ΕΡΓΑ Υ ΡΕΥΣΕΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

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

Απαιτήσεις σε νερό ΕΦΑΡΜΟΓΗ Α-1 Απαίτηση νερού σε οικισµό Ο σηµερινός πληθυσµός µιας πόλης είναι 450.000 κάτοικοι και η έκτασή της είναι 10.000 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 1.000.000 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

Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Απαιτήσεις σε νερό Λύση 1. ΠΑΡΟΥΣΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ (t=0) Ζώνη Α Εµβαδόν Ε Α =(1/10)Χ10.000 = 1.000 στρέµµατα Πληθυσµός Κ 0,Α =(1/6)Χ450.000 = 75.000 κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 0,A =75.000/1.000 = 75 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση 75.000Χ00/86.400 = 173,61 lt/sec ηµόσια Χρήση 75.000Χ100/86.400 = 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)Χ10.000 = 4.000 στρέµµατα Πληθυσµός Κ 0,B =(/6)Χ450.000 = 150.000 κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 0,B =150.000/4.000 = 38 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση 150.000Χ00/86.400 = 347,4 lt/sec ηµόσια Χρήση 150.000Χ100/86.400 = 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

Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Απαιτήσεις σε νερό Ζώνη C Εµβαδόν Ε C =(5/10)Χ10.000 = 5.000 στρέµµατα Πληθυσµός Κ 0,C =(3/6)Χ450.000 = 5.000 κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 0,C =5.000/5.000 = 45 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση 5.000Χ00/86.400 = 50,83 lt/sec ηµόσια Χρήση 5.000Χ100/86.400 = 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 = 0.000 κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D D = 100 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση 00.000Χ00/86.400 = 46,96 lt/sec ηµόσια Χρήση 00.000Χ100/86.400 = 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

Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Απαιτήσεις σε νερό Ζώνη Ε Εµβαδόν Ε Ε = 3.000 στρέµµατα Πληθυσµός Κ 5,Ε =.000X100 = 40.000 κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D Ε = 8 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση 40.000Χ00/86.400 = 555,55 lt/sec ηµόσια Χρήση 40.000Χ100/86.400 = 77,78 lt/sec Βιοµηχανία 1.000.000Χ10 3 /365Χ86.400 = 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 = 75,000 + 150.000 + 5.000 + 00.000 + 40.000 = 890.000 κάτοικοι. Στο τέλος της επόµενης εικοσαετίας (t=+5) ο συνολικός πληθυσµός του οικισµού (νόµος Gauss) θα είναι: Κ 5 = 890.000 (1+0,015) 0 = 1.198.700 κάτοικοι Η συνολική αύξηση του πληθυσµού θα είναι: Κ 5 -Κ 5 = 1.198.701-890.000 = 308.700 κάτοικοι Άρα ο πληθυσµός των Ζωνών Β,C,E θα αυξηθεί κατά 308.700/3 = 10.900 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

Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Απαιτήσεις σε νερό Ζώνη B Εµβαδόν Ε B = 4.000 στρέµµατα Πληθυσµός Κ 5,B =150.000+10.900 = 35.900 κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 5,B =35.900/4.000 = 89 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση 35.900Χ00/86.400 = 816,89 lt/sec ηµόσια Χρήση 35.900Χ100/86.400 = 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 = 5.000 στρέµµατα Πληθυσµός Κ 5,C =5.000+10.900 = 37.900 κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 5,C =37.900/5.000 = 66 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση 37.900Χ00/86.400 = 759,03 lt/sec ηµόσια Χρήση 37.900Χ100/86.400 = 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

Έργα Υδρεύσεων - Εφαρµογές Απαιτήσεις σε νερό Ζώνη E Εµβαδόν Ε E = 3.000 στρέµµατα Πληθυσµός Κ 5,E =40.000+10.900 = 34.900 κάτοικοι Μέση πυκνότητα οίκησης D 5,E =34.900/3.000 = 115 κάτοικοι/στρέµµα Απαίτηση σε νερό Ύδρευση 34.900Χ00/86.400 = 793.75 lt/sec ηµόσια Χρήση 34.900Χ100/86.400 = 396,87 lt/sec Βιοµηχανία = 31,71 lt/sec Πυρκαγιά = 40,00 lt/sec ΣΥΝΟΛΟ = 1.6,33 lt/sec Απώλειες 1.6.33X0,0 = 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

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 1.000 75.000 75 75.000 75 75.000 75 B 4.000 150.000 38 150.000 38 35.900 89 C 5.000 5.000 45 5.000 45 37.900 66 D.000 - - 00.000 100 00.000 100 E 3.000 - - 40.000 80 34.900 115 ΣΥΝΟΛ Α 450.000 890.000 1.98.700 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 673,00 673,00 1.518,35 C 985,50 985,50 1.414,5 D - 881,33 881,33 E - 1.086,05 1.514,80 ΣΥΝΟΛΑ.019,00 3.986,38 5.689,3 Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Α-Εφαρµογές 7

Απαιτήσεις σε νερό ΕΦΑΡΜΟΓΗ Α- Σε οικισµό 50.000 κατοίκων µετρήθηκε µέση ετήσια κατανάλωση νερού ίση µε 3.650.000m 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 3.650.000 3 Qµεσ. ηµ = = 10.000 m / ηµ. 365 Q = Q = = m 3 µεγ. ηµ 1,5 µεσ. ηµ 1,5 10.000 15.000 (για την ηµέρα µε την µέγιστη παροχή) µεσ. ηµ 3 Qµεσ. ωρ m ώ Q q µεγ. ωρ Q 10.000 = = 416,67 / 4 4 = = m ρα 3 1,5 416,67 65,00 (για την ώρα µε την µέγισ Q 65 60 60 3600 µεγ. ωρ = = = 0,17 lt/ sec τη παροχή) Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Α-Εφαρµογές 8

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

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 0,50 500 Φεβρουάριος 0,60 500 Μάρτιος 0,50 550 Απρίλιος 0,40 600 Μάιος 0,30 600 Ιούνιος 0,0 800 Ιούλιος 0,05 1000 Αύγουστος 0,00 1000 Σεπτέµβριος 0,10 900 Οκτώβριος 0,40 600 Νοέµβριος 0,50 500 εκέµβριος 0,50 500 ρ Μ. Παραλίκα - Επικ. Καθηγήτρια Κεφ.Β - Εφαρµογές 1

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 0,50 1.000 1.000 500 500 500 Φεβρουάριος 0,60 1.00.00 500 1000 1.00 Μάρτιος 0,50 1.000 3.00 550 1.550 1.650 Απρίλιος 0,40 800 4.000 600.150 1.850 Μάιος 0,30 600 4.600 600.750 1.850 Ιούνιος 0,0 400 5.000 800 3.550 1.450 Ιούλιος 0,05 100 5.100 1.000 4.550 550 Αύγουστος 0,00 0 5.100 1.000 5.550-450 Σεπτέµβριος 0,10 00 5.300 900 6.450-1.150 Οκτώβριος 0,40 800 6.100 600 7.050-950 Νοέµβριος 0,50 1.000 7.100 500 7.500-450 εκέµβριος 0,50 1.000 8.100 500 8.050 50 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 =1.850+1.150=3.000m 3 ίδεται περιθώριο ασφαλείας 10% V δ =1,10x3.000=3.300m 3 ρ Μ. Παραλίκα - Επικ. Καθηγήτρια Κεφ.Β - Εφαρµογές

Υδροληψία ΕΦΑΡΜΟΓΗ Β- Για την ύδρευση οικισµού χρειάζεται να δηµιουργηθεί τεχνητή λίµνη. Επιλέχθηκε ορεινή λεκάνη απορροής µε επιφάνεια Ε λα =100.000 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, +, + 09 09 L 109 όπου: L= + T + T = 3 350 5 0, 05 109 Άρα η τεχνητή λίµνη θα τροφοδοτηθεί µε: 1050-777=73mm Ο συνολικός όγκος νερού που θα φθάσει στην λίµνη είναι: V=100.000.000x0,73 = 7.300.000m 3 Απώλειες 0% = 5.460.000m3 Άρα ο διαθέσιµος όγκος νερού είναι: V δ = 1.840.000m3 Ο όγκος της τεχνητής λίµνης είναι: V λ =Ε λ xη/3 Ε λ =3Vλ/Η=3x1.840.000/15 Ε λ =436.800m ρ Μ. Παραλίκα - Επικ. Καθηγήτρια Κεφ.Β - Εφαρµογές 3

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

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

Υδροληψία 1. Ο συντελεστής διαπερατότητας κ δίδεται από τον τύπο: κ ( ) Q ln r ln r 0, 061 0, 54 1 3 = = = 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, 46 + 0, 045lnκ = 0, 46 + 0, 045( 7, 01) = 0,146 Και η πραγµατική ταχύτητα ροής Uπ είναι: 4 4,38 10 Uπ = = 0,146 3 3,00 10 m/sec 3. Η ακτίνα επίδρασης κατά Sichart είναι: 1/ 3 ( ) κ ( ) ( ) 1/ R= 3.000 H h = 3.000 5,00 5,50 0,90 10 R= 1.755,00m 4. Το σηµείο στασιµότητας υπολογίζεται από τον τύπο του Todd (1964): x Q 0/ 3600 0,061 = = = x = 143, 90m πκ H J π 0,90 10 5,00 0,003 4,4 10 0 3 4 0 0 5. Το πλάτος σύλληψης νερού δίδεται από τον Todd (1964): B Q 0,061 = = = 451, 85m H J 3 κ 0 0, 90 10 5, 00 0, 003 ρ Μ. Παραλίκα - Επικ. Καθηγήτρια Κεφ.Β - Εφαρµογές 6

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

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

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,50 + 1 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

Αγωγοί Μεταφοράς. Τραπεζοειδής διατοµή 1,00,50 1,00 h=1,00 45 0 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 0,0005 58,8 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

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 0,0005 4 1/ 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

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

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 = 0,50 + 3 0,90 + 0,19 + 0,05 0,60 g 300,00 V + 0,5 + 3 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

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

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 1,60 175 13,6 400 70 800 84 80,84 00 17,8 450 90 900 360 100 4,44 50 7,8 500 100 1000 444 15 6,94 300 40,0 600 160 1100 538 150 10,00 350 54,4 700 18 150 694 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, 00 + 1,36 = 4,36 Επ. Καθηγήτρια Κεφ.Γ-Εφαρµογές 8

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

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

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