepływu, gdy zmienność zapotrzebowania wody nie przekracza stosunku 1:100.Nadają się do budynków mieszkalnych, administracyjnych itd. Najbardziej rozpowszechnione są w Polsce wodomierze skrzydełkowe o średnicy do 40mm,powzyej tej średnicy stosuje się zwykle wodomierze śrubowe lub zwężkowe. - wodomierze śrubowe (młynkowe) maja wirnik o osi wpadającej w kierunku przepływającego strumienia, zaopatrzone w szereg łopatek o kształcie śruby wielozwojowej. Woda przepływające między łopatkami wirnika wywiera napór na łopatki i powoduje ruch obrotowy wirnika, który przenosi się na liczydło, pozwalając odczytać objętości przepływającej wody. Wodomierze śrubowe pojedyncze wykonuje się o średnicach nominalnych 50-500mm i stosuje się je do pomiaru wody o dużych i małozmiennych natężeniach przepływu, a więc np. do pomiaru wody dostarczonej do zakładów przemysłowych w pompowniach lub jako wodomierze dzielnicowe, o ile sprawność odpowiada ilościom dostarczonej wody. W zależności od konstrukcji i celu, jakiem mu mają służyć , rozróżniamy następujące rodz. wodomierzy śrubowych: 1. Z poziomą lub pionową osią wirnika w przewodach poziomych 2. Z pionowa osią wirnika - studzienne (kolankowe),stosowane w studniach na przewodach pionowych 3. hydrantowe do dorywczych pomiarów wody pobieranej przez hydranty bezpośrednio z sieci wodociągowej na cele pożarowe do polewania ulic itp 1.,Wodomierze śrubowe (młynkowe) z poziomą osią wnętrza. Istnienie wywietrzników nie dopuszcza do powstawania w zbiorniku nadciśnień lub podciśnień, tak niepożądanych dla trwałości konstrukcji. Wywietrzniki mogą być rurowe lub kominowe. Powinny być wyprowadzone ponad nasyp ziemny nad stropem tak wysoko, by w czasie zimy nie zasypał ich śnieg (0,8-1m)Wywietrzniki powinny być zabezpieczone od strony zewnętrznej przed dostaniem się do środka zanieczyszczeń i żyjątek (much, owadów itd.), gęsta siatką oraz przykryciem (kołpakiem). - urządzenia pomiarowe zainstalowane w zbiorniku maja na celu pomiar ilości dopływającej i odpływającej wody oraz położenia zwierciadła wody. Małe zbiorniki mogą mieć jedynie wodowskaz połączony z pływakiem w celu obserwacji stanu zwierciadła wody. Duże zb maja dodatkowo zainstalowane urządzenia przelewowe dla pomiaru wody dopływającej, a wodomierz dla pomiaru wody odpływającej (pobieranej).W komorze zasuw powinny również być umieszczone zawory czerpalne umożliwiające pobór wody z poszczególnych komór zbiornika do badania bakteriologicznych *Wyposażenie zbiorników wieżowych Na schemacie zbiornika wieżowego na rys przedstawione zostały podstawowe elementy jego wyposażenia, a więc rurociąg, uzbrojenie, wentylacja i urządzenia pomocnicze. Konstrukcja nośna, wieża (1) spoczywa na fundamencie (2) oraz podtrzymuje zbiornik (3). Obudowa zbiornika (4) zakończona jest w najwyższym punkcie dachu kominem wentylacyjnym (5). W celu umożliwienia dostępu do wnętrza zbiornika zakłada się drabinkę (6).Rurociągi uzbrojenie służą do doprowadzenia i odprowadzenia wody, zapewniają wymianę wody w zbiorniku, chronią zbiornik przed przepełnieniem. Rurociąg dopływowy (7) jest zarazem w zb. Centralnych i końcowych rurociągiem odpływowym. Woda dopływa do zbiornika wylotem (8), zakończonym wylewem (9) i zaopatrzonym w zasuwę (10), a odpływa wlotem (11), zaopatrzonym w kosz (12), zawór zwrotny (13), uniemożliwiający dopływ wody do zbiornika tym przewodem oraz w zasuwę (14). Gdy wylot znajduje się poniżej najwyższego zwierciadła wody w zbiorniku, rurociąg wylotowy zaopatrzony jest dodatkowo w klapę zwrotną, aby uniemożliwić powrót wody ze zbiornika tym przewodem. W najniższym punkcie dna zbiornika znajduje się spust(15), zamykany zasuwa (16), umożliwiający w razie potrzeby opróżnienie zbiornika rurociągiem spustowym (17). Do rurociągu tego, już poza zasuwa(16) podłączony jest przelew (18) zaopatrzony w wylew, zabezpieczający zbiornik przed przepełnieniem. Rurociąg przelewowy musi być stale otwarty, nie wolno na nim umieszczać żadnej zasuwy od wlotu do zbiornika aż do wylotu do kanalizacji. Rurociągi pionowe: dopływowo-odpływowy i spustowo-przelewowy zwykle są podparte w podziemiu wieży na posadzce za pomocą kolan ze stopką lub bloków betonowych(19), a ich górna część jest podwieszona w stropie wieży lub w dnie zbiornika. Aby uniknąć szkodliwych naprężeń w tych rurociągach oraz w konstrukcji dna, zakłada się w ich górnej części kształtki kompensacyjne(20),umożliwiające zmiany długości rurociągu (np. termiczne). W podziemnej części wieży daje się jeszcze 3 zasuwy: do wyłączenia całego zbiornika (21), oraz do wyłączenia rurociągów sieciowych (22 i 23).Przewody powinny być izolowane lub pomieszczenia przewodów ogrzewane. Rurociągi powinny być stalowe - należy zwrócić szczególną uwagę na przejście przez dno zbiornika, z reguły wewnątrz króćca obetonowanego .Urządzenia pomiarowe zbiornika wieżowego zwykle ograniczają się do wodowskazu do stałej kontroli stanu wody. Najprostszy wodowskaz składa z pływaka(24), pływającego na powierzchni wody, który za pomocą linki stalowej(25) przenosi poziom zwierciadła wody na łatę pomiarową (26), umieszczoną w dolnej kondygnacji wieży lub na zewnątrz (np. przez obsługę pompowni). Stan zwierciadła wody może być również przeniesiony elektrycznie do hali maszyn lub nawet do mieszkania maszynisty i tam sygnalizowany dzwonkiem 58. BLOKI OPOROWE: są stosowane do zabezpieczenia przewodu przed przemieszczeniem, zwłaszcza przed rozsunięciem rur łączonych kielichowo. Powinny być oparte o nienaruszony grunt. 59. Zabezpieczenia przed uderzeniem hydraulicznym: Uderzenie hydrauliczne jest typowym zjawiskiem występującym przy dużej prędkości przepływu, zwłaszcza przy przepływie medium o wysokich ciśnieniach przez rurę o stosunkowo niewielkiej średnicy. W jaki sposób możemy wyeliminować bądź zmniejszyć zjawisko uderzenia hydraulicznego: - należy ograniczyć ciśnienia w instalacji poprzez montaż zaworu redukcyjnego przed zaworem elektromagnetycznym. Ewentualnie, jeśli jest to możliwe należy zwiększyć średnicę rur. - montując elastyczny wężyk przed zaworem elektromagnetycznym możemy w znacznym stopniu zmniejszyć niebezpieczeństwo pojawienia się uderzeń hydraulicznych. Uderzenie hydrauliczne występuje w przypadku gwałtownego otwierania zaworów, zmiany kierunku przepływającej z dużą prędkością masy wody. Powstające uderzenie chociaż chwilowe może spowodować zniszczenie złączek lub zaworów. Równanie pozwalające obliczyć powstające uderzenie hydrauliczne ma postać: P 0,023*k*w [MPa] gdzie: k- stała uderzenia hydraulicznego, w-prędkość przepływu wody [m/s]. Całkowite ciśnienie w instalacji nie powinno przekraczać 150% ciśnienia znamionowanego instalacji. Dla uniknięcia problemów uderzeń hydraulicznych należy: ograniczyć prędkość przepływu wody (w<1,5m/s) 60. Przejście przewodów przez przeszkody terenowe 61. Budowa przewodów wodociągowych: Trwałość rur wiąże się z ich odpornością na korozję. Naturalnie odporne na korozję są tworzywa sztuczne. W przewodach żeliwnych i stalowych stosuje się natomiast powłoki ochronne na zewnętrznej i wewnętrznej ściance przewodu. Powłokę wewnętrzną najczęściej wykonuje się z cementu. Chroni on przed korozją, a przewody mają dzięki niemu małą chropowatość. Jako surowiec mineralny pochodzenia naturalnego nie wpływa negatywnie na jakość wody pitnej, a tym samym na zdrowie ludzkie. Wkładka cementowa jest bardzo gładka, dlatego warunki przepływu są lepsze niż w nowej rurze bez wykładziny. Powłoki zewnętrzne zabezpieczają rurę przed korozyjnym działaniem gruntu, wód gruntowych oraz prądów błądzących. Ważna jest również wytrzymałość rur. Decyduje ona o tym, czy rury z danego materiału mogą zostać użyte do budowy przewodów w szczególnych warunkach gruntowych (np. w gruntach narażonych na obciążenia dynamiczne, przy pokonywaniu przeszkód terenowych). Największą wytrzymałość konstrukcyjną mają przewody z żeliwa sferoidalnego i stali, najmniejszą tworzywa sztuczne. Szybkość i sprawność budowy przewodu zależy od rodzaju złącz, ciężaru elementów, długości odcinków rur, zakresu przygotowania podłoża pod przewód. Złącza kielichowe z pierścieniem uszczelniającym przyspieszają montaż przewodu. Wolniej przebiega zgrzewanie. Najdłużej trwa łączenie metodami tradycyjnymi, np. spawanie. Długie odcinki i mały ciężar rur umożliwiają szybki montaż. Najlepsze pod tym względem są rury stalowe i tworzywowe. Jakość wymaganego podłoża zależy głównie od rodzaju gruntu, a tylko w niewielkim stopniu od materiału rury. Przewody z żeliwa sferoidalnego i stali mają w tym zakresie mniejsze wymagania niż rury z tworzyw sztucznych. W użytkowaniu wodociągu ważna jest łatwość eksploatacji. Rurociągi, niezależnie od rodzaju materiału, z którego są wykonane, muszą być przecież poddawane renowacji. Odnawianie |
matematycznych nie gwarantuje poprawności wnioskowania, odwrotnie - ślepe korzystanie z metod matematycznych może dać gorsze wyniki niż świadoma interpretacja przybliżona. Projektant musi mieć świadomość pewnej oceny subiektywnej, zależnej od doświadczenia, wiedzy i innych cech charakteru. 3.Metoda wskaźników scalonych. Może być stosowana dla jednostek osadniczych o charakterze wielofunkcyjnym. Łączne zapotrzebowanie na wodę stanowi w tym przypadku sumę cząstkowych potrzeb określonych dla różnych grup odbiorców na podstawie jednostkowych wskaźników szczegółowych oraz założeń dotyczących warunków życia ludności miejskiej w perspektywie. Wskaźniki scalone pozwalają na określenie przybliżonej wielkości i struktur potrzeb wodnych w powiązaniu z wielkością miast, orientacyjnymi założeniami rozwoju budownictwa i różnych gałęzi miejskiej infrastruktury komunalnej. 8.USTALENIE POTRZEBNEJ WYDAJNOŚCI ŹRÓDŁA: Podejmując trud projektowania ujęcia wody musimy dysponować w zasadzie informacjami dotyczącymi jej zapotrzebowania przez przewidywanych użytkowników wody. Z drugiej strony powinniśmy mieć dane dotyczące zasobów wody, które mogą być wykorzystane dla potrzeb ujęcia. Dla określenia wód podziemnych dyspozycyjnych niezbędne są wyniki badań hydrogeologicznych z miejsca lokalizacji przyszłego ujęcia wody. Ponadto wielkość ujęcia wymaga, aby posiadać dobre rozpoznanie w zakresie składu dotyczącego własności fizyko - chemicznych wydobywanej wody. Przyjęto, że wydajność ujęcia Qu planowanego dla potrzeby zapotrzebowania w wodę skupisk ludności lub zakładów przemysłowych, określa się z obliczonego Qdmax. Jeżeli przewiduje się w perspektywie lub na kierunku rozbudowę ujęcia to należy je zaplanować tak, aby taka rozbudowa była możliwa. W prostych i nieskomplikowanych przypadkach wydajność ujęcia może być określona z relacji: Qu=(24/n)*(1/86400)*Qdmax*(1+β)*δ+Q Qu wymagana wydajność ujęcia, na którą projektuje się urządzenia służące do czerpania wody [m2/s] 24- liczba godzin w dobie n -liczba godzin pracy ujęcia (pompowni) w ciągu doby 86400-liczba sekund w dobie Qdmax - zapotrzebowanie na wodę przez użytkowników ujęcia na dobę w czasie maksymalnego rozbioru wody [m3/d] β -współczynnik, który uwzględnia nam zapotrzebowanie na wodę dla zakładu wodociągowego na konkretne potrzeby, przyjmujemy go w oparciu o projekt - rozwiązania projektowe zakładu wodociągowego. Jeżeli takich danych nie posiadamy to orientacyjnie możemy przyjąć β=0,03÷0,04 δ-reprezentuje nam on podatność ujęcia na procesy starzenia się konstrukcji studziennych lub drenażowych ujęcia; uwzględnia on możliwość okresowego wyłączenia ich celem dokonania prac naprawczych; zakres: 1÷1,35;Qr -ilość wody, którą należy ujmować dodatkowo w przypadkach szczególnych, określonych ściśle w części ustalania zapotrzebowania na wodę, np. przy uzupełnianiu zapasów wody pożarowej w zbiornikach. Składnik Qr jest pomijalny bardzo często, jeżeli rozwiązania w zakresie ochrony przeciwpożarowej są w sposób inny rozwiązany z możliwych. Występujący we wzorze współczynnik δ uwzględnia się przy projektowaniu ujęcia wody, natomiast pomija się go w obliczeniach przy doborze pomp i przewodów i projektowaniu zakładów uzdatniania wody. 9. OGÓLNE ZASADY WYBORU UJĘCIA WODY:. Przystępując do projektowania wody musimy podjąć decyzję czy będzie to ujecie wody powierzchniowej czy podziemnej. W praktyce w warunkach krajowych dla potrzeb bytowo- gospodarczych i niektórych gałęzi gospodarki ujmowane są także wody powierzchniowe. Przez ujecie wody powierzchniowej rozumiemy urządzenie lub budowlę hydrologiczną umieszczoną miedzy ujęciem a obiektem z którego woda może być transportowana do miejsca przeznaczenia w sposób grawitacyjny lub ciśnieniowy. Źródła wody powierzchniowej dzielą się na: - zbiorniki naturalne(jeziora) - zbiorniki powstałe przez spiętrzenie wody płynącej - duże rzeki - średnie i małe rzeki - potoki - kanały. Przystępując do projektowania powinniśmy posiadać informacje dotyczące zapotrzebowania na wodę przez użytkowników wodociągu oraz informacje odnośnie zasobów w miejscu przyszłej lokalizacji ujęcia. Oprócz ilości zapotrzebowania musimy rozważyć też skład jakościowy ujmowanych wód. Skład jakościowy będzie decydował o kosztach produkcji wody, eksploatacji instalacji wodociągowej i o urządzeniach technologicznych potrzebnych do uzdatniania. Projektując lokalizacje i wybór ujęcia wody, musimy mieć na uwadze perspektywę rozbudowy wraz ze wzrostem zapotrzebowania. Problem wydajności ujęcia Qk projektujemy dla zapotrzebowania w wodę skupisk ludzkich lub zakładów, czy innych wynika z wartości max. Dobowego zapotrzebowania Qmaxd, czasu trwania pompowania wody. Zapotrzebowania przez zakład na wodę z potrzeb socjalnych np. konieczność posiadania rezerwy na rozbudowę. W prostych przypadkach wydajność Qu określamy ze wzoruQu = 24/n* 1/86400 *Qmaxd(1+β)*δ +Qr Qu - wymagana wydajność ujecia na którą projektuje się urządzenia służące do czerpania wody[m3/s];n- liczba godzin pracy pompowni w ciagu doby;Qdmax - zapotrzebowanie na wodę przez wszystkich użytkowników ujęcia w dobie max.poboru [ m3/d] ;β - współczynnik uwzględniający zapotrzebowanie na wodę ,który przyjmuje się w oparciu o projekt zakładu wodociągowego a jeśli nie ma to β=0,03-0,04;δ-współczynnik uzależniony od podatności ujęcia na proces starzenia konstrukcji śródziemnych drenażowych, który umożliwia okresowe wyłączanie na czas remontu δ-1-1,35. Im mniejsza liczba obiektów czerpiących wodę, im bardziej podatne są na procesy starzenia do obliczeń przyjmujemy większą wartość współczynnika δ Qr- ilość wody którą należy ujmować dodatkowo w przypadkach szczególnych, określonych w sposób ścisły w części dotyczącej ustalenia zapotrzebowania na wodę np. uzupełnienie zapasów wody p.poż. Skladnik Qr bywa w obliczeniach potrzeb ujęcia pomijany gdy nie zachodzi potrzeba uzupełnienia wody z sieci wodociągowej. Korzystając z podanego wzoru należy zwrócić uwagę że współczynnik δ uwzględnia się przy projektowaniu ujęć a pomijany przy projektowaniu pomp, przewodów sieciowych oraz zakładu uzdatniania wody. Projektując wodociągi musimy uwzględnić wymagania stawiane pod względem niezawodności działania w szczególności określa się kategorie niezawodności w zakresie dostawy wody .W Polsce według stanu na dzień dzisiejszy wyróżniamy 3 stany niezawodności: liczby mieszkańców, liczby zakładów, wymagania co do niezawodności zasilania Kat 1 -przemysł elektryczny, chemiczny, mechaniczny osiedla mieszkaniowe o liczbie 50tyś, na skutek działań losowych nie może być ograniczona dostawa wody> 30% w stosunku do Qmaxd - w przedziale do 3 dób; Kat 2-Przemysł wydobywczy, maszynowy osiedla poniżej 50 tyś, dział gospodarki rolnej w których można dopuścić obniżenie dostawy wody nie więcej jak 30% Qd w przedziale 3-5 godzin Kat3 Drobne zakłady przemysłowe, obszary rolnicze, osiedla <= 500 osób dla których można obniżyć dostawę wody nie więcej jak 30% Qd w ciągu miesiąca lub przerwę w dostawie wody w ciągu 1 doby. Z tak przyjętego podziału niezawodności dostawy wody możemy wyprowadzić wniosek ze im wyższa kategoria niezawodności tym powinna być niezawodne w eksploatacji. Oznacza to ze powinna zawierać więcej stacji uzdatniania wody oraz do sieci rozdzielczej. Woda może być również przetłaczana do zbiornika górnego. Pompownie centralne zależą od wielkości stacji wodociągowej, składają się z jednego lub więcej zespołów pompowych. Ich zadaniem jest przetłoczyć żądaną ilość wody do miejsca jej zapotrzebowania. Ujęcia wodociągowe powinny być w stanie pokryć maksymalne dobowe zapotrzebowanie wody (Qdmax) wraz z zużyciem własnym wodociągu (Qz.w..). Przy czym wydajność pompowni pierwszego stopnia będzie zależna od czasu pracy pomp, który w małych stacjach wodociągowych wynosi 8 - 12 godzin, a w większych 16 - 20, na ogół 24 godziny. Zakłada się, że całe maksymalne zapotrzebowanie na wodę powinno być pokryte przez pompy w godzinach ich pracy. Jeżeli pompy mają tłoczyć wodę wprost z ujęcia wówczas powinny być zdolne do pracy w ciągu całej doby o wydajności średnio: Qp = Qu / 24 Dlatego, że obciążenie ujęcia będzie równomierne, ma to duże znaczenie w przypadku ujęć wody podziemnej. Pompownie centralne jako przeważnie drugiego stopnia tłoczą wodę ze zbiorników przepływowych, najczęściej dolnych, do miejsca zużycia jej. Mogą pracować w inny sposób, np.: mogą przetłaczać wodę w ciągu mniejszej liczby godzin. Czas pracy pompy powinien być dostosowany do godzinowego rozbioru wody, przy czym pompa powinna współpracować w tym względzie ze zbiornikiem wyrównawczym przy różnych rozbiorach wody. Można powiedzieć, że wydajność zespołu pompowego będzie wynosić: Qz.p. = Qd śr / Tp [ m3/h ] , gdzie Tp - czas pracy pomp w dniu maksymalnego rozbioru, przyjmowane jest najczęściej od 20 do 24 godzin. Interesujący nas czas pracy zespołu pompowego w dniu o przeciętnym rozbiorze wody (Qd śr) wynosi: Tp śr = Qd śr / Qz.p. i zwykle Tp śr otrzymywane jest w granicach 16 - 20 godzin. W dużych stacjach wodociągowych współpracują ze sobą zespoły pomp o podobnych lub różnych charakterystykach dobranych tak, by w miarę możliwości mogły pokrywać zmienne w czasie przetłaczanie wody współpracując w układzie z lub bez zbiornika. 21.ISTOTA DOBORU POMP DLA POTRZEB STACJI POMP: Doboru pomp dokonuje się na podstawie katalogów producenta, przy czym punktem wyjścia jest wydajność pompy (Qp), przy zadanej wysokości podnoszenia (Hp). W warunkach ekonomicznej sprawności pracy pompy ηe ≥ 0.9 ηmax , to jest przy sprawności pompy 0.9 - 1 ηmax . Średnią wydajność pompy otrzymujemy z równania Qp = Qz.p. / n , gdzie n jest liczbą pomp pracujących w zespole. Wysokość podnoszenia pompy otrzymujemy z analizy pracy układu wodociągowego, zależnie od zbiornika wyrównawczego, wymaganego ciśnienia roboczego, strat na długości i oporów hydraulicznych sieci i instalacji hydraulicznych. W praktyce nie zawsze w katalogu pomp możemy znaleźć pompę o odpowiedniej wydajności i poszukiwanej wysokości podnoszenia. Wówczas należy wybrać pompę o nieco większej wydajności i zmniejszyć tę wydajność poprzez zastosowanie wirnika, np. o mniejszej średnicy. Przy doborze pompy należy unikać zbyt dużych współczynników bezpieczeństwa, które w konsekwencji doprowadzają do większej wydajności i wysokości podnoszenia, co nie jest potrzebne dla pracy układu, jest nieekonomiczne. Przy ustalaniu wysokości podnoszenia pomp a więc i oporów ruchu w rurociągu i sieciach rozdzielczych, musimy pamiętać o tym, że na początku eksploatacji, gdy rurociągi są nowe to opory ruchu będą znacznie mniejsze niż później, a więc i wymagane wysokości podnoszenia będą mniejsze. Pomijanie tego faktu w praktyce prowadzi do niewłaściwego doboru pomp zwykle o zbyt dużej wysokości podnoszenia, co powoduje zbyt dużą wydajność i nieekonomiczną pracę przy niższych ciśnieniach. Skutkuje to przeciążeniami silników elektrycznych a nawet ich zniszczeniem poprzez spalenie. 26.Układ grawitacyjny ze zbiornikiem górnym przy ujściu: woda z ujęcia(U) gromadzi się w zbiorniku terenowym górnym (Zg), skąd rurociągiem grawitacyjnym spływa do miasta, zasilając sieć rozdzielczą wodociągową. W zależności od rozbioru i napełnienia zbiorników linie ciśnienia układać się będą różnie, ale powinny się mieścić w obrębie wartości podanych. Najwyższe ciśnienie w mieście Hmax będzie panowało w czasie rozbioru minimalnego, w skrajnym przypadku równającego się zeru, przy pełnym zbiorniku, najniższe zaś w czasie maksymalnego rozbioru godzinowego Qhmax przy wyczerpaniu się warstwy użytkowej zbiornika. W czasie pożaru (Qhmax+Qpoż) linia ciśnienia osiągnie czasowo jeszcze niższe położenie, ograniczone wartością Hpoż przy całkowitym opróżnieniu zbiornika. W tym układzie rurociąg grawitacyjny musi być przeliczony na przepuszczenie Qhmax i sprawdzony na wypadek pożaru (Qhmax+Qpoż). Zbiornik gromadzi zapas wody użytkowej (na głębokości hu) oraz wody pożarowej (na głębokości hp)przy całkowite głębokości wody w zbiorniku Hz=hu+hp. 27. Układ grawitacyjny ze zbiornikiem górnym przepływowym: w przypadku wysokiego położenia ujęć lokalizacji zbiornika wyrównawczego górnego obok ujęcia wody spowodowałaby zbyt duże ciśnienie w sieci miejskiej, wobec czego zbiornik umieszczony jest niżej, tak by linie ciśnień mieściły się w ustalonych granicach. W tym układzie grawitacyjnym rurociąg z ujęcia ze zbiornika obliczamy na przepływ godzinowy średni z maksymalnego dobowego zapotrzebowania Qhśr=Qdmax/24, a rurociąg od zbiornika do miasta na maksymalny przepływ godzinowy Qhmax i sprawdza się go na wypadek pożaru (Qhmax+Qpoż). Wówczas w mieście ciśnienie rozbioru nie powinno spaść poniżej Hmin, a ciśnienie maksymalne przy pełnym zbiorniku i braku rozbioru nie powinno przekroczyć Hmax<= 60mH2O. W razie konieczności uzdatniania wody urządzenia uzdatniające umieszczone będą miedzy ujęciem a zbiornikiem przepływowym, do którego woda spłynie już po uzdatnieniu. 28. Układ wodociągowy grawitacyjno-strefowy: W przypadku grawitacyjnego zasiania w wodę kilku miejscowości położonych na różnych wysokościach może się okazać konieczny podział wodociągu na strefy ciśnieniowe, spełniające warunek nieprzekraczania ciśnienia maksymalnego w sieciach rozdzielczych. W podanym układzie ciśnienie dopuszczalne w strefie I(górnej) byłoby za duże dla strefy II(dolnej), wobec czego strefy te muszą być zaopatrywane w wodę z odrębnych sieci rozdzielczych, połączonych jednym rurociągiem zasilającym grawitacyjnym, na którym, na granicy stref, został zamontowany zawór redukcyjny, redukujący ciśnienie strefy II do wielkości Hzr gwarantującej nieprzekroczenie w najniższym punkcie osiedla maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia. Zawór redukcyjny odpowiednio nastawiony w razie podniesienia się ciśnienia po stronie strefy II ponad ciśnienie dopuszczalne powoduje przymknięcie się grzybka zaworu, gdyż powierzchnia membrany, znacznie większa od powierzchni grzybka, przezwycięży wysokie ciśnienie strefy I i opór sprężyny. W razie spadku ciśnienia w strefie II poniżej ciśnienia zredukowanego sprężyna zaworu redukcyjnego spowoduje otwarcie się grzybka, gdyż jej ciśnienie przezwycięży obniżone ciśnienie wody na membranie. Zamiast zaworu redukcyjnego może być zbudowany szyb ulgi, o ile warunki terenowe na to pozwalają. W każdym razie obie strefy ciśnienia nie mogą w żadnym przypadku łączyć się bezpośrednio, aby w strefie niższej nie nastąpił niebezpieczny wzrost ciśnienia. 29. UKŁAD WODOCIĄGOWY POMPOWY ZE ZBIORNIKIEM PRZEPŁYWOWYM: w tym układzie woda tłoczona z ujęcia zespołem pomp (P) dostaje się hydraulicznych przewodów stosowane być mogą do obliczeń przewodów tranzytowych i magistralnych oraz rozdzielczych. Zasady obliczenia pozostają niezmienne, jednak inna jest podstawa obliczania przewodów tranzytowych, a inna przewodów magistralnych i rozdzielczych. 42.Wymagania dotyczące średnic przewodów: ustalone przepływy wody przez poszczególne odcinki przewodów magistralnych pozwalająca przybliżone przyjęcie średnic przewodów, a następnie przeprowadzenie obliczenia hydraulicznego, mającego sprawdzić słuszność przyjętych średnic. Ze wzoru wyliczamy prędkość: Q=Fv=(πd2/4)*v oraz obliczyć średnicę: d=√(4Q/πv) [m] gdzie: Q- obliczeniowy przepływ [m3/s]; v-średnia prędkość przepływu w przewodzie [m/s]; d-średnica wewnętrzna przewodu [m]. Średnie prędkości przepływu wody w przewodach wodociągowych powinny być zgodne z warunkami ekonomicznymi, a wielkość ich jest dodatkowo ograniczona ze względu na możliwość powstania uderzeń hydraulicznych, bardziej niebezpiecznych dla trwałości przewodu przy prędkościach większych. Prędkości przepływu powinny się mieścić w przybliżeniu w granicach v=0,5-,8 m/s w przewodach do 300mm i v=0,9-1,5 m/s w przewodach do >300mm. Prędkości poniżej 0,5m/s są niekorzystne dla utrzymania przewodu w czystości, a prędkości powyżej 1,5m/s mogą wywołać niebezpieczne uderzenia hydrauliczne, chociaż w pewnych przypadkach stosuje się i prędkości większe, pod warunkiem zabezpieczenia przewodu przed skutkiem uderzenia wodnego. 43. Ustalanie ciśnienia w sieci wodociągowej- Podstawową do ustalenia rzędnych linii ciśnień w węzłach sieci wodociągowej są obliczone straty ciśnienia lub wysokości ciśnienia w sieci wodociągowych dla zadanych i projektowanych przepływów. Głównym celem tego etapu proj. jest sprawdzenie czy w każdym punkcie sieci zostało zachowana minimalna wysokość ciśnienia oraz czy nie zostało przekroczone max dopuszczalne ciśnienie w sieci. Oprócz znajomości wielkości ciśnień tj min i max w danym punkcie sieci musimy pamiętać że w niektórych przyp. ta wiedza wykorzystana zostaje do ustalenia wymaganej wys. podnoszenia pomp lub określenia położenia wysokości zwierciadła wody w zbiorniku. Poprawki ustalone wartości ciśnienia w sieci powinny spełniać warunki: 1) w czasie max. Podz. Rozbiorów wody w punktach jej poboru ciśnienia nie powinno być niższe niż wymagane ciśnienie gosp. (nazywane dostatecznym) 2) powinno tak się projektować Aby w każdym punkcie sieci ciśnienie nie było niższe niż w czas się trwania pożaru(przy przepływie sumarycznym max. Godzinowym i pożarowym) 3) w żadnym punkcie sieci ciśnienia nie powinno przekraczać dop. Max. Ciśnienia roboczego(60m wody lub 6 MPa) dop. Się na przewodzie dosyłowym 8 MPa, ale do tego przewody nie możemy w sposób bezpośredni przyłączać przewodów rozgałęzieniowych. 4) wys. Ciśnienia mierzy się od powierzchni trenu. W danym punkcie .jeżeli któryś z powyższych war nie jest spełniony należy skorygować przyjęte rozwiązania sieci. Realizacja tego jest możliwa po przez zwiększenie średnic przewodów, zwiększenie wysokości ciśnienia w pompowni lub w zbiorniku wyrównawczym. Wymagane ciśnienie gosp. Jest to ciśnienie niezbędne do zapewnienia dostawy wody do najniekorzystnej położonych punktów w zbiorniku. Wielkość tego ciśnienia zależy od wysokości położenia uznanego za miarodajny punkt rozbioru który znajduje się najwyżej najdalej w stosunku do przewodu ulicznego. Wysokość tego ciśnienia mierzona od powierzchni terenu obejmuje wielkości: -Hd=Hg+Hs+Hc ;Hd= wysokość ciśnienia gosp.; Hg- wys. geom. miarodajnego punktu czerpalnego; Hs- wys. Strat ciśnienia miejscowych, liniowych na odcinku od miejsca połączenia z przewodem wodociągowym w instalacji wew. ;Hc- wysokość ciśnienia wypływu wody z miarodajnego punktu czerpalnego. Hc=10mwody lub 5m. Wykonując obliczenia sieci :łatwo zauważyć , że min ciśnienie gospodarcze na ogół jest wyższe od wymaganego ciśnienia przeciwpożarowego. Szczególnie dotyczy to większych rozbudowanych sieci, których wydajność jest wielokrotnie większa od zapotrzebowania. Wtedy niekoniecznie musimy w projektach przedstawiać sprawdzające obliczenia sieci na przepływy pożarowe. Max cis robocze w sieci maja miejsce na ogół w czasie godz rozbiorów wody przez odbiorców. A zatem dopuszczalna wartość tego ciśnienia wynika z wytrzymałości połączeń , uzbrojenia przewodu oraz instalacji wewnętrznej. 44. WYKREŚLENIE LINI CISNIEŃ -sporządzenie wykresu linii ciśnień projektant ma obowiązek wykonać dla wszystkich wariantów obl. w sieci. Oszacowując wykresy przede wszystkim w sposób jednoznaczny i przejrzysty należy wykreślić linie cis dostatecznego dla obszarów zabudowy mieszkaniowej. Linia ciśnienia dostatecznego wykreśla się na rysunku profilu podłużnego rurociągu. Obliczenia w kolejnych węzłach sieci odpowiednie rzędne. Rys oprócz wys. Rzędnych linii ciśnienia powinien zawierać rzędne terenu w poszczególnych węzłach, średnicach przewodów, długości odcinków przewodów, wartości charakterystycznych przepływów, numery węzłów. Obliczenia ciśnienia rozpoczynamy od węzła uznanego za najmniejkorzystniejszy tzn. najwyżej położony i najdalej oddalony . Przypadku sieci rozgałęzionej wybór takiego punktu nie powinien sprawiać trudności ponieważ jego miejsce jest niejednoznacznie określone w planowanej sieci. W przypadku sieci zasilanej z wielu punktów problemie komplikuje gdyż punkty zerowe mogą znajdować się w różnych miejscach w przypadku najniekorzystniejszego rozpływu sieci. Jeżeli mamy do czynienia z siecią pierścieniową w której zasilanie odbywa się z przynajmniej dwóch kierunków to punktami miarodajnymi mogą być punkty zerowe. W razie niewłaściwego wyboru punktu miarodajnego linia ciśnień będzie przebiegać na części obszaru miasta.. W niektórych przypadkach rozwiązań projektowych możemy spotkać sytuacje te poza węzłem miarodajnym przewodu magistralnego znajdują się jeszcze przewody rozdzielcze. Wtedy należy minimalna wysokość ciśnień wymagane w tym węźle powiększyć o wysokości strat ciśnienia na odcinku od węzła do najdalszej końcówki przewodów rozdzielczych. Wysokość rzędnej linii ciśnień możemy obliczyć jako sumę Z=Zn+Hw+-Eh. ,Z-rzędna linii ciśnień w danym węźle ,Zn- rzędna w węźle uznany jako najniekorzystniejszy , Hw- wysokość ciśnienia wymaganego w węźle najniekorzystniejszym Hw>=Hd., Eh- suma wysokości strat ciśnienia mędzy węzłem rozpatrywanym a węzłem najniekorzystniejszym. 46.Obliczenie hydrauliczne sieci pierścieniowych: Metody obliczeniowe: met. Crossa, Łobaczewa. Sposoby obliczania: *ręcznie i za pomocą programów obliczeniowych (EPANET) Podstawą obl. jest spełnienie 2 warunków: *algebraiczna suma przepływów w węźle=0,oznacza to, że suma dopływu w węźle powinna być równa sumie odpływu z każdego węzła sieci ∑Qi =0 *algebraiczna suma strat cieśn. lub wys. Cieśn. w każdym pierścieniu, który jest obwodem zamkniętym powinna być równa 0 ∑hi=0 Podane j.w metody polegają na rozwiązaniu układu równań w kolejnych przybliżeniach przy zadanych przepływach w sieci i dobranych dla tych przepływów średnic przewodów z uwzględnieniem zalecanych prędkości średnich przepływów wody na danych odcinkach ponieważ metody te oparte są na kolejnych przybliżeniach oznacza to że przepływy muszą być korygowane aby algebraiczna suma strat cieśn. lub wysokości ciśnienia w każdym pierścieniu była równa 0. wirnika stosowane są w przewodach poziomych tłocznych i magistralnych, na połączeniach wodociągowych do zakładów przemysłowych, w przewodach o równomiernych stosunkowo natężeniach przepływu. Szybkość obrotów wirnika jest proporcjonalna do średniej prędkości przepływu wody. W zależności od rozwiązania konstrukcyjnego rozróżnia się wodomierze śrubowe (młynkowe, w obudowie zamkniętej i z wyjmowanym bębnem.W zależności od konstrukcji liczydeł rozróżnia się wodomierze z liczydłem wskazówkowym lub bębenkowym i wreszcie w zależności od tego czy mechanizm liczydła pracuje w wodzie czy w przestrzeni suchej rozróżnia się wodomierze suchobieżne i mokrobieżne 2,Wodomierze śrubowe z pionowa osia wirnika służą do wbudowania w rurociągi poziome lub pionowe. charakteryzują się one mniejszym rozruchem i niższą wartością dolnej granicy dokładności, a zatem większym obszarem mierniczym. Opory hydrauliczne tych wodomierzy są jednak nieco większe od oporów w wodomierzach o poziomym wirniku.W zależności od sposobu użytkowania wodomierze te dzieli się na wodomierze do wbudowania w poziomie odcinki rurociągów i na wodomierze studzienne do wbudowania na przejściu rurociągu pionowego ze studni w rurociąg poziomy. W zależności od konstrukcji liczydeł wodomierze mogą być z liczydłem wskazówkowym lub bębenkowym. Wodomierze mogą być sucho- i mokrobieżne. 3,Wodomierze hydrantowe służą do dorywczych pomiarów wody pobieranej bezpośrednio z sieci wodociągowej przez hydranty podziemne do polewania ulic, do zasilania placów budowy, do gaszenia pożarów itd. Wodomierze te odznaczają się dużą przepuszczalnością, a więc małymi stratami hydraulicznym oraz duża wytrzymałością, tak ze nie ulegają uszkodzeniom przy niezbyt ostrożnym obchodzeniu się z nimi. *Wodomierze sprzężone-Zmienność natężeń przepływu w przewodach zasilających niektóre nieruchomości jak zakłady przemysłowe, internaty, koszary itd. Waha się w znacznie szerszych granicach, niż rozpiętość obszarów mierniczych wodomierzy pojedynczych. Złożoność warunków zasilania i rozdziału wody spowodowała konieczność skonstruowania wodomierzy sprzężonych charakteryzujących się dużą rozpiętością obszaru mierniczego. Wodomierz sprzężony składa się z dwóch wodomierzy o różnych przepustowościach i przenikających się wzajemnie obszarach mierniczych: wodomierza głównego, rejestrującego objętość wody przepływającej przy dużych natężeniach przepływu, wodomierza bocznego rejestrującego małe natężenia przepływu oraz z zaworu zmiennego obciążenia regulującego samoczynnie natężenia przepływu w obu wodomierzach. Wodomierzem głównym jest wodomierz śrubowy, wodomierzem bocznym - wodomierz skrzydełkowy. Średnica nominalna wodomierza sprzężonego (Dn/dn) jest to wyróżnik geometryczny określony jako stosunek nominalnych średnic wodomierzy składowych-głównego (Dn) i bocznego (dn )W zależności od sposobu połączenia wodomierza głównego z wodomierzem bocznym ,rozróżnia się wodomierze sprzężone: połączone równolegle - bez znaku w wyróżniku oraz połączone szeregowo - znak S *Wodomierze zwężkowe -Wodomierze zwężkowe składają się ze zwężki mierniczej, powodującej spadek ciśnienia i przyrządu sumującego objętości przepływającej wody. Zasad miernicza wodomierzy zwężkowych polega na proporcjonalności przepływu do pierwiastka kwadratowego ze spadku ciśnienia, jaki zachodzi w obrębie zwężki (kryzy, dyszy lub zwężki Venturiego). Liczydła wodomierzy zwężkowych są uruchamiane za pośrednictwem manometru różnicowego, mierzącego spadek ciśnienia w obrębie zwężki i mechanizmu zegarowego.Zwężką mierniczą nazywamy przegrodę z otworem z reguły współśrodkowym, mniejszym od przekroju rurociągu, w którym została założona w celu wywołania spadku ciśnienia, stanowiącego podstawę pomiaru 54. Rodzaje i zadania zbiorników wodociągowych W gospodarce, a więc również w gospodarce wodociągowej, dużą role, niejednokrotnie podstawową, odgrywają zbiorniki , które pozwalają na magazynowanie wody w okresie jej nadmiaru, następnie na uzupełnieniu dostawy wody w okresie zwiększonego jej zapotrzebowania. Zbiorniki mogą być budowane na ujęciach wody na początku, na końcu lub wewnątrz obszaru zasilania, jako zbiorniki dolne lub górne, o mniej lub bardziej skomplikowanych kształtach, jako samodzielne czy wreszcie, jak to normalnie na miejsce, współpracujące z urządzeniami dostarczającymi wodę (pompowniami).Zbiorniki w gospodarce wodociągowej noszą nazwę zbiorników zapasowo-wyrównawczych(wodociągowych).W pewnych wyjątkowych przypadkach można je zastąpić wieżami ciśnień ,kolumnami wodnymi lub urządzeniami hydroforowymi. Zadania zbiorników: Zbiorniki zapasowo-wyrównawcze w gospodarce wodociągowej spełniają różna rolę: gromadzą wodę, czerpaną czy dostarczoną z ujęć wodociągowych, przetrzymują zapas wody do celów specjalnych np.: w przypadku awarii urządzeń dostarczających wodę lub w przypadku pożaru, zapewniają w razie potrzeby odpowiednie ciśnienie w siei rozdzielczej itd. *wyrównanie dostawy wody w czasie zmiennych rozbiorów-Podstawowym zadaniem wszystkich zbiorników wodociągowych jest wyrównanie dostawy wody w czasie zmiennych jej rozbiorów .Rozbiór wody jest bardzo różny: od rozbioru min w godz. najmniejszego spożycia wody do rozbioru max w godz. największego spożycia, podczas gdy dostawa wody z ujęć, tak grawitacyjna, jak za pomocą pomp, jest mniej więcej regularna. A więc zadaniem zb. będzie magazynowanie wody w czasie, gdy rozbiór wody jest mniejszym niż dostawa, a oddawanie wody do sieci wówczas, gdy rozbiór jest większy niż dostawa. Zbiornik dla spełnienia tego zadania musi więc mieć odpowiednią pojemność zwaną pojemność użytkową Vu. *Wyrównanie ciśnienia- Drugim zad części zbiorników wodociągowych (zb górnych) wysoko położonych jest wyrównanie ciśnień w obszarze zasilania, zmieniających się w różnych porach dnia. To zadanie spełni zbiornik wówczas, gdy będzie położony odpowiednio wysoko ponad terenem zasilania (siecią wodociągową rozdzielczą ). Dostawa wody do zbiornika będzie odbywać się grawitacyjnie, gdy ujęcia położone są wyżej niż zbiorniki, lub za pomocą pomp, gdy ujęcia są nisko położone. Odpowiednio wysokie położenie zbiornika przyczynia się do wyrównania ciśnienie w sieci, co jest bardzo korzystne dla sprawnego działania urządzeń wodociągowych i ich trwałości. *Zapewnieni wody dla akcji przeciwpożarowych-Trzecim zadaniem większości zbiorników wodociągowych jest gromadzenie zapasu wody na wypadek pożaru. W wodociągu komunalnym zasadniczo nie przewiduje się magazynowania wody dla zabezpieczenia dostawy wody w wypadek awarii, raczej stosuje się odpowiednie zabezpieczenia urządzeń stacji pomp (inaczej jest w wodociągach przemysłowych).Zapas wody gaśniczej (przeciwpożarowej) w zbiorniku powinien zapewnić dostawę wody w odpowiedniej ilości w czasie trwania akcji przeciwpożarowej. Rodzaje zbiorników: Zbiorniki mogą być różnego rodzaju, zależnie od celu, jakiemu maja służyć, od ich położenia względem terenu i względem obszaru zasilania, tak sytuacyjne ,jak i wysokościowe, oraz od kształtu i konstrukcji Zbiorniki mogą więc być: terenowe gdy położone są wprost na terenie lub wieżowe gdy zbiornik jest ponad
obniża się w czasie opróżnienia go, co z kolei powoduje wypychanie powietrza z komór wodnych na zewnątrz lub wciąganie go do może się jednak różnić zakresem. Odcinki przewodów, które po uszkodzeniu tracą konstrukcję, muszą być wymienione na nowe (tworzywa). Te, które utrzymały jeszcze swoją konstrukcję (żeliwo i stal), mogą być rekonstruowane przy zachowaniu starego rurociągu. Podczas eksploatacji uciążliwe są uderzenia hydrauliczne. Szybkość rozchodzenia się fali uderzeniowej zależy od materiału rury i grubości ścianki. Najkorzystniejsze jest stosowanie rur z tworzyw sztucznych, w których prędkość rozchodzenia się fali ciśnienia jest najmniejsza. Z żeliwa i stali: Ze względu na materiał, z którego wykonane są rury wodociągowe, możemy je podzielić na dwie grupy: metalowe i z tworzyw sztucznych. Do produkcji rur do sieci wodociągowych zewnętrznych używa się takich metali jak stal, żeliwo szare i żeliwo sferoidalne. Ze względu na podatność tych materiałów na korozję (oprócz żeliwa szarego), rury są zabezpieczone powłokami ochronnymi w wewnątrz i od zewnątrz. Rury metalowe są szczelne, nie przepuszczają związków chemicznych i gazów, dlatego można je stosować np. w gruntach silnie skażonych. Rury stalowe mają dobre właściwości mechaniczne (duża wytrzymałość na rozciąganie, zginanie i ściskanie). Połączenia spawane muszą jednak wykonywać wykwalifikowani pracownicy. Łatwa jest lokalizacja przewodu. Niestety, konieczność stosowania powłok ochronnych pociąga za sobą wzrost kosztów inwestycji. Uszkodzenie powłok powoduje szybką korozję zewnętrzną i wewnętrzną. Powłoki wewnętrzne w rurach stalowych to zazwyczaj zaprawa cementowa lub powłoki tworzywowe a zewnętrzne - asfaltowe i tworzywowe (PE). Podstawowym sposobem łączenia rurociągów z rur stalowych jest spawanie. Mogą być również łączone na kielich lub kołnierze. Przewody z żeliwa szarego są odporne na korozję nawet bez specjalnych zabezpieczeń. Wadą rur z tego materiału jest jednak kruchość oraz mała odporność na uderzenia i zginanie. Ścianki rur są więc stosunkowo grube. Zwiększa to ich ciężar, a więc podwyższa koszty transportu i montażu. Ciężar rur ogranicza ich długość (3-6 m), dlatego montaż jest pracochłonny. Potrzebna jest także duża ilość złączy, które mogą być przyczyną nieszczelności. Korzystniejsze parametry mają rury z żeliwa sferoidalnego. Ich właściwości mechaniczne są porównywalne lub lepsze od właściwości stali. Charakteryzują się większą niż żeliwo szare wytrzymałością na zginanie, ściskanie i rozciąganie, dobrą twardością i odpornością na obciążenia dynamiczne. Są ciężkie, choć lżejsze od żeliwa szarego. Nie są również tak odporne na korozję jak żeliwo szare. Muszą więc być stosowane powłoki ochronne. Jako zewnętrzne - cynk + bitumity + PE, a jako wewnętrzne - zaprawa cementowa. Rury z żeliwa łączy się przeważnie na kielich. Tam, gdzie może zachodzić potrzeba wymiany rury lub kształtki czy elementu uzbrojenia, stosuje się także połączenia kołnierzowe. Przy połączeniu kielichowym bowiem trzeba byłoby ciąć rury. Z tworzyw sztucznych: Tworzywa sztuczne są lekkie, co ułatwia układanie rurociągu. Są całkowicie odporne na korozję i na prądy błądzące. Mają małą chropowatość ścianki wewnętrznej, dlatego strata ciśnienia wody jest niewielka. Są również bardzo elastyczne. Pozwala to tłumić uderzenie hydrauliczne. Tworzywa można bez obaw łączyć z innymi materiałami. Na styku tych dwóch materiałów nie powstają mikroogniwa elektryczne, powodujące korozję elektrochemiczną. Rury tworzywowe mają mniejszą od metalowych wytrzymałość mechaniczną. W temperaturze ujemnej większa jest ich kruchość, dlatego zaleca się wówczas ostrożny montaż i transport. Z uwagi na współpracę rur tworzywowych z gruntem wymaga się przestrzegania warunków dotyczących przygotowania podłoża i zagęszczania gruntu. Przewody wodociągowe z tworzyw sztucznych wykonuje się z polichlorku winylu (PVC) i polietylenu (PE). PE do rur sieci wodociągowych jest produkowany w dwóch klasach: PE 80 i 100. Różnią się one wytrzymałością. PE 100 może wytrzymać ciśnienie do 1,6 MPa, zaś PE 80 do 1,0 MPa. Polietylen jest lżejszy od innych materiałów (nawet od PVC). Przy składowaniu rur należy zwrócić uwagę na to, by nie były narażone na długotrwałe działanie promieni słonecznych, ponieważ są szczególnie wrażliwe na promieniowanie UV. Łączenie rur z polietylenu wymaga specjalistycznego sprzętu (zgrzewarek) i starannie przeszkolonych pracowników. Przy połączeniach zgrzewanych często powstają nadlewy. Powodują one opory miejscowe i straty ciśnienia. Najczęściej stosowaną metodą łączenia rur średnicy powyżej 90 mm z polietylenu jest zgrzewanie doczołowe, a rur do 90 mm zgrzewanie za pomocą elektrozłączek. Można także stosować połączenia za pomocą kołnierzy i kształtek zaciskowych. Przy wykonywaniu połączenia zgrzewanego należy przestrzegać wymogów producenta, ponieważ niemożliwa jest kontrola szczelności połączeń metodami nieniszczącymi. Zgrzewane końcówki rur muszą być czyste i suche. Trzeba pamiętać, aby zgrzewać rury o tym samym wskaźniku szybkości płynięcia i grubości ścianki.PVC jest najtańszym surowcem spośród tworzyw sztucznych stosowanych do produkcji rur ciśnieniowych. Ma bardzo dobrą wytrzymałość i udarność. Rury PVC są sztywniejsze od polietylenowych. Podstawowym sposobem łącznia rur z PVC są połączenia kielichowe. Na połączeniach z armaturą (np. zasuwy) wykonywane są złącza kielichowe lub kołnierzowe. Montaż złącza kielichowego może być wykonany za pomocą specjalnego urządzenia wciskowego (przy większych średnicach) lub ręcznej dźwigni. 62. Próba szczelności: Przed przekazaniem rurociągu do użytku należy przeprowadzić próbę szczelności (ciśnieniową-hyrauliczną). Szczegółowe wymagania odnośnie szczelności rurociągu zawarte są w normie PN-81/B-10725 Wodociągi. Przewody zewnętrzne. Wymagania i badania przy odbiorze. Próbę tę przeprowadza się po zasypaniu warstwy ochronnej. Jest to warstwa przykrywająca przewód, grubości 30 cm i zabezpieczająca go przed poruszeniem się w trakcie próby szczelności. Złącza rur powinny zostać odkryte, aby łatwiej było wykryć nieszczelności. W czasie próby szczelności sieć wodociągową należy napełnić wodą i odpowietrzyć. Ciśnienie jest wówczas o 50% wyższe od najwyższego ciśnienia roboczego. 63. PŁUKANIE I DEZYNFEKCJA PRZEWODÓW: jest ostatnia czynnością przed oddaniem przewodu do eksploatacji. Do płukania używa się w. wodociągowej, wypuszczając brudna wodę przez hydrant lub odwodnienie aż do chwili, kiedy wypływająca woda będzie wzrokowo czysta. Dezynfekcja przewodu polega na wprowadzeniu do przewodu wody z dodatkiem chlorku wapnia w ilości 100mq/l lub chloraminy w ilości 20-30mg/l i pozostawienie roztworu w przewodzie na dobę. Następnie przewód ponownie przepłukuje się w, po czym pobiera próbkę do analizy bakteriologicznej
|
elementów rezerwowych: studnie rezerwowe i pompę. Możemy powiedzieć że im wyższa kategoria niezawodności ujęcia tzn. ze ono jest ważniejsze i jego koszt budowy jest większy, dotyczy to również nie tylko elementów poboru do transportu i oczyszczania. Wyższa kategoria ujęcia dla projektowania oznacza że musi się skupić na rozwiązaniach metod renowacji ujęcia na określeniu realnych jeżeli chodzi o liczbę studni rezerwowych a także na urządzeniach umożliwiających kontrole pracy ujęcia. Projektowane ujecie wody podziemnej musimy zdawać sobie sprawę związaną z amortyzacją. Ujęcia projektowane są jako tzw. długowieczne. Dotychczas praktyka proj. ukazuje że ujęcia wody podziemnej projektowany jest na okres amortyzacji 25lat. Pompy na okres 20 lat. Zbiorniki 30 lat Sieć wodociągową np. rur żeliwnych 50, stalowych 30, z tworzyw sztucznych 40. W warunkach krajowych okres przyjętej amortyzacji ujęć 25 letnich jest bardzo często przestarzała. Pomimo że są przestarzałe trudno poddają się renowacjom naprawom. Często zdarza się że inwestorzy maja pewne szczególne żądania dotyczące co do jakości niezawodności, amortyzacji wodociągów. Wymagania inwestorów mogą odbiegać od podanych wcześniej zaleceń np. dotyczą niezawodności dostawy wody. Kłopotliwe mogą okazać się wymaganiom użytkowników w stosunku do ujęć podziemnych które są awaryjne. Ujęcia te traktowane są jako rezerwowe i były nieczynne w dużych przedziałach czasowych. W chwili uruchomienia urządzenia rezerwowego po dłuższym okresie nieużywania, może okazać się że woda nie nadaje się do użytku. 10.UJĘCIE WODY ZA POMOCA STUDNI KOPALNYCH: prototypem studzien kopanych (szybowych) są studnie gospodarskie wykopywane w warstwie wodonośnej, a następnie obudowane ściankami drewnianymi, w czasach późniejszych murem kamiennym lub ceglanym, wreszcie zabezpieczane kręgami studziennymi o średnicy0,8-1,0m.Studnie takie wykonywane na terenie gospodarstw wiejskich były zagłębiane pod zwierciadło wody podziemnej co najmniej 0,6-1,0m przy czerpaniu wody wiadrem lub głębiej-w razie czerpania wody pompa. Studnie głębiej zapuszczane pod zwierciadło wody gruntowej były wykonywane przez opuszczanie płaszcza studziennego przy równoczesnym wybieraniu ziemi z dna studni odpowiednimi czerpakami ręcznymi. Studnie kopane jako ujęcia wody dla wodociągów maja większe średnice i są przeznaczone do czerpania dużych ilości wody. Średnica tych studzien wynosi zwykle 2,0-5,0m,głębokość zapuszczenia 10-15m, wyjątkowo głębiej a więc nadają się szczególnie do ujmowania wód płytkich. Zapuszczenie ponad 30,0-40,0m pod terenem jest już nieekonomiczne-ujmowanie wody z większej głębokości odbywa się za pomocą studzien wierconych. Ujmowanie wód podziemnych za pomocą studzien kopanych stosuje się wówczas, gdy dąży się do ujmowania stosunkowo płytko położonej wody w większej ilości z jednego ujęcia oraz gdy chodzi o utworzenie ujęcia z gromadzeniem wody. Rodzaje studzien kopanych mogąbyć różne ,zależnie od głębokości zalegania i miąższości warstwy wodonośnej. Pobór wody gruntowej przez studnie może być boczny, przez otwory ścienne, po opuszczeniu studni do warstwy nieprzepuszczalnej i zabetonowaniu dna, boczny i denny, jeżeli miąższość warstwy wodonośnej jest znaczna, a studnia jest studnią zawieszoną ,nie dochodzącą do warstwy nieprzepuszczalnej spągowej i wreszcie pobór wody może być tylko denny, przy zawieszonej i niezbyt głębokim strumieniu wody gruntowej. Przy poborze dennym głębokość wody pod studnią nie może być mniejsza niż średnica studni(lub jej największy wymiar poprzeczny).
11. UJECIE WODY ZA POMOCA STUDNI WIERCONYCH: Wody podziemne-zarówno płytkie jak i głębokie-powszechnie ujmuje się za pomocą studzien wierconych, gdyż koszty studzien i ich sprawność oraz możliwość ujęcia tymi studniami wody z głęboko położonych warstw wodonośnych daje im przewagę nad pierwotnie stosowanymi studniami kopanymi(zapuszczanymi). Studnie wiercone buduje się na terenach wodonośnych, uznanych na podstawie przeprowadzonych badań za odpowiednio wydajne. Średnice i konstrukcję studni określa się za pomocą poznanych uprzednio metod rachunkowych na podstawie przeprowadzonych badań terenowych. Podobnie określa się liczbę studzien ,rozstaw i współpracę. 12.KONSTRUKCJE STUDZIEN KOPALNYCH: studnie takie, mające tworzyć ujęcie wód gruntowych dla celów wodociągowych wykonywane są zwykle z cegieł (stare), z betonu (nowe) i żelbetu (najnowsze). Studnie składają się z następujących głównych części: wieńca(noża), muru płaszczowego i obudowy górnej. Wieniec (nóż)- to podstawowy element studni, za pomocą którego studnia może się zagłębiać w teren, przecinając własnym ciężarem grunt, w który jest zapuszczana. Ma on umożliwić wcinanie się studni grunt pod działaniem ciężaru studni, musi być zaopatrzony w dolnej części w ostrze (nóż), odpowiednio wykształcone. Wyróżniamy: *wieńce drewniane - z drewna sosnowego lub dębowego dla studni o mniejszych średnicach
*wieńce żeliwne - są obecnie stosowane wyjątkowo, ze względu na koszt, są zwykle węższe niż mur studni o 20-25%. Grubość ścianek wieńca żeliwnego: gz= *wieńce stalowe- z blach stalowych, kątówek, dźwigarów, nitowane lub spawane, są stosowane bardzo często. Grubość blach stalowych tnących w wieńcu: Gs=2Dw [mm], gdzie: Dw- średnic wewnętrzna studni w m, przy czym wartość Gs powinna spełniać nierówność 5mm≤gs≤10mm *wieńce żelbetowe - tworzą zwykle część konstrukcji muru studni Żeliwny i stalowy ma zwykle kształt formy otwartej od góry, którą się wypełnia się betonem. Są one usztywniane przeponami o grubości ścianki tnącej, które dodatkowo służą do zaczepiania o nie kotew, chroniących mur studni. Rozstaw przepon ok. 0,5m, a rozstaw kotew ok. 1,0m. Ilość przepon określa się: np.=2Dw*π= 6Dw, a ilość kotew: nk=1/2*np.=3Dw. Drewniane i żelbetowe wieńce bez przepon, związane są z murem studni za pomocą kotew rozmieszczonych symetrycznie na obwodzie w odległości ok. 1,0m. Szerokość wieńca odpowiada grubości muru studni, ale przy grubości muru ponad 0,5m szerokości wieńca może być mniejsza o ok. 20%, więc wynosi ok. 0,8gm (gm- grubość muru) Mur studni- może być wykonany z cegły, betonu lub żelbetu. *z cegły- wypalonej lub klinkieru na zaprawie cementowej 1:3 lub 1:4 wykonuje się bardzo starannie, z wyrównaniem spoin od wewnątrz i gładką zaprawą cementową na zewnątrz. Grubość muru jest dostosowana do wymiaru cegieł *betonowy i żelbetowy- wyznacza się ze wzoru: gm=0,1Dw+(0,05-0,12)m Mury cembrowe studzien ceglanych i betonowych muszą być zabezpieczone przez urwaniem się w czasie zapuszczania dolnej części studni na skutek przychwycenia przez nacisk ziemi górnej części muru. Rolę takiego zabezpieczenia spełniają kotwy, przebiegające od wieńca pionowo do górnych segmentów studni. Długość zwykle najpierw do stacji uzdatniania wody (U), przechodzi przez ciśnieniowe urządzenia uzdatniające, a następnie rurociągiem tłocznym (Rt) do zbiornika przepływowego (Zp), skąd rurociągiem grawitacyjnym (Rg) spływa do sieci rozdzielczej(Sr). Wydajność ujęcia wynosi Qdmax; średnia wydajność pomp Qp=Qdmax/T[m3/h] gdzie; T-czas pracy pomp w dobie. Przy dobowej godzinie pracy pomp o jednej wydajności wzór ten wygląda: Qp=Qdmax/24. Rurociąg tłoczny (Rt) obliczany jest więc na przeprowadzenie przepływu o natężeniu Qp, na skutek czego powstają na długości rurociągu straty ciśnienia (Δht). Wysokość podnoszenia pomp: Hp=Hgt+Δho+Δht+Hgs+Δhs=Ht+Hs [m] gdzie: Hgt- geometryczna wysokość tłoczenia( różnica między zwierciadłem wody w zbiorniku górnym i osią pomp[m]); Δho- suma strat na urządzenia uzdatniających[m]; Δht- suma strat na długości rurociągu tłocznego [m]; Ht- całkowita wysokość tłoczenia [m] =Hgt+Δho+Δht; Hgs - geometryczna wysokość ssania (różnica między osią pompy a zwierciadłem wody w zbiorniku dolnym [m]; Δhs - suma strat na długości rurociągu ssawnego [m]; Hs- całkowita wysokość ssania=Hgs+Δhs [m]. Wysokość podnoszenia pomp zmienia się w tym układzie w dość wąskich granicach: jest największa wówczas, gdy zwierciadło wody w zbiorniku dolnym jest najniższe, a zwierciadło wody w zbiorniku górnym najwyższym, a najniższa wówczas, gdy jest odwrotnie: zwierciadło wody w zbiorniku dolnym jest najwyższe, a zwierciadło wody w zbiorniku górnym najniżej. Między tymi wartościami: Hmax i Hmin mieścić się będzie zmienna wysokość podnoszenia pomp, a więc urządzenia uzdatniające pracować będą w tym układzie przy mało zmiennym ciśnieniu, gdyż obciążenie ich będzie stosunkowo równomierne. Zbiornik przepływowy gromadzi wodę w okresie małych rozbiorów na sieci rozdzielczej, a oddaje ją , gdy rozbiór wody przekracza jej dostawę przez pompy, czyli gdy Qh>Qp. Ze zbiornika woda spływa do sieci rozdzielczej grawitacyjnie - rurociąg grawitacyjny powinien przeprowadzić maksymalną ilość wody Qhmax przy dotrzymaniu warunku, że ciśnienie najniższe w osiedlu nie może spaść poniżej ustalonego Hmin<=Hr. Rurociąg należy sprawdzić n wypadek pożaru. W sieci nie powinno również panować zbyt duże ciśnienie, co w tym układzie gwarantuje najwyższe położenie zwierciadła wody w zbiorniku przepływowym górnym, posadowionym na odpowiedniej wysokości. Ciśnienia w sieci wahają się więc od Hmin=Hr do Hmax i największa ich rozpiętość występuje na końcu sieci rozdzielczej. 30.Układ wodociągowy pompowy ze zbiornikiem centralnym: Gdy brak jest w pobliżu sieci rozdzielczej naturalnej wyniosłości terenowej, na której można by wybudować zbiornik wyrównawczy przepływowy lub końcowy, zbiornik wieżowy sytuuje się najchętniej w środku sieci rozdzielczej, gdyż spełnia on wówczas przy najmniejszej wysokości najlepiej swoją rolę wyrównawczą. Przy sprzyjającej topografii terenu również i zbiornik wyrównawczy terenowy może mieć położenie centralne. W tym układzie przy najmniejszej stosunkowo wysokości zbiornika ciśnienia w sieci rozdzielczej są najbardziej wyrównane, a wysokość podnoszenia pomp niższa niż w układach innych. Również bardziej równomierna jest różnica między Hpmin a Hpmax. Układ ten rozwiązano jak układ ze zbiornikiem końcowym, przy założeniu czerpania wody ze zbiornika wody czystej. 31.Układ wodociągowy pompowy ze zbiornikiem końcowym: w układzie tym woda z ujęciem tłoczona jest przez zespół pomp I stopnia do urządzeń uzdatniających grawitacyjnych, skąd po uzdatnieniu spływa do zbiornika wody czystej. Ze zbiornika wody czystej zespół pomp II stopnia przetłacza ją do rurociągu tłoczonego, który dochodzi do zbiornika końcowego przez obszar zasilania. Pompy II stopnia tłoczą wodę ze średnią wydajnością Qp. Wysokość podnoszenia pomp zmienia się tutaj w szerokich granicach: od Hpmax do Hpmin, zależnie od długości rurociągu tłoczonego i położenia zbiornika. W czasie minimalnego rozbioru prawie cała ilość tłoczonej wody dostaje się do zbiornika, który się napełnia. Położenie linii ciśnienia, wykreślonej ze spadkiem wynikającym z oporów ruchu w rurociągu tłoczonym, przy zbiorniku pełnym charakteryzuje ciśnienie maksymalne w sieci rozdzielczej. W tym przypadku największe ciśnienie będzie panować na początku sieci rozdzielczej i nie powinno w tym miejscu przekroczyć wysokości 60mH2O. Ciśnienia minimalne panować będą w czasie maksymalnego rozbioru godzinowego, większego od wydajności pomp. Wówczas brakująca część wody dopływa do zbiornika, z zapasu zgromadzonego w nim w okresie małych rozbiorów. Ciśnienia minimalne nie mogą spaść poniżej najmniejszego ciśnienia roboczego i ten fakt decyduje o wysokości posadowienia zbiornika nad obszarem zasilania. Układ powinien być sprawdzony na wypadek pożaru w czasie największego godzinowego rozbioru wody -ciśnienie w najniekorzystniejszym punkcie miasta powinno wynosić co najmniej Hpoż=6-10m H20 nad terenem, by zasilanie motopomp strażackich odbywać się mogło bez zakłóceń. 32.Magazynowanie wody w systemach wodociągowy:(ZBIORNIKI WODOCIĄGOWE) Zbiorniki wodociągowe w układach dystrybucji wody odgrywają bardzo istotną rolę, ponieważ umożliwiają jej magazynowanie w okresie zmniejszonych rozbiorów sieci i uzupełnianie wody w czasie zwiększonego zapotrzebowania a także w niektórych sytuacjach są źródłem wody na wypadek nieprzewidywalnych zagrożeń wielkości ujmowanej wody. Dzięki zastosowaniu zbiorników w układach sieciowych zaopatrywania w wodę możemy zachować korzystne warunki równomiernej pracy ujęcia, urządzeń uzdatniających, pompowni wody. Równomierna praca tych urządzeń w znacznym stopniu poprawi warunki eksploatacji i niezawodności sieci. Zbiorniki mogą gromadzić zarówno wodę surową jak i uzdatnioną. W pierwszym przypadku są to zbiorniki tzw. ujęciowe, magazynujące wodę niezdatne bezpośrednio do konsumpcji. Takie wody na ogół pochodzą z ujęć powierzchniowych i infiltracyjnych. Głównym zadaniem tych zbiorników jest utworzenie zapasu wody surowej na wypadek poważnych zakłóceń w źródle, katastrofalne zanieczyszczenie rzeki, powodzi. Zbiorniki wody surowej spełniają również rolę urządzeń -rolę osadników. Zbiorniki magazynujące już wodę uzdatnioną przeważnie są zlokalizowane na stacji uzdatniania lub bezpośrednio współpracują z siecią wodociągową i nazywane są zbiornikami sieciowymi. Zbiorniki stacyjne głównie gromadzą wodę na cele technologiczne, stacje uzdatniania a także jako zapas wody na wypadek awarii lub pożaru. Zbiorniki wod. współpracujące z siecią i pompownią umożliwiają przede wszystkim wyrównanie nierównomierności w zapotrzebowaniu na wodę, gromadząc ją w godzinach małych rozbiorów i oddając w godzinach dużych rozbiorów. Innym zadaniem tych zbiorników jest wyrównywanie ciśnień w sieci, bo usytuowanie ich na pewnej wysokości w stosunku do sieci wod np. na wzniesieniach terenu, pozwala na stabilizowanie wahań ciśnienia. Innym zadaniem jest magazynowanie wody na wypadek awarii ujęcia, awarii stacji uzdatniania, awarii przewodów tranzytowych. Przesyła wodę na inny przewody łączące poszczególnych odbiorców. Stosowanie zbiorników poprawia niezawodność systemów zaopatrzenia w wodę nie zależnie od rodzaju i lokalizacji danego zbiornika. WYBÓR LOKALIZACJI ZBIORNIKA SIECIOWEGO ma istotne znaczenie z punktu widzenia późniejszego układu zaopatrywania w wodę ponieważ wpływa to na dobór średnic i wielkości pompowni. Sama lokalizacja jako taka Korygowaniu przepływów obliczeniowych wg. metod polega na algebraicznym dodaniu do przepływu poprzedniego poprawki ∆Q= -∑hi/2∑(hi/Qi) [dm3/s] ∑hi- suma wys. strat cieśn. na wszystkich odc. [m] Podstawą do przeprowadzenia obliczeń s. pierścieniowej są przygotowane wcześniej schematy obl., w których zadane są następujące wielkości.: *dł. Przewodu *rozbiory odcinkowe *przepływ początkowy *przepływy końcowe Ogólny algorytm obliczeń: *na podstawie wzoru ustalamy obliczeniowy przepływ dla poszczególnych odc. w pierścieniu; *dobieramy średnice i obliczamy straty ciśnieniowe dla poszczególnych odcinków *sprawdzamy warunek |∑hi|≤δi ,gdzie hi jest wys. strat ciśn. w i-tym odc. pierścienia δ-bezwzględny dopuszczalny błąd który przyjmuje się w obl. inżynierskich δ =0,5m jeżeli obliczenia przeprowadzamy met. ręczną; δ =0,1( za pomocą programów komputerowych). Jeżeli warunek nie jest spełniony to wykonujemy drugie przybliżenie przepływu obl. dla odcinków: Qzi=Q1i+∆Q1.Postępując w ten sposób wprowadzamy kolejne poprawki ∆Q obliczenia powtarzamy do momentu spełnienia warunku dla każdego z naszych pierścieni. Należy zauważyć, że w przypadku potrzeby naniesienia poprawki z sąsiadującymi pierścieniami musimy uwzględnić poprawkę na sąsiadującym odc. Ze znakiem przeciwnym zgodnie z kierunkiem przepływu ruchu zegara są ze znakiem „+”, przepływy przeciwne „-„.Po wykonaniu obliczeń powinniśmy wyrównać wartości przepływów początkowych i końcowych na poszczególnych odc. Obliczamy przepływ końcowy Qki=Qhi-0,55Qo [dm3/s], gdzie Qhi-przepływ obl. w i-tym odc. wziętym z ostatniego n-tego przyjęcia, Qki przepływ końcowy na i-tym odc., Qo-rozbiór wody na i-tym odc. Następnie obl. przepływ początkowy Qpi= Qki+ Qo. Musimy sprawdzić czy nie zmieniły się kierunki przepływu wody w stosunku do wcześniej przyjętych na danych odc. na ten fakt może wskazywać zmiana znaków. Może to oznaczać powstanie nowego ptk. Zerowego lub może się ten ptk przesunąć . W tej konkretnej sytuacji musimy wyznaczyć nowe miejsce ptk.zerowego na odc. 1) 2)
Qw1-2=Qw1--Qw2-0 Qw1-2=Qkw+0,55Q01—( Qkw+0,55Qo2=0,55Qo1—0,55Qo2) Qo= Qo1+ Qo2 Qo1=Qo+ Qo2 Qo1= Qo- Qo2 Qo2= (Qw1-2- 0.55Qo)/1.1 x1= Qo1/ Qo*L x2= Qo2/ Qo*L
Sposób wyznaczenia miejsca zerowego wymaga narysowania i rozważenia dwóch schematów 1) i 2).Schemat 1) przedstawia sytuację która istniała przed wyrównaniem przepływu; 2) po wyrównaniu przepływu. Położenie nowego ptk. zerowego od węzła 1 oznaczonym x1, położenie węzła oddalonego od ptk. 2 przez x2.Wyznaczenie ptk. Zerowego wymaga określenia nowego rozbioru na odc. 1-A lub na odc. 2-A.Następnie zakładając równomierny rozbiór wody na dł. przewodu obl. odl.albo x1 albo x2, czyli położenia tego ptk. Od węzła 1 do węzła 2. Ten znany wyrównany przepływ obliczeniowy określa się Qw1-2=Qw1-a—Qw2-a [dm3/s]. Wzór pozwala na obl. rozbioru na odc.1-2 w sekcji podziału A-2.Mając wyznaczone jego wart. Na jednym z odc.1-A lub 2-A możemy odpowiednio obliczyć ze wzoru x1-x2=(……
47. Rodzaje uzbrojeń sieci: ODPOWIETRZNIKI służą do usuwania powietrza i zgromadzonych gazów z przewodu po napełnianiu go woda. Stąd tez odpowiedniki instaluje się w zasadzie na przewodach. Odpowiedniki projektuje się w każdym punkcie szczytowym profilu podłużnego a jeżeli w punkcie szczytowym wypada zasuwa to przed tym za zasuwą odpowiedniki powinny być odpowietrzone oddzielnie. Każdy odcinek miedzy zasuwami powinien mieć odpowietrzenie w wyższym punkcie przewodu przed zasuwa. ODWODNIENIA są elementami przewodów o średnicy powyżej 250 mm służącymi do opróżniania z wody. Urządzenie składa się ze specjalnej kształtki odcinka przewodu spustowego i umieszczonej na minimalnej zasuwie. W przypadku kiedy przewidujemy odprowadzenie wody do kanalizacji to przewód spustowy powinien być zabezpieczony w syfon zabezpieczający przed przedostaniem się gazów z przestrzeni zewnętrznych rur kanalizacyjnych . PROJEKTUJE SIĘ WG ZASAD: 1. W każdym najniższym punkcie profilów podłużnych powinno znajdować się odwodnienie. 2.Kazdy odcinek miedzy zasuwami powinien mieć odwodnienie w najniższym punkcie przed zasuwą. Innym rodzajem uzbrojenia sieci wodociągowej są; WODOMIERZE- służą do pomiaru ilości ujmowanej wody. Umieszczone są w pompowniach -wodomierze główne;- wodomierze osiedlowe ,-wodomierze doprowadzające wodę do poszczególnych odbiorców np . budynków, zakładów. Manometry- służą do pomiaru ciśnienia .Instalowane w pompowniach głównych lub na przewodach tłoczonych . Spełniają ważna role - służą bo bieżącej kontroli i rejestracji ciśnienia. One mają za zadanie zabezpieczyć . Naprężenia w przewodach na ogół powstają wskutek zmiany temperatury gruntu. KOMPENSATORY _wydmuszki kompensacyjne gdzie najczęściej stosuje się je w przewodach prowadzących przez rury. W przypadku przewodów układanych w zimie role kompensatorów spełniają złącza rur. 48.Rozmieszczenie odwodnień i odpowietrzeń: odpowietrzniki-służą do usuwania powietrza i zgromadzonych gazów z przewodu po napełnieniu go wodą, dlatego też instaluje się je na przewodach o Ø>250mm. Przewody rozdzielcze odpowietrza się za pomocą hydrantów lub zdrojów ulicznych. Instaluje się je na przewodach pionowych odgałęzień zaopatrzonych w zawór odcinający. Z reguły instaluje się je w studzienkach wodociągowych. Przy rozmieszczeniu odpowietrzników korzystamy z zasad: *projektuje się je w każdym punkcie szczytowym profilu podłużnego, a jeżeli w punkcie szczytowym wypada zasuwa to przed i za zasuwą odpowietrzniki powinny być umieszczone oddzielnie *każdy odcinek między zasuwami powinien mieć odpowietrzenie w wyższym punkcie przewodu przed zasuwą Odwodnienia-są elementami przewodów o Ø>250mm służącymi do opróżnienia z wody wyłączonego odcinka sieci. Składa się ze specjalnej kształtki (zwanej odwodniak), odcinka przewodu spustowego i umieszczonej na niej zasuwy, syfonu i studzienki. Kiedy przewidujemy odprowadzenie wody do kanalizacji przewód spustowy powinien być zaopatrzony w syfon zabezpieczający przed przedostaniem się gazów i przestrzeni wewnątrz rur kanalizacyjnych. Przy projektowaniu korzystamy z: *w każdym najniższym punkcie profilu podłużnego przewodu, powinno znajdować się odwodnienie, jeżeli w tym punkcie znajduje się zasuwa to za zasuwą i przed zasuwą powinny znajdować się urządzenia odwadniające *każdy odcinek między zasuwami powinien mieć odwodnienie w najniższym punkcie przed zasuwą 49.Rozmieszczenie uzbrojenia w przekroju ulicy: Rozmieszczenie uzbrojenia powinno uwzględnić przede terenem na specjalnej konstrukcji (wieży). - zbiorniki terenowe stosowane są wówczas, gdy ich wysokościowe położenie lub układ topograficzny terenu na to pozwala. Powinny być budowane w każdym przypadku, gdy to jest możliwe, gdyż koszt ich wypadają stosunkowo nisko. - zbiorniki wieżowe są budowane wówczas, gdy zbiornik ma wyrównać ciśnienie, a więc gdy jego położenie górne jest konieczne, a układ terenu nie pozwala na budowę zbiornika terenowego. Zbiorniki te są więc położone na specjalnej konstrukcji, wież lub na innym wysoki obiekcie (budynek, komin).Koszty takiego zbiornika są znacznie wyższe (trzy- do sześciokrotnie) w przeliczeniu na 1 m3 zmagazynowanej wody niż koszty zbiornika terenowego. Zbiorniki mogą być dolne lub górne w zależności od tego czy celem jest tylko wyrównanie zmiennych rozbiorów wody czy tez wyrównanie ciśnień: - zbiorniki dolne-nisko położone, stosowane są wówczas, gdy maja zadanie wyrównać jedynie dostawę wody .Zb tego typu stosowane mogą być zamiast studzien zbiorczych na ujęciu wód gruntowych, jako zbiornik na początku lub na końcu cyklu technologicznego, jako zbiornik ujściowy przy pompowniach II stopni, jako zbiornik wyrównawczy przy hydroforniach, pompowniach strefowych itd., a więc wszędzie tam ,gdzie zadaniem zbiornika jest wyrównanie dostawy wody w czasie zmiennego jej zapotrzebowania - zbiorniki górne -wysoko położone poza wyrównaniem zmiennego rozbioru, maja za zadnie również wyrównanie ciśnień a więc musza być położone odpowiednio wysoko ponad obszarem zasilania . Tam gdzie pozwalaj na to warunki topograficzne mogą to być zbiorniki terenowe, tam gdzie brak jest naturalnych wzgórz będą to zbiorniki wieżowe. Zbiorniki górne musza być wysoko położone by odpowiadały wymaganiom, gdyż ich położenie wysokościowe będzie decydować u układzie ciśnień w obszarze zasilania Ze względu na położenie w stosunku do obszaru zasilania i ujęcia rozróżniamy następujące zb górne: -zb przepływowe - położone między ujęciem a obszarem zasilania, charakteryzują się tym , ze przepływa przez nie cała ilość wody dostarczanej z ujęcia. Woda z ujęcia dopływa regularnie (grawitacyjnie lub za pomocą pomp ), odpływa do obszaru zasilania (miast, osiedla) zgodnie z chwilowymi zapotrzebowaniem wody . W zbiorniku przepływowym woda ulega więc stałej wymianie - w czasie mniejszego rozbioru wody zapas wody w zb wzrasta, w czasie zwiększonego rozbioru zapas się zmniejsza. Na wypadek pożaru pozostaje zawsze w zbiorniku zapas przeciwpożarowy. Stan wody w zbiorniku wpływa na układ ciśnienia w sieci rozdzielczej, które jest tym większe (w danych warunkach rozbioru) im wyższy jest poziom wody, osiągając wartość maksymalną przy całkowitym wypełnieniu zbiornika i najmniejszym rozbiorze. Zwykle są to zb terenowe - przy urozmaiconej rzeźbie terenu i wieżowe - w terenie płaskim. - zb końcowe - położone są po przeciwnej stronie obszaru zasilania niż ujęcie i to ich położenie wpływa na stosunkowo dobre wyrównanie ciśnienia w sieci rozdzielcze, która w okresie największych rozbiorów zasilana jest z dwu stron .Zbiorniki te napełniane są wówczas, gdy rozbiór w mieście (osiedlu) spada i osiąga wartość mniejszą od ilości wody tłoczonej z ujęcia, a są opróżniane gdy rozbiór przewyższa dostawę wody z ujęć. Wówczas zb pokrywa brakującą ilość wody ze zgromadzonego uprzednio zapasu (pojemności użytkowej).Położenie zb gwarantuje odpowiednią wielkość ciśnienia w sieci rozdzielczej. Zwykle są to zbiorniki terenowe. - zb centralne - położone są wewnątrz obszaru zasilania i to możliwie blisko centrum największego rozbioru rozbioru wody. Takie położenie zbiornika gwarantuje stosunkowo najlepszy i najbardziej równomierny rozkład ciśnienia w sieci rozdzielczej i jej najbardziej ekonomiczne wymiary. Zbiornik wypełnia się woda, gdy dostawa wody przewyższa rozbiór a opróżnia się gdy rozbiór przewyższa dostawę. W zbiornik jak zawsze znajduje się zapas wody przeciwpożarowej. Zbiorniki centralne sa zwykle zbiornikami wieżowymi - wyjątkowo w centrum miasta znajduje się wzgórze odpowiednie do budowy zb terenowego. 55. Metody ustalania pojemności zb. wodociągowych Obliczenie właściwych pojemności zbiornika polega na obliczeniu pojemności użytkowej (Vu) oraz pojemności przeciwpożarowej (Vp). Pojemność całkowita zbiornika Vz = Vu +Vp będzie decydować o jego głównych wymiarach. Jak już wspomniano, obliczenie pojemności zb polega na obliczeniu pojemności użytkowej i pojemności przeciwpożarowej. Pojemność użytkowa zbiornika wyznaczona zostanie na podstawie różnicy między dopływem wody do zbiornika a odpływem ze zbiornika .Odpływ (rozbiór) wody w czasie jest w zasadzie niewiadomy, gdyż dopiero projektuje urządzenia wodociągowe, a więc można oprzeć się jedynie na danych statycznych dotyczących urządzeń wodociągowych o podobnej do projektowanej wielkości i charakterze. Rozbiór wody w mieście (osiedlu) jest zmienny w ciągu doby, w ciągu miesiąca w ciągu roku. Zbiornik wyrównawczy ma wyrównać nierównomierność rozbioru wody jedynie w ciągu doby, a więc jego pojemność użytkowa powinna być dostosowana do nierównomierności rozbiorów godzinnych w dobie i to z reguły w dobie największego rozbioru (Qd max ). Obliczenie pojemności użytkowej będzie więc polegało na ustaleniu na podstawie godzinnego rozbioru i godzinnej dostawy wody, ilości wody niezbędnej dla wyrównania niedoboru dostawy wody z ujęcia. Pojemność użytkową zb wyrównawczego można obliczyć analitycznie lub graficznie biorąc za podstawę godzinowe dostawy i godzinowe rozbiory w ciągu doby. Pojemność przeciwpożarową zb wyrównawczo- zapasowego ustalona zostaje na podstawie rozporządzenia ministra spraw Wewnętrznych w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia wodnego .Pojemność ta powinna wystarczyć na pokrycie pełnego zapasu pożarowego z uwzględnieniem równoczesności pożarów, przy czym wymaga się w miarę możliwości zabezpieczenia zapasu pożarowego przed rozbiorem na cele nie pożarowe , z jednoczesnym zapewnieniem dostatecznej wymiany całego zapasu wody w zbiorniku - analityczne obliczenie pojemności użytkowej Obliczenie takie prowadzimy tabelarycznie. W tab. dla każdej godziny doby wpisujemy rozbiór godzinowy w procentach rozbioru dobowego, w następnej kolumnie godzinowa dostawę wody, również w procentach rozbioru dobowego, a różnice tych dwóch kolumn daje nam w poszczególnych godzinach wielkość dopływu wody do zbiornika lub odpływu (zasilania) ze zbiornika. Czas pracy pomp powinien obejmować godzinny największy rozbiór wody, gdyż wówczas pojemność użytkowa zbiornika będzie najmniejsza. - graficzne obliczenie pojemności użytkowej Użytkową pojemność zb można również obliczyć metoda graficzna słupkową lub sumową *Metoda słupkowa- polega na przedstawieniu rozbioru oraz dostaw wody w poszczególnych godzinach doby w postaci wykresu, przy czym powierzchnia wykresu ograniczona osiami oraz linia godzinowego rozbioru równa jest całodobowemu rozbiorowi. Linia godzinowej dostawy wody ogranicza tej samej wielkości powierzchnię a różnice tych wykresów określają wielkości dopływu lub odpływu wody ze zbiornika
|
Wyszukiwarka