Wodociągi - wykłady.

wodociąg - jest to zespół skoordynowanych i współpracujących inżynierskich urządzeń, obiektów służących do zaopatrzenia ludności i przemysłu w wodę.

Zadaniem wodociągu jest dostarczenie wody dla:

• ludności dla celów bytowo-gospodarczych

• przemysłu do celów produkcyjnych zakładów i usuwanie zanieczyszczeń, jak również do celów bytowo-gospodarczych pracowników.

• urządzeń usługowych: szkół, szpitali, zakładów naukowych, zaplecza komunikacji, obiektów handlowych, składów, zaplecza rolnictwa, budownictwa, basenów kąpielowych.

• innych potrzeb: utrzymania zieleni, czystości ulic, fontann, dla zwierząt gospodarczych.

zabezpieczenia przeciwpożarowego.

Zapotrzebowanie na wodę w osiedlach wiejskich

Zadania wodociągów:

1. Dostarczenie odpowiedniej ilości wody

2. Pod określonym ciśnieniem

3. Woda powinna spełniać odpowiednie warunki

Obecnie w Polsce nie ma niedoboru wody lecz jest ona coraz gorsza. Obecnie zużycie wody jest mniejsze niż w poprzednich latach

Cele zapotrzebowania na wodę

W miejscowościach wiejskich woda używana jest do następujących celów:

• cele bytowo - gospodarcze w gospodarstwach domowych

• cele hodowlane

• cele związane z utrzymaniem pojazdów mechanicznych i warsztatów remontowych

• cele produkcyjne w zakładach przemysłu rolno - spożywczego

• cele technologiczne przy robotach budowlanych

• cele związane z utrzymaniem zieleńców i upraw przydomowych

• cele własne zakładu wodociągowego

• cele przeciwpożarowe

Pojęcia przy ustalaniu zapotrzebowania na wodę

1. Roczne zapotrzebowanie na wodę

2. Średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę

3. Maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę

4. Dobowy współczynnik nierównomierności zapotrzebowania na wodę

5. Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę ( z doby z której było największe zapotrzebowanie na wodę)

6. Średnie godzinowe zapotrzebowanie ( w dobie o max. zapotrzebowaniu )

7. Godzinowy współczynnik nierównomierności rozbioru wody

8. Jednostkowe zapotrzebowanie na wodę (średnie dobowe)

• średnie zapotrzebowanie na wodę (dobowe)

• maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę

• maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę

systemy wodociągowe dzielimy na:

• systemy ogólnego przeznaczenia - zaopatrują w wodę ludność, przemysł ze wspólnej sieci przewodów

• systemy częściowo rozdzielcze (półrozdzielczy) - składa się z dwóch niezależnych układów pokrywających oddzielne potrzeby ludzi , a oddzielne przemysłu

• systemy rozdzielcze - uwzględnia dodatkowo podział potrzeb komunalnych na konsumpcyjne i gospodarcze

ze względu na zasięg terytorialny rozróżniamy systemy:

• lokalny - zaopatruje w wodę jedną miejscowość lub jeden zakład lub jedno osiedle.

• centralny - zaopatruje w wodę dużą aglomerację miejską oraz miejscowości satelitarne (wsie) - w najbliższej odległości od aglomeracji miejskiej

• grupowy - zaopatruje w wodę kilka osiedli lub miast, przemysł.

• okręgowy, rejonowy, regionalny - zaopatruje w wodę duże obszary w kraju (województwa), aglomeracje miejsko-przemysłowe (np. GOP.).

pod względem współpracy poszczególnych części składowych i struktury hydraulicznej rozróżniamy systemy:

• grawitacyjny - ujecie wody musi się znajdować powyżej obszaru zasilania strefy.

• pompowy - ujecie wody położone poniżej obszaru zasilania.

• mieszany - pompowo- grawitacyjny.

• o jednym lub kilku źródłach zasilania

• jedno lub wielo strefowy - system jedno strefowy charakteryzuje się tym, że obszar zasilania mieści się w jednej strefie wymaganego ciśnienia. System wielostrefowy nie mieści się w jednej strefie wymaganego ciśnienia i musimy tworzyć kilka stref ciśnieniowych (obszary o zróżnicowanym wysokościowo terenie)

Rodzaje wód dla celów wodociągowych:

• wody podziemne

• wody źródlane - czyste o niedużej wydajności

• wody powierzchniowe

• wody infiltracyjne - pośrednie pomiędzy powierzchniowymi, a podziemnymi

• wody opadowe

• wody morskie

Wody podziemne - stanowią zwykle źródła wody o małej wydajności i z tego względu mogą być wykorzystywane do zaopatrzenia w wodę tylko niewielkie jednostki osadnicze

Powstają z wód powierzchniowych i opadowych wskutek przesiąkania.

Przepływając przez pory, staje się klarowna, oczyszcza się z związków które są nie pożądane ( nabiera cech tych warstw przez które przepływa. Charakteryzuje się twardością, zawiera żelazo, mangan, CO2. Temperatura jest stała 7 - 12 °C

Wody podziemne dzielimy na:

• zaskórne -- wody występujące bardzo płytko pod powierzchnią terenu i są pozbawione ochronnej warstwy nieprzepuszczalnej. Są związane z opadami, które wpływają na ich ilość i jakość. Występują zazwyczaj w podmokłych , płaskich dnach dolin, na obszarach delt, bagien, torfowisk. Zła jakość sanitarna, nie nadają się one do ujęć wodociągowych, mała zasobność

• gruntowe -- są oddzielone od powierzchni ziemi warstwą przepuszczalną ,są zasilane wodami infiltracyjnymi, są czyste , klarowne. Mają znaczenie w zaopatrzeniu w wodę rolnictwa.

• wgłębne -- są to wody podziemne znajdujące się w warstwach wodonośnych pokrytych utworami nieprzepuszczalnymi. Zasilanie tych wód może odbywać się przez wychodnie warstw wodonośnych, na których znajdują się obszary zasilania przez infiltrowanie wód opadowych.Za pośrednictwem innych warstw wodonośnych np. mających połączenie z inną warstwą zasilaną np. szczelinie uskokowej, okno hydrologiczne. Zwierciadło wód wgłębnych może być swobodne lub (najczęściej) pod ciśnieniem. Wody występują na powierzchni pod ciśnieniem - wody artezyjskie. Jakość wód wgłębnych jest bardzo wysoka, nadaje się do zasilania wodociągów. Skład chemiczny wody zależy od rodzaju skał i od warstw wodonośnych przez które przepływa.

• głębinowe -- znajdują się pod powierzchnią ziemi i są odizolowane całkowicie od niej warstwami nieprzepuszczalnymi. Wody te nie są zasilane ani odnawialne, z reguły są bardzo

z mineralizowane i w związku z tym dla wodociągów nie przydatne.

Wody źródlane:

Wypływają na powierzchnie ziemi ze szczelin skał lub z warstw przepuszczalnych. Są to więc wody przypominające swym składem wody wgłębne. Przeważnie o małej wydajności .

Źródła warstwowe powstają w miejscu gdzie warstwa wodonośna jest rozcięta przez powierzchnię terenu, o małej wydajności.

Źródła szczelinowe powstają one w czasie wypływu wody podziemnej przez szczeliny skalne, są różnej wielkości i wydajności. Jej wahania spowodowane są często opadami.

Źródła uskokowe powstają gdy woda z warstw wodonośnych wydostaje się na zewnątrz przez szczelinę rozdzielającą warstwy wodonośne i nie przepuszczalne. Charakteryzują się stałą

wydajnością , temperaturą, składem chemicznym.

Źródła krasowe występują na obszarach krasowych (szczeliny i kanały krasowe stanowią wspólny system hydrauliczny) .Źródła krasowe należą do największych i najbardziej wydajnych. Często dają początek potokom i rzekom.

Wody źródlane ze względu na ich zalety są bardzo często wykorzystywane w mniejszych wodociągach. Przydatność źródeł dla celów wodociągowych poza jakością określa również mała wieloletnia zmienność jego wydajności niezależnie od pory roku i warunków klimatycznych.

Źródła ze względu na wydajność dzielimy na 8 klas :

• Klasa 0 -- źródła o wydajności ponad 10 000 dm³/s

• Klasa 8 -- źródło o wydajności poniżej 0,01 dm³/s

O przydatności źródeł do celów wodociągowych świadczy tzw. wskaźnik zmienności wieloletniej

R = Q_max / Q_min = wydajność max / wydajność min

wg. kryterium hydraulicznego źródła dzielimy na:

• ascenzyjne (wstępujące) - gdy woda wypływa na powierzchnie ku górze

• descenzyjne (zstepujace) - gdy woda wypływa na powierzchnię grawitacyjnie z góry

Wody powierzchniowe:

• płynące -- rzeki, potoki, kanały, (twarde - zawierają duże ilości zanieczyszczeń mech. i chem.)

• stojące -- zbiorniki wody naturalne i sztuczne

Temperatura zmienna- zależy od temp. powietrza. Ilość wód płynących zależy od intensywności opadów, muszą być dezynfekowane i oczyszczane.

Wody powierzchniowe stojące mają cechy korzystniejsze, jakość w zależności od głębokości, woda na głębokości 15 - 20 m jest czysta, na powierzchni - zanieczyszczenia fizyczne, chemiczne, bakteriologiczne.

Zbiorniki wody stojącej są najlepszym źródłem zaopatrzenia w wodę na terenach górskich.

Najgorszą jakościowo wodę będą miały zbiorniki na których nastąpiły zakwity glonów.

W zbiorniku wyróżniamy 3 strefy:

1. Przybrzeżna - tzw. strefa litoralna, sięga ona do głębokości 2 m. i jest najczęściej zarośnięta na całej przestrzeni. Promienie słoneczne przenikają do dna, zwiększają temp. co sprzyja rozkładowi obumarłych organizmów i roślin. Nie nadaje się do ujmowania wody.

2. Przydenna - gromadzi zanieczyszczenia cięższe opadające na dno. Sięga do grubości 2 m. od dna. Nie podlega ujmowaniu wody.

3. Pelagiczna -- obejmuje przestrzeń wodną zbiornika głębszą niż 2 m. a od dna ograniczona jest warstwą przydenną wody o miąższości 2 m. Wody te są czyste i mogą być wykorzystywane dla celów wodociągowych.

Wody infiltracyjne

Stanowią one pośrednie ogniwo pomiędzy wodami powierzchniowymi, a wodami podziemnymi.

Są to wody powierzchniowe którymi wzbogacane są wody podziemne.

Wody powierzchniowe często zanieczyszczone przechodząc przez warstwy przepuszczalne gruntu oczyszczają się i nabierają cech podziemnych - czystości.

Infiltracja może odbywać się naturalnie i sztucznie.

Infiltracja sztuczna

• bezpośrednia -- odbywa się przez zalewanie powierzchni wodą, która infiltruje w głąb (Przeprowadza się to poprzez rozprowadzenie wody w basenach, rowach, albo poprzez wprowadzenie wody przez otwory wiertnicze).

• pośrednia

Wody opadowe

Jeżeli nie ma innych źródeł wody dla celów wodociągowych, to mogą być wykorzystywane do lokalnego zaopatrzenia, zwłaszcza na terenach górskich, gdzie te wody są stosunkowo czyste.

Zaopatrzenie jest na tyle niekorzystne, że trudno jest przewidzieć ile tej wody będziemy mieli do wykorzystania. Nadaje się do picia jedynie po oczyszczeniu i dezynfekcji.

Wody morskie

Rzadko wykorzystywana, możemy ją odsalać, lecz jest to metoda bardzo kosztowna.

Własności fizyczne, chemiczne i bakteriologiczne wody.

Własności fizyczne wskaźniki:

• temperatura - temperatura wody naturalnej w dużej mierze zależy od pochodzenia. Wahania temperatury wody zaskórnej zmieniają się od 0 do 25 °C, wody podziemnej 4 - 10 °C (zależą od głębokości położenia tych wód ). Woda przeznaczona do picia przez ludzi powinna mieć temperaturę 7 - 12 °C (poniżej 7°C -szkodliwa dla zdrowia, a powyżej 12°C - nieprzyjemna w smaku)

• mętność - jest określana wg normy, mętnościomierzem Baylisa - porównuje się próbkę wody z wzorcem. Jednostką jest mętność jaka powstaje jeżeli do 1 dm³ wody destylowanej dodamy 1 mg zawiesiny ziemi okrzemkowej. Mętność powstaje poprzez wymywanie warstw dennych (cząstki odpadów roślinnych, cząstki iłu, gliny i piasku).

• przeźroczystość - oznaczenie w cylindrze Snellena - jednostka cm.

• barwa -- jest to wskaźnik wody wyrażany w jednostkach barwy, jest to tzw. skala platynowo - kobaltowa, 1 °odpowiada barwie jaką nadaje 1 mg. Pt w postaci soli rozpuszczonej w 1 dm³. Rozróżnia się barwę rzeczywistą oraz pozorną, spowodowaną zawiesinami, które można łatwo usunąć z wody.

• zapach - określany organoleptycznie za pomocą narządów: powonienia, na podstawie skali zapachu (wg normy określane na zimno i gorąco 1 - 5 )0 - brak zapachu; 1 - bardzo słaby; 2 - słaby; 3 - wyraźny; 4 - silny; 5 - bardzo silny; Określamy grupy: R - zapachy roślinne (naturalne); G - zapachy gnilne (naturalne); S - zapachy pochodzenia nienaturalnego.

• smak - określany organoleptycznie wg normy. Rozróżniamy smaki wody: słony; gorzki; alkaliczny; kwaśny;

Wszystkie inne smaki określamy jako posmaki np. posmak chlorowy, rybi, metaliczny

Intensywność smaku: 1 - brak smaku; 2 - słabo odczuwalny; 3 - wyraźnie odczuwalny; 4 - silnie odczuwalny; 5 - bardzo silnie odczuwalny.

• przewodność elektryczna - jest wywołana obecnością jonów powstałych w wyniku dysocjacji soli rozpuszczalnych (soli, amoniaku, CO2). Jednostką jest 1 simens/ cm [ s/cm]

γ_t - przewodność elektryczna badanej wody w temp. badania

t - temp. badanej wody

Własności chemiczne

Chemiczne wskaźniki jakości wody -- decyduje o przydatności wody do celu pitnego

Odczyn - wyraża jej kwasowość lub zasadowość i jest określany ilościowo stężeniem jonów wodorowych.

Wyrażany wskaźnikiem pH zgodnie z formułą -pH = - lg[H⁺]

Oznacza się:

• metodą kalorymetryczną

• metodą elektrometryczną

Odczyn wód naturalnych 6,8—7,3

Roztwory obojętne mają pH = 7

kwaśne pH < 7

zasadowe pH > 7

niskie pH powoduje korozję - wody agresywne

wysokie pH - zdolność pienienia

Utlenialność wody - jest umownym wskaźnikiem jakości wody, określający zawartość w H₂O substancji utleniających KMnO₄ i wyrażony w mg O₂ / dm³ badanej wody lub mg zużytego KMnO₄

na dm³ .

Związki azotu w formie:

• amoniaku ( organiczny i nieorganiczny)

• azotyny - występuje na skutek utleniania amoniaku

• azotany - powstaje na skutek biochemicznego utleniania amoniaku

Chlorki to: NaCl, CaCl₂, MgCl₂ ( wywołane m.in. obecnością ścieków)

Siarczany; obok chlorków to związki najbardziej rozpowszechnione w wodzie. Powstają przez wymywanie skał osadowych, wyługowanie gleby, ze ścieków.

Żelazo i Mn : w wodach naturalnych występuje w postaci węglowodorów, chlorków, zw. humusowych

i fosforanów

Fe - zarastanie przewodów wodociągowych (kwaśny węglan żelazowy) - nie szkodliwy dla zdrowia, ale psuje smak wody i powoduje jej mętność

Twardość wody - jest wywołana obecnością substancji rozpuszczonych, głównie soli wapnia i magnezu. Określa się zawartość soli wapna i magnezu w wodzie w [mval/dm³]

1 mgCa²⁺/dm³ odpowiada 0,05 mval/dm³.

Stopień twardości - nazywamy taką twardość wody, która odpowiada 0,357 milivalom jonów wapnia

i magnezu lub równoważnej ilości CaO w dm³ wody.

Wyróżniamy następujące twardości wody:

• twardość ogólną - twardość jaką posiada woda surowa (suma tward. przemijającej i stałej)

• twardość przemijająca - twardość jaką woda traci po jej przegotowaniu

• twardość stałą - wywołaną przez chlorki, krzemiany wapnia i magnezu

Twardość wody poprawia smak wody, ale w gospodarstwie domowym jest szkodliwa.

Zasadowość (alkaliczność wody) - jest to wskaźnik określający zawartość wodorotlenków, wodorowęglanów i węglanów metali alkalicznych (Na , K) i metali nie alkalicznych (Ca, Mg)

Rozróżnia się zasadowość:

• wodorowęglanową

• wodorotlenową

• węglanową

Zasadowość wody wyraża się w m val/dm³

Sucha pozostałość i straty po prażeniu

pozostałość po odparowaniu wody, wysuszona w temp 105°C i przeliczone na 1 dm³ wody.

Jeżeli suchą pozostałość wypraży się w temp 550°C to zw. organiczne zostaną spalone, natomiast mineralne zostaną rozłożone co określa się jako stratę po prażeniu.

Rozpuszczone gazy

to CO₂ , O₂ , H₂S(siarkowodór - bardzo nieprzyjemny zapach).

Substancje trujące

Ołów, cynk, miedź, arsen, substancje pochodzenia organicznego. Pochodzą z zanieczyszczenia wód ściekami lub materiałami z których zbudowane są przewody wodociągowe.

Stabilność wody

Charakteryzuje się tym, że woda nie rozpuszcza się , nie wytrąca węglanu wapniowego.

Bakteriologiczne właściwości wody.

Wody naturalne zazwyczaj zawierają pewne ilości bakterii chorobotwórczych.

Zawartość bakterii (liczba kalorii w 1 cm³ wody)zależy od rodzaju źródła wody. Bezpośrednie oznaczenie bakterii chorobotwórczych jest trudne i analiza bakteriologiczna sprowadza się do oznaczenia bakterii coli ( pałeczki okrężnicy )

Ilość bakterii coli wyraża się jako miano coli, które oznacza najmniejszą objętość wody w cm³,w której wykryto 1 bakterię okrężnicy.

Wymagania stawiane wodzie wodociągowej

Woda przeznaczona do picia i potrzeb gospodarczych powinna odpowiadać podstawowym wymaganiom sanitarno - epidemiologicznych, a mianowicie:

• powinna być klarowna, bezbarwna, bez zapachu i orzeźwiająca w smaku

• nie może zawierać substancji trujących, ani nadmiernych ilości związków wapnia, magnezu, żelaza, manganu.

• nie może zawierać nadmiernych ilości chlorków, siarczanów, CO₂ , związków azotu.

• nie powinna zawierać bakterii, pasożytów chorobotwórczych oraz ich larw.

• pożądana jest, aby woda miała temp. 8 - 12 °C

• powinna zawierać odpowiednie ilości składników potrzebnych dla organizmu ludzkiego np. jod, fluor, CO₂

Ujęcia wód dla celów wodociągowych.

Dzielimy na następujące grupy:

• ujecie wód powierzchniowych - płynących; stojących.

wydajność do 90 m³/h - wodociąg mały

do 720 m³/h - wodociąg średni

powyżej 720 m³/h - wodociąg duży

Typy ujęć powierzchniowych:

• ujęcia ze zbiorników naturalnych i sztucznych

• ujęcia z małych rzek i potoków górskich

Ujęcie wód płynących powinny spełniać warunki:

• usytuowanie ujęć, tak aby zapewnić pobór wody czystej

• usytuowanie powyżej osiedla

• usytuowanie na brzegu wklęsłym, gdzie głębokość nurtu i prędkość przepływu gwarantuje utrzymanie koryta rzeki w czystości

• wlot ujęcia należy umieścić około 1 -1,5 m pod zw. wody i 1—1,5 m nad dnem, aby zabezpieczyć ujęcie przed śryżem, lodem powierzchniowym i dennym

• wlot powinien być usytuowany równolegle do strug płynącej wody i skierowany ku dolnej wodzie, aby zabezpieczyć dół przed płynącymi zanieczyszczeniami

• ujęcie należy umieścić, aby nie tworzyły przeszkód przy przepływie wód wielkich

Ujęcia wód powierzchniowych dzielimy na:

• brzegowe - stosowane kiedy przy brzegu jest wystarczająca głębokość wody (otwarte; komorowe /zamknięte/)

Ujęcie otwarte -- składa się z kanału lub przewodu wlotowego, przez który woda wpływa grawitacyjnie do studni zbiorczej lub rozdzielczej usytuowanej w brzegu lub w pewnym oddaleniu.

Ujęcie komorowe - różni się od otwartego brakiem kanału doprowadzającego wodę z rzeki; stosowane do wodociągów o wydajności < 200 l/s. Składa się z otworów wlotowych, krat rzadkich, zamknięć, komory wlotowej, kraty gęstej, komory czerpalnej, pompowni.

Krata rzadka - prześwit między prętami 50 - 200 mm

Krata gęsta -- ⇐   ⇒ 10 - 25 mm

• nurtowe - woda pobierana ze środka rzeki

składa się z wlotu, czerpni w nurcie rzeki, studni zbiorczej usytuowanej na brzegu

• zatokowe -- na rzekach o wiekszych prędkościach przepływu > 0,3 m/s

elementy: zatoka usytuowana przy brzegu, najczęściej wklęsłym oraz czerpnia przeważnie typu brzegowego, zlokalizowana na końcu zatoki przeciwległym do wlotu

Ze względu na usytuowanie wlotu ujęcie zatokowe dzielimy na:

• ujęcie podprądowe

• ujecie zaprądowe - chronią zatokę przed dostaniem się pływających przedmiotów

• ujecie z wlotem od górnej i od dolnej wody - chronią przed zanieczyszczeniami, bo w zależności od przepływu otwiera się dolny lub górny wlot.

• jazowe - stosowane tam, gdzie głębokość wody jest zbyt mała, aby ujmować wodę bezpośrednio z rzeki.

jazy - piętrzą wodę w około 2,5 m, otwór 1 m nad dnem i 1 m pod zw. wody, wloty zabezpieczone kratą rzadką i gęstą od strony czerpania wody. Stosuje się je do ujmowania wody z małych potoków

i rzek

• progowe - próg betonowy lub żelbetowy, usytuowany w poprzek koryta rzeki o wysokości ok. 1 m i jego celem jest piętrzenie wody w celu jej ujęcia.

Wyróżniamy: koryto zbiorcze wzdłuż progu, komorę zbiorczą w brzegu rzeki, do której koryto doprowadza wodę,

Ujęcie to stosuje się w potokach górskich o szerokości do 10 m do ujęcia małych ilości wody

• studzienne - są usytuowane w korycie potoku, wkopana w korycie potoku studnia ma ścianki perforowane, zabezpieczone filtrem żwirowym. Może ujmować wody powierzchniowe, podziemne, które odprowadza do studni zbiorczej. Krawędź studni wyprowadzona 0,5 m nad poziom WWW, zabezpiecza studnie przed zanieczyszczeniami.

• denne

• poddenne

• drenażowe

Ujęcia wód powierzchniowych stojących:

• ujęcia wieżowe - stosowane w zbiornikach naturalnych o dużych głębokościach. Należy je lokalizować w pewnym oddaleniu od brzegu. Są dużymi czerpniami wody, grawitacyjnie dostarczającymi ją do pompowni. Są zabezpieczone kratami gęstymi

• ujęcia brzegowe - podobne do ujęć brzegowych rzecznych lecz są nieco zmodyfikowane ze względu na prawie stały poziom zw. wody oraz większą głębokości stosowana na większych głębokościach, na wlocie jest krata rzadka, zamknięcia, siatka gęsta, z względu na zanieczyszczenie krata obrotowa, kanał odprowadzający wodę do pompowni ( do stacji uzdatniania)

• ujęcia zatopione - (tzw. denne) stosowane gdy zbiornik przy brzegu jest zbyt płytki, a stosowanie wieży jest zbyt kosztowne. Do ujmowania małej ilości wody do 25 l/s

Wyróżniamy:

• czerpnie (

• przewód ssawny o połączeniu elastycznym (leży na dnie)

• pompowni

• przewód tłoczny (transportujący wodę do sieci lub stacji uzdatniania)

• ujęcie wód podziemnych - płytkich; głębokich

zależą od głębokości występowania wód podziemnych, wielkości ich zasobów i warstw wodonośnych

Dzielimy:

• ujęcia pionowe - studnie wiercone i szybowe

• ujęcia poziome - dreny, galerie drenażowe. studnie drenażowe

Ujęcia poziome

• ciągi drenażowe - stosowany dla płytko zalegających wód, o małej wydajności do 25 l/s

Ciągi drenażowe składają się:

• sączków ułożonych w dnie wykopu (rury drenarskie: z betonu, żelbetu, ceramiki, polichlorku winylu i innych tworzyw sztucznych)

• obsypki filtracyjnej - składającej się z warstwy kalibrowanego grubego piasku grubości 20 - 30 cm (obsypka może być jedno - lub wielowarstwowa)

• studni kontrolnych i zbiorczych - (średnice: studnie kontrolne - min 1,0 m; studnie zbiorcze - min 1,5 m)

• pompowni

• przewodów tłocznych

Głębokość warstwy wodonośnej to 5 -7 m. Obsypką filtracyjną są żwiry i piaski o różnym uziarnieniu. Natomiast ciągi drenażowe powinny być od powierzchni terenu zabezpieczone przed dostaniem się wód opadowych warstwą gruntu nie przepuszczalnego (ił) ok. 0,5 m. Ciągi drenowe tworzą tzw. układy zbiorcze. Ze studni zbiorczej czerpanie wody odbywa się za pomocą drenów ceramicznych.

Ujęcie drenażowe może być:

• jednogałęziowe - jeden przewód drenażowy

• wielogałęziowe - kilka przewodów drenażowych

• ujęcie poddenne - przy ujmowaniu wody spod dna rzeki

• galerie zbiorcze -- stosowane są do ujmowania płytkich wód podziemnych zalegających do głębokości 5 m, o wydajności średniej do 200 l/s .

Ciągi mogą być usytuowane:

• w poprzek doliny z dopływem czołowym

• wzdłuż doliny z dopływem wody obustronnym

Stosuję się w dolinach o dużej miąższości warstwy wodonośnej, przekrój przełazowy, nie przełazowy ; materiał odporny na uszkodzenia mechaniczne i chemiczne; wykonany z cegły kanalizacyjnej, kamionki i betonu żelbetowego

Galeria powinna być obsypana obsypką żwirową o grubości 0,5 m, od góry zabezpieczona przed zanieczyszczonymi wodami opadowymi warstwą iłu, gliny o miąższości 0,5 m. Ze studni zbiorczej woda jest dostarczona za pomocą pomp i lewarów do odbiorcy.

• studnie promieniste - połączenie studni zbiorczej z systemem drenów ułożonych promieniści w stosunku do studni. Stosowane w sytuacjach, gdy warstwa wodonośna jest rozległa, lecz ma mała miąższość i występuje na większej głębokości. Bywa też używane do czerpania wody spod dna rzeki.

Ujęcia pionowe

• studnie kopane (szybowe) - stosowane do ujęć płytko zalegającej wody do głębokości 15-20 m, o wydajności rzędu 25 l/s . Średnice studni 2 -5 m, wykonana z kręgów betonowych do głębokości

10 - 20 m. Studnie kopane stosujemy wtedy kiedy chcemy z jednego ujęcia ująć większą ilość wody.

Rozróżniamy:

• studnie z dopływem wody przez ściany boczne (dno jest szczelne)

• studnie z dopływem wody przez ściany boczne i dno (dno zbudowane z filtra żwirowego - 0,5 m, ścianki perforowane)

• studnie z dopływem przez dno (ścianki szczelne)

Obudowa tych studni bywa wykonana z cegieł, betonu lub żelbetu. Na studnie składają się następujące części:

• wieniec (nóż)

• mur płaszczowy

• obudowa górna

• studnie wiercone - najczęściej stosowany sposób ujęcia wód podziemnych

Konstrukcja składa się z:

• rury filtrowej - założona w warstwie wodonośnej, przystosowana do przepuszczania wody i zatrzymywania materiału z warstwy wodonośnej.

• rury okładzinowej - stanowi osłonę i zabezpieczenie otworu studziennego pomiędzy warstwą wodonośną, a powierzchnią terenu. Składa się z rur stalowych połączonych ze sobą na gwint bez złączki lub na złączkę

• zabudowy studni - stanowi zakończenie górnej części, zabezpieczając przed uszkodzeniami i zanieczyszczeniami. Może być w wersji nadziemnej i podziemnej

Studnie wiercone dzielimy na:

• studnie bez filtru - najczęściej stosowane do ujmowania wód artezyjskich. Filtr nie jest konieczny ponieważ woda pobierana jest z warstwy skalistej w której wywiercony jest otwór.

Zalety: mniejsze koszty, oszczędność materiału, niskie koszty eksploatacyjne, możliwość ujmowania wody z warstw wodonośnych drobnopiaszczystych i ilastych.

• studnie filtrowe - stosowane powszechnie

Czynności przy wykonaniu:

• wywiercenie otworu od powierzchni terenu do warstwy nieprzepuszczalnej (o ∅ dostosowanym do ∅ filtra)

• zabezpieczenie otworu za pomocą rur okładzinowych

• usytuowanie rury na dnie

• podciągniecie rury okładzinowej w celu odsłonięcia warstwy czynnej filtra

• wykonanie obudowy

• wykonanie uszczelnienia między rurą okładzinową (eksploatacyjną), a filtracyjną

Rura filtrowa składa się z:

• rury podfiltrowej, która jest osadnikiem, powinna być wpuszczona w warstwę nieprzepuszczalną , aby podczas pompowania nie było zasysane powietrze.

• filtra właściwego, o długości która decyduje o wydajności studni

• rury nadfiltrowej, przedłużenia filtra właściwego, wchodzi ona w rurę eksploatacyjną i jest uszczelniona

Filtry studzien wierconych:

Rola:

• umożliwia napływ wody do wnętrza studni z warstwy wodonośnej

• zatrzymuje cząsteczki gruntu

Rozróżniamy:

• rury, perforowane

• siatkowe - z siatek filtracyjnych (o różnej średnicy oczek)są one osadzone na rurach perforowanych

• żwirowe - wokół rur wykonana jest obsypka piaskowo - żwirowa

Materiały musza być odporne na korozje i uszkodzenia mechaniczne

• szkło

• porcelom@@@@

• włókna węglowe

• laminat

• stal nierdzewna

• włókno szklane

W skład wyposażenia studzien- w zależności od przeznaczenia i warunków ich pracy - powinny wchodzić:

• rurociąg czerpalny

• rurociąg tłoczny - czerpanie wody za pomocą pompy zatopionej

• rurociąg ssawny - czerpanie wody za pomocą lewara lub pompy usytuowanej w obudowie studni

• zasuwa odcinająca - umożliwiająca odłączenie studni od układu wodociągowego

• zawór zwrotny - na rurociągu tłocznym

• wodomierz

• urządzenie do pomiaru położenia zwierciadła wody statycznego i dynamicznego w czasie pracy studni

• urządzenia do czerpania wody

• ujecie wód źródlanych

Sposób ujęcia źródła zależy od rodzaju źródła

Źródła mogą być:

• wstępujące

• zstępujące

Zasady

• nie wolno zmieniać wydajności i położenia źródła

• należy przestrzegać szczelności ujęcia ( całe źródło musi być ujęte)

• należy przestrzegać zasady ochrony sanitarnej źródła

Ujęcia źródeł wstępujących:

Artezyjskie:

spotyka się je na terenach nizinnych, kierunek wpływu jest pionowy, wydajność bardzo duża.

Ujęcie polega na oczyszczeniu miejsca wypływu wody z elementów organicznych i obudowanie miejsca wypływu wody (studnia kopana otwartym dnie przez które woda dostaje się do źródła)

Dno studni musi być uszczelnione warstwą drobnego żwiru od 0,1 - 0,2 m. Komora zbiornika jest wyposażona w przewód czerpalny z koszem, przewód przelewowy zakończony klapą zwrotną i siatką (aby zabezpieczała przed dostaniem się zwierząt), wentylacje i przewód spustowy. Jest to ujęcie o charakterze skupionym.

Ujęcie o charakterze rozległym:

Ujęcie o wiele trudniejsze do zrealizowania, cały obszar źródła musi zostać odwodniony i wtedy zostają tylko skoncentrowane wypływy większe. Te obudowywuje się murem i przykrywa się płytą stropową. Komora @@@@@ ujęcia musi zawierać to samo co ujecie poprzednie. Jeżeli warunki są korzystne to źródło rozległe można ująć za pomocą ciągów drenarskich, które odprowadzą wodę do zbiornika wyrównawczego

Ujęcie źródeł zstępujących:

są to źródła grawitacyjne (stokowe). Mogą występować jako źródła skupione i warstwowe.

Skupione

Są to przede wszystkim źródła stokowe; przy pomocy komory która ujmuje całkowicie źródło, komora ujęcia składa się z dwóch części:

• zbiornika, w którym następuje osiadanie piasku z warstwy wodonośnej oraz pobór wody

• komory zasuw, w której mieszczą się zsuwy grawitacyjne przewodu czerpalnego oraz spustowego

Warstwowe

duża rozciągłość wypływu wody wzdłuż @@@@@@@@@@@@@@@@@@. Ujmuje się je za pomocą ciągów poziomych (dreny, sztolnie). Powyżej miejsca wypływu odprowadzana jest woda która spływa po stoku. Wodę ze źródła ujmuje się ciągiem drenarskim zamkniętym z jednaj strony i obsypanym warstwą iłu lub gliny (warstwa nieprzepuszczalna)

Gromadzenie wody - zbiorniki wodociągowe

Zadania zbiornika zapasowo - wyrównawczego:

• wyrównanie dostawy wody

• wyrównanie ciśnień (lokujemy na odpowiedniej wys. rzędnej terenu)

• gromadzenie zapasów wody

Podział zbiorników wg roli jaką spełniają w systemie wodociągowym:

• zbiorniki ujęciowe związane z ujęciem wody powierzchniowej lub podziemnej

• zbiorniki ujęciowe wody źródlanej, sytuowane przy ujęciach źródeł

• Q_UJ>Q_{MAX godz} zbiornik zbędny

• Q_{ŚR godz}< Q_UJ<Q_{MAX godz}

• Q_UJ<Q_{MAX dob}

• zbiorniki ujęciowe wody podziemnej, zbiorniki te mają najczęściej charakter przepływowy. Ich zadaniem jest gromadzenie wody dostarczanej z ujęć za pomocą ciągów lewarowych lub pompowych

• zbiorniki technologiczne są to zbiorniki zapasowo - wyrównawcze używane na zakończenie procesu technologicznego i gromadzące po procesie uzdatniania wodę czystą przeznaczoną do picia na cele gospodarcze lub produkcyjne.

• zbiorniki sieciowe- to zbiorniki współpracujące z siecią wodociągową rozdzielczą oraz pompownią lub grawitacyjnym zasilaniem (wyrównują zmienne dostawy wody)

Podział zbiorników ze względu na położenie:

• zb. początkowe

• zb. końcowe

• zb. centralne

Pojemności zbiornika sieciowego:

• pojemność użytkowa V_u

• pojemność zapasowa V_z ( przeciwpożarowa V_p, awaryjna V_a)

Metody ustalania pojemności użytkowej

• analitycznie (tabelarycznie)

• graficznie (dwie metody)

• met. słupkowa

• met. sumowa

Metoda analityczna:

Pojemność przeciwpożarowa

Zapas wody pożarowej

• wielkości jednostki - osiedla

• charakter zabudowy (zwarta)

• rodzaj zabudowy (podatność na ogień)

Warunki przechowywania wody w zbiorniku - czynniki:

• czas przetrzymywania wody czystej w zbiorniku powoduje zmiany w jej cechach

• sposób przepływu wody przez zbiornik gwarantujący dobre jej mieszanie i pełną wymianę, bez możliwości powstania martwych przestrzeni

• kształt zbiornika

• skład chemiczny wody

• temp. wody

• częstość i zakres wahania zwierciadła wody

• dezynfekcja wody (użyty środek i jego dawka)

• rodzaj i stan powierzchni ścian zbiornika mających kontakt z wodą

• sposób czyszczenia i odkażania zbiornika (co pół roku)

Przepływ tłokowy (strumienia wypieranego )

Przepływ strumienia mieszającego

TUTAJ

Zbiorniki terenowe, budowane w terenie:

• zb. wieżowe (zb. górny, wieże cisnień)

najczęściej o konstrukcjach żelbetowych lub stalowych

głębokość wody w zbiornikach przyjmuje się:

• zbiorniki małe prostokątne

V≤60m³ 2,5 - 3,5m

V≤100m³ 3 - 4m

V do 200m³ 3 - 5m

• zbiorniki większe o ścianach żelbetowych

V do 300m³ 5 - 8m

Budowa i zasady

Rodzaj i kształt zbiorników

• jedno i wielokomorowe

komora zasuw - przechodzą wszystkie rurociągi wpływające i wypływające

• uniemożliwia przepływ ze zbiornika (przelew)

• zbiornik czyścimy (najniżej położony wlot)

zbiornik ogrodzony

• wytrzymały na parcie

• zb. betonowe, żelbetowe, małe (stalowe)

• stopa fundamentowa

• nośna część

• ...........

Sieć wodociągowa

System wodociągowy: ujęcie

• przewód tranzytowy

Rodzaje systemów wodoćiągowych:

• układ zamknięty (obwodowy, pierścieniowy)

• uk. otwarty (rozgałęziony, promienisty)

• uk. mieszany (obwodowo-końcowy; pierścieniowo-promienisty)

Wskaźnik niezawodności działania sieci wodociągowej

• otwartej - R₁*R₂*.....R_n

gdzie R₁, R₂, R_n wsk. niezawodności poszczególnych przewodów

• zamkniętej - R = 1-(1-R₁)*(1-R₂)*.....(1-R_n)

Projektowanie sieci wodociągowej

Przy projektowaniu sieci wodociągowej należy uwzględnić następujące warunki, którym sieć powinna odpowiadać

• dostarczenie do wszystkich punktów odbioru potrzebnych ilości wody pod odpowiednim ciśnieniem

• zapewnienie dostawy wody bez przerw w max ilości

• osiągnięcie najmniejszych kosztów budowy i eksploatacji samej sieci i związanych z nią innych części składowych wodociągu

Spełnienie tych warunków zależy od prawidłowego wyboru układu sieci i jej sposobu zasilania oraz wymiarów i materiałów przewodów

Projektowanie sieci można sprowadzić do następujących czynności:

• zaprojektowanie układu sieci w planie (trasowanie sieci)

• ustalenie wydatków odcinkowych węzłowych oraz przepływów na poszczególnych odcinkach sieci

• dobór średnic przewodów

• obliczenie strat ciśnienia

• ustalenie linii ciśnień i sprawdzenie czy obliczona linia ciśnień zapewnia wszędzie potrzebną wysokość ciśnienia pożarowego i gospodarczego

• korekta średnic, ponowne przeliczenie strat w przypadku niedostatecznego ciśnienia

• ostateczne ustalenie linii ciśnień

Trasowanie sieci wykonuje się na mapie w skali 1:10000 ; 1:1000

• zależy to od obszaru

• zagospodarowania i uzbrojenia terenu

• wkreślanie trasy wodociągowej (wzdłuż ciągów komunikacyjnych)

wyz. magistral(wypełniamy siecią rozdzielczą)

Trasowanie sieci - należy mieć na uwadze

• usytuowanie punktów zasilania sieci

• zb. sieciowe

• układ sieci komunikacyjnej miasta

• rozmieszczenie dzielnic mieszkaniowych, przemysłowych i punktów większego zapotrzebowania wody, terenów zielonych itp.

• istnienie przeszkód naturalnych i sztucznych (rzeki, strumienie, głębokie jary, linie kolejowe)

• rzeźbę terenu pionową, na którym projektowana jest sieć.

Trasowanie magistral ( w wodociągach na wsiach nie ma magistral)

prowadzimy wzdłuż arterii komunikacyjnych

sieć rozdzielcza (pod chodnikami, pasami zieleni, nie pod jezdnią)

głębokość przemarzania 1,7 m.

Uzbrojenie przewodów wodociągowych

Przewód wodociągowy

• rury proste (stanowią podstawowy element składowy)

• kształtki (stosowane przy zmianach kierunków, średnic, rozgałęzieniach)

• złącza (służą do łączenia poszczególnych rur oraz rur i kształtek)

Stosowane materiały:

• żeliwo

• stal

• PCV, PE

• beton, żelbet > 400 mm

• azbesto - cement

• żeliwo sferoidalne

Łączenie rur:

• w kielich ( rury PCV, żeliwne - uszczelnienie konopią)

• PE - zgrzewanie doczołowe

w gazie - złączki elektrooporowe

1. Uzbrojenie sieci wodociągowej:

• Zasuwy

D > 450 mm w studzienkach

D > 500 mm z obejściami kielichowe lub kołnierzowe

płaskie p = 4 atm

owalne p = 6 - 10 atm

okragłe p > 16 atm

• klapa zwrotna - pozwala aby woda płynęła tylko w jedną stronę (przewody tłoczne pompowni)

• Odwodnienia - dla opróżniania przewodów i płukania przewodów (na dużych średnicach)

zasadnicza część - zasuwa, budowane tylko na magistralach

2. Uzbrojenie czerpalne - hydranty pożarowe ∅80 i 100 mm

• podziemne - miasto

• nadziemne - wieś

Zbroje uliczne - tam gdzie domy nie są podłączone do sieci ulicznej

3. Uzbrojenie zabezpieczające

• uzbrojenia zabezpieczające przewód przed nagromadzeniem się powietrza oraz mogącym powstać nadciśnieniu - odpowietrzniki

• kulowe (1,2,3 kulowe)

• na przewodach ∅>250 mm

• uzbrojenie zabezpieczające przed powstaniem nadmiernych naprężeń - likwidatory uderzeń hydraulicznych

sprężynowy zawór zabezpieczający (otwarcie przy ciśnieniu 0,5 - 1,0 atm wyższym od roboczego

4. Uzbrojenie pomiarowe

• wodomierze (w studzienkach, budynkach)

• manometry

Wewnętrzne instalacje wodociągowe i kanalizacyjne

Systemy wodociągowe:

podsystemy:

• ujęcia

• uzdatnianie wody

• zbiorniki wyrównawcze

• sieci wodociągowe

• przewody tranzytowe

• przewody magistralne

• przewody rozdzielcze

wewnątrz budynku - instalacja wodociągowa i kanalizacyjna

podłączenie - doprowadzenie z przewodu ulicznego do domu

Sposób postępowania przy wykonywaniu:

• pozwolenie na budowę (warunki określenia możliwości podłączenia)

• w zespole uzgodnienia (czy nie koliduje z istniejącymi)

Odprowadzenie kanalizacji:

• kanalizacja zbiorcza

• kanalizacja własna

studnie 2 m od sąsiada

3 m od domu

zbiornik 7 m od sąsiada

przewód rozdzielczy 1,5 - 1,7 m

zasuwa (w skrzynce żeliwnej) - ∅40 mm

przewód z małym spadkiem

wodomierz przed i po zasuwie

Połączenie wodociągowe - naprawy włącznie z wodomierzem - przedsiębiorstwo wodociągowe

Instalacja w budynku - odpowiada inwestor np. osoba prywatna

połączenie - opaska wodomierze

siodełko kształtki redukcyjne

Miarą ilości ścieków w kanalizacji zbiorowej - ilość zużytej wody

Strefy ochrony sanitarnej ujęć wodnych

plagi (epidemia) - roznoszone drogą wodną

strefa ochronna ujęcia i źródła wody - jest to obszar poddany zakazom i ograniczeniom w użytkowaniu gruntów i korzystania z wody, obejmujący ujecie wody, zbiornik wodny lub jego część, stanowiące źródło poboru wody oraz tereny przylegające do ujęcia i zbiornika wodnego

Rozporządzenie Rady Ministra Ochrony Środowiska i Zasobów Naturalnych 5 lipca 1991 r. reguluje sprawy związane z zasadami ustanowienia stref ochronnych źródeł i ujęć wody

p. 1 pkt.1 ustanawia się dla źródeł i ujęć wodnych służących do zbiorowego zaopatrzenia ludności w wodę pitną i gospodarstw domowych do produkcji żywności i produktów farmacełtycznych

Strefy sanitarne dzieli się:

• tereny ochrony bezpośredniej

• tereny ochrony pośredniej

• wew. przylegającej do terenu ochrony bezpośredniej

• zewnętrz.

1. Teren ochrony bezpośredniej

1. Teren ochrony bezpośredniej wód podziemnych

obejmuje grunty na których jest usytuowane ujęcie wody oraz otaczający go pas terenu o szerokości

licząc od zarysu budowli, urządzeń służących do poboru wody

• przy studniach wierconych 8 - 10 m

• przy studniach kopanych 10 - 15 m

• przy studniach zbiorczych, poziomych systemach drenażowych 10 - 15 m

• przy ujęciu naturalnego wypływu wód podziemnych 15 - 20 m

1. Teren ochrony bezpośredniej ujęcia wód powierzchniowych - obejmuje:

• część źródła wody w miejscu jej poboru

• grunty na którym jest usytuowane ujęcie wody wraz z obiektami i urządzeniami związanymi bezpośrednio z poborem wody

• pas wody otaczający wody o szer. 8 - 20 m licząc od zarysu budowli i urządzeń służących do poboru wody

• zabrania się uzytkowania wody gruntu do celów nie związanej z eksploatacją ujęcia wody

Zabronione na terenie ochrony bezpośredniej

• zamieszkiwanie ludzi

• przebywanie osób nie zatrudnionych

• wykorzystanie rolnicze i ogrodnicze gruntu

• przebywanie zwierząt

• wprowadzenie pojazdów

• zrzucanie ścieków sanitarnych

• lokalizowanie wysypisk

Teren ochrony bezpośredniej należy ogrodzić, a jego granice przebiegające przez wody powierzchniowe oznaczyć za pomocą rozmieszczonych w widocznych miejscach stałych znaków stojących lub pływających.

Na ogrodzeniu i znakach należy umieścić tablice informacyjne o ujęciu wody i zakazie wstępu osób nie upoważnionych na teren ochrony bezpośredniej

2. Teren ochrony pośredniej

1. Teren ochrony pośredniej ujęć wód podziemnych

Strefa ochrony pośredniej źródła i ujęcia wód podziemnych obejmuje obszar zasilania ujęcia wody. Jednak jeżeli czas przepływu wody od granicy obszaru zasilania do ujęcia jest dłuższy od 25 lat; strefa ochrony powinna obejmować wyznaczony obszar 25 letnim czasem wymiany wody w warstwie wodonośnej.

Strefa ochrony pośredniej źródła i ujęcia wód podziemnych wyznacza się na podstawie ustaleń zawartych w dokumentacji hydrogeologicznej obszaru zasobowego ujęcia, dotyczących:

• obszaru występowania i głębokości zalegania utworów wodnych

• poziomu zw. wody i jego wahań

• przepuszczalności utworów pokrywających warstwę wodonośną i ich miąższości

• rodzaju i granic zasilania utworów wodonośnych

• kierunków i prędkości przepływu wody w warstwie wodonośnej

• wielkości poboru wody oraz wielkości i zasięgu depresji eksploatacyjnej

• połączeń hydraulicznych ujmowanych wód z wodami powierzchniowymi oraz z sąsiednimi ujęciami wody

• cech fizycznych, chemicznych, biologicznych wody w miejscu jej ujęcia i obszaru zasilania oraz ognisk zanieczyszczeń

Na terenach ochrony pośredniej mogą być zabronione roboty i czynności powodujące zmniejszenie przydatności ujmowanej wody lub:

• wprowadzania ścieków do ziemi i wód podziemnych

• rolniczego wykorzystywania ścieków

• przechowywania i składowania odpadów promieniotwórczych

• stosowania nawozów sztucznych i chemicznych środków ochrony roślin

• budowy osiedli mieszkaniowych

• budowy dróg publicznych

• wydobywania kopalin

• wykonywania robót melioracyjnych i wykopów ziemnych

• wykonywania odwodnień budowli i górniczych

• lokalizowania zakładów przemysłowych i ferm chowu zwierząt

• lokalizowania magazynów produktów ropopochodnych i innych substancji chemicznych oraz rurociągów do ich transportu

• lokalizacji wysypisk i wylewisk odpadów komunalnych i przemysłowych

• mycia pojazdów mechanicznych

• urządzania parkingów i obozowisk

• lokalizacji nowych ujęć wody

• lokalizacji cmentarzysk i grzebania zwierząt

Wewnętrzna strefa ochrony pośredniej obejmuje obszar objęty 30 dniowym czasem przepływu wody

1. Teren ochrony pośredniej ujęć wód powierzchniowych

Określa się tak, aby w ujęciu wody była trwale zapewniona jakość wody zgodnie z przepisami w sprawie dopuszczalnych zanieczyszczeń

Strefę ochronną wyznacza się na podstawie wyników przeprowadzonych badań:

• rodzaju wody powierzchniowej

• kształtu łożyska rzeki lub potoku, kształtu jeziora, czaszy zbiornika

• kształtu, rozmiarów, geomorfologii zlewni

• przepuszczalności gleb i sposobu użytkowania gruntu

• kierunków i prędkości przepływu wód powierzchniowych i podziemnych do źródła wody

• wielkości przepływu i ruchu wody oraz materiału wleczonego i unoszonego

• stanów wody i ich wahań

• cech fiz., biol. i chem. wody ognisk zanieczyszczeń mogących wywierać niekorzystny wpływ na te cechy

• zdolność samooczyszczania się wody

Na terenie ochrony pośredniej mogą być zabronione roboty i czynności w szczególności:

• wprowadzanie ścieków do wód

• rolne wykorzystywanie ścieków

• przechowywania i składowania odpadów promieniotwórczych

• lokalizowania zakładów przemysłowych i ferm chowu zwierząt

• lokalizowania magazynów produktów ropopochodnych i innych substancji chemicznych oraz rurociągów do ich transportu

• używania samochodów do ................................(zabezpieczenia ruchu)

Wewnętrzna strefa och. pośredniej ujęć wód powierzchniowych obejmuje rzekę wraz z przylegającym do jej brzegów pasem gruntu o zasięgu w górę rzeki odpowiadającym 12 godz. czasem przepływu wody przy przepływie średnim niskim.

W przypadku zbiorników wew. teren och. pośredniej może obejmować pas terenu przylegający do zbiornika o szerokości nie mniejszej niż 500 m

Wniosek o ustanowienie strefy ochrony powinien zawierać:

• uzasadnienie potrzeby ustalenia ochrony i propozycje granic

• charakter techniczny ujęcia wody

• propozycje dotyczące zakazów i nakazów w zakresie użytkowania gruntów i korzystania z wód na terenach ochrony pośredniej

• propozycje co do sposobu usunięcia przyczyn mogących powodować pogorszenie jakości wody

• szacunkowe określenie kosztów związanych z ustanowieniem strefy

Pompy wodociągowe

Pompowanie, dobór pomp

1. Pompy i podnośniki

Ujęcia wodociągowe zazwyczaj położone są poniżej obszaru zaopatrzenia w wodę i nie gwarantuje odpowiedniego ciśnienia by woda mogła być dostarczana grawitacyjnie do odbiornika

Konieczne jest sztuczne podnoszenie wody w celu zapewnienia wymaganego ciśnienia roboczego w sieci rozdzielczej (pompy)

Pompy są to maszyny służące do podnoszenia cieczy z poziomu niższego na wyższy lub przetłaczaniu cieczy z obszaru o ciśnieniu niższym do obszaru o ciśnieniu wyższym

Działanie pomp polega na wytworzeniu różnicy ciśn. pomiędzy stroną ssącą (wlotem) i stroną tłoczną (wylotem ruchomej części pompy) - tłoka lub wirnika.

Do celów wodociągowych stosowane mogą być pompy różnego rodzaju - w zależności od przeznaczenia:

1. w ujęciach wody podziemnej

• odśrodkowe

• strumieniowe

• mamutowe

• tłokowe

2. w ujęciach wody powierzchniowych

• odśrodkowe

• diagonalne

• śmigłowe

3. na stacjach uzdatniania wody

• tłokowe

• strumieniowe (usuwanie osadów)

• odśrodkowe i diagonalne

4. pompownie II stopnia stacji pomp

• tłokowe

• odśrodkowe

5. do usuwania gazów i par z przewodów ssawnych i lewarowych

• próżniowe

Pompy tłokowe (wyporowe)

• duża sprawność

• stała wydajność bez względu od wysokości podnoszenia

• napędzane za pośrednictwem przekładni przez silnik elektryczny

• stosowane są do dawkowania reagentów w procesie uzdatniania wody i oczyszczania ścieków

Pompy wirowe

w zależności od kształtu wirnika pompy wirowe dzielimy na:

• odśrodkowe

• helikolidalne

• diagonalne

• śmigłowe

w zależności od wysokości podnoszenia dzielą się:

• niskiego ciśnienia, gdy wysokość podnoszenia H_p< 20 m H₂O (pompy odśrodkowe, do małych wydajności ; do dużych - diagonalne, śmigłowe)

• średniego ciśnienia 20 ≤ H_p ≤ 60 H₂O (pompy odśrodkowe, częściowo diagonalne, śmigłowe)

• wysokiego ciśnienia H_p ≥ 60 H₂O (p. odśrodkowe)

Pompy odśrodkowe składają się z kierownicy, wirnika,wału

zależy od

• wys. podnoszenia wody

• wydajności

• napędu jaki będzie można zastosować

Parametry: (charakterystyka pomp) - zespół krzywych przedstawiający graficznie interpretację ........

Geometryczna wysokość ssania - różnica poziomów wlotu pompy i zw. wody w zbiorniku dolnym

(w którym następuje odbiór ciśnienia na manometrze

Geometryczna wysokość tłoczenia H_gt - różnica poziomów pomiędzy zwierciadłem wody w zbiorniku górnym i wylotu pompy

Geometryczna wysokość podnoszenia H_p - różnica poziomów pomiędzy zw. wody w zbiorniku dolnym i górnym

wykres

Podnośniki wodne - urządzenia służące do podnoszenia wody przy pomocy powietrza (energia sprężonego powietrza )

• wyporowe - gdzie na wodę działa bezpośrednio sprężone powietrze

• emulsyjne - podnoszenie wody zachodzi wskutek mieszaniny powietrza i wody

Zasady doboru pomp:

Bierzemy pod uwagę:

• wykres dobowego rozbioru wody

• zb. wodociągowe i ich wielkość

• warunki ochrony przeciwpożarowej

• celowość zastosowania jednego rodzaju pomp

• dopuszczalne zmniejszenie wydajności (w okresie likwidacji uszkodzeń)

• klasę pompowni, liczbę pracujących pomp, pompy rezerwowe

• ekonomikę pompowania wody w związku ze sprawnością pomp

Dobierając pompy

• wymagana wydajność Q_p

• wys. podnoszenia H_p

• ekonomiczną sprawność η

Średnią wydajność pompy otrzymujemy z zależności:

Wys. podnoszenia pompy otrzym. z analizy pracy ukł. wodoc. w zależności od:

• położenia zb. wyrównawczego górnego

• wymaganego ciśnienia roboczego

Pompownie wodociągowe

Jest to zespół urządzeń technicznych wraz z budowlami, uzbrojeniem, agregatami pompowymi służącymi do przetłaczania wody o odp. ciśnieniem

Podział:

• na niezawodność działania

• I klasa - I stopień ognioodporność (nie dopuszcza się przerwy w pracy pomp)

• II klasa - II stopień ognioodporność (dopuszcza się przerwy w pracy pomp potrzebne na uruchomienie pomp rezerwowych)

• III klasa - III stopień ognioodporności (dopuszcza się przerwy w pracy w celu usunięcia uszkodzenia -przerwy nie dłuższe niż jeden dzień)

• funkcję jaką spełniają oraz usytuowanie w wodociągu

• I stopnia - pobierają wodę bezpośrednio z ujęcia

• II stopnia - pobierają wodę do sieci ze zbiorników

• pompownie strefowe - podnoszą ciśnienie w strefie

• p. rzeczne

• p. wód infiltracyjnych

• p. studni głębinowych

• p. wody czystej

• p. wody dla celów przeciwpożarowych

• sposób sterowania

• ręcznie

• automatycznie

• zdalnie sterowane

• usytuowania pompowni w stosunku do terenu

• naziemne

• zagłębione

• podziemne

Układ pomp w pompowni zależy od rodzaju i liczby pomp

• układ jednorzędowy - osie zespołu są równoległe (pompy rezerwowe) - układ korzystny z wlotem osiowym, odznacza się zwartością i jest często stosowany

• szeregowy - osie zespołów znajdują się w jednej linii; korzystny ze względu na prostotę, nie korzystny przy dużych zespołach ze względu na długość budynku

• dwurzędowy - stosowany do większej liczby zespołów, wymaga dużej powierzchni

• naprzemianległy lub w szachownicę - bardziej zwarty niż dwurzędowy

• ukośny - stosowany ze względu na oszczędność powierzchni pompowni

• specjalny - pomp. mieści się w cylindrycznych pomieszczeniach (w studni zbiorczej)

Systemy wodociągowe wielostrefowe

• grawitacyjne - powyżej strefy zasilania

• pompowe - poniżej strefy zasilania

• mieszane

Podst. syst. wielostref. - w celu zaopatrzenia w wodę tworzy się 2 lub 3 strefy ciśnień (teren o dużym zróżnicowaniu wysokościowym)

• system szeregowy (po sobie)

• równoległy - korzystny , pewność wody

• na terenie płaskim (odmiana syst. szeregowego)

Awaria w I strefie brak wody w II strefie - s. grawitacyjny

dopisać który jest najlepszy - sprawność

Kanalizacje

Gospodarka ściekowa:

Rozwój zaopatrzenia wsi w wodę z wodociągów nie nastąpił równocześnie z rozwojem systemów odprowadzania i oczyszczania ścieków. W roku 1988 tylko 1376 (13%) mieszkańców wsi z ok. 2200 miejscowości korzystało z kanalizacji zbiorczej. Rozbudowa wodociągów zwiększyła od 5 do 10 razy ilość powstających ścieków bytowo—gospodarczych.

Uporządkowanie gospodarki wodno- ściekowej na terenach wiejskich:

• budowy około 4400 oczyszczalni ścieków

• budowy 23000 km sieci kanalizacyjnej

Kanalizacja - zespół urządzeń i budowli inżynierskich, których zadaniem jest odprowadzenie z obszaru zabudowanego wszystkich rodzajów ścieków powstających w wyniku życia ludności oraz wód opadowych.

Ścieki powstają w wyniku wykorzystania wody przez wodociągi i dzielimy je na:

1. bytowo - gospodarcze - składają się na nie spłukiwanie fekali, cele higieniczne, cele gospodarcze, przygotowanie posiłków, mycie naczyń, pranie, sprzątanie

2. przemysłowe - ścieki zakładów produkcyjnych powstałe w wyniku technologii stosowanej w zakładzie i ścieki związane z pobytem ludzi w zakładzie

3. opadowe -- powstałe z wód opadowych, oraz topniejącego śniegu

Ścieki bytowo - gospodarcze oraz ścieki opadowe odprowadzane są przez jeden układ kanalizacyjny (ścieki komunalne). Jako niebezpieczne pod względem sanitarnym muszą być odprowadzone krytymi kanałami, a potem skierowane do odbiornika i oczyszczone.

Klasyfikacja kanalizacji:

1. wg kryterium zasięgu terenowego kanalizacji pozwala wyróżnić:

• kanalizacja indywidualna

• kanalizacja zbiorowa:

• lokalna - obejmuje 1 osiedle lub zakład przemysłowy

• grupowa - obejmuje kilka osiedli lub zakładów przemysłowych

Kanalizacja indywidualna - odprowadza ścieki poza budynek i oczyszcza je w obrębie gospodarstwa

Kanalizacja zbiorowa - odprowadza ścieki poza osiedle i transportuje do oczyszczalni

2. wg kryterium sposobu transportu ścieków pozwala rozróżnić:

• K. bezodpływowa - transport ścieków od miejsca powstania do gromadzenia za pomocą pojazdów ASENIZACYJNYCH

• K. odpływowa - usuwanie ścieków przy pomocy kanałów

3. wg kryterium stopnia kompletności spełnienia przez kanalizację jej funkcji

• K. pełna - usuwanie i oczyszczanie wszystkich rodzajów ścieków

• K. częściowa - usuwanie tylko jednego rodzaju ścieków np. bytowo - gospodarczych

4. wg kryterium poziomu segregacji usuwanych ścieków

• K. ogólnospławną

• K. rozdzielczą

• K. półrozdzielczą

Kanalizacja ogólnospławna:

Odprowadza ścieki wspólną siecią kanalizacyjną. Przekroje kanałów są wymiarowane na spływy deszczowe obliczone na deszcze krótkotrwałe o dużym natężeniu. Są całkowicie wypełnione tylko w czasie intensywnych opadów , występuje wtedy okresowe jej przepełnienie, praca pod ciśnieniem, a nawet możliwością podtopienia terenu. W celu odciążenia kolektorów przy opadach intensywnych stosuje się przelewy burzowe i burzowce. Ich zadaniem jest odprowadzenie ścieków bytowo -- gospodarczych i przemysłowych rozcieńczonych opadowymi wodami bezpośrednio do odbiorników

(najkrótszą drogą). Pod względem sanitarnym spełnia zadanie, pod względem ekonomicznym jest najtańsza.

Kanalizacja rozdzielcza:

Ścieki bytowo - gospodarcze i przemysłowe odprowadzane są oddzielnie kolektorem ścieków bytowo - gospodarczych i przemysłowych, a drugi kolektor do ścieków opadowych. Przekroje kanałów sieci bytowo - gospodarczych i przemysłowych są wymiarowane wg max. standartowych przepisów ścieków zwiększonych o ilość wód gruntowych infiltrujących do kanałów. W normalnych warunkach nie powinna pracować pod ciśnieniem. Przekroje kanałów w sieci deszczowej są wymiarowane wg spływów deszczowych. Oczyszczalnie ścieków tylko dla ścieków bytowo - gospodarczych i przemysłowych. Pod względem sanitarnym spełnia całkowicie zadania kanalizacyjne lepiej niż kanalizacja ogólnospławna.

Kanalizacja półrozdzielcza:

Ścieki bytowo - gospodarcze i opadowe są odprowadzane rozdzielnie lecz przy pewnym ich powiązaniu. To współdziałanie sieci polega na tym, że początkowa ilość ścieków deszczowych pochodzących ze spłukiwania dachów i ulic przechwytywana jest przez kanalizacje ścieków bytowo- gospodarczych, oczyszczane przy pomocy urządzeń, - separatorów ; po pewnym czasie trwania deszczu separatory zamykają się i opad przesyłany jest z kanałów deszczowych do ścieków, dalej do oczyszczalni. Przekroje kanałów wymiarowane są dla całej sieci rozdzielczej, a urządzenia przerzutów wód opadowych do sieci ściekowej. Pod względem sanitarnym spełnia całkowicie zadanie, pod ekonomicznym jest najbardziej korzystne.

5. wg kryterium hydraulicznych warunków przepływu ścieków

• K. grawitacyjna (konwencjonalna)

• K. ciśnieniowa

• K. podciśnieniowa

Wybór rodzaju kanalizacji:

Przy wyborze rodzaju kanalizacji powinniśmy rozpatrzyć następujące zagadnienia:

1. Zasięg systemu kanalizacyjnego

2. Odbiorniki i wpływ systemów na ich zanieczyszczenie

3. Standard usług kanalizacyjnych ochrony środowiska

4. Rozmieszczenie źródeł ścieków, prognoza pod względem ich ilości i zanieczyszczeń

5. Rodzaj kanalizacji

6. Rozmieszczenie oczyszczalni ścieków komunalnych

7. Ukształtowanie układu transportu ścieków

8. Sposób ograniczenia niekorzystnego wpływu systemu na środowisko

9. Zakres adaptacji istniejących układów kanalizacyjnych

10. Parametry techniczne elementów systemu

11. Warunki realizacji i działania systemu

12. Czas wykonania poszczególnych etapów kanalizacji

Ocena musi być dokonana przy zastosowaniu kryteriów ekonomicznych i funkcjonalnych. Szczególnie należy zwrócić uwagę na względy funkcjonalne. Najistotniejsze jest zaplanowanie (zapewnienie) prędkości samooczyszczania tj. prędkości przy której nie następuje wytrącenie osadów i odkładanie ich na dnie kanałów.

Preferuje się kanalizację rozdzielczą. Spośród trzech wymienionych systemów sieci kanalizacyjnej najbardziej narażone na zanieczyszczenie osadami jest sieć ogólnospławna.

Kanalizację ogólnospławną winno się stosować w przypadkach:

• rozbudowy istniejących układów sieci kanalizacyjnych

• budowy nowych układów jeżeli odbiornikami są rzeki o dużych przepływach

• budowy układów odprowadzających ścieki z terenów o silnym zanieczyszczeniu powierzchni terenu pod warunkiem, że wszystkie ścieki odprowadzane są do oczyszczalni

Kanalizację półrozdzielczą stosuje się, gdzie odbiorniki wymagają szczególnej ochrony (jeziora, zbiorniki zaporowe, potoki, itp.)

Ilość ścieków bytowo - gospodarczych zależy od:

• zużycia wody wodociągowej - decyduje to ilości ścieków

• stopnia skanalizowania jednostki osadniczej - w budynkach czy są z łazienki, czy z ubikacji; osobno ubikacja, czy kran w kuchni; czy wszystkie rodzaje ścieków są odprowadzane z jednostki osadniczej (czy wody opadowe)

• infiltracji wód gruntowych do sieci kanalizacyjnej

Scalone wskaźnik ilości ścieków w przeliczeniu na 1 mieszkańca(mieszkalnictwo, usługi, budynki użyteczności publicznej - razem)

q = q' G [dm³ * s^-1 * ha]

q - odpływ ścieków na 1 ha powierzchni

q' - odpływ jednostkowy [dm³/M*s]

G - gęstość zaludnienia [M/ha]

Ustalenie ilości ścieków opadowych

Podstawy określenia spływów deszczowych

Zagadnienia obliczenia przepływów deszczowych w sieci kanalizacyjnej sprowadza się do wyznaczenia:

• deszczu miarodajnego i jego natężenia

• współczynnika spływu

• max obliczeniowego spływu

spływ ścieków opadowych do sieci kanalizacyjnej określa się z zależności:

Q = ϕ * Ψ * q * F [dm³/s]

q - natężenie deszczu miarodajnego wywołującego spływ ( miarodajny deszcz krótko trwały o największym natężeniu ) do określenia służą inne parametry na terenach górskich a inne dla nizinnych

Ψ - współ. spływu (stosunek ilości wody deszczowej która spłynie do kanału, a ilością opadu jaki spadł na tą powierzchnie)

Ψ = Q_sp/Q_opad <1

wartość Ψ zależy od

• rodzaju pokrycia terenu

• czasu trwania deszczu

• natężenia deszczu

• pochyłości terenu

• budowy geologicznej wierzchnich warstw

• początkowego stanu wilgotności terenu

• ciepłoty powierzchni

Wg Reinholda współ. spływu można określić z zależności @@@@

ϕ - współ. opóźnienia odpływu (<1)

spowodowany jest:

• retencja terenu - czas potrzebny na dopływ do kanału zależy od spadku terenu, wielkości odwadnianego terenu

Retencja kanałowa - czas potrzebny do stopniowego wypełnienia przekroju przewodu i uzyskania prędkości założonej w kanale

ϕ - określamy z zależności

t_p - czas przepływu ścieków kanałami

t_r - czas retencji kanałów

t_k - czas koncentracji powierzchniowej

F - pow. zlewni z której ścieki opadowe spływają do kanału (wyznaczenie zlewni decyduje o wartości przepływu, podział rzeczywistych linii wododziałów)

Zasady projektowania sieci kanalizacyjnej

Projekt sieci kanalizacyjnej ma na celu ustalenie:

• układu sieci w rzucie poziomym

• układu wysokościowego sieci

• zlewni i odpływów ze zlewni

• przepływów w sieci

• wymiarów kanałów

• uzbrojenia sieci i specjalnych obiektów na sieci

• ogólnego zestawienia wskaźników techniczno - ekonomicznych

• kosztorysu sieci

Dokumentacja potrzebna do projektowania:

• plan sytuacyjno - wysokościowy kanalizowanych terenów

• plan zagospodarowania przestrzennego osiedla

• projekt wodociągu z zapotrzeb. na wodę

• dane hydrologiczne i hydrogeologiczne obszaru osiedla

• dane hydrograficzne odbiornika

Studia dokumentacji technicznej:

• projekt ogólny, koncepcyjny, wstępny (na podstawie planu zagospodarowania przestrzennego)

• projekt techniczny

• projekt techniczno - roboczy

Projekt sieci kanalizacyjnej:

1. Prędkości ścieków i spadku kanałów

Spadki kanałów wg wytycznych nie mogą być mniejsze od:

• w kanalizacji ściekowej przy średnicy przewodu d = 200 mm i = 5^o/_oo min prędkość 0,8 m/s nie mniejsza niż 0,3 m/s

• w kanalizacji deszczowej i ogólnospławnej przy średnicach d = 250 mm i = 4 ^o/_oo

• w kanalizacji ogólnospławnej przy średnicy przewodu d = 300 mm i = 3 ^o/_oo

2. Zagłębienia sieci

• zapewnienie grawitacyjnego odpływu ścieków do sieci z nieruchomości i wód opadowych

• zapewnienia dostatecz. przykrycia kanału z względu na obciążenie i przemarzanie gruntu

• unikniecie kolizji z innymi sieciami i urządzeniami podziemnymi

• ekonomię budowy i eksploatacji sieci

3. Układu sieci

Każdy układ sieci kanalizacji ściekowej, deszczowej czy ogólnospławnej składa się:

• z kanałów bocznych zbierających ścieków z budynków, z odwadniania terenu, z zakładów przemysłowych

• z kolektorów (zbieraczy), usytuowanych w najniższych pkt. układu kanalizacyjnego

• z kolektorów głównych - zbierających ścieki ze zbieraczy i odprowadzających do oczyszczalni lub odbiornika

Wśród układów sieci kanalizacyjnych należy wyróżnić:

• uk. grawitacyjne

• uk. pompowe

Na obszarze jednostki osadniczej może być

• jeden układ sieciowy

• kilka układów sieciowych

Ze względu na wzajemne powiązania kanałów i kolektorów wyróżniamy:

• układ sieci kanal. otwarty (ścieki płyną tylko jedną drogą, w razie awarii wylewają się na ulicę

• układ sieci kanal. zamknięty (ścieki mogą płynąć do odbiornika w razie potrzeby płynąć inna drogą)

4. Trasy kanału

W planie ulicy wykreśla się kanał z uzbrojeniem oraz obiektami, należy trasować równolegle do linii ulicy. Wszelkie zmiany kierunku nieprzełazowego kanału dokonuje się w studzienkach rewizyjnych.

Przekroje kanalizacyjne

(okrągłe , jajowate)

Wybór kształtu przekroju zależy od:

• warunków hydraulicznych przepływu (ilość ścieków, wymagane prędkości, napełnienie)

• warunków statycznych ( od zagłębienia kanału, szerokości wykopu, rodzaju zasypki)

• konstrukcyjnych (materiałów i elementów użytych do budowy przekrojów oraz sposobu wykonania robót)

Wybór materiału do budowy kanału zależy od:

• wymiarów kanału

• warunków hydrogeologicznych

• głębokości ułożenia kanału

• sposobu wykonania robót

Materiały użyte do budowy kanałów winny odznaczać się:

• odpowiednią wytrzymałością

• dużą gładkością

• małą nasiąkliwością

• dużą nie przepuszczalnością

• odpornością na korozję

Materiały stosowane do sieci kanalizacyjnych

• rury kamionkowe

• cegła kanalizacyjna

• rury betonowe i żelbetowe

• rury z tworzyw sztucznych

• rury żeliwne

• rury z PCV

Obliczenia hydrauliczne kanałów

Założenia ogólne

Obliczenia hydrauliczne kanałów polega na wyznaczeniu:

• wymiarów kanałów

• napełnienia ścieków

• prędkości przepływu

Podstawą do obliczeń jest określenie:

• max natężenia przepływu

• spadku dna kanału

• chropowatości ścian kanału

na długościach odcinków sieci między węzłami parametry geometryczne i hydrauliczne nie zmieniają się.

Niezmienność wymiarów kanału, spadku, chropowatości jest przyjęciem, że w kanale panuje ruch jednostajny równomierny

Linia piezometryczna zw. ścieków

Prędkość w kanałach średnią w przekroju wynikającej zależności:

do obliczeń prędkości - wzór Chezego
[m/s]

- natężenie przepływu
[m³/s]

Prędkości rzeczywiste często przekraczają prędkości krytyczne z ruchem burzliwym, rwiącym

W obliczeniach kanałów należy wyróżnić 3 fazy

• faza przepływu w kanałach otwartych - R osiąga max

• faza przepływu w przewodach pod ciśnieniem (występuje kiedy ma całkowite napełnienie, gdy kanał pracuje pod ciśnieniem)

• faza pośrednia (miedzy I, a II napełnieniem)

W zależności od wpływu chropowatości należy wyróżnić 3 zakresy przepływów:

• przepływ bez wpływu chropowatości (kanały gładkie)

• przepływ z częściowym wpływem chropowatości

• przepływ z pełnym wpływem chropowatości (stare, skorodowane rurociągi)

rury azbestowo - cementowe k = 0,8 mm

Sposób przeprowadzenia obliczeń

Obliczenie przekroju kanału wykonujemy jednym z następujących sposobów

• rachunkowe rozwiązanie równań

• korzystanie z zestawień tabelarycznych

• korzystanie z nomogramów

W praktyce kanaliz. można spotkać z następującymi przypadkami obliczeń przekrojów kanaliz:

• przy projektowaniu sieci kanaliz. (dany przepływ w kanale, spadek kanału)

Należy wyznaczyć kształt i wymiary kanału przy częściowym lub całkowitym napełnieniu. Określenie napełnienia i v - prędkości

• przy sprawdzaniu pracy wybudowanej sieci kanalizacyjnej (dany jest kształt i wymiar kanału oraz jego spadek. Przy napełnieniu określ. Q i v.

Prędkości i spadki

wyznaczenie prędkości w kanałach i odpowiadającym im spadków

• wyznaczenie miejscowych prędkości przydennych

• wyznaczenie średnich prędkości w przekrojach przy całkowitym napełnieniu przewodu

• mając tak określone prędkości i samooczyszczania przyjmuje się prędkości miarodajne do ustalenia spadków w kanałach

dla ogólnospławnej v > 1 m/s

dla innych v > 0,8 m/s

Zagłębienia sieci

w stosunku do spadków terenowych, można wyróżnić następujące przypadki:

• kanał prowadzony równolegle do terenu na przyjętej głębokości - przypadek najdogodniejszy

• kanał prowadzony z różnym zagłębieniem - przypadek ten ma miejsce gdy spadek jest mniejszy niż min spadek kanału

• kanał prowadzony w formie kaskady - zachodzi gdy spadek terenu jest większy niż przyjęty max spadek kanału

Obliczenia zagłębienia: (różnica poziomu terenu i dna kanału)

• pkt. krytyczne

• zależy od odległości kanalizowanego obiektu od kanału

• najniżej zamontowanego urządzenia sanitarnego w obiekcie

• przyjętego min spadku przykanalika

• różnice rzędnych terenu przy budynku i dnie kanału

Zagłębienie

z = g + p + d + i * L + w + (R_u1 - R_b)

z - zagłębienie kanału

g - zagłębienie poniżej terenu pomieszczenia przez które przechodzi główny przewód odpływowy

p - przykrycie głównego przewodu odpływ. min 0,5 m

d - średnica przewody odpływowego (przykanalika)

i - spadek przykanalika

L - długość przykanalika i przewodu odpływowego

w - wzniesienie dna wpustu kanałowego nad dnem kanału

R_u1 - rzędna ulicy nad kanałem

R_b - rzędna terenu

Uzbrojenie sieci kanalizacyjnej

• studzienki rewizyjne: przelotowe na kanałach

• nieprzełazowe - mniejsze d = ok. 0,6 m

• przełazowe - komora robocza o średnicy 1 - 1,4 m wys. 1,8 m; skład się z: przejścia od komory roboczej do szybu złazowego o śred. 0,8 m; a także płyty pod właz i właściwego włazu o średnicy 0,6 m

Studzienki na kanałach przełazowych

• dolna część dostosowana do kształtu i szerokości kanału przełazowego

• środkowa z cegły (murowana z sklepieniem) i płyt żelbetowych

• górna część kołowa lub włazowa

Przewietrzniki

są rozstawione między studzienkami włazowymi w odległości ok. 40 m

dzielimy na:

• przewietrzniki ślepe

• p. świetlne

zainstalowany - najwyższe punkty

Studzienki kaskadowe

Dla kanałów nieprzełazowych o średnicy 400 mm i różnicy poziomów do 4 m stosuje się studzienki kaskadowe z pionów , rurą

Uzbrojenie do płukania sieci kanalizacyjnej

Do urządzeń służących do płukania kanałów należą;

• płuczki kanałowe (zbiornik wody zainstalowany w najwyższym pkt. sieci)

• zamknięcia kanałowe (klapy, zastawki, drzwi)

Do płukania kanałów używa się

• ścieków prędkość > 0,8 m/s

• wody z płuczek (pochodzące z wody drenażowej opadowej z płuk. filtrów ze stacji uzdatniania)

Płuczki kanałowe

w zależności od układu sieci płuczki mogą być:

• centralne - duże objętości kilkaset m³, są połączone z siecią kanałów płucznych do których doprowadza się wodę do wybranych kanałów

• miejscowe - o mniejszych objętościach kilka m³ zainstalowane w najwyższych pkt. sieci kanalizacyjnych

Zamknięcia kanałowe

dzielimy na:

• korki przenośne - zakładane na wylotach kanału w czasie płukania

• klapy stałe - zakładane na wylotach kanałów rurowych o śred. 0,40 m montowane w studzienkach rozgałęzionych

• zastawki - podnoszone pionowo w prowadnicach wmontowanych w kanale; stosowane są zastawki pełno profilowe zamykające cały przekrój kanału lub półprofilowe, zamykające dolną część kanału

• zasuwy, podnoszone mechanicznie, pionowo na prowadnicach

• drzwi kanałowe, ruchome na zawiasach o osiach pionowych, są montowane przy bocznych wejściach

Przelewy burzowe

mają za zadanie odciążenie kolektora w okresach intensywnych opadów

stosuje się przelewy czołowe, skośne, półskośne, boczne - nazwy pochodzą od usytuowania osi do kolektora

Obliczenia prowadzi się aby przelewy pracowały nie zatopione

Przekraczanie przeszkód przez sieć kanalizacyjną

Do przeszkód , z którymi mogą występować kolizje sieci kanaliz. można zaliczyć:

• tunele drogowe i kolejowe

• arterie komunikacyjne

• kanały żeglugi

• magistrale wodociągowe i cieplne

• cieki wodne

• wąwozy

Przekraczanie przeszkód przez kanały może odbywać się:

• nad przeszkodą ( nie zmieniamy przekroju)

• pod przeszkodą (w formie syfonu)

Kanalizacje:

1. grawitacyjna - przepływ wody siłami natury, najmniejsza normatywna średnica ∅ 200 mm

• sanitarna - najmniejsza ∅ 400 mm

• ogólnospławna (przestarzała)

• deszczowa

• ściekowa

2. ciśnieniowa - wysoko wydajna, oszczędna (sprawne nisko-energetyczne pompy)

3. podciśnieniowa

Kanalizacja ciśnieniowa i podciśnieniowa

stosowana w terenach płaskich gdzie wyznaczenie spadków kanałów kanalizacji grawitacyjnej wymagałoby wyznaczenie rowów głębokich 6 - 7 m, a tam gdzie istnieje wysoki poziom wód gruntowych, roboty wymagały by odwodnień; stosujemy także

• w razie rozproszonej zabudowy

• campingi nad brzegami rzek i jezior

• na szkodach górniczych

Kanalizację ciśnieniową stosujemy w tych samych miejscach co kanalizację podciśnieniową

Różnica polega na tym, że ograniczeniem jest różnica wysokości między pompą ssącą z lewarem, a zw. w najniżej położonej studzience.

Dotychczas uznaje się, że różnica ta nie powinna być większa niż 2 m (praktyka)

Wymiarowanie kanalizacji ciśnieniowej polega na dobraniu dla danej sieci kanalizacyjnej odpowiednich średnic, przy czym fundamentalna różnicą pomiędzy kanalizacją ciśnieniową, a podciśnieniową z pkt. widzenia projektowania, polega na tym, że kanalizację ciśnieniową prowadzi się na głębokości przemarzania, w zasadzie równoległym do terenu i największa ∅ kanal. ciśnieniowej jest mniejsza od najmniejszej ∅ kanal. grawitacyjnej.

Podobne są uwagi dotyczące kanaliz. podciśnieniowej, z tym, że tu wymagane są specjalistyczne prowadzenie rurociągów - sposób opatentowany

Kanalizacja ciśnieniowa skład się ze studzienki, gdzie na stalowym słupie zamocowana jest pompa zanurzona w ściekach. Jest studzienką przydomową. Posiada urządzenie trzące, rozcinające odpady, a później transportuje je do kolektora

Dobór pompy polega na przełożeniu na charakterystykę pompy krzywej sprawności danego rurociągu

Z najbardziej odległej studzienki należy sprawdzić jej hydraulikę i dobrać tak średnicę idąc od najmniejszej do największej, aby prędkości ścieków nie były mniejsze od 0,5 - 0,7 m/s.

W momencie, gdy uważamy, że zdefiniowaliśmy ∅ to dla każdej studzienki, dla tego układu ∅ musimy zdefiniować pkt. pracy pompy

Następnie dla każdej studzienki robimy charakterystykę (określamy pkty. pracy)

Metody sprawdzania pracy sieci:

1. Oparta o rachunek prawdopodobieństwa (1981r. w Węgrzech Bal.......)

• stosowana przez ABS - niemiecką firmę; jest metodą sztuczną. Podzielono w niej (stworzono macierz w której dla poszczególnych przedziałów czasu pracy zestawiono ile na raz studzienek się włączy)

słabość - przyjęcie, że każda studzienka będzie tak samo pracować i w tym samym czasie (daje wielkości zawyżone)

2. Metoda symulacyjna - u nas preferowana

3. Metoda na podstawie doświadczeń zebranych z pracujących instalacji (u nas jest ich mało i są zbyt małe)

Instalacje kanalizacyjne wymagają płukania (przedmuchiwania - kompresor w celu zapobiegania zaklinowania; pompowanie pneumatyczne jest skuteczniejsze od hydraulicznego x 1 raz na dobę)

Kanalizacja podciśnieniowa - pracuje na dokładnie tych samych sieciach co ciśnieniowa. Zamiana jednej na druga jest tylko ekonomiczna

Istota polega na tym, że buduję się stację kompresorowo - próżniową

W Niemczech stosowany jest zawór umiejscawiany w studni zamiast pompy. W Polsce - zawór produkowany jest z wadami.

Rozprowadzane w Polsce zawory syst. Olszewskiego nie nadają się do niczego, a najstarszy zawór Elektrolux'a ulega często uszkodzeniom mechanicznym (trwałość 2 lata ) zasysa powietrze 0,6 - 0,7 atm. znaczne gnicie

Zawór systemu Schluffa - w Niemczech, bardzo dobrze opracowany (z. zwrotny) zasysa powietrze (+) - zwalnia proces gnicia

Opłacalność instalacji podciśnieniowej, jest powyżej 500 osób (ok. 100 studzienek)

Nie ma podstaw teoretycznych obliczania instalacji podciśnieniowej - Teorię tą obalił dr Myczka - robiąc schemat obliczeniowy kanalizacji podciśnieniowej. Da się ustalić uk. równań, który określi bilans ścieków (3 studzienki) oblicz. metodą Crossa.

Przeciętnie wg polskich doświadczeń kanaliz. ciśnieniowa jest o 30 - 40 % tańsza niż grawitacyjna, a podciśnieniowa jest tańsza jeszcze o 5 % ; wg Niemców te różnice są bardziej drastyczne

Kanalizacja podciśnieniowa - jest prawie bez obsługowa. Należy uwzględnić poziom kultury narodowej i użytkownika (użytkownik musi znać rodzaj kanalizacji i jej ograniczenia)

1

4

---