Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής

Transcript

1 Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής Σηµειώσεις στα πλαίσια του µαθήµατος: Τυπικά υδραυλικά έργα Ακαδηµαϊκό έτος Ανδρέας Ευστρατιάδης & ηµήτρης Κουτσογιάννης Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τοµέας Υδατικών Πόρων

2 Αστικά υδραυλικά έργα υποδοµής Σκοπός των έργων ύδρευσης είναι η εξασφάλιση του απαιτούµενου νερού, σε επαρκή ποσότητα και κατάλληλη ποιότητα, το οποίο παρέχεται για την εξυπηρέτηση των αναγκών µιας κατοικηµένης περιοχής ή µιας εγκατάστασης. Οσυνδυασµός του έργου ύδρευσης µε το παράλληλο έργο αποχέτευσης µιας πόλης, αποτελεί την απαραίτητη προϋπόθεση για την ανάπτυξη των σύγχρονων κοινωνιών, δεδοµένου ότι το νερό είναι απόλυτα αναντικατάστατο στοιχείο. Τα αστικά υδραυλικά έργα υποδοµής διακρίνονται στις εξής κατηγορίες: Υδροδοτικά έργα: Συστήµατα που περιλαµβάνουν τα έργα συλλογής και µεταφοράς του νερού από τις πηγές (υδατικοί πόροι) µέχρι τις µονάδες επεξεργασίας και τις δεξαµενές ρύθµισης µιας αστικής περιοχής (πόλης ή οικισµού). ίκτυα διανοµής: Συστήµατα αγωγών υπό πίεση, που διανέµουν το επεξεργασµένο (καθαρό) νερό από τις δεξαµενές σε πολλαπλά σηµεία προορισµού (καταναλωτές) µιας αστικής περιοχής. Έργα αποχέτευσης: Συστήµατα συλλογής και µεταφοράς των λυµάτων και των οµβρίων υδάτων µιας αστικής περιοχής µέχρι το σηµείο επεξεργασίας και, εν συνεχεία, διάθεσής τους. ΤΥΠΙΚΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ Ενότητα 2.1: Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής 2

3 Συνιστώσες αστικού υδροσυστήµατος Αστική περιοχή Στο αστικό υδροσύστηµα εντάσσονται και τα υδροδοτικά έργα, παρόλο που στην περίπτωση ορισµένων µεγάλων πόλεων αυτά µπορεί να εκτείνονται σε πολύ µεγάλη απόσταση, εφόσον οι τοπικοί υδατικοί πόροι δεν επαρκούν για την κάλυψη των υδατικών αναγκών. Υδροφορέας Ποταµός Χείµαρρος Αγωγός ανεπεξέργαστου νερού Αγωγός ύδρευσης Αγωγός λυµάτων Αγωγός επεξεργασµένων λυµάτων Αγωγός οµβρίων Αντλιοστάσιο Εγκατάσταση επεξεργασίας νερού Εγκατάσταση επεξεργασίας λυµάτων ΤΥΠΙΚΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ Ενότητα 2.1: Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής 3

4 Ιστορική εξέλιξη δικτύων ύδρευσης (1) Συλλογικά έργα ύδρευσης άρχισαν να κατασκευάζονται από την προϊστορική εποχή, σε περιοχές όπως η Κίνα, η Αίγυπτος, η Ασσυρία, η Βαβυλωνία και η Ελλάδα (π.χ. ανάκτορα Κνωσού). Σηµαντική ανάπτυξη των υδρευτικών έργων παρατηρήθηκε στους κλασικούς ελληνικούς (π.χ. Ευπαλίνειο όρυγµα) και, στη συνέχεια, στους ρωµαϊκούς χρόνους, οπότε κατασκευάστηκαν τα περίφηµα υδραγωγεία, ερείπια των οποίων σώζονται Ρωµαϊκό υδραγωγείο Μυτιλήνης µέχρι σήµερα (το Αδριάνειο υδραγωγείο (τέλη 2ου - αρχές 3ου αιώνα µ.χ.) υδροδοτούσε την Αθήνα µέχρι το 1928). Αν και η µεταφορά µεγάλων ποσοτήτων νερού στις πόλεις ήταν εφικτή µέσω των υδραγωγείων, η εξυπηρέτηση των οικιών γινόταν αποκλειστικά από πηγάδια ή κρήνες, καθώς δεν ήταν δυνατή η διανοµή του νερού υπό πίεση. Η κατασκευή δικτύων διανοµής υπό πίεση ξεκίνησε στις µεγάλες ευρωπαϊκές πόλεις τον 17οαιώνα, όταν και κατέστη δυνατή η µαζική κατασκευή σωλήνων από χάλυβα ήχυτοσίδηρο, υλικών δηλαδή ανθεκτικών στις εσωτερικές υδροστατικές πιέσεις. ΤΥΠΙΚΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ Ενότητα 2.1: Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής 4

5 Ιστορική εξέλιξη δικτύων ύδρευσης (2) Κρήνη στην Aθήνα Ξυλογραφία Μ. Α. Bida (1858) Υδροληψία σε γειτονιά της Αθήνας (1933) ΤΥΠΙΚΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ Ενότητα 2.1: Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής 5

6 Ιστορική εξέλιξη δικτύων ύδρευσης (3) Τοποθέτηση αγωγού (1932) Τοποθέτηση αγωγού στο Αδριάνειο Υδραγωγείο (1929) Κατασκευή δεξαµενής (1936) ΤΥΠΙΚΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ Ενότητα 2.1: Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής 6

7 Τυπική διάταξη έργων ύδρευσης Ταµιευτήρας (ετήσια ή υπερετήσια ρύθµιση φυσικών εισροών) εξαµενή (ηµερήσια ρύθµιση εισροών) Αστική περιοχή Αγωγός µεταφοράς (µεβαρύτηταή καταθλιπτικός) ίκτυο διανοµής (πάντα υπό πίεση) Ποια είναι τα χαρακτηριστικά µεγέθη του έργου υδροληψίας; Με ποια χάραξη, παροχή και διάµετρο σχεδιάζεται ο αγωγός µεταφοράς; Πού τοποθετείται και ποια είναι η απαιτούµενη χωρητικότητα της δεξαµενής; Με ποια παροχή σχεδιάζεται το δίκτυο διανοµής; Ποια είναι η διάταξη του δικτύου διανοµής; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά µεγέθη των συνιστωσών του δικτύου (υλικό, µήκη, διάµετροι αγωγών, χαρακτηριστικά συσκευών ασφαλείας); ΤΥΠΙΚΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ Ενότητα 2.1: Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής 7

8 Εξωτερικό και εσωτερικό υδραγωγείο Υδροληψία Αγωγός µεταφοράς εξαµενή ίκτυο διανοµής νερού Εξωτερικό υδραγωγείο Εσωτερικό υδραγωγείο Εξωτερικό υδραγωγείο: Περιλαµβάνει το σύνολο των υδροδοτικών έργων, από την υδροληψία (υδατικοί πόροι) έως ανάντη της δεξαµενής ρύθµισης του οικισµού. Εσωτερικό υδραγωγείο: Περιλαµβάνει το σύνολο των έργων διανοµής κατάντη της δεξαµενής ρύθµισης (δίκτυο αγωγών, αντλίες, δικλείδες, ρυθµιστές πίεσης, κλπ.). εξαµενή ρύθµισης: Ρυθµίζει, σε 24ωρη βάση, τη σταθερή εισροή από τον αγωγό µεταφοράς νερού από την υδροληψία, ώστε να ανταποκρίνεται στην κυµαινόµενη, ανάλογα µε τις απαιτήσεις της κατανάλωσης, εκροή προς το δίκτυο διανοµής. Ηδεξαµενή ρύθµισης είναι δυνατό να θεωρηθεί συνιστώσα τόσο του εξωτερικού όσο και του εσωτερικού υδραγωγείου, δεδοµένου ότι για τη διαστασιολόγησή της απαιτούνται µεγέθη σχεδιασµού τόσο των εξωτερικών όσο και των εσωτερικών έργων. ΤΥΠΙΚΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ Ενότητα 2.1: Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής 8

9 ίκτυο διανοµής: Φυσική απεικόνιση ΤΥΠΙΚΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ Ενότητα 2.1: Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής 9

10 ίκτυο διανοµής: Μαθηµατική αναπαράσταση ΤΥΠΙΚΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ Ενότητα 2.1: Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής 10

11 Στάδια εκπόνησης ολοκληρωµένης µελέτης ύδρευσης 1. Παροχή σχεδιασµού δικτύου: πρόβλεψη εξέλιξης πληθυσµού και χρήσεων νερού, υδατικές ανάγκες ανά χρήση, χρονική διακύµανση καταναλώσεων, σενάρια έκτακτης λειτουργίας (πυρκαγιές, βλάβες) 2. Σχεδιασµός έργων εξωτερικού υδραγωγείου: έργα υδροληψίας, αποθήκευσης (π.χ. ταµιευτήρες), µεταφοράς και επεξεργασίας νερού 3. εξαµενές ρύθµισης: χωροθέτηση, διαστασιολόγηση, στατική µελέτη 5. Μαθηµατική προσοµοίωση δικτύου: σχηµατοποίηση µοντέλου δικτύου, σενάρια δυσµενούς φόρτισης, υπολογισµός µεγεθών ροής στους αγωγούς (παροχές, ταχύτητες), υπολογισµός ελάχιστων και µέγιστων πιέσεων στους κόµβους Ελαχιστοποίηση κόστους επένδυσης έργων Εξασφάλιση λειτουργικών απαιτήσεων 4. Σχεδιασµός έργων εσωτερικού υδραγωγείου: χάραξη δικτύου σε οριζοντιογραφία, διαστασιολόγηση και χαρακτηριστικά αγωγών (υλικό, κλάση, µήκος, διάµετρος), θέσεις αντλιοστασίων, ειδικών συσκευών και πυροσβεστικών κρουνών ΤΥΠΙΚΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ Ενότητα 2.1: Εισαγωγή στα δίκτυα διανοµής 11