OPSKRBA VODOM I ODVODNJA

Transcript

1 UNIVERZITET U TUZLI RUDARSKO-GEOLOŠKO-GRAĐEVINSKI FAKULTET OPSKRBA VODOM I ODVODNJA PRORAČUN KUĆNE KANALIZACIJE Prof. dr. sc. NEDIM SULJIĆ, dipl.ing.građ. 1 2 Proračun KK dobiti cijevnu mrežu min. D i dovoljnih da odvedu svu OtV iz SU (da ne dođe do zagušenja cijevi i do p koji izazivaju isisav. sifona) Kućna OtV nije homogena f-ja vrste SU OtV iz wc najzagađenija u vertikali se miješa sa čistijim OtV iz drugih SU Protok OtV neujednačen f-ja pražnjenja SU i vremena njihove upotrebe Otjecanje OtV gotovo isto kao i dotjecanje čiste vode (da u SU ne bi bilo vodenih čepova i da se voda u njima ne skuplja kade) Zbog raznolikog sastava OtV i zbog neujednačenog dotjecanja Kada SU ne koristimo Upotreba SU cijevna mreža bez OtV i ispunjena zrakom cijevima otječe OtV i u njoj i iznad nje zrak i gas (nemoguće egzaktno obuhvatiti sve hidrauličke pojave pri protjecanju nije moguće ni egzaktno proračunati D kanala) 3 4 1

2 Proračun KK obično na osnovu iskustva -uzeti u obzir vrstu i broj SU -prosječnu kol. potrošene vode (u l/s ili u ulivnim jedinicama) -uzeti u obzir namjenu zgrade -uzeti u obzir vrstu OtV -uzeti u obzir I cijevi -uzeti u obzir hrapavost cijevi... DIMENZIONIRANJE KUĆNE KANALIZACIJE PREMA NJEMAČKIM PROPISIMA DIMENZIJE SANITARNE KANALIZACIJE Osnova za proračun količine OtV koje otječu iz SU (priključne vrijednosti AW s u l/s tabela) Prema dugom ispitivanju tabelarno postoje podaci o prosj. kol. OtV za SU Određivanje D kanala prema ukupnoj količini OtV iz SU (pomoću tablica, dijagrama ili nomograma) Nemamo svoje propise za dimenzioniranje KK zbir tih vrijednosti = q s (količina otjecaja) na osnovu q s odredimo D vodova (vodimo računa o istovremenosti upotrebe SU) primjenjujemo propise Njemačke (DIN) 5 6 Otjecanje za stambene i slične zgrade sa kratkim vršnim opterećenjem: Priključne vrijednosti sanitarnih uređaja i prečnika ogranaka (1) Drugi korijen u izrazu izražavamo istovremenost upotrebe SU Otjecanje za velike restorane, hotele i slično: Otjecaj za laboratorije u industrijskim postrojenjima dugotrajan i ujednačen: 7 8 2

3 D grana i ogranaka dati u prethodnoj tabeli Otjecanje sanitarne OtV prema zbiru priključnih vrijednosti AW s i prema j-ni (1) (prikaz u tabeli dole) najveća razvijena L grana D=40 i 50mm najveća razvijena L grana D=70mm = 3m = 5m za duže grane ili ako je visinska razlika 1-3m uzeti slijedeći veći D (ili predvijeti odzračn.) za visinske razlike veće od 3m uvijek predvidjeti odzračnicu 9 Otjecanje sanitarne otpadne vode u stanovima prema zbiru priključnih vrijednosti Prema j-ni: 10 Dimenzioniranje sanitarnih vertikala prema slijedećim tabelama: Dimenzioniranje grana Vertikalni dijelovi grana D=50mm i 70mm izvesti za jednu veličinu većeg D ili se moraju provjetravati Grane sa L > 10m ili za više od 15 AW s moraju se provjetravati Sanitarne vertikale sa primarnom ventilacijom

4 Dimenzioniranje horizontalnih sanitarnih vodova prema slijedećoj tabeli: Sanitarne vertikale sa pomoćnom ventilacijom Sanitarni horizontalni vodovi Sanitarne vertikale sa sekundarnom ventilacijom Sve četiri prethodne tabele urađene: -za vodove sa punjenjem h/d=0,5 -sa koeficijentom hrapavosti k=1 prema Prandtl-Kolbruku (dijagram dole) DIMENZIJE VENTILACIJSKIH VODOVA Primarne odzračnice imaju D vertikale Pomoćne i sekundarne odzračnice -imaju D=2/3 do 3/3 presjeka odvodnih cijevi koje ventiliraju -izuzetak grane wc zadovoljavajući D odzračnice 50mm Dimenzije sanitarnih odvoda (h/d=0,5)

5 DIMENZIJE KIŠNIH VODOVA Pretvaranje visine padavina u l/s prema formuli: D kišnih vodova f-ja slivne površine ; računske kiše ; I cijevi ; k otjecanja slivna površina horiz.projekcija kosih krovova i drugih kosih površina (m 2 ) računska kiša izdašnost padavina (r) u l/s.ha max. kiša trajanja T (obično 5, 10 ili 15 min) dobija se od nadležne meteorološke ustanove N visina oborina (mm) T trajanje kiše (minuta) nema tog podatka r= l/s.ha Koeficijent otjecanja Računska kiša za neke gradove u bivšoj YU približni podaci Koeficijent otjecanja f-ja nagiba terena ; strukture površine ; moći upijanja tla

6 k otjecaja = 1 Unutarnje kišne vertikale sa I=2% Vanjske (limene) kišne vertikale kao vodovi sa I=1% Horizontalni kišni i skupni vodovi Tabela za dopušteni otjecaj q r (kišni vod) ili q m (skupni vod) za punjenje h/d=0,7 sa koeficijentom hrapavosti k = 1 mm Dimenzije kišnih vodova prema slivnim površinama DIMENZIONIRANJE DRENAŽNIH VODOVA Kišni i skupni vodovi izvan zgrade Dimenzioniranje drenova za isušivanje tla pod zgradom -srednje godišnje količine padavina -veličine sliva -propusnosti tla -priliva vode u dren na osnovu: Tabela dimenzioniranje vodova od D=150 mm za dopušteni otjecaj q r ili q m za punjenje h/d=1 sa koeficijentom hrapavosti k = 1 mm Količina padavina poznata meteorološka ustanova Veličina sliva prema konfiguraciji terena Priliv vode u dren prema narednoj tabeli: Količina otjecaja za drenaže

7 Protjecaj u drenu (q d ) u l/s množenjem priliva vode iz tla (r i ) u l/s.ha sa površinom sliva F t (ha) OSNOVNI KONCEPT PRORAČUNA KIŠNE KANALIZACIJE Svaki od podsistema svoj proračun oticanja Računski modeli oticanja (projektovanje) izvode se iz zakona mehanike fluida Na osnovu izračunatog protjecaja (q d ) Koristiti drenove D > ili = 100 mm iz dijagrama za proračun odvoda odrediti potreban D drena prilagođeni uslovima turbulentnog tečenja u otvorenim kanalima Za proračun uvodimo pojednostavljenja (zbog složenosti geometrije sliva): -sliv dijelimo u manji broj podsistema -podslivovi se zamjenjuju ekvivalentnim (manje složene geometrije) -ekvivalentni sliv dijelimo na propusni i nepropusni dio -neke članove u j-nama održanja količine kretanja izostavljamo 25 Slivno područje odvodnje dijelimo u manja podpodručja (npr. više zgrada) (prema uslovima oticanja infiltracija, pad, izgrađenost...) Proračun oticanja u podsistemu površinskog oticanja na j-ni kontinuiteta 26 Izračunato površinsko oticanje = ulaz proračuna površinske odvodnje (npr. rigoli) Rigoli i kanali dijele se u pojedinačne dionice (za proračun) iste ulazne osobine kanala i identičan režim doticanja Osnovni proračun protoka za tipičnu slivnu površinu 27 Osnovni koncept proračuna protoka u kanalu 28 7

8 Proračun vršnog protoka: Veoma bitan za proračun Ob K Procesi oticanja promjenjivi u t i prostoru Proračuni Ob K zasnovani na pojednostavljenjima RACIONALNA METODA: Proračun max. Q Ob V za slivove <13 km 2 (više nepropusna površina sliva) Prema EN primjena za urbane površine do 200 ha ili tc do 15 minuta Jednačina: Postupci za određivanje vršnog oticanja i hidrograma oticanja: 1. Proračun oticanja od P primjenom racionalne teorije 2. Proračuni na osnovu empirijskih formula 3. Statistička analiza prikupljenih podataka oticanja 4. Statističko prilagođavanje hidroloških podataka (korelacija, generisanje) 5. Modeliranje Q vršni protok (l/s) C koeficijent oticanja i intenzitet P (l/s/ha) A slivna površina (ha) Načelo racionalne metode u formiranju oticanja tc vrijeme koncentracije max. oticanje kada cijelo slivno područje sudjeluje to je tc vrijeme koncentracije Intenzitet kiše i njegov izbor: i kiše = veličina P u vremenu Postoji više metoda definisanja ITP krive najbolje metode sa podaci pluviografa Pluviograf automatsko registrovanje P Vrijeme koncentracije: Vrijeme da kap efektivne P dotekne od najudaljenije tačke sliva do izlaznog profila Postoji: t 1 vrijeme do ulaska u kanalizaciju t 2 vrijeme tečenja kroz Ob K Vrijeme t 1 vrijeme da kap kiše dotekne od najudaljenije tačke sliva do Ob K Vrijeme t 1 f-ja površine, uređenja terena i PP kiše koju računamo Vrijeme površinske koncentracije je kraće ukoliko je: -nagib terena veći -vodonepropusnost terena veća -uređenost površinske odvodnje bolja -povratni period veći Tačan proračun vremena tc veoma težak podatke na osnovu iskustva Preporuke: -gusto naseljena područja kolektivne izgradnje t 1 =5 minuta -područja individualne izgradnje t 1 =10 minuta

9 Vrijeme tečenja kroz kanalizaciju t 2 : l dužina kanalizacije (m) V srednja brzina tečenja na dionici l (m/s) Koeficijent oticanja C: Omjer max. količine otekle vode i prosječne veličine pale vode u vremenu t C nije const. f-ja klimatskih faktora, osobina površine sliva, infiltracije, ET... Veće trajanje kiše C veći Dužina l Brzina v iz situacije mreže (crtež) dimenzioniranje sa I sr cijevi i pretpostavljenim Φ cijevi i punjenjem 33 C prema opisu područja odvodnje C prema vrsti površine 34 Postupak proračuna oborinske kanalizacije primjenom racionalne metode: 1) Trasiranje kanala i definisanje računskih dionica, uz slijedeće postavke: -vodu sa površine sliva najkraćim putem odvesti do prijemnika -kanale po mogućnosti postaviti u pravcu koji presijeca tok vode -glavne kanale odrediti tako da nemaju istovremene koncentracije u suprotnom u čvoru pristižu istovremeno najveći Q -čvorovi definišu svako križanje i račvanje kanala -čvorovi definišu svaki prijelom u vertikalnom i horizontalnom smislu -čvorovi se definišu na svakih 100m ravnih dionica 2) Određivanje slivova i podslivova za svaku dionicu i njihovih karakterist.: -površina (A) -dužina računske dionice (L) -koeficijent oticanja (C) f-ja topografije, propusnosti tla... -pad terena obično ravnomjeran kanali u niveletama puta 3) Određ. karakterist. početnih podslivova početne dionice u mreži 4) Određivanje računskih količina otpadnih voda za svaku dionicu ako je mješovita mreža 5) Određivanje računskog koeficijenta (C sre ) oticanja za datu donicu 35 geometrijska sredina koeficijenta oticanja C i svih podslivova A i koji su uzvodno od podsliva računske dionice 36 9

10 6) Usvajanje mjerodavnog povratnog perioda (P) za kiše i određivanje mjerodavnog intenziteta padavina i=f(t, P) Izbor vremena koncentracije Zamišljeno slivno područje 7) Usvajanje hidrauličkih parametara tečenja: -punjenje kanala (80% do 100%) -minimalna v tečenja v min =f(d) -maksimalna v tečenja -minimalna dimenzija kanala Računski koeficijent oticanja 8) Naprijed navedeno su ulazni podaci proračun iteracije za svaku dionicu Tuđe vode Vrlo ih teško odrediti infiltracija, doticanje kroz pukotine, nepravilni priključci, doticanje voda kroz poklopce šahtova - kanalizacija bez značajnih i stalnih PV Q sred,dnevno = komunalne + industrijske otpadne vode Nema čvrstih smjernica za njihovo određivanje Računaju se na razne načine: - kao dio otpadnih voda (%) - polkanala - po površini sliva Mjerenje tuđih voda periodi kada se ispušta najmanje otpadnih voda (u noći) Mjerenje tuđih voda u sušnom periodu (mješoviti sistem) Mjerenje tuđih voda u sušnom i kišnom periodu (razdjelni sistem) najmanje dva mjerenja tokom mjeseca Kod nas uglavnom postupak % otpadnih voda - visoki i stalni NPV

11 PROJEKTOVANJE KANALIZACIJSKE MREŽE Svaki kanalizacijski sistem mora ispuniti: - da ne dolazi do začepljenja cijevi - da se poplave ne javljaju češće od projektnih - da se štiti zdravlje stanovnika u naselju - da se prijemnik zaštiti od onečišćenja prema standardima - da kanali i drugi objekti kanalizacije ne ugrožavaju susjedne objekte - da su kanali i drugi objekti kanalizacije vodonepropusni - da ne dolazi do pojave neugodnih mirisa i negativnosti po okoliš - da se osigura pristup za održavanje sistema kanalizacije Postupak projektovanja sastoji se: 1) određivanje granice odvodnje i N stanovnika (naselja) -granice slivova, raspored saobraćajnica, položaj prijemnika... 2) horizontalno planiranje trase kanala ispuniti uslove oticanja -ušteda u građenju manje L kanala svi korisnici 3) dimenzioniranje kanala i projektovanje pada kanala -ušteda kod građenja kanal da prati teren manji iskop ) prethodno projektovanje vertikalno vođenje trase gravitacijski priključci kanala -izbjegavati prepumpavanje i velike iskope A) Osnovne teorijske postavke za dimenzioniranje kanalizacijskog kolektora Q u kanalizacijskim kolektorima veliki broj mogućih istovremenih oblika Q 5) prethodno projektovanje analiziramo horiz. i vertikalno vođenje -zadovoljiti sva ograničenja i osigurati učinkovitost -smanjiti troškove na najmanju mjeru 6) voditi računa i o slijedećem: -kanale polagati kroz saobraćajnice i druge javne površine -kanali dovoljno udaljeni od vodovoda -polaganje kanala koordinirati sa drugim instalacijama -kanale polagati pravolinijski sa što više jednolikim padom -kanali položeni dublje od vodovoda 43 Oblici protoka u kanalizacijskim kolektorima Stalne promjene u količini OtV ne postoji trajan karakter. režim tečenja u proračun uvodimo pojednostavljenja bez velikih pogrešaka 44 11

12 Osnovne jednačine za proračun: Srednja v toka Proticajna površina za okrugle cijevi sa ispunjenim profilom D - čisti φ cijevi Ograničenje brzina: U kanalizaciji nisu poželjne niti premale niti prevelike v premale zbog taloženja prevelike zbog erozije i abrazije cijevi Gubitak energije (linijski) prema Darcy-Weissbachu zbog toga se ograničavaju minimalne i maksimalne v Jednoliko stacionarno tečenje R hidraulički radijus I E = I d R=A / O Treba poznavati vučnu snagu toka vode f-ja taloženja i struganja Praktični razlozi ograničenje se provodi na srednju v u kolektoru Ukupni gubici linijski i lokalni v tečenja f-ja hrapavosti, I i R Ista vrsta cijevi i isti I v f-ja R oblik poprečnog presjeka (R = A / O) razni tipovi presjeka kanala nisu isto pogodni za ograničenje v Minimalne brzine tečenja u kolektorima: f-ja začepljenja cijevi i taloženja suspenzija ograničenje min. v i min. I Fedorov proračun kritične v za v kod koje još neće doći do taloženja R hidraulički radijus Raspored v u poprečnom profilu kolektora Tabela i formula (gore): -garancija spriječavanja taloženja S i samočišćenja kanala -vode iz domaćinstva male količine S -oborinske vode znatne količine S Rebraste PEHD 2-slojne 47 Min. dop. v za okrugle profile po Fedorovu 48 12

13 Maksimalne brzine tečenja u kolektorima: Bitne zbog zaštite cijevi od struganja i ispiranja stijenki i spojeva Bitan karakter suspenzija u otpadnoj vodi proces struganja cijevi Literatura max. v = 2,5 do 3,0 m/s a) Betonske cijevi v max =3,0 m/s b) AB cijevi v max =4,0 m/s c) PVC cijevi v max =5,0 m/s d) Čelične cijevi v max =7,0 m/s Ograničenje padova: v f-ja od I Min. i max. v min. i max. I v u cijevi uzrok nagiba cijevi lakše projektovanje znajući ograničenja I f-ja oblika i veličine profila i veličine hrapavosti cijevi Stvarne I treba provjeriti proračunom v ograničenja za I orijentacijske veličine Navedene v samo na kraćim dionicama ne na dugim kanalima v > 3,5 m/s turbulentni tok i uvlačenje zraka uticaj na Q Minimalni padovi: Primjenom izraza Fedorova za min. v i korištenjem ograničenja za v cijevi, imamo: PRORAČUN KANALIZACIJE Određivanje količine otpadnih voda i dimenzije priključnog voda kanalizacije I za okrugle profile I minimalni uzdužni pad D prečnik kanalizacijske cijevi Sistemi kanalizacije: 1) Mješoviti 2) Razdjelni Kanalizacija van zgrade Za odabrane dimenzije cijevi DN najmanje 150mm odabrati odgovarajući nagib prema tablici: Min. I u f-ji profila prema izrazu Fedorova 51 Nagibi sabirne (temeljne) horizontalne kanalizacijske mreže 52 13

14 Određivanje ukupne količine otpadnih voda A) Sanitarna (fekalna) otpadna voda Proračun vršimo prema iskustvu uzimajući u obzir slijedeće: - vrstu i broj SU - prosječnu količinu potrošene vode (l/s) ili u ulivnim jedinicama - namjenu zgrade - vrste OtV - režim upotrebe voda - vrste i nagibe kanala kao i njihovo punjenje - hrapavost cijevi N broj sanitarnih predmeta iste vrste P postotak istovremenog izliva iz sanitarnih predmeta iste vrste (%) q o količina izliva iz pojedinih sanitarnih predmeta (l/s) B) Oborinska otpadna voda Mješoviti sistem kanalizacije A tlocrtna površina krova ili površina prostora sa kojeg vršimo odvodnju (m 2 ) I intenzitet padavina (l/s ha) ψ koeficijent oticanja

15 P procenat istovremenog izliva iz sanitarnih predmeta iste vrste (%) q o kolićina izliva iz pojedinih sanitarnih predmeta (l/s) Napomena: -za jedan SU N=1 P=100% -kod broja N=2 9 u račun uzeti broj SU N=10 P=14,3% (društvena zgrada)