Gdańsk 6.05.2010

Politechnika Gdańska

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

Katedra Inżynierii Sanitarnej

Projekt koncepcyjny systemu wodociągowego dla miasta

Wykonała:

Prowadzący:

Prof. dr hab. inż. M. Kulbik

PROJEKT KONCEPCYJNY SYSTEMU WODOCIĄGOWEGO DLA MIASTA

Obiekt: System wodociągowy dla miasta

Zleceniodawca: Katedra Inżynierii Sanitarnej Politechniki Gdańskiej

Branża: Sanitarna

Studium dokumentacji: Projekt koncepcyjny

Zakres opracowania: System dystrybucji, transportu oraz magazynowania wody przeznaczonej do zaopatrzenia ludności.

Projektowała:

Sprawdził: Prof. Dr hab. inż. M. Kulbik

SPIS TREŚCI

1. Opis techniczny

1.1 Podstawa opracowania

Projekt koncepcyjny systemu wodociągowego dla miasta został wykonany na zlecenie Katedry Inżynierii Sanitarnej Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska Politechniki Gdańskiej w oparciu o plan zagospodarowania przestrzennego w/w miasta wraz z podkładem wysokościowym.

1.2 Przedmiot opracowania

Przedmiotem opracowania jest koncepcja sieci wodociągowej dla miasta liczącego 62,0 tys. mieszkańców zamieszkujących obszar 350 ha. Jest to nowobudowane miasto o charakterze przemysłowo - administracyjnym.

1.3 Cel opracowania

Celem projektu jest stworzenie koncepcji budowy systemu wodociągowego dla miasta Lębork. Jest to nowobudowane miasto przemysłowo - administracyjne. Omawiana sieć wodociągowa musi być tak zaprojektowana aby dostarczać odbiorcom wodę w dostatecznej ilości, pod odpowiednim ciśnieniem i o należytej jakości, a także wody na potrzeby pożarowe. Nadrzędnym celem jest zapewnienie należytej jakości wody.

1.4 Zakres projektu

Zakres projektu obejmuje:

1. Wytrasowanie sieci przewodów magistralnych

2. Obliczenie zapotrzebowania na wodę.

3. Obliczenie wydatków odcinkowych i węzłowych

4. Zwymiarowanie sieci wodociągowej

5. Obliczenie pojemności zbiornika zapasowo - wyrównawczego

6. Wydzielenie na projektowanej sieci stref ciśnienia

7. Zaprojektowanie ujęcia wody

8. Dobór pomp

1.5 Dane i założenia do projektowania

Podstawą opracowania i wykonania projektu były:

• plan sytuacyjno-wysokościowy miasta

• plan zagospodarowania przestrzennego miasta

• dane dot. rozkładu poszczególnych klas zabudowy i charakteru miasta

Dane do projektu:

Nazwa Miasta
Udział klasy V	50%
Udział klasy VI	30%
Udział klasy VII	20%
Gęstośćzaludnienia kl. V	100os./ha
Gęstośćzaludnienia kl. VI	100os./ha
Gęstośćzaludnienia kl. VII	200os./ha
Liczba kondygnacji kl. V	3
Liczba kondygnacji kl. VI	3
Liczba kondygnacji kl. VII	5
Rodzaj miasta:	Nowobudowane
Charakter miasta	Przemysłowo - administracyjny

Charakterystyka poszczególnych rodzajów (klas) zabudowy

Klasa V wyposażenia sanitarnego obejmuje zabudowę jednorodzinną o wysokości 3 kondygnacji. Lokale mieszkalne wyposażone są w instalację wodociągową i kanalizacyjną, WC a ciepła woda użytkowa przygotowywana jest w lokalnym podgrzewaczu. Gęstość zaludnienia w obrębie tej klasy wynosi 100 os./ha.

Klasa VI wyposażenia sanitarnego obejmuje zabudowę wielorodzinną o wysokości 3 kondygnacji. Lokale mieszkalne wyposażone są w instalację wodociągową i kanalizacyjną, WC a ciepła woda użytkowa przygotowywana jest w lokalnym podgrzewaczu. Gęstość zaludnienia w obrębie tej klasy wynosi 100 os./ha.

Klasa VII wyposażenia sanitarnego obejmuje zabudowę wielorodzinną o wysokości kondygnacji. Lokale mieszkalne wyposażone są w instalację wodociągową i kanalizacyjną, WC oraz centralną dostawę ciepłej wody użytkowej. Gęstość zaludnienia w obrębie tej klasy wynosi 200 os./ha.

1.6 Warunki lokalne

Miasto znajduje się w województwie Pomorskim. Jest to nowobudowane miasto przemysłowo - administracyjne.

Powierzchnia zabudowy mieszkaniowej (zaopatrywana w wodę) miasta wynosi 350 ha a liczba ludności 42 000 osób.

Większość zabudowy mieszkalnej jest skupiona po wschodniej stronie rzeki. Po drugiej stronie wspomnianego cieku wodnego zlokalizowano osiedle zabudowy klasy VI.

Tereny przemysłowe zostały ulokowane na północno - zachodnim brzegu miasta (18,5 ha) oraz na południowym krańcu miasta (19,5ha).

Tereny zieleni - parki, tereny rekreacyjne itp. - zostały skupione głównie wzdłuż rzeki przepływającej przez miasto oraz częściowo na obrzeżach miasta.

Brak bliższych danych o warunkach gruntowo - wodnych. Rzędne terenu miasta oraz jego bezpośredniego otoczenia zawierają się w granicach od 25 do 45 mnpm. Teren jest dość zróżnicowany pod względem ukształtowania.

1.7 Opis zastosowanych rozwiązań

1.7.1 Trasowanie sieci przewodów

Przebieg sieci wodociągowej przedstawiono na Rysunku 1 i 2.

Projektowana sieć jest siecią pierścieniowo - rozgałęzieniową. Zaprojektowano dwa pierścienie oraz dwa odgałęzienia.

Ujęcie wody zlokalizowano na wschód od miasta. Ujęcie jest włączone do węzła nr 1.

Zbiornik zapasowo - wyrównawczy zlokalizowano na wzgórzu na wschód od miasta. Jest to najwyższe dostępne wzgórze w bezpośrednim sąsiedztwie miasta. Zbiornik włączono w węźle nr 1.

1.7.2 Zapotrzebowanie na wodę.

Projektowany wodociąg będzie dostarczał wodę dla 42 000 mieszkańców na obszarze 350 ha. Ponadto projektowany wodociąg będzie zapewniał wodę dla zaspokojenia potrzeb przemysłu dużego oraz wodę do prowadzenia ewentualnych akcji gaśniczych.

Obliczenia liczby ludności przedstawia Tabela 1 w części obliczeniowej.

Ostatecznie po uwzględnieniu liczby mieszkańców zapotrzebowanie na wodę przedstawia się następująco:

Podsumowanie zapotrzebowania na wodę
Odbiorcy		Zapotrzeb.	Wielkość zapotrzebowania
-	-	-	[l/M*d]	[m^3/h]	[l/s]
Ludność		Qdśr
				Qdmax
				Qhmax
Przemysł duży		Qdśr
				Qdmax
				Qhmax
Ludność + przemysł duży		Qdśr
				Qdmax
				Qhmax

Szczegółowo obliczenia zapotrzebowania na podstawie normatywu z 1966 roku przedstawia Tabela 2,3 i 4.

1.7.3 Histogram rozbioru wody

Histogram dobowego rozbioru wody został opracowany w oparciu o dostarczony przez prowadzącego histogram wzorcowy.

Obliczony wg normatywu 1966r współczynnik nierównomierności godzinowej wyniósł Nh=1,21. Była to wartość najbardziej zbliżona do wartości 1,25 odpowiadającej miastu dużemu.

Po korekcie histogramu wzorcowego wyznaczono godzinę maksymalną -godzina 8-9 rano - 5,17% rozbioru dobowego, oraz godzinę minimalna - godzina 3-4 rano - 3,20% rozbioru dobowego.

Następnie z proporcji wyznaczono wielkość rozbioru minimalnego. W godzinie minimalnego rozbioru ludność zużywa ok. 111,9 l/s.

Wyniki oraz tok obliczeń znajduje się w Tabeli 5.

1.7.4 Określenie wydatków węzłowych i odcinkowych.

Wydatki węzłowe stanowiły wydatki przemysłu dużego oraz wydatki na potrzeby pożarowe.

Jak już wspomniano przemysł duży jest rozlokowany w dwóch rejonach. Całkowity pobór wody przez przemysł - 26,0 l/s podzielono proporcjonalnie do powierzchni zajmowanych przez oba rejony przemysłowe. Węzeł 10 obciążono wydatkiem 59,0 l/s a węzeł 12 wydatkiem 57,0 l/s.

Przy sprawdzaniu sieci na wypadek wystąpienia pożarów do węzłów 7 i 12 przypisano pobory pożarowe - po 20,0 l/s.

Wydatki odcinkowe wyznaczono dla odcinków przebiegających wzdłuż terenów zabudowy mieszkaniowej. Dla odcinków przebiegających przez tereny parkowe i zieleni przyjęto zerowy wydatek przewodów.

Zużycie wody na jednego mieszkańca w l/s wynosi 0,0043 w przypadku rozbioru maksymalnego oraz 0,0026 dla rozbioru minimalnego.

Układ poletek oraz zagospodarowanie przestrzenne miasta wraz z przebiegiem sieci przedstawiono na Rysunku 2.

Tok obliczeń oraz wyniki zestawiono w Tabeli 6 i 7.

Rozkład wydatków węzłowych i odcinkowych przedstawiono na schematach obliczeniowych - Rysunek 3-5.

1.7.5 Wymiarowanie sieci wodociągowej.

Projektowana sieć jest w większości siecią pierścieniową, ale występują również odcinki nie wchodzące w skład pierścieni tworzące sieć końcówkową.

Obliczenia prowadzono zgodnie z zasadami metody Crossa oraz zasadami obliczeń sieci rozgałęzieniowej.

Założono, że projektowana sieć zostanie wykonana z rur polietylenu o wysokiej gęstości (PEHD). Przyjęto chropowatość bezwzględną tych przewodów na poziomie 0,1 mm.

Projektowaną sieć zwymiarowano generalnie na sytuację rozbioru maksymalnego, gdyż jak wynika z histogramu stan zbliżony do tej sytuacji utrzymuje się przez większość doby. Jednak na niektórych odcinkach przyjęto nieco większe średnice, tak aby w przypadku rozbioru pożarowego nie wystąpiły zbyt duże prędkości przepływu i straty hydrauliczne.

Odcinek łączący sieć ze zbiornikiem został zwymiarowany na stan rozbioru pożarowego, gdyż w tej sytuacji przepływ był tam zdecydowanie wyższy niż w pozostałych sytuacjach.

Przy doborze średnic przewodów kierowano się głównie kryterium prędkości liniowej, gdyż ten parametr najlepiej odzwierciedla ew. przewymiarowanie sieci[1]. Ponieważ rury z PE są bardziej gładkie niż rury z materiałów tradycyjnych, kryterium spadku hydraulicznego jest tu nieco mniej przydatne.

Wyniki obliczeń hydraulicznych przedstawia poniższa tabela.

Dane odcinka					Qhmax		Qhmin		Qhmax+poż
Odcinek		L	DN	Di	v	i	v	i	v	i
od	do	[m]	[mm]	[mm]	[m/s]	[‰]	[m/s]	[‰]	[m/s]	[‰]
U	1
Z	1
1	2
2	3
3	4
4	5
5	6
6	7
7	2
2	8
8	9
9	10
10	11
11	4
5	12
12	13
Σ

Jak widać z powyższej tabeli w żadnej godzinie i sytuacji na żadnym odcinku sieci prędkość nie spadnie poniżej 0,6 m/s. Jak wynika z [1] dopiero poniżej prędkości 0,5 m/s zaczynają występować nienormatywne warunki eksploatacyjne mające negatywny wpływ na jakość wody.

W związku z powyższym można wnioskować, że projektowana sieć nie została przewymiarowana i zostanie zachowana należyta jakość wody.

Pełen tok obliczeń przedstawiono w Tabelach 8-11.

Schematy obliczeniowe przedstawiono na Rysunkach 3,4,5.

1.7.6 Wyznaczenie objętości zbiornika wyrównawczego.

Pojemność zbiornika wyrównawczego obliczono metodą analityczną według[4]. Wymagana pojemność części wyrównawczej zbiornika wynosi 6,45% dobowego zapotrzebowania wody - 712,3 m³.

Zbiornik będzie okrągłym zbiornikiem wieżowym.

Wysokość części wyrównawczej wynosi 12,0 m a średnica wyniesie 13,0m.

Według [4] na cele przeciwpożarowe należy zgromadzić 400m³ wody. Zatem wysokość części przeciwpożarowej wyniosła 1,0m. Dodatkowo zaprojektowano jeszcze 0,5 m na zapas wody dla celów technologicznych. Zbiornik zaczyna się napełniać o godzinie 22⁰⁰. Stan maksymalny osiąga o godzinie 7⁰⁰.

Obliczenie pojemności zbiornika przedstawiono w Tabeli 12.

1.7.7 Wyznaczenie wymaganych ciśnień gospodarczych oraz ciśnień maksymalnych

Dla zabudowy niskiej, 3- kondygnacyjnej (5 i 6 klasa zabudowy) wymagane ciśnienie wynosi 19,0m a zalecane maksymalne 28,5m. Dla zabudowy wysokiej (7 klasa) odpowiednio 25 i 37,5m. Jako ciśnienie maksymalne nieprzekraczalne przyjęto wartość 0,6 MPa czyli 60,0m słupa wody.

Dla sytuacji wypływów pożarowych wymagane minimalne ciśnienie wynosi 20,0 m. W przypadku możliwości dojazdu do hydrantów wozami strażackimi z motopompami ciśnienie minimalne wynosi 7,0m.

Profile terenu oraz linie ciśnień przedstawiono na Rysunku 7.

1.7.8 Strefowanie sieci wodociągowej

Koncepcję strefowania przedstawiają Rysunki 1 i 7.

1.7.9 Ujęcie wody podziemnej

Zaproponowano zaopatrzenie miasta wodą z ujęcia wody podziemnej. Ujęcie to zlokalizowano na wschód od miasta w terenie o rzędnej mnpm.

Ujęcie składa się z 4 studni głębinowych połączonych po dwie na 2 rurociągach. Rozstaw między studniami wynosi ok. 150m. Każdy z dwóch rurociągów doprowadza wodę z dwóch studni do stacji uzdatniania.

W stacji uzdatniania wody woda jest poddawana zabiegom fizyko - chemicznym mającym na celu uzyskanie należytej jakości wody. Przyjęto stratę hydrauliczną na ciągach technologicznych w wysokości 8,0m słupa wody. Po uzdatnieniu woda wpływa do zbiornika wody czystej. Rzędna zwierciadła wody w tym zbiorniku kształtuje się na poziomie 32,00 m.n.p.m. Następnie woda trafia do pompowni 2-go stopnia gdzie ciśnienie podnoszone jest z poziomu 88,00 m.n.p.m. na 168,70 m.n.p.m. i kierowana do sieci magistralnej. Zbiornik wody czystej jest zbiornikiem terenowym o pojemności 296 m³ (odpowiadającej 20 minutom pracy pomp). Jest to tak zwany zbiornik ruchowy, gromadzący wodę potrzebną do rozruchu pomp. Ujęcie dostarcza 256 l wody na sekundę, czyli ok. 900 m³/h. Ujęcie pracuje w trybie 24 godzinnym ze stałą wydajnością.

Schemat ujęcia został przedstawiony na Rysunku 6.

Obliczenia hydrauliczne zestawiono w Tabeli 13.

1.7.10 Pompownie

W ramach projektowanego układu wodociągowego znajdują się 2 pompownie. Jedna pompownia jest zlokalizowana na ujęciu - pompownia 2-go stopnia, a druga pompownia jest pompownią sieciową.

Zadaniem pompowni 2-go stopnia jest podniesienie ciśnienia z poziomu zwierciadła wody w zbiorniku ruchowym (22,00mnpm) do poziomu 11,70mnpm - tak aby umożliwić uzyskanie wymaganego ciśnienia gospodarczego. Wymagana wysokość podnoszenia tej pompowni wynosi 47,7m a wydajność 2500 m³/h. Pompownia 2-go stopnia jest zlokalizowana zaraz obok zbiornika wody czystej. Zwierciadło wody w tym zbiorniku powinno znajdować się powyżej osi wirników pomp.

Pompownia sieciowa P1 - podnosi ciśnienie na obszarze zasilanym z odcinków 15-12. Jak już wspomniano jest to pompownia pożarowa która ma zapewnić uzyskanie odpowiedniego ciśnienia do gaszenia pożarów. Wymagana wydajność pompowni wynosi 310 m³/h, a wymagana wysokość podnoszenia 75,5m. Ze względu na zmienny w ciągu doby pobór wody pompy w pompowni P1 powinny mieć płynną regulację wydajności (zasilanie przez falownik).

Dobór pomp

Doboru pomp dokonano na podstawie charakterystyk z katalogu pomp firmy GRUNDFOSS. Charakterystyki pomp z naniesionymi punktami pracy przedstawiono w załączniku. Pompy dobrano na następujące parametry:

Pompownia 2-go stopnia na ujęciu:

Wymagana wysokość podnoszenia:

H=15557,70m.

H_g=364,75m - wysokość geometryczna

H_s=12,95m - wysokość strat

Wymagana wydajność:

Q=1850,0 m³/h

Zastosowano 4 pompy typu NK 125 - 315/315 + jedna pompa rezerwowa. Pompy pracują ze stałym wydatkiem i stałą wysokością podnoszenia w optymalnym zakresie sprawności.

Pompownia sieciowa PS1:

Wymagana wysokość podnoszenia:

H=35,50m.

H_g=11,4m - wysokość geometryczna

H_s=19,1m - wysokość strat

Wymagana wydajność:

Q=806 m³/h

Zastosowano 3 pompy typu NK 125-200/248 + jedna pompa rezerwowa. Pompy pracują ze zmienną wydajnością i ciśnieniem - płynna regulacja przy pomocy falowników

Pompy do studni głębinowych:

Wymagana wysokość podnoszenia:

H_1,3=36,04m

Typ: SP 300-1LG

H_2,4=41,50m

Typ: SP 270-1DG

Wymagana wydajność:

Q=1200,0 m³/h

1.7.11 Sieć przewodów, obiekty na sieci oraz uzbrojenie

Sieć przewodów zaprojektowano jako sieć pierścieniowo - końcówkową. Sieć składa się z dwóch pierścieni oraz 2 odgałęzień. Zaproponowano aby rurociągi były wykonane z rur z polietylenu o wysokiej gęstości PEHD PE 100. Rury polietylenowe cechują się dużą gładkością ścianek dzięki czemu występują mniejsze straty ciśnienia. Ponadto rury z PE znacznie wolniej się starzeją - trudniej zarastają. Rury te są dodatkowo lżejsze - można je transportować w długich odcinkach przez co minimalizuje się ilość połączeń oraz skraca czas budowy. Połączenia rur (odcinków prostych) - przez zgrzewanie doczołowe. Połączenia z armaturą - połączenia kołnierzowe. Rury z PE są produkowane w znormalizowanych typoszeregach wymiarowych, w związku z czym nie ma problemu z wyborem konkretnego producenta, a dodatkowo jest większy wybór średnic.

Przyjęto stałe zagłębienie osi rurociągu na poziomie 2,0 m - ze względu na przemarzanie gruntu oraz występowanie obciążeń dynamicznych od ruchu drogowego.

Łączna długość projektowanej sieci wynosi 5730 m.

Udział w długości poszczególnych średnic zamieszczono poniżej:

DN	L
[mm]	[mb]
140
160
225
250
280
315
450
500
Σ=

Opisana wyżej sieć przewodów współpracuje z poniższymi obiektami.

Zbiornik wody czystej jest zbiornikiem terenowym zlokalizowanym na terenie ujęcia wody. Ze zbiornikiem wody czystej współpracuje pompownia 2-go stopnia. Zbiornik ten ma pojemność 500 m³, średnicę 12,6m i wysokość 6,0m. Zwierciadło wody w tym zbiorniku stabilizuje się na rzędnej 60,00 mnpm. Rzędna dna 28,00mnpm. Zbiornik ten należy zabezpieczyć przed wpływem niskich temperatur stosując nasyp ziemny o grubości ok. 1,0m. Zbiornik wykonany jako konstrukcja monolityczna żelbetowa.

Zbiornik zapasowo - wyrównawczy będzie zbiornikiem początkowym, wieżowym posadowionym poza miastem w terenie o rzędnej 90 mnpm.

Dane o zbiorniku zapasowo - wyrównawczym:

Rzędna dna:		[mnpm]
Rzędna zwierciadła wody w stanie max:		[mnpm]
Rzędna zwierciadła wody w stanie min:		[mnpm]
Rzędna zwierciadła wody w stanie poboru pożarowego:		[mnpm]
Średnica zbiornika:		[m]
Wysokość części wyrównawczej:		[m]
Pojemność części wyrównawczej:		[m^3]
Wysokość części pożarowej:		[m]
Pojemność części pożarowej:		[m^3]
Wysokość części technologicznej:		[m]
Pojemność części technologicznej:		[m^3]
Całkowita pojemność zbiornika:		[m^3]

Zbiornik ten jest połączony z węzłem 1. Zbiornik należy wykonać jako konstrukcję żelbetową.

Ujęcie wody podziemnej Ujęcie jest włączone do sieci w węźle 1. Szczegółowy opis ujęcia w punkcie 1.7.9. oraz na Rysunku nr 6.

Pompownie - w projektowanym układzie pracują dwie pompownie opisane w punkcie 1.7.10

Na sieci przewidziano zastosowanie następującego uzbrojenia:

Zawory zwrotne:

Zastosowano zawory zwrotne przed i za pompowniami.

Zasuwy:

Zasuwy zostały rozmieszczone zostały we wszystkich węzłach na każdym odgałęzieniu w celu zamknięcia odcinków w razie awarii, przy zmianach średnicy przewodów oraz na pompowniach, ujęciu i zbiorniku.

Hydranty:

Zgodnie z przepisami na wszystkich odcinkach zastosowano hydranty w odległości, co 150 m.

Reduktory:

Zastosowano jeden reduktor na odcinku 11-12. Nastawa reduktora 43,7m.

Odpowietrzniki:

Odpowietrzniki rozmieszczono w najwyższych punktach przewodu oraz przed zasuwami w celu odpowietrzenia odcinka leżącego poniżej w przypadku jej domknięcia.

Odwodnienia:

Rozmieszczono je w najniższych punktach przewodu w celu opróżnienia go z wody w razie potrzeby. Konieczne jest również ich umieszczenie powyżej zasuw na przewodach opadających.

Przejścia specjalne

Projektowana sieć przebiega wzdłuż głównych ciągów komunikacyjnych miasta, które krzyżują się z linią kolejową oraz innymi ciągami komunikacyjnymi.

Przy przejściach pod torami kolejowymi, drogami oraz ulicami należy zastosować rury osłonowe zabezpieczające projektowane rurociągi przed uszkodzeniami mechanicznymi. Zaleca się wykonanie rur osłonowych z rur stalowych (zabezpieczonych antykorozyjnie) o średnicy wewnętrznej umożliwiającej swobodne wsunięcie rury przewodowej na płozach.

Bloki oporowe

Należy stosować żelbetowe bloki oporowe na wszystkich załamaniach rurociągów oraz fundamenty betonowe pod armaturą w celu zabezpieczenia w/w elementów przed przemieszczeniem i uszkodzeniem w przypadku wystąpienia uderzenia hydraulicznego.

Rozmieszczenie elementów uzbrojenia sieci przedstawiono na Rysunku 1. Ponadto rozmieszczenie odpowietrzników i odwodnień zostało pokazane na Rysunku 7.

1.7.12 Wnioski

Zaproponowana koncepcja zapewnia spełnienie wszystkich założeń z punktu 1.3, a więc zapewni dostarczenie odbiorcom wody w wymaganej ilości, pod wymaganym ciśnieniem oraz o należytej jakości.

Największą zaletą proponowanych rozwiązań jest taki dobór średnic rurociągów, że zostaną zachowane wysokie prędkości przepływu. Dzięki temu woda nie będzie zbyt długo przebywała w sieci i zostanie zachowana wymagana jakość wody dostarczanej odbiorcom[1].

Dodatkowym atutem proponowanej koncepcji jest utrzymanie wszystkich zaprojektowanych pierścieni, co zwiększa pewność dostaw wody oraz dodatkowo stabilizuje ciśnienie - jest to szczególnie istotne w przypadku rozbiorów pożarowych.

Do budowy rurociągów zaproponowano wykorzystanie nowoczesnych materiałów - polietylen. Dzięki temu zostaną zminimalizowane straty ciśnienia, sieć będzie mniej wrażliwa na skutki ew. uderzenia hydraulicznego oraz będzie ułatwiona jej budowa. Ponadto dzięki dużemu wyborowi średnic można łatwiej uzyskać oczekiwane parametry hydrauliczne pracy sieci.

Jak już wspomniano projekt koncepcyjny jest fazą początkową projektowania sieci wodociągowej. Ponadto przed przystąpieniem do następnej fazy projektowania, należałoby wykonać model symulacyjny projektowanej sieci i dokładnie zweryfikować rozkład wszystkich parametrów w czasie i przestrzeni[1].

Literatura

1. M. Kulbik „Komputerowa symulacja i badania terenowe miejskich systemów wodociągowych” ; Wyd. PG 2004

2. M. Kulbik, R. Edel „Tablice do obliczeń hydraulicznych przepływu cieczy w kanałach zamkniętych”; Wyd. PG

3. W. Petrozolin „Projektowanie sieci wodociągowych” Wyd. Arkady 1974

4. T. Gabryszewski „Wodociągi” Wyd. Arkady 1983

2.0 Obliczenia

2.1 Dane wyjściowe. Obliczenie liczby ludności.

Nazwa Miasta
Udział klasy V	50%
Udział klasy VI	30%
Udział klasy VII	20%
Gęstośćzaludnienia kl. V	100os./ha
Gęstośćzaludnienia kl. VI	100os./ha
Gęstośćzaludnienia kl. VII	200os./ha
Liczba kondygnacji kl. V	3
Liczba kondygnacji kl. VI	3
Liczba kondygnacji kl. VII	5
Rodzaj miasta:	Nowobudowane
Charakter miasta	Przemysłowo - administracyjny

Tabela 1

Obliczenie liczby ludności
Całkowita pow. zamieszkania: F=			350,00	[ha]
Klasa wyposażenia sanitarnego	Udział procentowy danej klasy	Gęstość zaludnienia	Pow. danej klasy	Liczba ludzi zamieszk. daną klasę
-	[%]	[M/ha]	[ha]	[m]
V	50	100	175,0	17500
VI	30	100	105,0	10500
VII	20	200	70,0	14000
	Łączna liczba ludności miasta:			42000

2.2 Obliczenie zapotrzebowania na wodę według normatywu z 1966 roku.

Tabela 2.

Rodzaj zapotrzebowania

Obliczenia pomocnicze; zastosowane tablice; materiały źródłowe

Wsk. zapotrzebowania

[dm^3/(M*d)]

Qdśr

Qdmax

Qhmax

1

2

3

4

5

A. Średnie dobowe zapotrzebowanie

Gospodarstwa domowe

Qd=

17500*125+10500*160+14000*185

=

153,8

42000

153,8

Pracownicy urzędów i zakładów

Tabl. 2-1 Petrozolin "Proj. Sieci Wodoc."

=

15

15

Zakłady użyteczności publicznej

Tabl. 2-2 Petrozolin "Proj. Sieci Wodoc."

=

30

30

Razem ludność:

Sumaryczne średnie dobowe zapotrzeb. ludności

198,8

Cele ogólnokomunalne

Tabl. 2-6Petrozolin "Proj. Sieci Wodoc."

25%z24=

6

6,0

Drobny przemysł

Tabl. I-13 Gabryszewski "Wodociągi"

10%z154=

15,4

15,4

Duży przemysł -oddzielnie

Razem:

220,1

Straty wody

10%+5% z 220,1=

33,0

33,0

Ogółem:

Sumaryczne średnie dobowe zapotrzebowanie

253,1

B. Maksymalne dobowe zapotrzebowanie

Ludność

Dla Nd = 1

Materiały analogicznie jak dla "A"

153,8

Urzędy oraz zakłady użyteczności publ.

45

Drobny przemysł

15,4

Współczynnik nierównom. dobowej dla ludności:

NdL=

17500*1,2+10500*1,1+14000*1,1

=

1,14

42000

Nierównomierność dobowa wyniesie:

0,14*153,8+0,10*15+0,10*30+0,15*15,4=

28,6

28,6

Razem:

242,7

Cele ogólnokomunalne

100%z24=

24

24,0

Straty wody

j.w.

33,0

Ogółem:

Sumaryczne maksymalne dobowe zapotrzebowanie

299,7

C. Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie

Ludność, urzędy, zakłady użyt. publ. drobny przem.

Dla Nh=1

Materiały analogicznie jak dla "A" i "B"

242,7

Współczynnik nierównom. godzinowej dla ludności:

NhL=

17500*1,3+10500*1,2+14000*1,1

=

1,24

42000

Nierównomierność godzinowa wyniesie:

0,21*(1,14*153,8)+1,2*(1,10*15)+1,2*(1,1*30)=

96,0

96,0

Straty wody

j.w.

33,0

Ogółem:

Sumaryczne maksymalne godzinowe zapotrzebowanie

371,7

przyjęto:

372

Tabela 3.

Duży przemysł	A. Średnie dobowe zapotrzebowanie
		Tabl. I-13 Gabryszewski "Wodociągi"
		70%z154=	107,6					107,6
		Straty wody w przemyśle - 15% z			107,6=16,1			16,1
		Ogółem średnie dobowe zapotrzebowanie przemysłu						123,8
		B. Maksymalne dobowe zapotrzebowanie
		Tabl. I-13 Gabryszewski "Wodociągi"
		Dla Nd=1
		70%z154=	107,6						107,6
		Dla Nd=	1,15	Nierównomierność wyniesie:					16,1
		Razem:							123,8
		Straty wody w przemyśle - j.w							16,1
		Ogółem maksymalne dobowe zapotrzebowanie przemysłu:							156,1
		C. Maksymalne zapotrzebowanie godzinowe
		Tabl. I-13 Gabryszewski "Wodociągi"
		Nh=1 Dla przemysłu zatem Qhmax=Qdmax								156,1
		Ogółem przemysł:								156,1

Tabela 4. Bilans zapotrzebowania na wodę.

Podsumowanie zapotrzebowania na wodę
Odbiorcy		Zapotrzeb.	Wielkość zapotrzebowania
-	-	-	[l/M*d]	[m^3/h]	[l/s]
Ludność		Qdśr
				Qdmax
				Qhmax
Przemysł duży		Qdśr
				Qdmax
				Qhmax
Ludność + przemysł duży		Qdśr
				Qdmax
				Qhmax

2.3 Histogram rozbioru wody

Wyniki bilansu wg. Normatywu z 1966 roku dla ludności.

Q_hmax = 1 l/s

Q_dmax = l/s

Nierównomierność godzinowa:

N= Q_hmax/Q_dmax=1/46=1,24 [-]

Średnia godzinowa produkcja wody na ujęciu = 100% / 24h = 4,167 %/h (wielkości rozbioru dobowego)

Poprawka procentowego rozbioru wody przez ludność dla godziny Q_hmax dla wyników bilansu wg normatywu z 1966 roku.

Q_{hmax%_popr} = N * 4,167 = 1,24*4,167 = 5,17 %

Tabela 5.

Histogram dobowego rozbioru wody
Godziny		Godzinowy rozbiór w % rozbioru dobowego		Godzinowy rozbiór w % rozbioru dobowego poprawiony dla bilansu 1966
od	do	Ng=	1,25
0-1		3,35		3,35
1-2		3,25		3,25
2-3		3,30		3,30
3-4		3,20		3,20
4-5		3,25		3,25
5-6		3,40		3,40
6-7		3,85		3,85
7-8		4,45		4,45
8-9		5,20		5,17
9-10		5,05		4,70
10-11		4,85		4,81
11-12		4,60		4,80
12-13		4,60		4,80
13-14		4,55		4,73
14-15		4,75		4,75
15-16		4,70		4,70
16-17		4,65		4,65
17-18		4,35		4,35
18-19		4,40		4,30
19-20		4,30		4,30
20-21		4,30		4,24
21-22		4,20		4,20
22-23		3,75		3,75
23-24		3,70		3,70
	Σ=	100,00		100,00
Rozbiór max w [%]			Rmax=	5,17
Rozbiór min w [%]			Rmin=	3,20

Wykres 1.

Wyznaczenie wielkości rozbioru przez ludność w godzinie rozbioru minimalnego:

2.4 Obliczenie wydatków odcinkowych dla rozbioru maksymalnego i minimalnego

Tabela 6.

2.5 Wydatki / rozbiory węzłowe

Tabela 7.

2.6 Wymiarowanie sieci pierścieniowej metodą Crossa dla rozbioru maksymalnego

Tabela 8.

2.7 Obliczenia hydrauliczne sieci pierścieniowej metodą Crossa dla rozbioru minimalnego

Tabela 9.

2.8 Obliczenia hydrauliczne sieci pierścieniowej metodą Crossa dla rozbioru maksymalnego i pożarowego

Tabela 10.

2.9 Wymiarowanie i odcinków nie wchodzących w skład pierścieni.

Tabela 11.

2.10 Obliczenie pojemności zbiornika wyrównawczego i ruchowego

Tabela 12.

2.11 Obliczenia hydrauliczne ujęcia wody

Tabela 13.

Obliczenia hydrauliczne ujęcia wody podziemnej.

Punkt Obiekt

Odcinek

L

DN

Di

k

Qobl

i

Δh

v

Rzędna zw. wody w studni

H pompy

Rzędna l.c.

[m]

[mm]

[mm]

[mm]

[l/s]

[‰]

[m]

[m/s]

[m.n.p.m]

[m]

[m.n.p.m]

Objaśnienie oznaczeń

S1,S2

Studnie głębinowe

F

Stacja filtrów

ZWC

Zbiornik wody czystej

3.0 Rysunki

Rysunek nr 1 - Plan sytuacyjno - wysokościowy z naniesioną projektowaną siecią wodociągową; Skala 1:10 000

Rysunek nr 2 - Zagospodarowanie przestrzenne miasta. Podział obszaru miasta na poletka.; Skala 1:-

Rysunek nr 3 - Schemat obliczeniowy sieci w godzinie maksymalnego rozbioru wody

Rysunek nr 4 - Schemat obliczeniowy sieci w godzinie minimalnego rozbioru wody

Rysunek nr 5 - Schemat obliczeniowy sieci w godzinie maksymalnego rozbioru wody + pożary

Rysunek nr 6 - Schemat ujęcia wody podziemnej.

Rysunek nr 7 - Profile magistral wodociągowych z naniesioną linią ciśnienia i koncepcją strefowania; Skala 1:400/10000

Załączniki

Charakterystyki pomp

Karta katalogowa rur z PEHD

Opis metodyki obliczania strat ciśnienia

11

---