PODSTAWOWE POJĘCIA
MIEJSKI UKŁAD WODOCIĄGOWY (dystrybucja) – stanowi zespół współdziałających elementów składowych(obiektów i urządzeń) których zadaniem jest dostarczenie odbiorcom potrzebnej ilości wody pod odpowiednim ciśnieniem przy zachowaniu jej normatywnych wymagań. (Kiedyś jakość wody badało się u dostawcy wody, a teraz u odbiorcy)
SYSTEM WODOCIĄGOWY – dwa lub więcej współpracujące układy hydrauliczne dostarczające wodę
SIEĆ WODOCIĄGOWA – element układu lub systemu wodociągowego - liniowa struktura geometryczna (przewody, rurociągi o różnej funkcji)
- no. Tranzytowy – rurociąg od ujęcia do obszaru zabudowy, charakteryzuje się tym, że nie powinno być do niego innych podłączeń sieci
- podział ze względu na ważność w obszarze zasilającym:
* magistrale- czerpią z rurociągu tranzytowego wodę i dostarczają do skupisk odbiorców
* sieć rurociągów rozprowadzających – czerpią wodę z magistral do odbiorców, do jakiegoś osiedla mieszkaniowego
* struktura sieci rozdzielczej- (w osiedlu) jest połączona z konkretnym odbiorcą
Nie ważna jest średnica rurociągu tylko to jaką pełnia funkcję
PRZYŁĄCZE- punkt w którym łączy się sieć z budynkiem odbiorcy – max do 15 metrów
RODZAJE SIECI :
- sieć pierścieniowa – do dowolnego punktu woda może dopływać z kilku stron
- sieć rozgałęziona – woda do odbiorcy dopływa z jednego kierunku
- sieć pierścieniowo rozgałęziona – układ mieszany
KLASYFIKACJA UKŁADÓW SIECI WODOCIĄGOWEJ:
Np. od sposobu wykorzystania zasobów wodnych:- system ogólnego przeznaczenia; - system półrozdzielczy; - system rozdzielczy
Od wielkości systemu:- lokalne; - centralne; - grupowe; - regionalne; - okręgowe
Najczęstsza klasyfikacja:
Według struktury hydraulicznej:
- sposób zasilania w wodę systemu: * grawitacyjny – źródło wyżej położone od obszaru zasilania ; * pompowy – wytwarzamy sztuczne ciśnienie, źródło jest za nisko by woda sama dopłynęła; * mieszany
- od liczby źródeł zasilania:* system 1 źródłowy; * system wieloźródłowy
- od liczby stref ciśnienia: * system 1 strefowy; * system wielostrefowy
STRUKTURA SYSTEMU WODOCIĄGOWEGO w zależności od potrzeb i uwarunkowań lokalnych jest różny, podstawowe elementy
- ujęcie wody
- stacje uzdatniania wody (nie zawsze musi być bo woda może spełniać warunki normatywne
- pompownia (nie ma tego system grawitacyjny) są różne pompownie np. I stopnia, II stopnia
- różnego rodzaju zbiorniki np. zapasowo-wyrównawcze, wieże ciśnienia, zbiorniki stacyjne, zbiorniki wody surowej, uzdatnionej
2) UKŁADY POMPOWE
Mamy układy 1 strefowe i wielostrefowe
SCHEMAT UKŁADU WODOCIĄGOWEGO : 1. ujęcie wody powierzchniowe, 2. studnie zbiorcze, 3. pompownie I stopnia, 4. stacja uzdatniania wody, 5. zbiornik terenowy dolny, 6. pompownie II stopnia, 7.przewód tłoczny tranzytowy, 8.sieć rozdzielacza, 9. zbiornik górny końcowy
SCHEMAT UKŁADU WODOCIĄGOWEGO BEZ STACJI UZDATNIANIA WODY: 1. ujęcie wody podziemnej (infiltracja), 2. pompownie, 3. rurociąg tranzytowy, 4. sieć rozdzielcza, 5. zbiornik wyrównawczy końcowy
SCHEMAT UKŁADU WODOCIĄGOWEGO GRAWITACYJNEGO: 1. ujecie wody źródlanej, 2, zbiornik ujściowy terenowy przepływowy, 3. rurociąg grawitacyjny tranzytowy, 4.sieć rozdzielcza
3)ZASADY OBLICZANIA ZAPOTRZEBOWANIA NA WODĘ
Z dokładnością do 20%,
Systemy wodociągowe projektuje się na co najmniej 20 lat
Liczy się w oparciu o normatywne wskaźniki zużycia wody – zawarte w normie- 1966, 1978- normy te nie są odpowiednie w obecnych czasach
OPRACOWANIE NORM (METODY):
- z informacji przekazywanych przez przedsiębiorcę wodociągowego i statystycznie obliczamy wskaźniki [dm3/Md]
- analizując wszystkie potrzeby cząstkowe np. mycie, spożycie, pranie
Konsumpcję cząstkowe zużycia wody np. w Holandii:
- spłukiwanie miski ustępowej 43 [dm3/Md]
- kąpiel pod natryskiem 38 [dm3/Md]
- pranie w pralce 27 [dm3/Md]
- zmywanie maszynowe lub ręczne 8,5 – 9 [dm3/Md]
- kąpiel w wannie 8 [dm3/Md]
- pranie ręczne 2,5 [dm3/Md]
- korzystanie z umywalki [dm3/Md]
- inne 3,5 [dm3/Md]
SUMA 136 [dm3/Md]
SKĄD MAMY INFORMACJE O ZUŻYCIU WODY
- wodomierze w studni
- ilość wody pobierana z ujęcia
- ilość wody po uzdatnieniu
- urządzenia w poszczególnych obiektach
CZYNNIKI DECYDUJĄCE O ZUŻYCIU WODY:
- poziom życia ludności – im poziom wyższy tym większe zużycie
Największe USA 370 [dm3/Md]
Kanada 280 [dm3/Md]
Japonia 260 [dm3/Md]
Szwajcaria, Austria, Włochy 260 [dm3/Md]
Szwecja 195 [dm3/Md]
Norwegia 165 [dm3/Md]
Polska 140 [dm3/Md]
Hiszpania 130 [dm3/Md]
- standard wyposażenia mieszkań w urządzenia sanitarne
- charakter zabudowy (jednorodzinne - mniejsze, wielorodzinne - większe)
- przemysł : rodzaj, wielkość (wodochłonny czy niewodochłonny)
- rodzaj usług
- warunki klimatyczne
- taryfa opłat za wodę (opłata stała i zmienna)
- marnotrawstwo wody, przecieki np. uszkodzenia spłuczki
STRATY NA SIECI WODOCIĄGOWEJ – to najczęściej różnica objętości wody wyprodukowanej i sprzedanej
PRZYCZYNY STRAT WODY:
A) RZECZYWISTE
- przecieki lub uszkodzenia sieci i uzbrojenia:
* pęknięcia rurociągu
* rozszczelnienie złącza
* perforacja rur spowodowana korozją
* uszkodzenie armatury
- ponadnormatywne ciśnienie lub/i gwałtowne zmiany w sieci powodują
* zwiększoną częstość uszkodzeń i ich powtarzalność
* intensyfikację nieujmowanych przecieków
* wzrost przecieku wskutek nieszczelności instalacji wewnętrznej
- niekontrolowany wypływ ze zbiorników w skutek
* nieszczelności konstrukcji budowli
* niewłaściwego nadzoru pracy układu
- niekontrolowany pobór wody na potrzeby
* zapotrzebowania przeciw pożarowe
* płukania sieci i zbiorników
* przemywania sieci
* sanitarn
- porządkowe
B) POZORNE
- błędy pomiaru z przewodu
* dokładności pomiarowej wodomierzy
* nieprawidłowego doboru wielkości i klasy wodomierza
* bezwładności (inercji) wodomierzy
* wady wodomierza
* błędnego odczytu
* niejednoznaczności odczytu
- błędy bilansowania
* różne okresy fakturowania (od 1999r.)
* niepełne oprogramowanie odbiorców (sprzedaż ryczałtowa)
Około 68% starty rzeczywiste
Około 32% straty pozorne (23% błędy pomiarów, 9% reszta pozornych)
- WSKAŹNIKI STRAT OKREŚLONY „ WZGLĘDNE STRATY” – ANALITYCZNY:
Wstr = (VDS – VSP)*100%/VDS VDS- objętość wody dostarczonej VSP- objętość wody sprzedanej
Waha się 6-40% to straty
- WSKAŹNIK STRAT JEDNOSTKOWYCH
Stosunek objętości wody utraconej w danym przedziale czasu odniesiony do długości sieci wodociągowej np. m3/d*km
5-12,5 m3/d*km starty dopuszczalne, im mniejsza średnica rury tym większy wskaźnik, 80 mm średnic minimalna dla sieci wodociągowej
Do określania strat wody w Niemczech – jednostkowe straty właściwe uzależnia się od rodzaju gruntu na którym kładzie się rurociąg (szacuje się 2,4 – 14,4 m3/d*km)
Dopuszczalne straty
Polska 15 m3/d*km
Anglia , Walia 11,8 m3/d*km
Tokio i Zarach 10,6 m3/d*km
NIERÓWNOMIERNOŚĆ POBORU WODY:
Konsumpcja wody ma charakter deterministyczny – losowy
Zmienność zużycia wody występuje w czasie (miesiącu, tygodniu, doby) i przestrzeni (obszarze zasilania)
Największe latem (maj-wrzesień); sobota; 6-7, 15-17, 22-23 godzina
Najmniejsze : zimą; w porze nocnej 1-4 godzina
W JAKI SPOSÓB OKREŚLIĆ PROCES ZMIENNOŚCI:
- za pomocą pewnych wskaźników – można je określić w pewnym czasie np. rok, tydzień
Są to wskaźniki niezależne
* średnie dobowe zapotrzebowanie Qdśr
* Max zapotrzebowanie w ciagu doby Qdmax
* Godzinowe max zapotrzebowanie Qhmax
* Współczynnik nierównomierności dobowej Nd, godzinowej Nh
Qr -roczne
Qdśr = Qr /365
Nd = Qdmax / Qdśr
Qdmax = Nd * Qdśr
Qhmax = Nh * Qhśr
Nh = Qhmax /Qhśr
Qhśr = Qd/24
* Zurzycie Q maximum maximorum qmax max– największe zurzycie w dobie największego zapotrzebowania
Qhmax = Nh * Qdmax/24 = Nh * Nd * Qdśr/24
qmax max = Nh * Nd *Qdśr/24 – określa się w litrach na dobę
* współczynnik nierównomierności ogólnej Nog = Nh * Nd
4)METODY PROGNOZOWANIA WODY
a) metoda wskaźników sumarycznych – dwa wskaźniki
- dla ludności
- dla przemysłu
b) wskaźniki scalone – bilansuje się zuzycie wody dla określonych potrzeb ( mieszkalnictwo jednorodzinne, mieszkalnictwo wielorodzinne, cele komunalne, usługi – sumuje się je)
c) metoda szczegółowa – zurzycie wody na poszczególne potrzeby np. gospodarstwo domowe (mycie, pranie…)
d) analiza trędów zużycia wody
5) KLASYFIKACJA UJĘĆ WODY
KLASYFIKACJA UJĘĆ WODY
1. ujecia wód powierzchniowych
a) płynących: - brzegowe; - nurtowe; - zatokowe; - nurtowo - brzegowe
b) stojących: - z jezior; - ze zbiorników sztucznych
2. ujęcia wód źródlanych
a) wstępujących (nizinnych) z samoczynnym wypływem wody artezyjskiej pod ciśnieniem
b) zstępujących : - źródeł skupionych (punktowe); - źródeł warstwowych ( wypływ wzdłuż krawędzi stoku) woda ujmowana za pomocą : drenów poziomych w gruncie porowatym; sztolni w gruncie szczelinowym, w wypadku ich głębokiego położenia pod terenem
3. ujęcia wód gruntowych
a) płytkich (do 8m poniżej terenu) za pomocą : - ciągów poziomych; - zespołu studzien w układzie lewarowym
b) głębokich za pomocą studzien
- kopanych
- wierconych w układzie pompowym : studnie bezfiltrowe; studnie filtrowe
- z filtrami poziomymi: system Ranneya; ujecie infiltracyjne; ujecie nieinfiltracyjne o zwierciadle wody swobodnym lub napiętym
UJĘCIE WÓD POWIERZCHNIOWYCH
Ujecie brzegowe-ujecie powierzchniowe: czerpnia; krata; kanał przepływowy do studni; krata gęsta; studnia; czerpnia która przesyła do stacji uzdatniania wody
CZERPNIA musi być ustawiona prostopadle do strumienia płynącej wody, z kratami i sitami, 0,1 – 0,2 m/s – maksymalna prędkość wpływu wody do czerpni żeby nie były wprowadzane zanieczyszczenia
Różnica ujmowania pomiędzy ujęciem wody płynącej a stojącej jest lokalizacja czerpni
Czerpnia powinna znajdować się poniżej zwierciadła, 15m ze względu na falowanie, temp wody powinna być stabilna nawet do głębokości 30m, powyżej dna 3-6 metry aby nie pobierać brudów – nie ma czerpni brzegowych która spełni powyższe warunki
W zbiornikach sztucznych można lokalizować czerpnie przy brzegu, w miejscu gdzie jest wybetonowany
UJĘCIA ŹRÓDLANE
Wstępujące- gdy woda wypływa pod górę
Zstępujące- warstwowe, uskokowe, rumoszowe
W zależności od rodzaju wypływu można różnie ujmować wodę od wód zstępujących punktowych – studnia, liniowych- drenaże
6. SPOSOBY UJMOWANIA WÓD GRUNTOWYCH
Drenaż
Studnia kopana
a. Głębokość zwierciadła wody nie przekracza 30 m
b. Studnie wiercone
- Stosowane, gdy głębokości są znaczne, nawet do 200m
- Elementy składające się na studnie:
* Rura eksploatacyjna
* Głowica ( rura osłonowa eksploatacyjna wyprowadzona jest na powierzchnię, studzienka zamknięta od góry musi być wentylowana)
* Rura pod filtrowa; nad filtrowa
* średnica rury zależy od wydatku studni
* Grubości filtru
* Wielkości pompy głębinowej
* Wodomierz kątowy lub przepływowy, manometr, zawór umożliwiający pobór wody (kran)
Studnie wiercone:
- Bez filtrowe – stosowane, gdy warstwa wodonośna to piasek, wykonane z rury perforowanej, której obudowana jest z zewnątrz siatką (0,2 do 0,7 mm)
- Filtr żwirowy – średnica większa od 0,5 m – na dno otworu wprowadza się betonową płytę, rurę perforowaną a potem zasypuje się obszary odpowiednią granulacją (rys)
Kanały przełazowe żelbetowe
Lewar – ujmowanie wód płytkich, polega na wykorzystaniu różnicy ciśnień
7. UKŁAD STUDZIEN WIERCONYCH
Z przewodem zbiorczym
Wariant pojedynczych studzien połączonych z zbiornikiem (niezależne rurociągi)
Pompa głębinowa wprowadzana do wnętrza studni
UJĘCIA PROMIENISTE
Zafiltrowanie poziome promieniste
Krótkie zafiltrowanie promieniste
Wielowarstwowe
Pierwsze zastosowanie – Raney 1934r Anglia – studnia zbiorcza + kilkanaście odcinków rurociągu
System Telmana – na początku odcinka zastosowano głowicę stożkową (rura wchodzi łatwiej)
Gruba Kaśka (warszawa) – ujęcie promieniste infiltracyjne pod dnem Wisły
DRENAŻOWE UJĘCIA PODDENNE
Jednostronny odbiór
Przemienny odbiór wody
Dwustronny odbiór wody
8. STREFY OCHRONY UJĘĆ
*pośrednie
*bezpośrednie
Wielkość stref zależy od rodzaju ujęć podziemnych i powierzchniowych
Wody podziemne
8-10: teren ochrony przy drenach
10-15: studnie kopane
(uzależnione od długości tego drenu promienistego): studnie poziome z systemem drenu
15-20 : ujęcie źródlane
Teren powinien być zabezpieczony, oznaczonym znakami stojącymi
Musi być oznaczone, że to teren ochrony wód podziemnych
STREFA OCHRONY POŚREDNICH
-obejmuje obszar zasilania danego ujęcia
-czas wymiany 25lat
-w strefie występują zakazy i ograniczenia
*zakaz wprowadzania do wód i ziemi ścieków *nie wolno stosować ścieków do nawożenia *nie wolno stosować nawozów, środków ochrony roślin, wykonywać robót melioracyjnych, wykopów ziemnych *lokalizacja farm, zwierząt, składowisk odpadów komunalnych, cmentarzy, hodowli ryb.
WODY POWIERZCHNIOWE
-ochrona części poboru wody (czerpnia)
-ochrona gruntu na której są obiekty ujęcia
-ochrona gruntu otaczającego od 15 do 20m licząc od zarysu budowli obiektu
Ogrodzenie, oznakowanie, zakaz wstępu dla osób nieupoważnionych
*Wewnątrz teren ochrony pośredniej obejmuję rzekę wraz z przylegającymi gruntami o zasięgu w górę rzeki odpowiadającym 12h czasowi przepływu przy stanie średnim niskim
*w przypadku ujęć wód z rzek spiętrzonych z jezior i innych zbiorników wodnych o czasie retencji dłuższym o 12h
*jeziora, zbiorniki wodne (całe zlewnie)
*pas gruntu przylegający do zbiornika o szerokości >500m dla dużych zlewni
TU CHODZI O STRONĘ PRAWNĄ CO POWINIEN ZAWIERAĆ WNIOSEK O OCHRONĘ STREF
-uzasadnienie ochrony strefy ujęcia
-propozycję granic stref w rozwiązaniu z planem sytuacyjnym
-scharakteryzować parametry techniczne ujęcia dla strefy ochronnej
-zakazy, nakazy : ograniczenia użytkowania gruntu
Dyrektor wydaję decyzję o ustanowieniu strefy ochronny dotyczącej ujęć wody
9. SIECI WODOCIĄGOWE
Układ otwarty(rozgałęziony, promienny)- tańszy w eksploatacji
Układ zamknięty(obwodowy, pierścieniowy)- gwarantuje stabilne ciśnienie, możliwość dopływu wody kilkoma drogami, droższy w eksploatacji
Układ mieszany- obwodowo końcówkowy,- pierścieniowo rozgałęzieniowy
Przykłady sieci wodociągowych
-Elbląski system wodociągowy (ESW)- dwustrefowy
-wejherowo- magistrala fi500(wykonana przedwcześnie) sieć rozdzielcza została podłączona do magistrali. Do fi 500podłaczono fi80
-układ w Lęborku- są dwa ujęcia (dolina Łeby, okolice) a Lębork na 20m położony. Woda samoczynni spływa do układu. Takiego układu nie można wyłączyć z eksploatacji bo spowoduje to wzrost ciśnienia. Można wyłączyć jedynie na ujęciu
-układ wodociągowy w Kostrzynie nad Odrą. Ujęcie tłoczy wodę do układ. Brak rozdziału na strefy. Jednostrefowy.
10. KLASYFIKACJA PRZEWODÓW
1)Zróżnicowanie pod względem rodzaju ruchu:
a)ze swobodnym zwierciadłem, pod ciśnieniem atm.= grawitacyjny.
b)przewody ciśnieniowe
2)przeznaczenie przewodów
a)przewody technologiczne
b)przewody tranzytowe
c)magistrale
d)sieci rozdzielcze
e)przyłącza domowe- doprowadzają wodę do poszczególnych obiektów tzw.
TECHNOLOGICZNE wykonane z rur stalowych lub żeliwnych łączone są za pomocą kołnierzy.
TRANZYTOWE- transport wody na znaczne odległości. Od tych przewodów nie powinno być rozgałęzień. Mogą być eksploatowane jako grawitacyjne.
MAGISTRALA WODOCIĄGOWA- najbardziej istotna część sieci, kryterium średnicy magistrali nie jest dokładne, bo w małym mieście rurociągi o małych średnicach mogą pełnić rolę magistral
PRZEWODY ROZDZIELCZE
- dominują, wykonane w obszarze zabudowy,
- średnica 100,150,200mm(wyjątkowo 80)- bo nie można stosować na większe hydrantów,
- pod ziemią 1,4m-1,8m głębokości (uzależnione od przemarzania)
- pod nawierzchnią jezdni, ze spadkiem 0,5%o, uzależniony od odpowietrzenia
POŁĄCZENIE WODOCIĄGOWE
- łączące przewody z konkretnym obiektem
-wyłączyć dany odcinek i wykonać przyłącze
Mocowanie za pomocą trójnika
-materiały: rury stalowe ocynkowane o średnicy 35-polietylen, większe średnice-żeliwne
3%o w kierunku ruchu ulicznego ze względu na odpowietrzenie i odwodnienia, długość przyłącza max 15m
PODZIAŁ SIECI ZE WZGLĘDU NA ZASTOSOWANIE MATERIAŁU PRZEWODÓW.
a)rury żeliwne
b)stalowe
c)tworzywa sztuczne
d)rury azbestowo-cementowe (do 2030r. mogą być eksploatowane)
e)beton sprężony
f)stal szlachetna, wysokostopowa, nierdzewna, np. studnie filtrowe
PRZEWODY ŻELIWNE
-wykonane z żeliwa szarego (są jeszcze białe)
-50%-80% przewody
-smarowane od zewnątrz, wewnątrz, ponieważ korodują (przyczyna-natlenienie gruntu)
-własności: wytrzymałość mechaniczna, ale nie odporna na uderzenia (jest to istotne, przewody układane są na przygotowanej podsypce
ŻELIWO SFEROIDALNE –wypiera żeliwa szare wynika to z własności wytrzymałościowych, które jest podobne do stali. Nie pęka tak łatwo. Może być stosowane w warunkach obciążeń dynamicznych, nie wymaga podsypki żwirowej. Wada: zwiększona korozyjność(grunty wapienne i ilaste). Rura na zewnątrz jest cynkowana i okładana powłoką bitumiczną, w wewnątrz jest powłoka cementowa. Wysokie pH dlatego ochrania się przed korozją: polietylen i otulina cementowa
Sposoby połączeń rur żeliwnych:
-sznur konopny a potem zalewa się ołowiem (szare żeliwo)
-uszczelki w zależności od ciśnienia (żeliwo sferoidalne)
-połączenie tyton(niemieckie)
PRZEWODY STALOWE – ze szwem>500mm, bez szwu 500m
...
kalistoGry-Pc