ΕΡΓΑ Υ ΡΕΥΣΕΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Transcript

1 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ Ε/Υ Γ ΚΠΣ ΕΠΕΑΕΚ II ΕΡΓΑ Υ ΡΕΥΣΕΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ Α ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΠΟΣΟΤΗΤΕΣ Υ ΑΤΟΣ Αθήνα 005

2 Απαιτήσεις σε νερό ΕΦΑΡΜΟΓΗ Α-1 Απαίτηση νερού σε οικισµό Ο σηµερινός πληθυσµός µιας πόλης είναι κάτοικοι και η έκτασή της είναι στρ., διαιρείται δε σε τρεις ζώνες Α, Β,C µε λόγους εµβαδών ΕΑ:ΕΒ:ΕC=1:4:5 και λόγους αριθµού κατοίκων ΚοΑ:ΚοΒ:ΚοC=1::3. Η πόλη αναµένεται να επεκταθεί εντός πενταετίας ανατολικά µε ζώνη D εµβαδού ΕD=.000 στρ., και µέσης πυκνότητας οίκησης 100 κατ/στρ., και δυτικά µε ζώνη Ε εµβαδού ΕΕ=3.000 στρ., και µέσης πυκνότητας οίκησης 80 κατ/στρ. Στη ζώνη Ε προβλέπεται και εγκατάσταση βιοµηχανίας µε απαιτούµενη ετήσια κατανάλωση σε νερό κυβικά. Ο ρυθµός αύξησης του πληθυσµού θα είναι 1,5% ετησίως για διάστηµα 0 ετών µετά την δηµιουργία των ζωνών D και Ε και θα ισοκατανεµηθεί στις ζώνες Β,C,Ε ενώ η πυκνότητα οίκησης στις ζώνες Α,D θα παραµείνει σταθερή. Ζητούνται το εµβαδόν, ο συνολικός αριθµός κατοίκων και η µέση πυκνότητα οίκησης κάθε ζώνης. Επίσης, ο απαιτούµενος όγκος νερού ανά sec κάθε ζώνης και συνολικά της πόλης: Για την παρούσα κατάσταση Για την κατάσταση µετά 5 χρόνια Για την κατάσταση µετά 5 χρόνια ίδονται επίσης:q ηµ = 00 lt/κατ.ηµ., σε κάθε ζώνη 40 lt/sec επιπλέον νερό σε περίπτωση πυρκαγιάς, απώλειες 0% Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Α-Εφαρµογές 1

3 Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Απαιτήσεις σε νερό Λύση 1. ΠΑΡΟΥΣΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ (t=0) Ζώνη Α Εµβαδόν Ε Α =(1/10)Χ = στρέµµατα Πληθυσµός Κ 0,Α =(1/6)Χ = κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 0,A =75.000/1.000 = 75 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση Χ00/ = 173,61 lt/sec ηµόσια Χρήση Χ100/ = 86,81 lt/sec Πυρκαγιά = 40,00 lt/sec ΣΥΝΟΛΟ = 300,4 lt/sec Απώλειες 300,4Χ0,0 = 60,08 ΤΕΛΙΚΟ ΣΥΝΟΛΟ = 360,50 lt/sec Άρα η συνολικά απαιτούµενη ποσότητα νερού στην Ζώνη Α, κατά την χρονική στιγµή t=0 είναι: Q 0,A =360,50 lt/sec Ζώνη B Εµβαδόν Ε B =(4/10)Χ = στρέµµατα Πληθυσµός Κ 0,B =(/6)Χ = κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 0,B = /4.000 = 38 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση Χ00/ = 347,4 lt/sec ηµόσια Χρήση Χ100/ = 173,61 lt/sec Πυρκαγιά = 40,00 lt/sec ΣΥΝΟΛΟ = 560,83 lt/sec Απώλειες 560,83X0,0 = 11,17 lt/sec ΤΕΛΙΚΟ ΣΥΝΟΛΟ = 673,00 lt/sec Άρα η συνολικά απαιτούµενη ποσότητα νερού στην Ζώνη B, κατά την χρονική στιγµή t=0 είναι: Q 0,B =673,00 lt/sec Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Α-Εφαρµογές

4 Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Απαιτήσεις σε νερό Ζώνη C Εµβαδόν Ε C =(5/10)Χ = στρέµµατα Πληθυσµός Κ 0,C =(3/6)Χ = κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 0,C =5.000/5.000 = 45 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση 5.000Χ00/ = 50,83 lt/sec ηµόσια Χρήση 5.000Χ100/ = 60,4 lt/sec Πυρκαγιά = 40,00 lt/sec ΣΥΝΟΛΟ = 81,5 lt/sec Απώλειες 81,5Χ0,0 = 164,5 lt/sec ΤΕΛΙΚΟ ΣΥΝΟΛΟ = 985,50 lt/sec Άρα η συνολικά απαιτούµενη ποσότητα νερού στην Ζώνη C, κατά την χρονική στιγµή t=0 είναι: Q 0,C =985,50 lt/sec ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΠΕΝΤΕ ΕΤΗ (t=+5) εν παρουσιάζονται µεταβολές στις Ζώνες A,B,C. Ζώνη D Εµβαδόν Ε D =.000 στρέµµατα Πληθυσµός Κ 5,D =.000X100 = κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D D = 100 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση Χ00/ = 46,96 lt/sec ηµόσια Χρήση Χ100/ = 31,48 lt/sec Πυρκαγιά = 40,00 lt/sec ΣΥΝΟΛΟ = 734,44 lt/sec Απώλειες 734,44x0,0 = 146,89 lt/sec ΤΕΛΙΚΟ ΣΥΝΟΛΟ = 881,33 lt/sec Άρα η συνολικά απαιτούµενη ποσότητα νερού στην Ζώνη D, κατά την χρονική στιγµή t=+5 είναι: Q 5,A =881,33 lt/sec Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Α-Εφαρµογές 3

5 Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Απαιτήσεις σε νερό Ζώνη Ε Εµβαδόν Ε Ε = στρέµµατα Πληθυσµός Κ 5,Ε =.000X100 = κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D Ε = 8 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση Χ00/ = 555,55 lt/sec ηµόσια Χρήση Χ100/ = 77,78 lt/sec Βιοµηχανία Χ10 3 /365Χ = 31,71 lt/sec Πυρκαγιά = 40,00 lt/sec ΣΥΝΟΛΟ = 905,04 lt/sec Απώλειες 905,04x0,0 = 181,01 lt/sec ΤΕΛΙΚΟ ΣΥΝΟΛΟ = 1.086,05 lt/sec Άρα η συνολικά απαιτούµενη ποσότητα νερού στην Ζώνη E, κατά την χρονική στιγµή t=+5 είναι: Q 5,A =1.086,05 lt/sec ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΕΙΚΟΣΙ (0) ΕΤΗ (t=+5) Ο συνολικός πληθυσµός του οικισµού την χρονική στιγµή t=+5 είναι: Κ 5 = 75, = κάτοικοι. Στο τέλος της επόµενης εικοσαετίας (t=+5) ο συνολικός πληθυσµός του οικισµού (νόµος Gauss) θα είναι: Κ 5 = (1+0,015) 0 = κάτοικοι Η συνολική αύξηση του πληθυσµού θα είναι: Κ 5 -Κ 5 = = κάτοικοι Άρα ο πληθυσµός των Ζωνών Β,C,E θα αυξηθεί κατά /3 = κατ. αντίστοιχα. Η απαίτηση σε νερό των ζωνών Α, D θα παραµείνει σταθερή (Q 5,A = Q 5,A, Q 5,D = Q 5,D ) Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Α-Εφαρµογές 4

6 Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Απαιτήσεις σε νερό Ζώνη B Εµβαδόν Ε B = στρέµµατα Πληθυσµός Κ 5,B = = κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 5,B =35.900/4.000 = 89 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση Χ00/ = 816,89 lt/sec ηµόσια Χρήση Χ100/ = 408,45 lt/sec Πυρκαγιά = 40,00 lt/sec ΣΥΝΟΛΟ = 1.65,34 lt/sec Απώλειες 1.65,34X0,0 = 53,01 lt/sec ΤΕΛΙΚΟ ΣΥΝΟΛΟ = 1.518,35 lt/sec Άρα η συνολικά απαιτούµενη ποσότητα νερού στην Ζώνη B, κατά την χρονική στιγµή t=+5 είναι: Q 5,B =1.518,35 lt/sec Ζώνη C Εµβαδόν Ε C = στρέµµατα Πληθυσµός Κ 5,C = = κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 5,C =37.900/5.000 = 66 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση Χ00/ = 759,03 lt/sec ηµόσια Χρήση Χ100/ = 379,51 lt/sec Πυρκαγιά = 40,00 lt/sec ΣΥΝΟΛΟ = 1.178,54 lt/sec Απώλειες 1.178,54X0,0 = 35,71 lt/sec ΤΕΛΙΚΟ ΣΥΝΟΛΟ = 1.414,5 lt/sec Άρα η συνολικά απαιτούµενη ποσότητα νερού στην Ζώνη C, κατά την χρονική στιγµή t=+5 είναι: Q 5,C =1.414,5 lt/sec Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Α-Εφαρµογές 5

7 Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Απαιτήσεις σε νερό Ζώνη E Εµβαδόν Ε E = στρέµµατα Πληθυσµός Κ 5,E = = κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 5,E =34.900/3.000 = 115 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση Χ00/ = lt/sec ηµόσια Χρήση Χ100/ = 396,87 lt/sec Βιοµηχανία = 31,71 lt/sec Πυρκαγιά = 40,00 lt/sec ΣΥΝΟΛΟ = 1.6,33 lt/sec Απώλειες X0,0 = 5,47 lt/sec ΤΕΛΙΚΟ ΣΥΝΟΛΟ = 1.514,80 lt/sec Άρα η συνολικά απαιτούµενη ποσότητα νερού στην Ζώνη E, κατά την χρονική στιγµή t=+5 είναι: Q 5,E =1.514,80 lt/sec Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Α-Εφαρµογές 6

8 Απαιτήσεις σε νερό ΠΙΝΑΚΑΣ I - ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΚΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΠΛΗΘΥΣΜΟΥ Ζώνη Εµβαδόν (στρέµµα ) Κ 0 (κάτοικοι ) D 0 (κατ/στρ. ) Κ 5 (κάτοικοι ) D 5 (κατ/στρ. ) Κ 5 (κάτοικοι ) D 5 (κατ/στρ. ) A B C D E ΣΥΝΟΛ Α ΠΙΝΑΚΑΣ IΙ - ΑΠΑΙΤΗΣΗ ΣΕ ΝΕΡΟ Ζώνη Q 0 (lt/sec) Q 5 (lt/sec) Q 5 (lt/sec) A 360,50 360,50 360,50 B 673,00 673, ,35 C 985,50 985, ,5 D - 881,33 881,33 E , ,80 ΣΥΝΟΛΑ.019, , ,3 Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Α-Εφαρµογές 7

9 Απαιτήσεις σε νερό ΕΦΑΡΜΟΓΗ Α- Σε οικισµό κατοίκων µετρήθηκε µέση ετήσια κατανάλωση νερού ίση µε m 3. Να εκτιµηθούν οι παροχές: Q µεσ. ηµ., Q µεγ. ηµ., Q µεση ωρ., Q µεγ. ωρ., Καθώς και η ειδική παροχή q µε την οποία θα υπολογιστεί το υδραγωγείο. Λύση Qµεσ. ηµ = = m / ηµ. 365 Q = Q = = m 3 µεγ. ηµ 1,5 µεσ. ηµ 1, (για την ηµέρα µε την µέγιστη παροχή) µεσ. ηµ 3 Qµεσ. ωρ m ώ Q q µεγ. ωρ Q = = 416,67 / 4 4 = = m ρα 3 1,5 416,67 65,00 (για την ώρα µε την µέγισ Q µεγ. ωρ = = = 0,17 lt/ sec τη παροχή) Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Α-Εφαρµογές 8

10 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ Ε/Υ Γ ΚΠΣ ΕΠΕΑΕΚ II ΕΡΓΑ Υ ΡΕΥΣΕΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ Β Υ ΡΟΛΗΨΙΑ

11 Υδροληψία ΕΦΑΡΜΟΓΗ Β-1 Μικρός νησιωτικός οικισµός, καλύπτει τις υδρευτικές του ανάγκες µε την αξιοποίηση των οµβρίων υδάτων. Να υπολογιστεί ο ελάχιστος απαιτούµενος όγκος της δεξαµενής ετήσιας εξίσωσης µε δεδοµένα: Συντελεστής απορροής y=0,0 Εµβαδόν λεκάνης απορροής S=10 στρέµµατα Μέσο µηνιαίο ύψος βροχής h Το µέσο µηνιαίο ύψος βροχής και η µέση µηνιαία κατανάλωση δίδονται στον ακόλουθο πίνακα. Μήνες Ύψος βροχής h (m) Κατανάλωση (m 3 /µήνες) Ιανουάριος 0, Φεβρουάριος 0, Μάρτιος 0, Απρίλιος 0, Μάιος 0, Ιούνιος 0,0 800 Ιούλιος 0, Αύγουστος 0, Σεπτέµβριος 0, Οκτώβριος 0, Νοέµβριος 0, εκέµβριος 0, ρ Μ. Παραλίκα - Επικ. Καθηγήτρια Κεφ.Β - Εφαρµογές 1

12 Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Υδροληψία Λύση Μήνας h Q εισ. (m 3 ) Αθροιστική Q κατ. (m 3 ) Αθροιστική Αθροιστικό εισροή (m 3 ) εκροή (m 3 ) υπόλοιπο (m 3 ) Ιανουάριος 0, Φεβρουάριος 0, Μάρτιος 0, Απρίλιος 0, Μάιος 0, Ιούνιος 0, Ιούλιος 0, Αύγουστος 0, Σεπτέµβριος 0, Οκτώβριος 0, Νοέµβριος 0, εκέµβριος 0, Επειδή κατά τους µήνες Αύγουστο-Νοέµβριο, το υπάρχον νερό δεν θα επαρκεί, θα πρέπει εξ αρχής στην δεξαµενή να εισρεύσει από άλλη πηγή νερό όγκου 1.150m 3. Άρα ο ελάχιστος όγκος της δεξαµενής θα είναι: V δ = =3.000m 3 ίδεται περιθώριο ασφαλείας 10% V δ =1,10x3.000=3.300m 3 ρ Μ. Παραλίκα - Επικ. Καθηγήτρια Κεφ.Β - Εφαρµογές

13 Υδροληψία ΕΦΑΡΜΟΓΗ Β- Για την ύδρευση οικισµού χρειάζεται να δηµιουργηθεί τεχνητή λίµνη. Επιλέχθηκε ορεινή λεκάνη απορροής µε επιφάνεια Ε λα = στρέµµατα, η οποία δέχεται µέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης Η=1.050mm. Η τεχνητή λίµνη θα δηµιουργηθεί µε κατασκευή φράγµατος το οποίο θα επιτρέπει µέγιστο βάθος λίµνης 15,00m. Αν η µέση θερµοκρασία στην περιοχή είναι 18 0 C και οι απώλειες λόγω διήθησης και διαρροών 0%, να ευρεθεί το Εµβαδόν επιφανείας της τεχνητής λίµνης. Λύση Η εξάτµιση κατά την διάρκεια του έτους θα είναι σύµφωνα µε τον τύπο του Turk H 1050 E = = = 777, 00mm 1/ 1/ H 1050, +, L 109 όπου: L= + T + T = , Άρα η τεχνητή λίµνη θα τροφοδοτηθεί µε: =73mm Ο συνολικός όγκος νερού που θα φθάσει στην λίµνη είναι: V= x0,73 = m 3 Απώλειες 0% = m3 Άρα ο διαθέσιµος όγκος νερού είναι: V δ = m3 Ο όγκος της τεχνητής λίµνης είναι: V λ =Ε λ xη/3 Ε λ =3Vλ/Η=3x /15 Ε λ = m ρ Μ. Παραλίκα - Επικ. Καθηγήτρια Κεφ.Β - Εφαρµογές 3

14 Υδροληψία ΕΦΑΡΜΟΓΗ Β-3 Για τις ανάγκες ύδρευσης µικρού οικισµού, έγινε γεώτρηση σε ελεύθερο υδροφόρο ορίζοντα. Το υδροφόρο στρώµα έχει πάχος Η=5,00m και κλίση J 0 =0,0030. Από την γεώτρηση αντλείται παροχή Q =0m 3 /h. O έλεγχος ροής στο έδαφος γίνεται µε χρήση δύο πιεζόµετρων τοποθετηµένων σε αποστάσεις r 1 =350,00m & r =600,00m αντίστοιχα από τον άξονα της γεώτρησης. Κατά την διάρκεια της άντλησης µετρήθηκαν οι στάθµες τους και βρέθηκαν ίσες µε h 1 =6,00m και h =6,90m. Η στάθµη στη γεώτρηση βρέθηκε ίση µε 5,50m. Ζητείται να προσδιοριστούν: 1. Ο συντελεστής διαπερατότητας του εδάφους και η µεταφορικότητα του υδροφορέα. Το ενεργό πορώδες του εδάφους και η πραγµατική ταχύτητα ροής του υπόγειου νερού 3. Η ακτίνα επίδρασης της γεώτρησης 4. Το σηµείο στασιµότητα της ροής. 5. Το πλάτος σύλληψης. ρ Μ. Παραλίκα - Επικ. Καθηγήτρια Κεφ.Β - Εφαρµογές 4

15 Υδροληψία Λύση ρ Μ. Παραλίκα - Επικ. Καθηγήτρια Κεφ.Β - Εφαρµογές 5

16 Υδροληψία 1. Ο συντελεστής διαπερατότητας κ δίδεται από τον τύπο: κ ( ) Q ln r ln r 0, 061 0, = = = 0,90 10 /sec Π ( h h1 ) Π( 47,61 36,00) Η µεταφορικότητα του υδροφορέα είναι: M = H κ = = m 3 5,00 0,90 10,5 10 /sec m. Το ενεργό πορώδες σύµφωνα µε τον προσεγγιστικό τύπο του Marotz είναι: n = 0, , 045lnκ = 0, , 045( 7, 01) = 0,146 Και η πραγµατική ταχύτητα ροής Uπ είναι: 4 4,38 10 Uπ = = 0, ,00 10 m/sec 3. Η ακτίνα επίδρασης κατά Sichart είναι: 1/ 3 ( ) κ ( ) ( ) 1/ R= H h = ,00 5,50 0,90 10 R= 1.755,00m 4. Το σηµείο στασιµότητας υπολογίζεται από τον τύπο του Todd (1964): x Q 0/ ,061 = = = x = 143, 90m πκ H J π 0, ,00 0,003 4, Το πλάτος σύλληψης νερού δίδεται από τον Todd (1964): B Q 0,061 = = = 451, 85m H J 3 κ 0 0, , 00 0, 003 ρ Μ. Παραλίκα - Επικ. Καθηγήτρια Κεφ.Β - Εφαρµογές 6

17 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ Ε/Υ Γ ΚΠΣ ΕΠΕΑΕΚ II ΕΡΓΑ Υ ΡΕΥΣΕΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ Γ'. ΑΓΩΓΟΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Αθήνα 005

18 Αγωγοί Μεταφοράς ΕΦΑΡΜΟΓΗ Γ-1 Προκειµένου να µεταφερθεί το νερό για την ύδρευση ενός οικισµού, θα κατασκευασθεί ανοικτή διώρυγα από σκυρόδεµα µε τα εξής στοιχεία: Πλάτος b =,50m Βάθος ροής h = 1,00m Κλίση πυθµένα J = 0,5 0 / 00 Να ευρεθεί η µεταφερόµενη παροχή και η ταχύτητα ροής στην διώρυγα, αν η διατοµή της κατασκευασθεί: 1) ορθογωνική ) τραπεζοειδής (κλίση πρανών 1:1) 3) ηµικυκλική Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 1

19 Αγωγοί Μεταφοράς 1. Ορθογωνική διατοµή Λύση h = 1,00m J = 0,5 0 / 00 b =,50m b =,50m Η ταχύτητα ροής σύµφωνα µε τον τύπο του Manning είναι: 1 U = R J n /3 1/ Επειδή δεν αναφέρεται λειαντική στρώση των τοιχωµάτων της διώρυγας εκλέγεται n=0,017 και 1/n=58,8 Η υδραυλική ακτίνα της διατοµής υπολογίζεται: Α,50 1,00 R = = = 0,56m Π, Άρα η αναπτυσσόµενη ταχύτητα είναι: U = 58,8 0,56 0,0005 /3 1/ U = 0,89 m/ sec (εντός των επιτρεπτών ορίων) Η µεταφερόµενη παροχή σύµφωνα µε τον νόµο της συνεχείας είναι: Q = A U Q =,50 1,00 0,89 3 Q =, m / sec Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές

20 Αγωγοί Μεταφοράς. Τραπεζοειδής διατοµή 1,00,50 1,00 h=1, J=0,5 0 / 00 b=,50 Η ταχύτητα ροής σύµφωνα µε τον τύπο του Manning είναι: ( ),50 + 4,50 0,5 1,00 U = =,5 + 1,00 /3 1/ 58,8 0, ,8 0,75 0,0 U = 0,97 m/ sec (εντός των επιτρεπτών ορίων) Η µεταφερόµενη παροχή είναι: (( ) ) Q =,50 + 4,50 0,5 1,00 0,97 Q = 3 3,39 m / sec Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 3

21 Αγωγοί Μεταφοράς 3. Ηµικυκλική διατοµή,50 h=1,00 J=0,005 0 / 00 Η ταχύτητα ροής σύµφωνα µε τον τύπο του Manning είναι: U /3,50 = 58,8 0, / U = 0,96 m/ sec (εντός των επιτρεπτών ορίων) H µεταφερόµενη παροχή είναι: Π,50 Q = 0,96 8 Q = 3,35 m / sec Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 4

22 Αγωγοί Μεταφοράς ΕΦΑΡΜΟΓΗ Γ- Α Φ600/L 1 =700m 4,00m Γ Φ450/L =300m Β Η δεξαµενή Α του σχήµατος, συνδέεται µε το πιεζοθραυστικό φρεάτιο Β µε αγωγό µεταβλητής διατοµής. Το πρώτο τµήµα του αγωγού (ΑΓ) έχει µήκος L 1 =700m και διάµετρο d 1 = 600mm, ενώ το δεύτερο τµήµα του (ΓΒ) έχει µήκος L =300m και διάµετρο d = 450mm. Σε κάθε σωλήνα υπάρχουν τρεις καµπύλες (κ=0,90) και δύο συρταρωτές δικλείδες (κ=0,19). Η είσοδος από την δεξαµενή γίνεται χωρίς προσαρµογή (κ=0,50) ενώ η εκβολή στο φρεάτιο είναι βυθισµένη (κ=1,00). Οι δύο σωλήνες συνδέονται µε απότοµη στένωση (κ=0,5) και είναι καινούργιοι χυτοσιδηροί (f=0,05). Να υπολογιστεί η παροχή που διοχετεύεται από το παραπάνω σύστηµα αγωγών. Να ευρεθεί η διαφορά της παροχής στην περίπτωση που οι αγωγοί ήταν ευθύγραµµοι. Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 5

23 Αγωγοί Μεταφοράς Λύση Οι απώλειες που εµφανίζονται στους αγωγούς µεταφοράς νερού υπό πίεση, διακρίνονται σε: Γραµµικές. Υπολογίζονται σύµφωνα µε τον τύπο των Darcy- V Weisbach: h f ( 40) i γρ = g V Τοπικές. Υπολογίζονται γενικά ως h K i τοπ = g Οι συνολικές απώλειες είναι ίσες µε την διαφορά στάθµης µεταξύ δεξαµενής και πιεζοθραυστικού φρεατίου. Α. περίπτωση 700,00 V 1 4,00 = 0, ,90 + 0,19 + 0,05 0,60 g 300,00 V + 0, ,90 + 0,19 + 0,05 0,45 g V 1 V 4,00 = 3,75 19,99 g g Q Αλλά V1 = π 0,60 / 4 Q V = π 0,45 / 4 3 Από τις σχέσεις (1),(),(3) προκύπτει: Q = 0,46 m / sec (1) () (3) Β. περίπτωση 700,00 V 1 4,00 = 0,50 + 0,19 + 0,05 0,60 g 300,00 V + 0,5 + 0,19 + 0,05 0,45 g V 1 V 4,00 = 30,04 17,9 g g Προκύπτει: Q = 3 0,70 m / sec Άρα στην περίπτωση που οι αγωγοί ήταν ευθύγραµµοι η µεταφερόµενη παροχή θα ήταν 3 αυξηµένη κατά Q = 0,04 m / secή ποσοστιαία 9,75% 10% Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 6

24 Αγωγοί Μεταφοράς ΕΦΑΡΜΟΓΗ Γ-3 h απ +100,00 H γεωµ =30,00m +70,00 Αγωγός εξωτερικού υδραγωγείου ύδρευσης ΑΒ µεταφέρει παροχή πόσιµου νερού Q=10 l/sec στην δεξαµενή. Ο αγωγός είναι πλαστικός µήκους l=6000,00m και η υψοµετρική διαφορά των άκρων Α και Β είναι 50,00m. Με την παραδοχή ότι οι τοπικές απώλειες στον αγωγό ανάγονται σε ισοδύναµο µήκος και ανέρχονται στο 3% αυτού, να ευρεθούν: Η οικονοµική διάµετρος του αγωγού Το µέγιστο ύψος κατάθλιψης Λύση 1) Επιλογή οικονοµικής διαµέτρου Η επιλογή της οικονοµικότερης διαµέτρου γίνεται µε κριτήριο την βελτιστοποίηση µεταξύ των απωλειών φορτίου λόγω τριβής του νερού µέσα στον αγωγό και του κόστους του αγωγού. Χρησιµοποιείται ο εµπειρικός τύπος του Bresse: ( ( ) ( )) D= Q D m Q m 0,5 1,5, / sec Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 7

25 Αγωγοί Μεταφοράς Με βάση τον τύπο του Bresse δίδεται ο παρακάτω πίνακας: Ονοµαστ. ιάµετρος Παροχή λ/δλ Ονοµαστ. ιάµετρος Παροχή λ/δλ Ονοµαστ. ιάµετρος Παροχή λ/δλ Ονοµαστ. ιάµετρος 60 1, , , , , , , , , , Παροχή λ/δλ Για παροχή Q=10 l/sec επιλέγεται διάµετρος D=150mm. ) Υπολογισµός απωλειών - Μέγιστο ύψος κατάθλιψης Οι τοπικές απώλειες υπολογίζονται ως ισοδύναµο µήκος αγωγού σε ποσοστό 3%. = 6.000, 00 0, 03 = 180, 00m l Η κλίση της γραµµής ενέργειας (J) προκύπτει µε χρήση του ακόλουθου νοµογραφήµατος J=0,00 Οι συνολικές απώλειες είναι: h = απ 6.180,00 0,00 = 1,36 m Άρα το µέγιστο ύψος κατάθλιψης είναι: hmax = hγεωµ + h απ = 30, ,36 = 4,36 Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 8

26 Αγωγοί Μεταφοράς ΝΟΜΟΓΡΑΦΗΜΑ 1 Για τον υπολογισµό των απωλειών φορτίου στους πλαστικούς σωλήνες σύµφωνα µε τον τύπο του Colebrook, για k=0.01mm Πηγή: Afcodur-Lucoflex Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 9

27 Αγωγοί Μεταφοράς ΕΦΑΡΜΟΓΗ Γ-4 Χαλύβδινος καταθλιπτικός αγωγός µήκους 3000,00m και διαµέτρου D=150mm που λειτουργεί 15 έτη, έχουν αποτεθεί άλατα εσωτερικά µε αποτέλεσµα την µείωση της ενεργού διατοµής του. Η µεταφερόµενη σήµερα παροχή είναι 6,0 lit/sec και οι αρχικές απώλειες ήταν 9,00m. Να ευρεθεί η αρχική παροχή του αγωγού και το ποσοστό που αυτή ελαττώθηκε µετά την 15ετή χρήση. Λύση Με βάση τις αρχικές απώλειες υπολογίζεται η κλίση της πιεζοµετρικής γραµµής J = h = 9,00 l 3000 = 0 0,003 ή 3 / 00 Από το Νοµογράφηµα () για J=3 0 / 00 (3m/km) & D=150mm προκύπτει αρχική παροχή Q αρχ =11,00 l/sec. Άρα η παροχή έχει µειωθεί κατά: 11,00-6,00=5,00l/sec και το ποσοστό µείωση είναι: 5,0/11,0=0,45 ή 45% Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 10

28 Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Αγωγοί Μεταφοράς ΝΟΜΟΓΡΑΦΗΜΑ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΦΟΡΤΙΟΥ ΧΑΛΥΒ ΟΣΩΛΗΝΩΝ (Τύπος Scimemi-Veronese) Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 11