PODSTAWOWE POJĘCIA
MIEJSKI UKŁAD WODOCIĄGOWY (dystrybucja) - stanowi zespół współdziałających elementów składowych(obiektów i urządzeń) których zadaniem jest dostarczenie odbiorcom potrzebnej ilości wody pod odpowiednim ciśnieniem przy zachowaniu jej normatywnych wymagań. (Kiedyś jakość wody badało się u dostawcy wody, a teraz u odbiorcy)
SYSTEM WODOCIĄGOWY - dwa lub więcej współpracujące układy hydrauliczne dostarczające wodę
SIEĆ WODOCIĄGOWA - element układu lub systemu wodociągowego - liniowa struktura geometryczna (przewody, rurociągi o różnej funkcji)
- no. Tranzytowy - rurociąg od ujęcia do obszaru zabudowy, charakteryzuje się tym, że nie powinno być do niego innych podłączeń sieci
- podział ze względu na ważność w obszarze zasilającym:
* magistrale- czerpią z rurociągu tranzytowego wodę i dostarczają do skupisk odbiorców
* sieć rurociągów rozprowadzających - czerpią wodę z magistral do odbiorców, do jakiegoś osiedla mieszkaniowego
* struktura sieci rozdzielczej- (w osiedlu) jest połączona z konkretnym odbiorcą
Nie ważna jest średnica rurociągu tylko to jaką pełnia funkcję
PRZYŁĄCZE- punkt w którym łączy się sieć z budynkiem odbiorcy - max do 15 metrów
RODZAJE SIECI :
- sieć pierścieniowa - do dowolnego punktu woda może dopływać z kilku stron
- sieć rozgałęziona - woda do odbiorcy dopływa z jednego kierunku
- sieć pierścieniowo rozgałęziona - układ mieszany
KLASYFIKACJA UKŁADÓW SIECI WODOCIĄGOWEJ:
Np. od sposobu wykorzystania zasobów wodnych:- system ogólnego przeznaczenia; - system półrozdzielczy; - system rozdzielczy
Od wielkości systemu:- lokalne; - centralne; - grupowe; - regionalne; - okręgowe
Najczęstsza klasyfikacja:
Według struktury hydraulicznej:
- sposób zasilania w wodę systemu: * grawitacyjny - źródło wyżej położone od obszaru zasilania ; * pompowy - wytwarzamy sztuczne ciśnienie, źródło jest za nisko by woda sama dopłynęła; * mieszany
- od liczby źródeł zasilania:* system 1 źródłowy; * system wieloźródłowy
- od liczby stref ciśnienia: * system 1 strefowy; * system wielostrefowy
STRUKTURA SYSTEMU WODOCIĄGOWEGO w zależności od potrzeb i uwarunkowań lokalnych jest różny, podstawowe elementy
- ujęcie wody
- stacje uzdatniania wody (nie zawsze musi być bo woda może spełniać warunki normatywne
- pompownia (nie ma tego system grawitacyjny) są różne pompownie np. I stopnia, II stopnia
- różnego rodzaju zbiorniki np. zapasowo-wyrównawcze, wieże ciśnienia, zbiorniki stacyjne, zbiorniki wody surowej, uzdatnionej
2) UKŁADY POMPOWE
Mamy układy 1 strefowe i wielostrefowe
SCHEMAT UKŁADU WODOCIĄGOWEGO : 1. ujęcie wody powierzchniowe, 2. studnie zbiorcze, 3. pompownie I stopnia, 4. stacja uzdatniania wody, 5. zbiornik terenowy dolny, 6. pompownie II stopnia, 7.przewód tłoczny tranzytowy, 8.sieć rozdzielacza, 9. zbiornik górny końcowy
SCHEMAT UKŁADU WODOCIĄGOWEGO BEZ STACJI UZDATNIANIA WODY: 1. ujęcie wody podziemnej (infiltracja), 2. pompownie, 3. rurociąg tranzytowy, 4. sieć rozdzielcza, 5. zbiornik wyrównawczy końcowy
SCHEMAT UKŁADU WODOCIĄGOWEGO GRAWITACYJNEGO: 1. ujecie wody źródlanej, 2, zbiornik ujściowy terenowy przepływowy, 3. rurociąg grawitacyjny tranzytowy, 4.sieć rozdzielcza
3)ZASADY OBLICZANIA ZAPOTRZEBOWANIA NA WODĘ
Z dokładnością do 20%,
Systemy wodociągowe projektuje się na co najmniej 20 lat
Liczy się w oparciu o normatywne wskaźniki zużycia wody - zawarte w normie- 1966, 1978- normy te nie są odpowiednie w obecnych czasach
OPRACOWANIE NORM (METODY):
- z informacji przekazywanych przez przedsiębiorcę wodociągowego i statystycznie obliczamy wskaźniki [dm3/Md]
- analizując wszystkie potrzeby cząstkowe np. mycie, spożycie, pranie
Konsumpcję cząstkowe zużycia wody np. w Holandii:
- spłukiwanie miski ustępowej 43 [dm3/Md]
- kąpiel pod natryskiem 38 [dm3/Md]
- pranie w pralce 27 [dm3/Md]
- zmywanie maszynowe lub ręczne 8,5 - 9 [dm3/Md]
- kąpiel w wannie 8 [dm3/Md]
- pranie ręczne 2,5 [dm3/Md]
- korzystanie z umywalki [dm3/Md]
- inne 3,5 [dm3/Md]
SUMA 136 [dm3/Md]
SKĄD MAMY INFORMACJE O ZUŻYCIU WODY
- wodomierze w studni
- ilość wody pobierana z ujęcia
- ilość wody po uzdatnieniu
- urządzenia w poszczególnych obiektach
CZYNNIKI DECYDUJĄCE O ZUŻYCIU WODY:
- poziom życia ludności - im poziom wyższy tym większe zużycie
Największe USA 370 [dm3/Md]
Kanada 280 [dm3/Md]
Japonia 260 [dm3/Md]
Szwajcaria, Austria, Włochy 260 [dm3/Md]
Szwecja 195 [dm3/Md]
Norwegia 165 [dm3/Md]
Polska 140 [dm3/Md]
Hiszpania 130 [dm3/Md]
- standard wyposażenia mieszkań w urządzenia sanitarne
- charakter zabudowy (jednorodzinne - mniejsze, wielorodzinne - większe)
- przemysł : rodzaj, wielkość (wodochłonny czy niewodochłonny)
- rodzaj usług
- warunki klimatyczne
- taryfa opłat za wodę (opłata stała i zmienna)
- marnotrawstwo wody, przecieki np. uszkodzenia spłuczki
STRATY NA SIECI WODOCIĄGOWEJ - to najczęściej różnica objętości wody wyprodukowanej i sprzedanej
PRZYCZYNY STRAT WODY:
A) RZECZYWISTE
- przecieki lub uszkodzenia sieci i uzbrojenia:
* pęknięcia rurociągu
* rozszczelnienie złącza
* perforacja rur spowodowana korozją
* uszkodzenie armatury
- ponadnormatywne ciśnienie lub/i gwałtowne zmiany w sieci powodują
* zwiększoną częstość uszkodzeń i ich powtarzalność
* intensyfikację nieujmowanych przecieków
* wzrost przecieku wskutek nieszczelności instalacji wewnętrznej
- niekontrolowany wypływ ze zbiorników w skutek
* nieszczelności konstrukcji budowli
* niewłaściwego nadzoru pracy układu
- niekontrolowany pobór wody na potrzeby
* zapotrzebowania przeciw pożarowe
* płukania sieci i zbiorników
* przemywania sieci
* sanitarn
- porządkowe
B) POZORNE
- błędy pomiaru z przewodu
* dokładności pomiarowej wodomierzy
* nieprawidłowego doboru wielkości i klasy wodomierza
* bezwładności (inercji) wodomierzy
* wady wodomierza
* błędnego odczytu
* niejednoznaczności odczytu
- błędy bilansowania
* różne okresy fakturowania (od 1999r.)
* niepełne oprogramowanie odbiorców (sprzedaż ryczałtowa)
Około 68% starty rzeczywiste
Około 32% straty pozorne (23% błędy pomiarów, 9% reszta pozornych)
- WSKAŹNIKI STRAT OKREŚLONY „ WZGLĘDNE STRATY” - ANALITYCZNY:
Wstr = (VDS - VSP)*100%/VDS VDS- objętość wody dostarczonej VSP- objętość wody sprzedanej
Waha się 6-40% to straty
- WSKAŹNIK STRAT JEDNOSTKOWYCH
Stosunek objętości wody utraconej w danym przedziale czasu odniesiony do długości sieci wodociągowej np. m3/d*km
5-12,5 m3/d*km starty dopuszczalne, im mniejsza średnica rury tym większy wskaźnik, 80 mm średnic minimalna dla sieci wodociągowej
Do określania strat wody w Niemczech - jednostkowe straty właściwe uzależnia się od rodzaju gruntu na którym kładzie się rurociąg (szacuje się 2,4 - 14,4 m3/d*km)
Dopuszczalne straty
Polska 15 m3/d*km
Anglia , Walia 11,8 m3/d*km
Tokio i Zarach 10,6 m3/d*km
NIERÓWNOMIERNOŚĆ POBORU WODY:
Konsumpcja wody ma charakter deterministyczny - losowy
Zmienność zużycia wody występuje w czasie (miesiącu, tygodniu, doby) i przestrzeni (obszarze zasilania)
Największe latem (maj-wrzesień); sobota; 6-7, 15-17, 22-23 godzina
Najmniejsze : zimą; w porze nocnej 1-4 godzina
W JAKI SPOSÓB OKREŚLIĆ PROCES ZMIENNOŚCI:
- za pomocą pewnych wskaźników - można je określić w pewnym czasie np. rok, tydzień
Są to wskaźniki niezależne
* średnie dobowe zapotrzebowanie Qdśr
* Max zapotrzebowanie w ciagu doby Qdmax
* Godzinowe max zapotrzebowanie Qhmax
* Współczynnik nierównomierności dobowej Nd, godzinowej Nh
Qr -roczne
Qdśr = Qr /365
Nd = Qdmax / Qdśr
Qdmax = Nd * Qdśr
Qhmax = Nh * Qhśr
Nh = Qhmax /Qhśr
Qhśr = Qd/24
* Zurzycie Q maximum maximorum qmax max- największe zurzycie w dobie największego zapotrzebowania
Qhmax = Nh * Qdmax/24 = Nh * Nd * Qdśr/24
qmax max = Nh * Nd *Qdśr/24 - określa się w litrach na dobę
* współczynnik nierównomierności ogólnej Nog = Nh * Nd
4)METODY PROGNOZOWANIA WODY
a) metoda wskaźników sumarycznych - dwa wskaźniki
- dla ludności
- dla przemysłu
b) wskaźniki scalone - bilansuje się zuzycie wody dla określonych potrzeb ( mieszkalnictwo jednorodzinne, mieszkalnictwo wielorodzinne, cele komunalne, usługi - sumuje się je)
c) metoda szczegółowa - zurzycie wody na poszczególne potrzeby np. gospodarstwo domowe (mycie, pranie…)
d) analiza trędów zużycia wody
5) KLASYFIKACJA UJĘĆ WODY
KLASYFIKACJA UJĘĆ WODY
1. ujecia wód powierzchniowych
a) płynących: - brzegowe; - nurtowe; - zatokowe; - nurtowo - brzegowe
b) stojących: - z jezior; - ze zbiorników sztucznych
2. ujęcia wód źródlanych
a) wstępujących (nizinnych) z samoczynnym wypływem wody artezyjskiej pod ciśnieniem
b) zstępujących : - źródeł skupionych (punktowe); - źródeł warstwowych ( wypływ wzdłuż krawędzi stoku) woda ujmowana za pomocą : drenów poziomych w gruncie porowatym; sztolni w gruncie szczelinowym, w wypadku ich głębokiego położenia pod terenem
3. ujęcia wód gruntowych
a) płytkich (do 8m poniżej terenu) za pomocą : - ciągów poziomych; - zespołu studzien w układzie lewarowym
b) głębokich za pomocą studzien
- kopanych
- wierconych w układzie pompowym : studnie bezfiltrowe; studnie filtrowe
- z filtrami poziomymi: system Ranneya; ujecie infiltracyjne; ujecie nieinfiltracyjne o zwierciadle wody swobodnym lub napiętym
UJĘCIE WÓD POWIERZCHNIOWYCH
Ujecie brzegowe-ujecie powierzchniowe: czerpnia; krata; kanał przepływowy do studni; krata gęsta; studnia; czerpnia która przesyła do stacji uzdatniania wody
CZERPNIA musi być ustawiona prostopadle do strumienia płynącej wody, z kratami i sitami, 0,1 - 0,2 m/s - maksymalna prędkość wpływu wody do czerpni żeby nie były wprowadzane zanieczyszczenia
Różnica ujmowania pomiędzy ujęciem wody płynącej a stojącej jest lokalizacja czerpni
Czerpnia powinna znajdować się poniżej zwierciadła, 15m ze względu na falowanie, temp wody powinna być stabilna nawet do głębokości 30m, powyżej dna 3-6 metry aby nie pobierać brudów - nie ma czerpni brzegowych która spełni powyższe warunki
W zbiornikach sztucznych można lokalizować czerpnie przy brzegu, w miejscu gdzie jest wybetonowany
UJĘCIA ŹRÓDLANE
Wstępujące- gdy woda wypływa pod górę
Zstępujące- warstwowe, uskokowe, rumoszowe
W zależności od rodzaju wypływu można różnie ujmować wodę od wód zstępujących punktowych - studnia, liniowych- drenaże
6. SPOSOBY UJMOWANIA WÓD GRUNTOWYCH
Drenaż
Studnia kopana
a. Głębokość zwierciadła wody nie przekracza 30 m
b. Studnie wiercone
- Stosowane, gdy głębokości są znaczne, nawet do 200m
- Elementy składające się na studnie:
* Rura eksploatacyjna
* Głowica ( rura osłonowa eksploatacyjna wyprowadzona jest na powierzchnię, studzienka zamknięta od góry musi być wentylowana)
* Rura pod filtrowa; nad filtrowa
* średnica rury zależy od wydatku studni
* Grubości filtru
* Wielkości pompy głębinowej
* Wodomierz kątowy lub przepływowy, manometr, zawór umożliwiający pobór wody (kran)
Studnie wiercone:
- Bez filtrowe - stosowane, gdy warstwa wodonośna to piasek, wykonane z rury perforowanej, której obudowana jest z zewnątrz siatką (0,2 do 0,7 mm)
- Filtr żwirowy - średnica większa od 0,5 m - na dno otworu wprowadza się betonową płytę, rurę perforowaną a potem zasypuje się obszary odpowiednią granulacją (rys)
Kanały przełazowe żelbetowe
Lewar - ujmowanie wód płytkich, polega na wykorzystaniu różnicy ciśnień
7. UKŁAD STUDZIEN WIERCONYCH
Z przewodem zbiorczym
Wariant pojedynczych studzien połączonych z zbiornikiem (niezależne rurociągi)
Pompa głębinowa wprowadzana do wnętrza studni
UJĘCIA PROMIENISTE
Zafiltrowanie poziome promieniste
Krótkie zafiltrowanie promieniste
Wielowarstwowe
Pierwsze zastosowanie - Raney 1934r Anglia - studnia zbiorcza + kilkanaście odcinków rurociągu
System Telmana - na początku odcinka zastosowano głowicę stożkową (rura wchodzi łatwiej)
Gruba Kaśka (warszawa) - ujęcie promieniste infiltracyjne pod dnem Wisły
DRENAŻOWE UJĘCIA PODDENNE
Jednostronny odbiór
Przemienny odbiór wody
Dwustronny odbiór wody
8. STREFY OCHRONY UJĘĆ
*pośrednie
*bezpośrednie
Wielkość stref zależy od rodzaju ujęć podziemnych i powierzchniowych
Wody podziemne
8-10: teren ochrony przy drenach
10-15: studnie kopane
(uzależnione od długości tego drenu promienistego): studnie poziome z systemem drenu
15-20 : ujęcie źródlane
Teren powinien być zabezpieczony, oznaczonym znakami stojącymi
Musi być oznaczone, że to teren ochrony wód podziemnych
STREFA OCHRONY POŚREDNICH
-obejmuje obszar zasilania danego ujęcia
-czas wymiany 25lat
-w strefie występują zakazy i ograniczenia
*zakaz wprowadzania do wód i ziemi ścieków *nie wolno stosować ścieków do nawożenia *nie wolno stosować nawozów, środków ochrony roślin, wykonywać robót melioracyjnych, wykopów ziemnych *lokalizacja farm, zwierząt, składowisk odpadów komunalnych, cmentarzy, hodowli ryb.
WODY POWIERZCHNIOWE
-ochrona części poboru wody (czerpnia)
-ochrona gruntu na której są obiekty ujęcia
-ochrona gruntu otaczającego od 15 do 20m licząc od zarysu budowli obiektu
Ogrodzenie, oznakowanie, zakaz wstępu dla osób nieupoważnionych
*Wewnątrz teren ochrony pośredniej obejmuję rzekę wraz z przylegającymi gruntami o zasięgu w górę rzeki odpowiadającym 12h czasowi przepływu przy stanie średnim niskim
*w przypadku ujęć wód z rzek spiętrzonych z jezior i innych zbiorników wodnych o czasie retencji dłuższym o 12h
*jeziora, zbiorniki wodne (całe zlewnie)
*pas gruntu przylegający do zbiornika o szerokości >500m dla dużych zlewni
TU CHODZI O STRONĘ PRAWNĄ CO POWINIEN ZAWIERAĆ WNIOSEK O OCHRONĘ STREF
-uzasadnienie ochrony strefy ujęcia
-propozycję granic stref w rozwiązaniu z planem sytuacyjnym
-scharakteryzować parametry techniczne ujęcia dla strefy ochronnej
-zakazy, nakazy : ograniczenia użytkowania gruntu
Dyrektor wydaję decyzję o ustanowieniu strefy ochronny dotyczącej ujęć wody
9. SIECI WODOCIĄGOWE
Układ otwarty(rozgałęziony, promienny)- tańszy w eksploatacji
Układ zamknięty(obwodowy, pierścieniowy)- gwarantuje stabilne ciśnienie, możliwość dopływu wody kilkoma drogami, droższy w eksploatacji
Układ mieszany- obwodowo końcówkowy,- pierścieniowo rozgałęzieniowy
Przykłady sieci wodociągowych
-Elbląski system wodociągowy (ESW)- dwustrefowy
-wejherowo- magistrala fi500(wykonana przedwcześnie) sieć rozdzielcza została podłączona do magistrali. Do fi 500podłaczono fi80
-układ w Lęborku- są dwa ujęcia (dolina Łeby, okolice) a Lębork na 20m położony. Woda samoczynni spływa do układu. Takiego układu nie można wyłączyć z eksploatacji bo spowoduje to wzrost ciśnienia. Można wyłączyć jedynie na ujęciu
-układ wodociągowy w Kostrzynie nad Odrą. Ujęcie tłoczy wodę do układ. Brak rozdziału na strefy. Jednostrefowy.
10. KLASYFIKACJA PRZEWODÓW
1)Zróżnicowanie pod względem rodzaju ruchu:
a)ze swobodnym zwierciadłem, pod ciśnieniem atm.= grawitacyjny.
b)przewody ciśnieniowe
2)przeznaczenie przewodów
a)przewody technologiczne
b)przewody tranzytowe
c)magistrale
d)sieci rozdzielcze
e)przyłącza domowe- doprowadzają wodę do poszczególnych obiektów tzw.
TECHNOLOGICZNE wykonane z rur stalowych lub żeliwnych łączone są za pomocą kołnierzy.
TRANZYTOWE- transport wody na znaczne odległości. Od tych przewodów nie powinno być rozgałęzień. Mogą być eksploatowane jako grawitacyjne.
MAGISTRALA WODOCIĄGOWA- najbardziej istotna część sieci, kryterium średnicy magistrali nie jest dokładne, bo w małym mieście rurociągi o małych średnicach mogą pełnić rolę magistral
PRZEWODY ROZDZIELCZE
- dominują, wykonane w obszarze zabudowy,
- średnica 100,150,200mm(wyjątkowo 80)- bo nie można stosować na większe hydrantów,
- pod ziemią 1,4m-1,8m głębokości (uzależnione od przemarzania)
- pod nawierzchnią jezdni, ze spadkiem 0,5%o, uzależniony od odpowietrzenia
POŁĄCZENIE WODOCIĄGOWE
- łączące przewody z konkretnym obiektem
-wyłączyć dany odcinek i wykonać przyłącze
Mocowanie za pomocą trójnika
-materiały: rury stalowe ocynkowane o średnicy 35-polietylen, większe średnice-żeliwne
3%o w kierunku ruchu ulicznego ze względu na odpowietrzenie i odwodnienia, długość przyłącza max 15m
PODZIAŁ SIECI ZE WZGLĘDU NA ZASTOSOWANIE MATERIAŁU PRZEWODÓW.
a)rury żeliwne
b)stalowe
c)tworzywa sztuczne
d)rury azbestowo-cementowe (do 2030r. mogą być eksploatowane)
e)beton sprężony
f)stal szlachetna, wysokostopowa, nierdzewna, np. studnie filtrowe
PRZEWODY ŻELIWNE
-wykonane z żeliwa szarego (są jeszcze białe)
-50%-80% przewody
-smarowane od zewnątrz, wewnątrz, ponieważ korodują (przyczyna-natlenienie gruntu)
-własności: wytrzymałość mechaniczna, ale nie odporna na uderzenia (jest to istotne, przewody układane są na przygotowanej podsypce
ŻELIWO SFEROIDALNE -wypiera żeliwa szare wynika to z własności wytrzymałościowych, które jest podobne do stali. Nie pęka tak łatwo. Może być stosowane w warunkach obciążeń dynamicznych, nie wymaga podsypki żwirowej. Wada: zwiększona korozyjność(grunty wapienne i ilaste). Rura na zewnątrz jest cynkowana i okładana powłoką bitumiczną, w wewnątrz jest powłoka cementowa. Wysokie pH dlatego ochrania się przed korozją: polietylen i otulina cementowa
Sposoby połączeń rur żeliwnych:
-sznur konopny a potem zalewa się ołowiem (szare żeliwo)
-uszczelki w zależności od ciśnienia (żeliwo sferoidalne)
-połączenie tyton(niemieckie)
PRZEWODY STALOWE - ze szwem>500mm, bez szwu 500m
-spawanie poszczególnych odcinków rur
-rury wielostalowe, stosowane otuliny
-przewody tranzytowe, ochronne dla przewodów wodociągowych, ochrona katodowo-korozyjna
RURY Z TWORZYW SZTUCZNYCH
-plastyczność(nadmierna) i elastyczność
-wrażliwa na warunki otoczenia
-poprzez ścianki wodociągu może być dyfuzja lekkich węglowodorów do wnętrza. Wprowadzając warstwę cynku ochronimy przed dyfuzją.
-PCV: twarde PCV od 100mm, 50-400mm
-kielichowy sposób łączeń lub poprzez klejenie(w przypadku klejenia ograniczeniem jest temp. nie może być w zimnie) wpływ słońca(podwyższone temp. zmieniają własności) odpowiednio zwiększa się grubość ścianek.
-wrażliwa na temp. ujemne, należy zabezpieczyć rurociąg przed mrozem w trakcie wkładania.
-odchyłka 20-30stC powoduję zmianę wytrzymałości
Polietylen -nisko i wysokociśnieniowe
Niskociśnieniowe- oznaczenie LDPE, Niemcy PEH
Wysokociśnieniowe- HDPE
BEZPOSTACIOWOŚĆ I KRYSTALICZNOŚĆ - RÓŻNICE
-coraz wyższa doskonałość rur, wyższa sztywność
-nie znoszą zarysowań, zarys początkuję dalsze spękania
-sposób ułożenia rur ma ogromne znaczenie ze względu na spękania
-zmieniają swoją rozszerzalność np. 100m-40stC do 10m skrócenie się rury
-szczury lubią polietylen
11. Wymiarowanie sieci wodociągowej o układach zamkniętych
.Charakterystyka hydrauliczna sieci przewodów
Sieci przewodów z niezbędnymi uzbrojeniami charakteryzuje się określonymi oporami ruchu na długości i oporami miejscowymi.Formuła Dacyego Weishbacha po przekształceniu
∆H=[∑psi+lambda*L/D]*8Q²/¶²*D²*g
Zależność między objętościowym naprężeniem przepływu Q a spadkiem naporu hydraulicznego ∆H w każdym przewodzie sieci wodociągowej
Gdzie :∑psi-suma bezwymiarowych współczynników oporów miejscowych
Lambda-bezwym.współcz.oporów lokalnych
D- średnica wewnętrzna przekroju poprzecznego danego przewodu sieci
g-przyspieszenie ziemskie
Współczynnik oporów lokalnych lambda zależy od liczby Reynoldsa i chropowatości względnej.
Wzór Franka-Clarmona to uproszczony wzór.Nie uwzględnia Re.Zależy od
-chropowatości -jest większa od 1,5 mm
-odpowiedni warunek prędkości v
Płukanie sieci wodociągowej
-metoda hydrauliczna(wypłukiwanie) żeby płukanie było skuteczne mui być v>1 m/s.ruch burzliwy
-metoda hydropneumatyczna-dodaje się powietrze
-metody+sól kuchenna=osiąga się lepsze wyniki przy niskich parametrach hydraulicznych -osady stare-metoda hydrodynamiczna wprowadza się wodę pod ciśnieniem kilkuset atmosfer,osad się tnie
W strefie oporów kwadratowych ruchu burzliwego dla rur-wzór Prenda-Karmana
Do wynaczenia wskaźników oceny sprawności hydraulicznej sieci przewodów-przekształcony wzór Darcyego Weischbacha
Wzór jest poprwany przy założeniu że w przewodzie o długości L i średnicy D oraz chropowatośc bezwzględnej jego wewnętrznych ścian odbywa się przepływ wody w V strefie ruchu burzliwego tn.gdy współczynnik lambda zależy od rury Rc
W szczególnym wyadku gdy straty hydrauliczne spowodowane oporami miejscowymi są pomijalnie małe w porównaniu ze stratami na oporach liniowych można uprościć do
Delta H/L=c*Q^2
.Mateatyczny opis zjawiska przepływów w sieci wodociągowej
Stanowi go układ równań które wynikają z 2 podstawowych praw hydraulicznych
-z bilansu masy w węzłach(I prawo Kirchoffa)
-rónowagi energii w pierścieniach(II prawo Kirchoffa)
Zgodnie z I prawem które wyraża warunek ciągłości przepływu w każdym węźle można zapisać dla n węzłów niezależne bilanse w postaci:
1.suma natężeń dopływów Q i odpływów q jest równa zeru
∑Qy+∑qij=0 - zgodnie z II prawem w każdym pierścieniu
2.algebraiczn suma zmiany spadków ciśnienia we wszystkich gałęziach jest równa zeru
∑∆Hij=0
Opis matematyczny gałęzi9odcinków0 określa następującą zależność między spadkiem ciśnienia wzdłuż elementu a przepływem Qij
∑∆Hij=Hi-Hj=f(Qij) gdzie j=1,2…m
Gdzie f(..) jest to zależność funkcyjna między spadkiem ciśnienia a natężeniem przepływu w gałęzi i,j o węźle początkowym i i końcowym j
Jako zależność funkcyjną do obliczenia strat ciśnienia w sieci wraz z zasuwami najczęściej stosuje się wzór Darcyego
Dane są 2 modyfikacje zdefiniowanych równań zależności od wyznaczonych wysokości które pełnią role nieznanych zmiennych.Jeśli nieznaną zmienną będzie tylko wysokość ciśnienia(rzędna linii piezometrycznych) w węzłach połączeniowych Hij otrzymujemy formę modelu węzłowego.W rozwiązaniu modelu wezowego zakłada się rzędne linii piezometrycznych Hw.We wszystkich węzłach w ten sposób,aby spełniony był warunek równowagi ciśnienia w pierścieniach(II prawo Kirchoffa).W kolejnych itercjach kontroli podlega warunek ciągłości w węzła(I prawo Kiroffa)a poprawieniu ulegają wysokości ciśnienia w węzłach lub spadku hydraulicznego w przewodach np.model Newtona stosowany do rozw. Układu równań nieliniowych.
Różne metody:metoda Newtona 2.,metoda Crossa
Rozwiązanie równań metodą Netona
-poprawia natężenie przepływu Q we wszytkich pierścieniach jednocześnie
-zmodyfikowana postać met.Newtona znana pod nazwą met.Ilina-Kalinkina.Wyznacza się poprawki przepływu delta dla poszczególnych przewodów po rozwiązaniu układu równań
Opis metody gradientu Newtona-Paphsona
-rozw.układu równań nieliniowych
-warunkiem koniecznym dla scharakteryzowania ustalonego stanu hydraulicznych sieci rurociągów jest równocześnie spełnione:
1.równanie ciągłości we wszystkich węzłach(I prawo Kirchoffa)
∑Qy+∑qij=0 j=1,2…m
2.zależności strat ciśnienia deltaH=F(Q)
∑∆Hij=Hi-Hj=f(Qij)
Różice
-oparty na operatorze gradientowym (element optymalizacji poszczególnych zmiennych v,P)
Metoda Todinii
-układ równań liniowych A*Hw=F
[A]-Jacobego o wymiarze(nw*nw)
Hw-wektor nieznanych wysokości ciśnienie w węzłach połączeniowych o wym nw*1
-wektor członów A i Hw
12. UZBROJENIE SIECI WODICIĄGOWYCH
1.zasady tworzenia sieci wodociągowej obowiązuje
-wąska ulica
-szeroka ulica
Sposób uzbrajania sieci
1.uzbrojenie regulujące przepływ wody (zasuwy,przepustnice,zawory sterujące)
2.uzbrojenie czerpalne(hydranty-zdroje uliczne)
3.uzbrojenie zabezpieczajce(odpowiedniki,kompensatory,zawory regulacyjne,przeciwuderzeniowe,antyskorzeniowe wznane jako pomiarowe(wodomierze,przepływomierze,monometry tarczowe i monometry elektroniczne umożliwiające przepływ ciągły)
Ad.1zasuwa-ukierunkowanie przepływowe,opróżnianie przewodów wodociągów
Zależne od obudowy:plaskie
Zależne od miejsca położenia przwodów:
-kielichowe-mogą być układane w guncie
-kołnierzowe-mogą być układane w obiektach(przepompowniach wodociągowych)
Zasady rozmieszczania Zasów
-instaluje się w węzłach sieci i odcinkach prostych(zasada 4-ech zamkniętych Zasów maxymalnie)
-rozmieszczenie Zasów na długości (magistral,tranzytowe) 500 mm,powyżej 500mm rury umieszczone są w specjalnych studzienkach o mniejszej średnicy w gruncie bezpośrednio.Studzienki są betonowe.Strop studzienki powinien być rozbieralny(łatwa demontacja)
Klapa zwrotna
-istnieje możliwość przepływu tylko w jednym kierunku
-zastosowanie:przepływy tłoczne w pompowniach,zbiorniki wyrównawcze,przewody wodociągowe ale gdy zamontowany jest wodomierz,na przyłączach
Przepustnice zwrotne-w przypadku awarii automatyczne przepustnice-jeśli wzrasta przepływ to przepustnica ogranicza ten przepływ
Zawory odwadniające
-na sieci wodociągowej stosowane
Przykład rozwiązania odwodnini przewodu magistralnego:przez syfon i przez zasyfonowaną studzienkę
-stosje się w najniższych pktach sieci wodociągowej
Przykłady rozwiązania odwodnień siec i wodoc. Przez odwodnienie z syfonem,odwodnienie magistrali,odwodnienie magistrali z żeliwnym syfonem,odwodnienie dla płytkiego kanału
Hydranty-armatura czerpalna
-hydranty podziemne:znajdują się w sąsiedztwie ulic gdzie mogłyby stanowić przeszkody uliczne,woda-jeśli potrzebny trudno go zlokalizować
-hydranty nadziemne:zalecane do stosowania,stosuje się zabezpieczenie kulowe,powinny być rozmieszcane co 150 m na sieci rozdzielczej Sm<x<20m odl od budynku,2m od krawędzi jezdni
-hydranty pożarowe:cele ogólnokomunalne-polewanie ulic,cele gospodarczo budowlane,odwadniacze,odpowiedniki jeśli zamontowane w największych pktach sieci
Montowanie:w sieci pierścieniowej montuje się ponad średnicą 100 a w sieci rozgałezieniowej co najmniej średnice 150 mm
Zdroje uliczne-to punkty czerpania wody tam gdzie nie ma
Armatura zabezpieczająca,ochronna:odpowiedniki,wydłużki kompensacyjne,zawory przeciwuderzeniowe,antyskorzeniowe
Zastoowanie i cel armatury:
-powinna chronić przewód przed gromadzeniem się powietrza(wydziela się na ogół w najwyższych punktah)
-tam gdzie jest wyższe ciśnienie stosuje się nadpowietrzniki
-aby przeciwdziałać dużym siłom wewnątrz, żeby nie nastąpiło rozszczelnienie złącza
-przeciw dopływowi z zewnątrz zanieczyszczonej wody stosuje się zawory antyskożeniowe
-stosowane są w studzienkach-odadniacze i odpowiedniki
Zawór kulowy:odpowietrzający,napowietrzający
Wydłużki kompensacyjne-3 rodzaje:
-Sprężystewykonane z blachy miedzianej,stosuje się gdy wodociąg zagrożony siłami ścianającymi
-dławieniowe-wykonane z żeliwa i brązu,pozwalają na podłużne odkształcenie rurociągu bez powstawania naprężeń
-mieszkowe
Montuje się je na przewodach stalowych w celu zabezpieczenia przed naprężeniem osiowym
Zawory
-redukcyjne-redukuje ciśnienie na dopływ ciśnienia,montuje się w strefie różnicy ciśnień,działanie:ustala się poziom ciśnienia na wypływie zaworu i reguluje się do ciśnienia
-zawory bezpieczeństwa tzn.przeciwudezeniowe:wzrost ciśnienia spowodowane gwałtownym zamknięciem zaworu,zawory sprężynowe,zmniejsza efekt uderzenia hydraulicznego
-zawory antyskożeniowe
Miejsca gdzie należy montować zawory antyskożeniowe:kształtownie,laboratorium fotograficzne,myjnie samochodów,komory zsypu,urządzenia zabezpieczające,pralnie
Wodomierze:znajdują się w rejonach eksploatacyjnych,w granicach stref-umożliwiają kontrole strat wody,wodomierz u odbiorcy w większości mieszkań
Rodzaje wodomierzy:
-skrzydełkowe do średnicy 40 mm
-śrubowe do średnicy >40mm
Elementy:przepływomierze-instaluje się powyżej 400mm.Wyróżniamy przepływomierze elektromagnetyczne i elektrodźwiękowe które służą do bilansowania wody
Monitoring stanu sieci
Warunki pomiaru:musza być odpowiednie prędkości by w rurociągu był ruch burzliwy(lambda zależy od przepływu) oraz odpowiednie różnice ciśnień na manometrach(ok.1mmożliwy błąd pomiaru-im różnica ciśnień większa tym korzystniejsze przepływy)
Bloki oporowe-powinny być stosowane bo rurociąg pracujący nie jest odporny na obciążenia wdłużne:
-połącznie kołnierzowe
-rury stalowe-nie trzeba stosować bloków
-kolana,łuki,odgałęzienia,zasuwy(powstają siły rozrywające przez co rurociąg może się przemieścić)
-rury z tworzyw sztucznych łączonych oporowo(zwężki,kolanka)
-rury polietylenowe(nie)
-zmiana potencjału z polietylenu na żeliwo(tak)
-z polietylenu-stal
Sposób zamontowania zasuw-osiadanie równomierne wraz z rurociągiem
13. ZBIORNIKI
FUNKCJE
- ZBIORNIK ZAPASOWO WYRÓWNAWCZY - WYRÓWNYWANIE NIERÓWNOMIERNOŚCI POBORU WODY
- Stabilizacja ciśnienia - zbiornik zapasowo wyrównawczy ( musi być posadowiony na odpowiedniej rzędnej)
- Gromadzenie zapasu na cele przeciwpożarowe ( określona objętość zbiornika)
- Gromadzenie rezerwy asekuracyjnej na wypadek awarii oraz potrzeby technologicznej
- Wprowadzenie do sieci środka dezynfekcyjnego (chlorowanie wody)
RODZAJE ZBIORNIKÓW
Usytuowanie wysokościowe konstrukcji
Zbiorniki terenowe (dolne i górne)
Zbiorniki wieżowe (stabilizują poziom ciśnienia) - wieża ciśnień
Usytuowanie na obszarze zasilania
Zbiornik sieciowy początkowy
Końcowy
Centralny
PEŁNIONE FUNKCJE W UKŁADZIE
Zbiorniki ujściowe magazynują wodę surową i po uzdatnieniu
Zbiorniki technologiczne stacyjne (służą do gromadzenia wody uzdatnionej przed jej wprowadzeniem do sieci)
Zbiorniki ruchowe (zlokalizowane przed pompowniami gromadzące zapas wody w celu rozruchu jak i ciągłej pracy pompy)
METODY OKREŚLANIA POJEMNOŚCI
Analityczna (obliczanie pojemności wymaga dwóch zestawów danych „godzinowe zużycie wody, wielkość dostawy wody”. Określa się ilość wody wpływającej i wypływającej.
Graficzna
Słupkowa (określane są dwie linie: poboru wody i dostawy wody)
Całkowa (krzywe sumowe rozbioru wody i pojemności wyrównawczej)
OKREŚLENIE ZAPASU ASEKURACYJNEGO
Określenie zapasu ma rozwiązanie probabalistyczne
Praca systemu ma charakter losowy
Przewymiarowanie zbiornika
Czas zatrzymania wody w zbiorniku (dodatnie temperatury - 5 dni; ujemne temperatury - 10 dni)
OBJĘTOŚĆ Ppoż.
Wielkość wody zależy od liczby mieszkańców - 100 tyś mieszk. - 600 m3 wody
ZBIORNIKI STACYJNE
Funkcje - magazynowanie wody na różne potrzeby (praca pompowni, płukanie filtrów)
Woda - powoduje nieciągłość strumienia (niezależnie układ działający bez wpływu układu dystrybucyjnego)
POJEMOŚĆ ZBIORNIKOW
W zależności od przepustowości od kilku do kilku set tysięcy m3
Materiał: żelbet o różnej głębokości użytkowej
Kształt zbiornika - przepływ musi odbywać się tak, aby nie występowały martwe strefy
TYPOWY ZBIORNIK KOŁOWY ŻELBETOWY POCZĄTKOWY
Cała armatura powinna znajdować się w komorze zasuw. Sposób korzystania nie może pozwalać na zanieczyszczenie zbiornika. Nad powierzchnią powinna znajdować się przestrzeń powietrzna ok. 3.1 m (ma zapewnić odpowiednie ciśnienia)
ZBIORNIKI KOŃCOWE PRZEPŁYWOWE
Magazynują wodę
Stabilizują i wyrównują ciśnienie w sieci rozdzielczej
Zbiorniki są zasilane w porze nocnej
ZBIORNIKI WIERZOWE
Mogą być na różnej wysokości w zależności od wymaganego ciśnienia
Zbiornik o podwójnej ściance (odległość obudowy do ścianki 0,7 do 1m - żeby można było wejść)
Pustka powietrzna - wymiana powietrza + dach
WYPOSARZENIE ZBIORNIKÓW WIERZOWYCH
Przewód wieżowy zaopatrzony w zasuwę zwrotną uniemożliwiającą odpływ wody
Rurociąg przelewowy musi być otwarty
Kształtki kompensacyjne (rurociągi pionowe wykonane ze stali)
Urządzenia pomiarowe - wodowskaz + spływak
Izolacje cieplne
ZBIORNIKI STALOWE
Przekrój kołowy (kształt zbiornika musi zapewnić przenoszenie obciążenia na grunt)
Głębokość wody od 5 do 7m ze względu na korzystny rozkład ciśnień w min i max.
Komory są żelbetowe do 1000m3; beton sprężony > niż 1000m3; stalowe od 200 do 10000m3
KONSTRUKCJE ZBIORNIKÓW (ZBIORNIK OBŁUŻE)
Kopuła zbiornika może być bez zbrojenia, 1000m3 pojemności, do dziś eksploatowany
ZBIORNIK WITOMINO
Pojemność 2000m3, kształt prostokątny
ZBIORNIK W „PON”
1260m3, 6 komór o przekroju sześciobocznym, 210m3 pojemność komory, płaskie dno, przekrój konstrukcji ma kształt plastra miodu, posadowienie wody nad ziemią 51m
ZBIORNIK WIERZOWY W „MYLIYPURO”
Zewnętrza izolacja typu warstwowego, na ścianka trzonu nośnego są bloczki betonowe, pustka powietrzna jest wentylowana ciepłym powietrzem, izolacja z tworzywa sztucznego
POSTAWOWE CECHY ZBIORNIKA
Odporność na działanie wody, (100% szczelności na wycieki, zabezpieczenie przed filtracją wód deszczowych i gruntowych)
Izolacja cieplna (podwójna warstwa bitumiczna, izolacja cieplna, temperatura wody w wodociągu 80C
ZBIORNIKI TERENOWE
Rurociągi ze zbrojeniem
Wentylacja
Powinny być urządzenia pomiarowe
SCHEMATYCZNY PRZEKRÓJ PODŁUŻNY ZB TERENOWEGO KOŃCOWEGO
5 rurociągów ( odpływowy, spustowy, awaryjny, przepustowy, rura odpływowa)
WPŁYW WODY DO ZBIORNIKA
Dopływ górny (duże zbiorniki - nadmierne utlenianie się, CO2 - na dnie powstaje kamień)
Dopływ dolny (odpowiednie mieszanie się wody - min 1m/s; lustro wody jest często nieruchome - powstawanie kożucha; niekorzystne procesy fizyko-biologiczne - zraszanie powierzchni lustra wody)
RUROCIĄG ODPŁYWOWY WRAZ Z ARMATURĄ TZW CZERPALNY
Uzbrojenie - zawór odprowadzający i umożliwiający pobór próbek
PRZWÓD PRZELEWOWY
Odprowadzanie nadmiaru wody w chwili przepełniania zbiornika; średnice obliczono na maksymalny dopływ; nie wolno montować armatury
Zabezpieczenie przed przedostawaniem się szczurów i żab
Zabezpieczenie przed cofką (klapa zwrotna)
Przed zapachami
AWARIA ZBIORNIKÓW
Wywietrzniki - stała wymiana powietrza, wyrównywanie ciśnienia
Wykonanie ze stali nierdzewnej, aluminium
URZĄDZENIA POMIAROWE
Pomiar objętości wody dopływającej i odpływającej
Obserwować i rejestrować stan wody w zbiorniku
Zawór czerpalny umożliwia pobór próbek wody (badanie bakteriologiczne)
POŁOŻENIE WYSOKOŚCIOWE ZBIORNIKA
Zbiornik zbyt nisko w stosunku do wymagań (ograniczenie dopływu wody do zbiornika).
Nie ma wymiany w zbiorniku (brak cyrkulacji) - większy czas zatrzymania wody
Zbiornik nie pełni swojej funkcji - trzeba zmienić wydajność ujęcia. Trzeba regulować zmiany wydajności ujęcia
ZBIORNIK ZBYT WYSOKO USADOWIONY
Nadmierne ciśnienie zasilania
Większe zużycie energii
Niepełne wykorzystanie pojemności zbiornika
EKSPLOATACJA
Ciągłe wyrównywanie nierównomierności przepływu wody
Powinna być rezerwa na ppoż.
UTRZYMANIE NORMATYWNEJ ILOŚCI W ZBIORNIKU
Konstrukcja zbiornika
Właściwy dobór materiałów
Odpowiedni czas zatrzymania wody w zbiorniku
Utrzymanie czystości komór (płukanie i dezynfekcja)
14. POMPOWNIE WODOCIĄGOWE (cele)
dostarczenie wody do systemów grawitacyjnych
zapewniają ciągłość i niezawodność w dostarczaniu wody
POMPOWNIA WODOCIĄGOWA - DEFINICJA
budynek wraz z zespołem urządzeń technicznych składających się z:
agregatów pompowych
przewodów wraz z uzbrojeniem służący do przetłaczania wody z odpowiednim ciśnieniem
zadania:
pompownia ma utrzymać wymagane ciśnienie niezależnie od poboru wody
lokalizacja pompowni
ujęcie - pobieranie wody bezpośrednio ze źródła i tłoczenie do stacji uzdatniania
stacja uzdatniania - czerpie wodę ze zbiornika dolnego i tłoczy do sieci
sieć - lokalizacja na granicy stref ciśnienia - z mniejszego do większego
bezpośrednio z sieci
ze zbiornika ( prawidłowe rozwiązanie - nie ma wpływu na strefę górną
sposoby sterowania pompownią
ręczne przez obsługę
automatyczne - dobre dla małych pompowni (falownik)
zdalne z dyspozytorni centralnej (optymalne rozwiązanie)
POMPY WIROWE
stosowane obecnie w pompowniach
podział: jednostrumieniowe i wielostrumieniowe
wirniki: promieniowy i półosi owy
jednostopniowy - kilka wirników połączonych szeregowo działających w zależności od potrzeb
sprzężony silnik i pompa to jeden monolit
przelot kanału byłby zbyt mały, dlatego wprowadza się wielostrumieniowe
POMPY POZIOME I PIONOWE
oś pozioma (częściej stosowana)
DO PARAMETRÓW CHARAKTERYSTYCZNYCH POMPY NALEŻĄ
Liczba obrotów pompy
Wydajność przepływu Q
Wysokość podnoszenia H
Wydajność pompy
Moc pompy P
Sprawność pomp η
RODZAJE CHARAKTERYSTYK
Charakterystyka stateczna łagodnie opadająca i stroma
Przy doborze pompy bierzemy pod uwagę kształt krzywej charakterystyki, co wiąże się z regulacją pompy (dostosowaniem do warunków)
Regulacja pompy poprzez dławienie zasuwą ma sens, gdy dławienie jest nieznaczne.
Odpowiednie łączenie pomp, regulacje poprzez upust wody z rurociągu lub zawór zwrotny
Układ szeregowy - większe H, układ równoległy - większe Q
Wydajność układu jest sumą poszczególnych pomp
DŁAWIENIE POMP
Większa pompa + mniejsza pompa
Mniejsza pompa dławi pompę o większym Q (mało ekonomiczne)
Mniejsza pompa + większa pompa
Większa może spowodować proces kawitacji
OBSZAR EKONOMICZNEJ PRACY POMP
Minimalna sprawność pompy
Małe i średnie - 70% mocy
Duże - 80% mocy (pobierają więcej prądu)
ELEMENTY ZNAJDUJĄCE SIĘ W POMPOWNI
Zbiornik czerpalny - umożliwia pobór wody przy pomocy przewodów ssawnych
Hala pomp - powierzchnia musi mieścić rurociągi jak i zbrojenie
Pomieszczenie pomocnicze
Agregaty prądotwórcze - ciągła praca pomp
Pompy próżniowe - umożliwiają zalanie agregatów pompowych oraz usunięcie wycieków
Dyspozytornia
USTAWIENIA POMP
Jednorzędowe - osie zespołów równoległe
Szeregowe - osie zespołów znajdują się w jednej linii
Dwurzędowe - stosowane przy większej liczbie układów
Układ na przemian legły (szachownica)
Układ skośny (ukośny) - optymalne wykorzystanie powierzchni, wykorzystanie wspólnego przewodu tłocznego
POŁĄCZENIE POMPY Z PRZEWODAMI SSAWNYMI
Każda pompa z osobnym przewodem ssawnym
Trzy pompy, wymienna rezerwowa z dwoma przewodami
Cztery pompy w tym jedna rezerwowa z dwoma przewodami ssawnymi
Cztery pompy + jedna rezerwowa z trzema przewodami ssawnymi
FUNKCJONOWANIE UKŁADU POMP
Powinny zapewnić ciągłość dostawy wody
Pompy powinny być prawidłowo dobrane
PODSTAWOWE WARUNKI PRACY POMPOWNI
Powinna być w optymalnej maksymalnej sprawności
Systematycznie prowadzone prace konserwacyjne
Przeprowadzanie remontów w odpowiednich okresach czasowych
15. STREFOWANIE SIECI WODOCIĄGOWEJ
Strefowanie polega na:
Określeniu granic stref o wartościach ciśnienia zgodnych z wymaganym a jeśli nie jest spełnione to wprowadzenie pompowni, reduktora w sposób, aby u odbiorcy ciśnienie było ok.
KRYTERIUM STREFOWANIA SIECI WODOCIĄGOWEJ
Ograniczenie wysokości ciśnienia sieci wodociągowej (konieczne ze względów technicznych)
wzrost awaryjności sieci wodociągowej
Wielkość strat wody - przerwy w dostawie
Minimalizacja kosztów inwestycji i zużycia energii
Stosowana w układach z zasilaniem grawitacyjnym
Odpowiednie rozłożenie reduktorów
Minimalizacja zużycia wody
Zawsze występują straty wody - zwiększenie ilości strat - zyski
Zwiększenie niezawodności
O POTRZEBIE STREFOWANIA DECYDUJĄ CZYNNIKI
Ukształtowanie terenu ( Zmax - Zmin)
Wymaganie ciśnienie gospodarcze - Hg oraz 1,5Hg
Wysokość strat ciśnienia ht
(Zmax - Zmin) = 0,5Hg - Ht
Z powyższej formuły wynika że strefowanie sieci jest konieczne w terenie płaskim jeśli strata ciśnienia jest większa od 0,5Hg Ht>0,5Hg
Bardziej niekorzystna sytuacja (Zmax - Zmin) >0 a równocześnie kierunki przepływu w rurociągu jest przeciwne do spadku terenu, ponieważ wówczas sumuje się wpływ różnicy rzędnych oraz spadków
SPOSOBY STREFOWANIA
Podział szeregowy - woda przeznaczona dla odbiorców w 2 strefie przepływa przez 1 strefę
Mniejsze długości przewodów - mniejszy koszt inwestycji
Mniejsze ciśnienie - mniejsze koszty eksploatacji
Zmniejszenie pewności dostawy wody do 2 strefy
Trudniejszy układ w eksploatacji - 2 pompownie odległe od siebie
Podział równoległy - dostarczenie wody do kolejnej strefy oddzielnymi przewodami (tranzyt)
Pewność dostawy wody
Dogodna i tańsza eksploatacja pompowni centralnej - mniejsze koszty budowy
Większa długość przewodów
CZYNNIKI DECYDUJĄCE O STREFOWANIU
Konfiguracja terenu
Szeregowy - obszar zasilany na kształt prostokątów o dłuższym boku prostopadłym do warstwic
Równoległy - obszar zasilania ma kształt prostokąta od dłuższym boku równoległym do warstwic
Strefowanie w terenie płaskim - duże straty ciśnienia
Dostarczenie wody bez dodatkowych urządzeń (podziału na strefy)
Wydzielenie oddzielnej strefy
Teren urozmaicony wysokościowo - projektowany na punkt, czyli szukanie najwyższej rzędnej terenu, (ale to jest złe)
16. DWUTEOWY PROCES TWORZENIA KOMPUTEROWEGO MODELU NUMERYCZNEGO
Modelowanie matematyczne
wiedza
matematyczny (teoria)
model matematyczny
Modelowanie numeryczne
Użytkownik programu
Zbiór danych (wartości liczbowe)
Komputerowy model numeryczny
Pojecia podstawowe:
Modelowanie matematyczne- wielozadaniowy proces tworzenia komputerowego modelu zjawisk przepływu we wszystkich jego elementach tj. w sieci przewodów oraz w urządzeniach służących do ujmowanie, uzdatniania, transportu i magazynowania wody.
Model matematyczny - schemat obliczniowy jest to teoretyczny opis matematyczny odzwierciedalajacy dokładnie zachowanie się oryginału (obiekt, proces) w warunkach rzeczywistych. Schemat obliczeniowy zawiera opis matematyczny wewnętrznych prawidłowości danego zjawiska równań wraz z niezbędnymi warunkami i parametrami wprowadzonym ograniczeniom.
Użytkowy program komputerowy - model zjawiska lub/i obiektu, oprócz ogolonego schematu (koncepcyjnego modelu matematycznego zawiera także analityczna lub numeryczna rozwiązania zadania w postaci szczegółowego algorytmu zapisanego w języku programowym.
Istotne jest również precyzyjne zdefiniowanie zbioru i sposobu wyprowadzenia danych i udostępnienie wyników, czyli opracowanie w. softworu:D ułatwiającego korzystanie użytkownikowi z programu bez szczegółowej znajomości jego wewnętrznej budowy
Warunki przekształcenia programu użytkowego w modelu komputerowym jest:
warunku liczbowego zbioru danych zdefiniowanych w programie użytkowym
oszacowanie wartości parametrów w procesie jego tarowania dla konkretnego obiektu
Komputerowy model przepływu jest, zatem zbiorem danych o określonej strukturze, który zawiera szczegółowe informacje w poszczególnych elementach danego systemu wodociągowego.
Symulacja komputerowa - polega na zastosowaniu utworzonego komputerowego modelu numerycznego w praktyce badawczej, projektowej i eksploatacyjnej.
Schematyzacja sieci wodociągowej i/lub obiektu:
tworzy się strukturę sieci uwzględniając wszystkie rurociągi, które istnieje,
uproszczenie struktury stanu wodociagowego rozpoczynając od magistrali
Badania terenowe - najważniejsze zadanie:
Celem jest ustalenie zbiorów zmiennych sterujących procesem przepływów w ukladzie wodociągowym, która pozwala na:
oszacowanie wartości hydraulicznej oporów wszystkich przewodów, w tym opory miejscowe,
ocenić sprawność czynnej sieci wodociągowej
zdefiniować cechy charakterystyczne działania sieci i/lub obiektów podczas pomiarów
Jest procesem dostarczania danych wyjściowych i dopasowania jego parametrów do momentu, Az odwzoruje on warunki działania czynnego systemu wod. Z pożądanym stopniem dokładności w założonym czasie symulacji
Celem tarowania jest określenie:
1. stanu wszystkich rurociągów poprzez indywidualne wyznaczenie wartosci tarowanego współczynnika chropowatosci K0 i oporów miejscowych dla każdego z nich
2. korekta uprzednio ustalonych wielkości i nierównomierności odcinkowych lub/i węzłowych wydatków (poborów wody)
Techniki tarowania modelu przpływów:
inżynierska - (eksperymentowana ) opiera się na ocenie spełnienie zasobow hydrauliki w połączeniu z wszechstronnym inzyniezskim rozpoznaniem warunków funkcjonowania badanego obiektu
metoda prób i błędów - polega na iteracyjnym wprowadzeniu poprawek wartosci parametrów nieznanych
matematyczno - optymalizacyjna - określone jest jako system wspomagania decyzji, który podlega na zdefiniowaniu problemu jako zadania matematycznego z ograniczeniami, które przeprowadza się jako rozwiania numerkami.
analityczna
optymalizacyjna
Modele wykorzystujemy w:
realizacji projektu, projektowanych badan stanu istniejącego obiektu
ocenie skutków projektowanej i eksploatowanej przed wprowadzeniem
analiza pracy wodociągu w dowolnych warunkach pracy i poboru wodociągu
ustalenie podstawowych parametrów hydraulicznych sieci
wykryć wszystkie anomalie w pracy sieci w czasie jej normalnej eksploatacji
odtworzenie jego działanie w warunkach hydraulicznych zdarzeń losowych
przewidzieć negatywne skutki
współdziałania istniejącego elementu dużego systemu wodociągowego:
wyznaczenie warunków funkcjonowania ujęć wody
oceny prawidłowości doboru pompy w pompowniach i hydroforniach,
identyfikacja sprawności działania zbiorników
rekonstrukcji istniejącej struktury sieci wodociągowej w celu:
zwieszenia jej zdolności eksploatacyjnej poprzez eliminacje tzw. „wąskich gardeł”
poprawienie sprawności i niezawodności działania poprzez wymiane lub/i usunięcie wybranych odcinków sieci
racjonalizacja dotychczasowych sposobów dystrybucji wody w celu:
Ograniczenia tranzytu,