Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERZITET U PRIŠTINI
FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA
Kosovska Mitrovica
GraĎevinski odsek
Predmet: Hidrotehnika IV semestar
Број ЕСПБ (ECTS) бодова: ___5____
Недељни фонд часова: ___4____
HIDROTEHNIKA
- PREDAVANJA -
1
I - VODOPRIVREDA
1. VODOPRIVREDA
Pod vodoprivredom treba podrazumevati svaku delatnost na vodama koja ima
privredni znaĉaj, bilo da se radi o proizvodnji novih dobara, bilo o zaštiti već proizvedenih,
bilo o zaštiti prirodom datih blaga koja sluţe proizvodnji.
Disciplina koja vodoprivredu tretira u tehniĉkom smislu je hidrotehnika.
Vodni resursi predstavljaju izvorišta vodnog blaga i to su samo one vode koje već
imaju ili mogu imati odreĊenu upotrebnu vrednost.
Široko shvaćena vodoprivreda kao privredna grana, moţe se podeliti na oblasti,
koje su istovremeno i oblasti primenjene hidrotehnike. Vodoprivredne oblasti su:
a) zaštita i razvijanje vodnih resursa
b) ureĊenje voda i vodotoka
c) korišćenje voda i vodotoka.
Svaka od ovih oblasti se moţe podeliti u vodoprivredne grane, i to su:
a) zaštita i razvijanje vodnih resursa:
- štednja vode
- preĉišćavanje upotrebljenih voda
- vodno pravo i društvena zaštita voda
- budući vodni resursi i njihovo negovanje
b) ureĊenje voda i vodotoka
- ureĊenje slivova
- borba protiv erozije i bujica
- regulisanje vodotokova
- odbrana od (velikih voda) poplava i malih voda
- odvodnjavanje poljoprivrednih zemljišta (drenaţa)
- asanacija zemljišta
- kanalisanje naselja
c) korišćenje voda i vodotokova
- snabdevanje naselja i industrije vodom
- navodnjavanje (irigacija)
- korišćenje vodnih snaga (hidroenergetika)
- plovni putevi i plovidba
- ribogojstvo
- rekreacija, lov, sport i turizam na vodama
- vojne potrebe
2. VODOPRIVREDNI PLANOVI I VODOPRIVREDNE OSNOVE
Prema nalazištu na kome su, vode se dele na:
a) atmosferske vode – nalaze se u atmosferi, najĉešće u obliku pare (oblaci,
vazdušna vlaga), a reĊe i to samo kratko vreme kao veće kapljice ili ĉvrste padavine;
b) površinske vode – nalaze se na zemljinoj površini u obliku izvora, potoĉića,
potoka, reĉica, reka, jezera, mora i okeana;
c) podzemne vode – nalaze se u obliku podzemne vlage ili podzemnih izdani.
Prema stanju u kome se nalaze, vode se dele na stajaće (bare, moĉvare, jezera,
mora, okeane) i tekuće (svi vodotoci). Strogo uzevši sve vode su pokretne.
Prostori bivše Jugoslavije se karakterišu velikom raznolikošću po pogledu
rasporeda padavina (od 500mm/god do 5300mm/god) pri ĉemu je karakteristiĉno da su
2
najviše padavina tamo gde ima najmanje vode i obratno. Osim toga, moţe se reći da naša
zemlja ima razvijenu mreţu vodotokova, ali koliĉine vode u njima nisu rasporeĊene onako
kako bi nama odgovaralo. Zato se preduzimaju hidrotehniĉki radovi da se ove anomalije
isprave i da se obezbede potrebne koliĉine i kvalitet vode u zahtevanom vremenu. To su
jako skupi radovi, pa treba planirati ove radove, da bi se dobili optimalni efekti.
Za potrebe optimalnog gazdovanja vodama rade se vodoprivredni planovi i
vodoprivredne osnove.
Vodoprivredni plan je plan vodoprivrednih akcija u narednom periodu, sa
kadrovima i sredstvima sa kojima se stvarno raspolaţe i sa ograniĉenim ciljevima.
Naprimer, u slivu V. Morave, prema vodoprivrednoj osnovi treba podići 100 brana. Za to
nema sredstava, ali podizanje prvih desetak brana je u planu. Zato se moţe reći da je
vodoprivredni plan iseĉak iz vodoprivredne osnove, mada moţe biti saĉinjen i bez nje,
polazeći od smernica društvenih ili drţavnih planova.
Vodoprivredni plan treba da odgovori na sledeća pitanja:
- šta treba da se uradi
- koji su planski ciljevi
- koji su zakoni ispunjenja planskih zadataka
- ko treba da ispuni planske zadatke
- koliki su bilansi snaga i sredstava koje treba angaţovati za izvršenje plana.
Vodoprivredna osnova predstavlja kompleksno rešenje korišćenja i razvoja vodnih
resursa. Ĉine je privredni i tehniĉki planovi i projekti za upravljanje, korišćenjem i
zaštitom voda. Rade se za pojedine društveno-politiĉke zajednice (drţavu, republiku,
pokrajinu) i to za jedan ili više slivova. Sliv je osnovna vodoprivredna jedinica.
Vodoprivredna osnova treba da predstavlja optimalno rešenje za one interese koji
su sagledani i priznati kao interesi slivnog podruĉja. Vodoprivredna osnova treba da
odgovori na sledeća pitanja:
- šta treba da se uradi
- koji su planski ciljevi (šta se postiţe)
- koliki su bilansi snaga i sredstava koja bi trebalo angaţovati za ostvarenje
osnove.
Na osnovu ovoga, moţe se reći da vodoprivredni plan ostvaruje ograniĉene
zadatke, birajući rešenja prema parcijalnim potencijalima vodotoka, a vodoprivredna
osnova se bavi korišćenjem i razvojem totalnog potencijala.
3
II - HIDROLOGIJA I HIDROMETRIJA
1. HIDROLOGIJA
Hidrologija je nauka o vodama. Ona prouĉava i opisuje (kvalitativno i
kvantitativno) prirodne vode, pojave i procese koji se dešavaju u njima i odreĊuje
zakonitosti razvoja tih pojava i procesa. To je jedna od osnovnih vodoprivrednih disciplina.
Zadatak hidrologije je da odgovori na mnoga pitanja:
- da li su proticaji vodotoka na lokaciji dovoljni da zadovolje potrebe za
vodom (snabdevanje naselja, industrije, melioracije...)
- da li će za potrebe vodosnabdevanja biti potrebna brana i kolika
- kakav je reţim malih, srednjih i velikih voda
- koliĉine reĉnog nanosa, termiĉki reţim reke, fiziĉko-hemijski i biološki
parametri vodotoka
- kakav je reţim podzemnih voda datog podruĉja (izdašnost i kvalitet)
- uticaj ĉoveka na slivu reke na reţim oticaja i reţim podzemnih voda
- prognoze (kratkoroĉne i dugoroĉne) vodostaja, proticaja, pojave leda i sl.
- i sliĉna pitanja.
Moţe se reći da je voda najrasprostranjenija materija na zemlji. 71% površine
zemlje je prekriveno vodom, a ona je prisutna u znatnim koliĉinama ispod površine terena
kao podzemna voda (slobodna ili vezana). Opšte rezerve vode na zemlji procenjuje se na
oko 1,4 milijardi km3, od ĉega koliĉine slatke vode iznose oko 33,3×10
6 km
3 a samo oko
126×106 km
3 se moţe koristiti iz jezera i reka.
Osim toga, slatke vode su na zemljinoj površini rasporeĊene neravnomerno (oko
60% kopna su sušna podruĉja). Potrebe za vodom su sve veće, tako da danas stanovništvu
treba više od 8 milijardi m3 vode dnevno, i ta se potreba stalno povećava. UporeĊujući
potrebe i koliĉine raspoloţivih voda vidi se da ĉoveĉanstvo ima dovoljno vode za svoje
potrebe, samo što se te koliĉine raspoloţive vode stalno zagaĊuju, pa se smanjuje koliĉina
kvalitetnih voda.
2.HIDROLOŠKI CIKLUS
Vodni resursi zemlje nalaze se u jednom neprekidnom kruţnom transportnom
procesu koji se naziva hidrološki (ili vodni) ciklus, a koji povezuje atmosferu, kopno i
okeane, odnosno atmosferu, litosferu i hidrosferu. Glavna pokretaĉka snaga dinamiĉkog
procesa formiranja i transporta vodene pare je sunĉeva energija, a za pojave padavina i
teĉenja u vodotocima termodinamiĉki procesi u atmosferi i sila gravitacije.
4
Najznaĉajnije komponente hidrološkog ciklusa sa aspekta hidrologije su:
isparavanje i transpiracija, padavine, intercepcija, površinski oticaj i infiltracija i podzemne
vode.
Treba napomenuti da je isparavanje u toku godine 39 puta veće od koliĉine vode u
atmosferi što znaĉi da se otprilike svakih 9 dana u atmosferi menjaju vodene mase.
Inaĉe koliĉina vode koja je preferentna za ĉoveka (ona koja je obnovljiva kroz
hidrološki ciklus) iznosi 36×106
km3. Koliĉina vode koja se troši u svetu iznosi
5,5×106km
3, što bi trebalo da znaĉi da teorijski imamo dovoljno vode na raspolaganju.
3. PADAVINE
U atmosferi se uvek nalaze izvesne koliĉine vodene pare. Kada se vazduh rashladi
ispod temperature taĉke rose, vodena para se kondenzuje u kapljice ili ledene kristale i
nastaju padavine (kiša, sneg, krupa, sugradica i grad). Fiziĉki mehanizam stvaranja
padavina izuĉava meteorologija, a za nas su od interesa kiša i sneg.
3.1.MERENJE PADAVINA
Padavine se mere: kišometrima, pluviografima (ombrografi), totalizatorima i
snegomerima.
Kišomer je obiĉna valjkasta posuda, montira se na nosaĉu, a unutar veće posude je
manja koja se vadi. Valjkasta posuda (cilindar) je površine od 200 cm2. Pri merenju visine
vodenog taloga, voda se izliva iz manje posude u menzuru koja je posebno graduisana,
tako da se odmah ĉita broj mm posle kiše (1mm pale kiše odgovara 1l/m2).
Sistem merenja se obavlja po stanicama koje se
postavljaju obiĉno na 150÷250km2, a 50km
2 na
ostrvima. Kišomer se postavlja tako da na njega
nemaju uticaj susedni objekti (zgrade, drveće itd.).
Kišomer sa satnim mehanizmom koji automatski
ubeleţava visinu padavina tokom vremena naziva se
pluviograf. Totalizator se koristi za visoke i teško
pristupaĉne terene. Retko se ĉita (na 6 meseci ili 1
godinu).
Kišomer se oĉitava obiĉno jednom dnevno a
koliĉina pale kiše se izraţava u l/m2, odnosno kao P(mm).
Merenje padavina i obrada se vrši na hidrometeorološkim stanicama.
Na visinu padavina utiĉu: geografska širina, nadmorska visina, uticaj blizine mora,
uticaj reljefa, šuma, većih gradova.
Sneg se meri na dva naĉina: stacionarno i ekspedicijski. Stacionarno se meri sa 3
stalna poloţaja pomoću posebnih letvi (snegomera). Za odreĊivanje sadrţaja vode koristi
se posebna šuplja vadilica, a zahvaćena zapremina snega meri se posebnom vagom, ili se
otapa i meri. Ekspedicijski se meri visina sneţnog pokrivaĉa, i sadrţaj vode u snegu, na
raznim delovima sliva. Ovo se obavlja najĉešće radi definisanja rezervi vode u slivu, kako
bi se omogućilo prognoziranje proletnjih dotoka.
3.2. IZRAŢAVANJE PADAVINA
Padavine se izraţavaju visinom padavina P u (mm). To je sloj vode koji se dobija
merenjem padavina u odreĊenom vremenu, odnosno to je visina ukupno palog vodenog
stuba.
Intenzitet kiše predstavlja odnos padavina i vremena u kom su se one desile.
5
T
Pi u (
min
mm) obiĉno, ili (
čas
mm), gde je P – visina kiše, a T – vreme trajanja kiše.
Ako padavine nisu ravnomerno rasporeĊene po celom slivu, postoji više metoda za
proraĉun vrednosti srednjih padavina u tom slivu za posmatrano razdoblje, i to su: metoda
srednjih aritmetiĉkih sredina, metoda izohijeta, Thiessenova metoda (metoda poligona).
- Intenzivne kiše – to su kiše koje imaju veliku snagu (intenzitet) i malo trajanje.
One su od velikog znaĉaja u hidrologiji i graĊevinarstvu jer izazivaju najveće protoke.
Pošto traju kratko, mere se samo pluviografima, koji omogućuju registrovanje poĉetka i
kraja kiše, visine padavina (P) i intenziteta kiše (isr):
min)/mm(T
Pisr
Ako se na sumarnoj krivi plaviografa odabere razdoblje (ΔT) i odredi
ΔP=PV-PA , onda je
T
PiAB , odnosno ako ΔT →0
tgT
Pi , pa za
α=90°; i→∞
α=0°; i →0 odnosno, T
0
idTP .
Varijacije intenziteta kiše se grafiĉki
prikazuju sumarnom krivom ili hijetogramom.
Hijetogram pokazuje ili visinu vodenog taloga ili proseĉni intenzitet (min/ĉas) u jedinici
razdoblja, a za intenzivne kiše koje traju 1 ĉas ili manje treba uvesti jedinicu od 1 minute.
- Zapremina pale kiše - 3( )P m
APP , gde je A- površina na koju je pala kiša (km2), P – padavine (mm)
pri ĉemu se pretpostavlja da su padavine na celoj teritoriji bile iste. Ako nisu istog
intenziteta onda se uzima:
A
P PdA ili n
1i
iiP AP , gde je ΔAi – površina na kojoj je pala kiša
visine Pi
Proticaj – zapremina pale kiše podeljena sa vremenom padanja T
TQ [m
3/ѕ]
6
Specifiĉni proticaj – ukupan proticaj podeljen sa ukupnom površinom sa koje je
dobijen
A
Qq , [m
3/ѕ/ha]
iT
P
TA
DA
TAA
3.3. PRIKAZIVANJE, OBRADA I ANALIZA PADAVINA
Svrha prikazivanja padavina je njihova preglednost. U zavisnosti od potreba,
padavine se prikazuju u obliku tabela (obiĉno sluţi za dokumentaciju) ili u obliku grafika
(pregledan je za rad). Mogu se obraĊivati pojedinaĉne padavine, dnevne, meseĉne,
godišnje, sedmiĉne itd, u zavisnosti od potreba. Analiza padavina zavisi od svrhe
prouĉavanja, i najĉešće se razmatraju sledeće veliĉine (dobijene iz osmatranja):
- proseĉna visina padavina nad nekom površinom
- interval varijacije visine padavina – definiše interval izmeĊu minimalnih i
maksimalnih padavina.
- uĉestalost padavina – definiše verovatnoću pojave odreĊenih padavina
- standardno odstupanje
- koeficijent varijacije
- kriva raspodele verovatnoće padavina itd.
4. ISPARAVANJE I TRANSPIRACIJA
Pod isparavanjem se podrazumeva prelaz vode iz teĉnog stanja u gasovito odnosno
iz ĉvrstog u gasovito stanje (sublimacija). Simbol za isparavanje (evaporaciju) je E i
izraţava se obiĉno u (mm).
Isparavanje je univerzalna pojava i dešava se svugde na moru i kopnu, gde god
postoji nezasićena atmosfera vodenom parom, a ima vode. Sva vlaga od koje se formiraju
padavine potiĉe od isparavanja sa vodenih površina, snega i leda, sa zemljišta, kapljica i
kristala leda u atmosferi (evaporacija) i isparavanja sa biljnog pokrivaĉa (transpiracija).
Znaĉi transpiracija je proces isparavanja sa biljnog pokrivaĉa odreĊene površine zemlje.
Obavlja se danju pod uticajem sunĉeve radijacije i uglavnom tokom vegetacione sezone.
Za poljske uslove je praktiĉno nemoguće odvojiti isparavanje od transpiracije, pa se
zato posmatraju kao jedan – evapotranspiracija Et, i ona predstavlja ukupan gubitak vode u
atmosferu putem isparavanja i transpiracije sa zemljine površine i njene vegetacije.
Isparavanje se deli na isparavanje sa vodene povrišine i na isparavanje sa tla.
Ĉinioci koji utiĉu na isparavanje su:
- dejstvo temperature – sa većom temperaturom raste i pritisak vodene pare i
povećava se mogućnost vazduha da primi molekule vode
7
- dejstvo deficita vlažnosti – on je merilo nedovoljne zasićenosti vazduha
vodenom parom. Sa povećanjem deficita vlaţnosti raste i isparavanje pri
odreĊenoj temperaturi.
B
dCE ,
gde je C – koeficijent proporcionalnosti, d – deficit vlaţnosti, B –
barometarski pritisak vazduha,
- dejstvo vetra:
a) povećava turbulenciju vazduha i brţe dovoĊenje molekula iz
jaĉe zasićenih donjih slojeva u slabije zasićene gornje slojeve
atmosfere;
b) odnošenje vazdušnih masa zasićenih vodenom parom sa
površina koje jaĉe isparavaju
W – brzina vetra na odreĊenoj visini, W0 –
brzina vetra na površini terena
- - - dejstvo insolacije – to je sunĉeva energija (radijaciona toplota) koja direktno
doĊe na površinu zemlje.
- dejstvo atmosferskog pritiska – isparavanje je veće sa opadanjem
barometarskog pritiska. MeĊutim, ako idemo u visinu, zbog smanjenja
temperature i deficita vlaţnosti, a koji smanjuju isparavanje više nego što
smanjenje pritiska povećava isparavanje, imamo situaciju da je ukupno
isparavanje na većim visinama manje.
- kvalitet vode – isparavanje se smanjuje sa povećanjem sadrţaja soli u vodi,
sve dok se ne dobije oko 30% koncentracije, kada poĉinje da se stvara kora,
ako voda nije izloţena talasanju. Morska voda zato isparava 2-3% manje
nego slatka.
4.1. ODREĐIVANJE ISPARAVANJA
Metode za ocenu veliĉine isparavanja ili evapotranspiracije mogu se podeliti u
sledeće grupe:
a) merenje pomoću isparitelja
b) empirijske formule
c) metode vodnog bilansa
d) metode bilansa energije (toplotne energije)
e) metoda transfera masa.
- a) Instrumenti za merenje isparavanja:
- evapometri tipa Vilda (Wild) i Pišea (Piche) i neki drugi koji mere
isparavanje u toku dana sa odreĊenih malih vodenih površina izloţenih
vazduhu u zaklonu. Tu spada i merenje isparavanja iz velikih sudova
razliĉitih vrsta, dimanzija i izloţenosti, a radi rešavanje odreĊenih
inţenjerskih problema
- sudovi koji se postavljaju na vodene površine
- manji baseni pored velikih vodenih površina, ukopani u obali sa većim ili
manjim dubinama
8
- instrumenti za merenje isparavanja odreĊenih kvadera (zapremina)
zemljišnog sloja, gde se oprema i instrumenti nalaze ukopani u terenu
(lizimetri).
5. INTERCEPCIJA
Deo padavina koji se zadrţava na krošnjama drveća, na deblu, granama i lišću i na
ostalom vegetacionom pokrivaĉu sliva, a ne dospe do površine terena i koji kasnije
konaĉno ispari u atmosferu, zove se gubitak vode intercepcijom. Ovaj deo padavina ne
uĉestvuje u oticaju. Intercepcija kao pojava zadrţavanja dela padavina postoji i u urbanim
sredinama (voda na zgradama, asfaltu i sl.) i to je ona voda koja ne postaje deo ni
površinskog ni podzemnog oticaja. Za dati sliv govori se o zapreminskom kapacitetu
intercepcije, i izraţava se u istim jedinicama kao i padavine. Kod šumske vegetacije 10-
25% godišnjih padavina moţe postati gubitak na intercepciju.
6. INFILTRACIJA (PONIRANJE VODE)
Infiltracija je pojava prelaska vode sa površine terena u unutrašnjost zemljišta, i
kreće se na dole u pravcu slobodne površine podzemne vode. Voda koja se nalazi ispod
slobodne površine vode, naziva se podzemna voda, dok se voda iznad ove površine naziva
vlagom zemljišta. Podruĉje izmeĊu slobodne površine podzemne vode i površine terena,
deli se u tri zone: zona kapilarne vode (0,3÷3m), prelazna zona i površinska zona (zona u
kome je biljno korenje i gde je varijacija vlage velika).
Vidovi kretanja podzemnih voda:
- Gravitaciono kretanje – uspostavlja se pod uticajem sile zemljine teţe. Moţe biti:
laminarno (u poroznoj sredini), turbulentno (najĉešće u karstu) i prelaz od laminarnog ka
turbulentnom.
- Kapilarno – pokretaĉka sila su površinski naponi. Samo kretanje je laminarno.
Odvija se u sitnim nepravilnim šupljinama (kapilarama).
- Pelikularno – pokretaĉka sila su molekularne sile atrakcije izmeĊu ĉestica zemlje
i vode.
Infiltracioni kapacitet (jaĉina poniranja) je maksimalna sposobnost kojom
površinsko tlo date lokacije moţe da upije vodu pri odreĊenim uslovima. Oznaĉava se kao
i sama infiltracija sa f i izraţava u [cm/ĉas] ili [mm/ĉas].
Pri istim uslovima, ako nema dovoljno padavina, poniranje će se vršiti manjim
iznosom f1 (f1< f). Porastom padavina, raste i poniranje do f, a preko te granice poĉinje
površinsko oticanje. Jaĉina poniranja je promenljiva vrednost i zavisi od sastava zemljišta,
geografskih i topoloških osobina pa ĉak na istom mestu a prema vremenski promenljivim
uticajima (vlaţnost zemljišta, biljni pokrivaĉ, aktivnost podzemnih ţivotinja, toplota...). Za
poniranje odluĉujuću ulogu igra sloj zemlje prvih 5÷6 mm.
Uspešan matematiĉki izraz za intenzitet infiltracije dao je Horton:
0( ) kt
c cf f f f e , gde je
f – infiltracija u mm/ĉas za neko vreme t (mereno od poĉetka kiše)
fc – kapacitet infiltracije površine tla za veliku vrednost t, odnosno finalni
ravnoteţni infiltracioni kapacitet
f0 – poĉetni kapacitet infiltracije u min/ĉas za t=0
t – vreme mereno od poĉetka kiše (npr. u minutima)
e – osnova prirodnog logaritma
k – konstanta iscrpljenja za datu krivu, koja zavisi od vrste tla, vegetacije i
površine terena; dimenzije napr. u min-1
9
odnos 102,1f
f
c
0
fs =0,2÷290
f0 =210÷900
k=0,8÷2,0
fc se menja u toku godine (razlika max. i min. vrednosti ide i do pet puta).
Infiltracioni kapacitet se odreĊuje ili analizom hidrograma oticaja i hijetograma
pale kiše ili upotrebom infiltrometra.
Kod odreĊivanja efektivnih padavina, uzima se u obzir i infiltracija vode u
zemljište. Do površinskog oticaja dolazi samo kada je intenzitet padavina veći od
intenziteta infiltracije, i>f. Jedan od prvih istraţivaĉa koji je uveo koncept infiltracije u
hidrologiju je amerikanac Horton, i operiše proseĉnim intenzitetom infiltracije za ĉitav
sliv. On je (1939.) na osnovu eksperimenata postavio jednaĉinu:
)ff(kdt
dfc iz koje se i dobija Hortonova formula
0( ) kt
c cf f f f e
Ova formula pretpostavlja da tokom procesa infiltracije postoji dovoljna koliĉina
vode. Kod ove metode psotoji teškoća odreĊivanja vrednosti f0, a kada je i<f jer se
infiltracioni kapacitet smanjuje sporije nego po formuli. Zato je Horton (1961.)
infiltracioni kapacitet izrazio u funkciji deficita vlaţnosti, preko empirijske jednaĉine
c
n
p faFf , gde su:
)FS(Fp - veliĉina potencijalne infiltracije do trenutka kada infiltracija postaje
konstantna (u mm vode)
Ѕ – zapreminski kapacitet tla za vodu, odnosno poroznost, u trenutku poĉetka kiše
F – sumarna infiltracija (mm) od trenutka t=0 do t=tc kada je f=fc
a, n, - empirijske konstante
Ovaj metod bazira se na parametrima zemljišta i vegetacije. Upotrebljiv je samo
kod malih slivnih površina.
7.OTICAJ
Oticaj je deo padavina koji otiĉe površinskim ili podzemnim putem u vodotoke
datog sliva i pojavljuje se na njegovom izlaznom profilu.
Q=Qp0+Qpp+Qp+Qr
Qp0 - voda koja otiĉe površinski
Qpp - podpovršinski oticaj
Qp - podzemni oticaj
Qr - oticaj (padavine) koji ide direktno u reku
m - zemljišna vlaga
Fr - slobodni oticaj
10
Qr – je u našim uslovima veoma mali zbog malih širina korita reka
Qpp – je onaj oticaj koji se kroz površinski sloj zemlje, manje-više paralelno sa tlom
kreće dok ne dospe do korita vodotoka. Mali je i mnogo kasni. Ne dolazi u kontakt sa
nivoom podzemne vode.
Qp – osnovni oticaj, koji postoji i kada nema padavina. Retko je viljiv, a kada izaĊe
na površinu stvara vodotokove
Qp0 – to je direktni oticaj koji površinom tla dolazi do vodotoka.
Koliĉina oticaja varira u prostoru i vremenu. Ukupni oticaj se grubo moţe podeliti
na: direktni (brzi) i bazni (spori). Direktni ĉine Qp0, Qr i brzi
ppQ . Bazni ĉine Qp i spori
ppQ .
Svrha analize oticaja je da se odredi raspored oticaja u vremenu na
karakteristiĉnom profilu gde će se najĉešće nešto graditi ili gde će se zahvatati voda.
Na oticaj utiĉu razni ĉinioci:
- klimatski faktori: padavine, isparavanje, transpiracija itd.
- fiziografski faktori:
- karakteristike sliva: veliĉina, oblik, nagib, orjentacija prema stranama
sveta, hidrografska mreţa, vodopropusnost, obrada zemljišta, vrsta tla,
vegetacioni pokrivaĉ, itd.
- karakteristike vodotokova: veliĉina i oblik popreĉnog preseka, pad,
rapavost, duţina itd.
- antropogeni faktori (ljudski faktor): nasipi, regulacioni objekti, brane, irigacije,
urbanizacija (beton, asfalt), poljoprivreda itd.
Dijagram koji pokazuje promenu proticaja nekog vodotoka na datoj lokaciji u toku
vremena zove se hidrogram.
11
Hijetogram pale kiše i
formiranje efektivnih
padavina
Hijetogram efektivne kiše (neto padavina)
Hidrogram oticaja
Tp – poĉetak oticaja posle poĉetka padavina
TL – vreme kašnjenja sliva
TB – vremenska baza hidrograma (vreme površinskog oticaja)
TC – vreme koncentracije (podizanja)
Tr – vreme opadanja (retardacije)
AB – prilazni deo (prethodni oticaj)
BD – grana porasta
DG – grana opadanja
CDE – vršni segment
Qmax – vršni proticaj
S i E – prevojne taĉke (taĉke infleksije)
FG – recesiona kriva podzemnog oticaja vode (kriva iscrpljenja podzemnih voda)
B – taĉka porasta
Ovo je bio prikaz za influentni vodotok.
12
Efluentni vodotok:
Razdvajanje baznog od direktnog oticaja: separaciona linija koja ih odvaja varira
od sluĉaja do sluĉaja i moţe se samo pribliţno odrediti. Za to postoji 4 naĉina: (i više)
1) Povlaĉenje horizontale iz taĉke porasta (A)
do preseka sa hidrogramom (B)
2) Produţava se postojeća kriva pre taĉke (A)
do (C). Iz (C) se povlaĉi prava (CD). Taĉka D
je pomerena u odnosu na Qmax za N dana i
vrednost N se usvaja prema veliĉini sliva (2÷6
dana) ili se izraĉunava N=2,59A0,20
, gde je A
površina sliva u km2.
3) Spajanjem taĉke A i D
4) Produţenje recesione krive unatrag do E i
spajanjem sa A
- Zapremina pale vode - je P A , gde je: A- površina a P – padavine
- Zapremina otekle vode e - to je površina ispod hidrograma i pošto su efektivne
imaju indeks (e)
- Koeficijent oticaja e
e eP A gde su: Pe – efektivne padavine; i
i
P
P eee ;
10 teorijski
4,01,0 - priroda
8,04,0 - grad
- Princip formiranja hirdrograma
Najbolje se moţe objasniti preko šematizovanog sliva, posmatranog za sluĉaj da
kiša pada ravnomerno po celom slivu u razmatranom periodu. Za ravnomernu kišu
trajnosti Tk koja pada na pravougaonu vodonepropusnu površinu A, sa širinom b i
recipijentom na b/2 teorijski se dobija hidrogram u obliku trougla ili trapeza (sintetiĉki
hidrogram)
Q = i·A ; i – intenzitet kiše, A- površina sliva, Q – proticaj,
13
LTc
v ; Tc – vreme koncentracije, v- srednja brzina toka
Tc – vreme koncentracije tj. putovanje vode od B do Ѕ ili taĉnije
v
2bLTc , v – srednja brzina slivanja. (Ovaj obrazac moţe biti i dosta komplikovaniji
ili empirijski)
Mogu se pojaviti tri sluĉaja:
I) Tk>Ts
Tp – vreme porasta hidrograma
Tb – baza hidrograma
Tk – trajanje kiše
II) Tk<Ts
III) Tk=Ts
Hidrogrami prirodnih slivova su krive linije ali ih u nekim sluĉajevima moţemo
uprostiti formiranjem sintetiĉkih hidrograma radi lakše raĉunice.
14
8. MERENJE PROTICAJA
Proticaj vode predstavlja koliĉinu vode koja protiĉe kroz popreĉni presek vodotoka
u jedinici vremena. Izraţava se u m3/ѕes, l/sec, m
3/sat... Protok vode je jedan od
najosnovnijih i najvaţnijih hidrauliĉkih i hidroloških elemenata vodnog toka. On je
osnovna i najznaĉajnija informacija za sve radove na i u vezi vodotoka. Postoje sledeće
metode merenja protoka:
I) – neposredne metode – koje se baziraju na merenju zapremina vode pomoću
razliĉitih posuda.
II) – posredne metode - kod kojih se ne meri sam proticaj, već se merenjima
definišu neki drugi elementi vodotoka, a do proticaja se dolazi preraĉunavanjem.
Principijelno se koriste sledeće tri metode:
a) Metode mešavine (hemijska, kolorimetrijska, radioaktivna, elektrolitiĉka
i toplinska) – koriste se na potocima sa nepravilnim profilima, silovitim
teĉenjem i snaţnom turbulencijom. Pogodna je za merenje protoka bujica
i brzih planinskih potoka i u podzemlju korita.
Suština je da se u vodotok ubaci obeleţivaĉ poznate koncentracije K1 i
proticaja q (najĉešće kuhinjska so NaCl). Na odreĊenoj razdaljini gde se
obeleţivaĉ potpuno pomeša sa vodom vodotoka, vršimo uzorkovanje
vode
210 K)qQ(qKKQ
1 2
2 0
( )K K
Q qK K
za K0=0
)1K
K(QQ
2
1
b) Metode hidrauliĉke veze izmeĊu proticaja i veliĉine mere koje se prate iz
ĉega se proraĉunava proticaj (dubina, visina...). Kao merni ureĊaji koriste se
najĉešće prelivi, Venturijevi kanali, Paršalov vodomer i sl. Ova metoda se koristi
na manjim vodotocima, taĉnija je od prethodne ali zahteva izgradnju odreĊenih
objekata.
Hidrauličke metode na otvorenim vodotocima:
Pravougaoni prelivi
- nepotopljeni prelivi 23
0Hg2bmQ , gde je m – koeficijent prelivanja,
m = 0,4÷0,48,
m = 0,49 za specijalna projektovanja preliva (npr.
Krigerov)
b –širina mlaza 2
02
vH H
g ; HH0
Q – proticaj
H – visina prelivnog mlaza
H0– visina prelivnog mlaza sa brzinskom visinom
Dovoljno je sa letve oĉitati H i znati Q.
15
- potopljeni prelivi – ako je nivo donje vode iznad kote krune preliva:
-
2/3
0p Hg2mbQ ,
gde je p - koeficijent potopljenosti, p =f(p, H, z, h)
Trougaoni prelivi
- Tompsonov
Q=1,1343H2,47
Trapezni:
- Ĉipolitijev
Q=1,86·b·H3/2
H3b
Preliv preko širokog praga
L=2÷3H
3/ 2
02Q mb gH
m – koeficijent prelivanja
(zavisi od oblika uzvodne
ivice praga i odnosa 0H/p
m=0,32÷0,38
2/3
0p Hg2mbQ
)H/a(f 0p - koeficijent
potopljenosti
Isticanje ispod ustava
)ag2
vH(g2baQ
2
02
B – širina otvora
μ - koeficijent isticanja
ε – koeficijent sniţenja uzimaju se iz
tablica.
16
Venturijev vodomer:
Za nepotopljenu struju:
32
112 )
g2
vh(g2bmQ ; m=0,35÷0,38
Za potopljenu struju:
)hh(g2
)hb
hb(1
hbkQ 21
2
11
22
22 ; k=0,97÷1,0
c) Metod "površina-brzina" – zasniva se na merenju polja brzina i površine
ţivog preseka. Ona se najĉešće koristi u svetu za merenje srednjih i većih
vodotokova.
Metod "profil-brzina". Suština metode sastoji se u odreĊivanju zapremine vode
koja odgovara trenutnom protoku vode kroz popreĉni presek. Veliĉina zapremine vode
definiše se merenjima srednjih mesnih (lokalnih) brzina u nizu taĉaka popreĉnog preseka
(hidrometrijskog profila). On treba da je takav da je smer teĉenja vode isti ili pribliţno isti
po celoj širini vodotoka, da je paralelan sa obalama i nezavisan od promene vodostaja, a
profil treba da je upravan na opšti pravac strujanja vode. Merenje se izvodi tako što se
izmeri popreĉni profil a zatim se po osi popreĉnog profila mere dubine vodotoka. To se
radi: motkama i letvama (kod manjih vodotokova), ĉeliĉnim uţetom sa tegom (sa stabilnih
plovećih objekata ili mostova – za veće dubine) ili ehosonderima (sa plovećih objekata).
Zatim se mere na svakoj vertikali brzine koje su razliĉite po dubini. Brzina je funkcija
prostora i vremena.
0
V=V(x, y, z, t)
Q=vsr·A gde je; Q - proticaj, vsr - srednja brzina,
A - površina popreĉnog preseka
17
vsr - dobijamo iz što više merenja i to tako što obiĉno odredimo vertikale (treba da
ih bude dovoljno s obzirom na širinu toka i taĉnost koja se zahteva) i vršimo merenja po
vertikali brzina u 5-6 taĉaka. Obiĉno ispod površine, na 0,2h, 0,6h, 0,8h i neposredno iznad
dna. Za dubine preko 7m se uzima više taĉaka. Uopšteno: dubinske vertikale se postavljaju
na 0,5÷1,0m za širinu vodotoka do 10m pa do 5÷20m za širinu vodotoka veću od 200m; a
brzinske vertikale se postavljaju 3 za širine 2-5m pa do 11 za širine 300÷600m. Merni
instrument za merenje brzina je hidrometrijsko krilo. Ono se sastoji od vretena na ĉijem
kraju se nalazi elisa preĉnika 10÷15cm, tela, elektriĉnog registratora i štapa na kojem je
sve fiksirano (ili sajla sa "torpedom" za oteţavanje). U preseku na kojem
se meri brzina, krilo je upravno na pravac vodotoka, voda udara u peraja
elise i instrument pokazuje broj okretaja u odreĊenom vremenu koje se
registruje (merenje treba da je duţe od 5 minuta zbog pojave pulzacija
brzina).
t
Nn , gde je: N – broj okretaja elise, t – vreme merenja, n – broj obrtaja u
jedinici vremena.
Brzina vode v = a + b·n; gde su a i b konstante. Na osnovu dobijenih brzina,
crta se dijagram (h,v) i na osnovu njega se odreĊuje vsr za vertikalu. vsr se odreĊuje
planimetrisanjem tako da su površine levo i desno od vsr jednake, odnosno
h
vdy
v
h
0sr gde je h – dubina vertikale
0
h
q vdy [m2/ѕec] ili [m
3/ѕec/m
1] - elementarni
proticaj (proticaj na jedinicu širine vodotoka)
odnosno hvq sr a ukupan protok je
B
0
qdLQ [m3/ѕec]
U opštem sluĉaju elementarni proticaj na diferencijalnu površinu je:
B
0L
h
0h
dA
dAdA
max
dLdhcosvQ
dLdhcosvdAcosvdQ
Gde je:
vdA – srednja brzina vode u elementarnoj površini
α – ugao koji zaklapa normala na popreĉni presek vodotoka sa smerom teĉenja
vode.
Kada je α≈0
dA
dAdAvQ i ovo je opšta analitička metoda raĉunanja protoka vode.
Grafoanalitička metoda
Potrebno je izraĉinati elementarne proticaje q na svakoj vertikali na kojoj je merena
dubina. Dimenzija protoka je m3/ѕec/m
h ili m
2/ѕec
18
qj=vsrj·hj·1,0
B
0
qdLQ - protok vode koji je dobijen integraljenjem površine ispod krive "q", ili
pak sumiranjem površina ispod krive "q", dobijene spajanjem elementarnih protoka duţ
širine vodnog ogledala kao:
j1jj
1n
1j
b)qq(2
1Q
Ako krivu "q" zamenimo pravim linijama dobijamo niz trapeza i obiĉno 2 trougla
na poĉetku i kraju. Njihovu površinu dobijamo kao 0,5·q2·b1 odnosno 0,5qn-1bn-1. MeĊutim,
njihov uticaj kod sumiranja površina trapeza i trouglova uzimamo sa koeficijentom koji je
veći od 0,5 (obiĉno 0,7) zato što promene toka pored obala nije linearna, kako se moţe
pretpostaviti za sam tok, pa sam obrazac za ukupni proticaj moţe izgledati ovako:
2
1
2 1 1
2
0,7 0,72
nj j
j n n
j
q qQ q b b q b za: q1=0 i qn=0
19
III - UREĐENJE VODOTOKA
1. UVOD
Nagli razvoj industrije i sve intenzivnije korišćenje prirodnih bogatstava zemlje,
zahteva da se raspoloţive koliĉine vode sakupe, ĉuvaju i koriste. Prirodni tokovi nastaju
kao posledica oticanja vode koja na zemljinu površinu dospeva iz atmosfere u vidu
padavina, ili iz podzemlja. Pod dejstvom gravitacije, vodene mase se slivaju sa podruĉja sa
većom nadmorskom visinom u niţa podruĉja, formirajući pri tome mreţu otvorenih
prirodnih tokova, koja se naziva hidrografskom mreţom. Na svakom prirodnom vodotoku
razlikujemo dve osnovne taĉke: izvorište i ušće. U zavisnosti od nastanka, razlikujemo
prirodne tokove koji izviru iz podzemlja, koji istiĉu iz jezera ili koji potiĉu iz gleĉerskih
oblasti. Prirodni tokovi se mogu ulivati u drugi vodotok, jezero ili more, ili mogu uvirati u
podzemlje (reke ponornice). Prema osnovnim karakteristikama prirodni vodotoci se mogu
podeliti na bujiĉne tokove, planinske reke i ravniĉarske reke.
Pod reĉnim slivom podrazumeva se ona teritorija sa koje se površinske vode slivaju
u jedan prirodni vodotok (podrazumeva se samo površinski – orografski – sliv), za razliku
od "geološkog" sliva koji obuhvata i podzemne vode koje se ulivaju u dati vodotok iz
podzemlja koje se nalazi izvan površinskog sliva. Granica sliva naziva se vododelnicom ili
razvoĊem. Vododelnica se uglavnom pruţa duţ najviših taĉaka u slivu.
Pod reţimom vode i nanosa podrazumeva se sveukupnost promena proticaja vode i
pronosa nanosa u toku vremena. Po reĉnom dolinom podrazumeva se prirodna kotlina na
zemljinoj površini, duţ koje se prostire vodotok.
Osnovni razlozi – motivi, za ureĊenje vodotokova su:
- stabilizacija reĉnog korita
- zaštita priobalja od izlivanja velikih voda
- povećanja propusne moći u pogledu vode, leda i nanosa
- spreĉavanje neţeljenog kretanja nanosa
- obezbeĊivanje uslova za plovidbu
- ureĊenje korita u zoni hidroenergetskih objekata
- za potrebe evakuacije suvišnih voda
- za navodnjavanje u periodu malih voda
- ureĊenje vodotokova u gradskom tkivu
- za rekreaciju, ribogojstvo, sport
- za kontrolu nivoa podzemnih voda i odvodnjavanje
- za vodosnabdevanje naselja i industrije itd.
2. PODLOGE ZA PROJEKTOVANJE
Neophodne podloge za projektovanje regulacionih radova na vodotocima su:
a) Topografske podloge – to su situacioni planovi i podloge dobijene snimanjem
reĉnog korita (glavnog korita i korita za veliku vodu). Za prouĉavanje opštih karakteristika
sliva koriste se situacioni planovi R=1:50000÷1:200000. Za prouĉavanje trase reĉnog
korita – planovi R=1:2500÷1:10000. Za projektovanje R=1:1000÷1:5000. Za potrebe
projektovanja i morfoloških analiza koriste se popreĉni profili toka, R=1:100/100 (za
manje reĉice) ili R=1:100/200 do 1000 (obiĉno), kao i poduţni profili.
b) Hidrološke podloge – to su podloge vezane za hidrološki reţim prirodnih
vodotokova i obuhvata reţim površinskih i podzemnih voda, reţim leda i reĉnog nanosa.
Podaci za ove podloge se prikupljaju na mreţu vodomernih stanica (stalnih ili privremnih –
koje se postavljaju za potrebe izrade studija i projekata). Najvaţnije podloge su podaci o
vodostajima, proticajima, datumima pojave i prestanka ledohoda i ledostaja, veliĉine
20
vuĉenog i suspendovanog nanosa koji se prenosi vodotokom i njegov granulometrijski
sastav. Pored ovih podloga, koriste se i druge podloge koje su dobijene statistiĉkom
obradom osnovnih podloga (vodostaji ili proticaji razliĉite verovatnoće, uĉestalost pojava,
karakteristiĉni vodostaji i proticaji i sl.)
c) Hidrauliĉke podloge – najznaĉajniji su podaci o koeficijentima rapavosti,
raspored brzina u izabranim profilima i sl. što se dobija iz hidrometrijskih merenja i
podaci o koeficijentu otpora koji se dobija na bazi hidrauliĉkih proraĉuna.
d) Geološko-geomehaniĉke podloge – dobijaju se izuĉavanjem geoloških
karakteristika reĉne doline i geomehaniĉkih karakteristika materijala u kome je reĉni tok
formirao svoje korito. Prikazuju se u vidu podruţnih i popreĉnih profila i kao
granulometrijske krive.
e) Podaci o vegetaciji – odnose se na vegetaciju na obalama i u zoni korita za
veliku vodu (inundaciji). Na osnovu podataka o vrsti, gustini i rasporedu vegetacije moţe
se izvršiti procena vrednosti hidrauliĉke rapavosti.
f) Podloge o raspoloţivom graĊevinskom materijalu – potrebne su jer regulacione
radove karakteriše veliki utrošak graĊevinskog materijala.
g) Ekonomske podloge – podaci o cenama radne snage, graĊevinskog materijala,
transporta i sl.
Iz navedenog se vidi da se gro podloga bazira na terenskim istraţnim radovima koji
se svode na snimanje terena, merenja dubina vodotoka, merenje vodostaja i merenje
pronosa nanosa. Rezultati terenskih istraţnih radova se ĉesto koristi i za razliĉite analize
(verovatnoće pojave, uĉestalosti i sl.) kao i za morfološke analize.
Morfologija prirodnih tokova je nauka koja se bavi prouĉavanjem oblika reĉnog
korita (popreĉnih i poduţnih preseka, trase reĉnog korita i sl.) kao i uzajamnih zavisnosti
izmeĊu morfoloških oblika i osnovnih prirodnih faktora koji na njih utiĉu (hidroloških,
hidrauliĉkih, psamoloških(vezanih za nanos) i ostalih). Znaĉaj morfologije je posebno
veliki u prouĉavanju aluvijalnih vodotokova, jer njihovi morfološki oblici nisu proizvoljni,
već su proizvod prirodnih zakona. Izuĉavanjem morfoloških karakteristika, saznajemo
zakone po kojima oni nastaju, što je izuzetno znaĉajno za projektovanje regulisanog reĉnog
korita.
3. PRORAČUN STRUJANJA U OTVORENIM TOKOVIMA
3.1. Ravnomerno strujanje u otvorenim tokovima
Pod ovim se podrazumeva kretanje teĉnosti kroz otvorene profile pri
nepromenjenim popreĉnim presecima duţ toka, konstantnoj dubini h0 i konstantnoj
profilskoj srednjoj brzini v0. Poduţni nagib dna kanala je i0=const. Linije hidrauliĉkog
pritiska se poklapa sa linijom nivoa vode.
Uslovi za ravnomerno strujanje:
Q=const
=const
i0=const
n=const
Ovakvi uslovi mogu da se ostvare
samo kod veštaĉkih tokova.
Matematiĉka definicija jednoliĉnog strujanja je:
21
0s
h; 0
t
h; h=const; v=const
0s
v; 0
v
t; (s - put; t - vreme)
Šezi-Maningova formula za proticaj u otvorenom toku pri jednolikom strujanju:
2/1
0
3/2
0 iRn
1iRcvQ
Q – proticaj (u m3 /ѕ)
ω – površina popreĉnog preseka (m2 )
R – hidrauliĉki radijus R (m)
– okvašeni obim (m)
i=i0 – pad vodnog ogledala; pad dna kanala
n – koeficijent nosivosti (n=0,009÷0,040)
c – Šezijev koeficijent brzine. Po Maningu )secm(;Rn
1C 12/16/1
3.2. Neravnomerno strujanje u otvorenim tokovima
Kada se dubina i brzina toka menjaju duţ pojedinih deonica kanala i reĉnih korita,
a ne menjaju se u funkciji vremena kaţe se da je strujanje neravnomerno (nejednoliko).
Ovakva strujanja se javljaju usled suţenja ili proširenja korita, usled postojanja pregrada ili
ustava, usled promene pada dna kanala, promene koeficijenta rapavosti i sl. Strujanja su
uglavnom blago promenljiva (tj. brzina se postepeno menja od preseka do preseka).
Ovakvo strujanje je karakteristiĉno za otvorene vodotoke (prirodne) naroĉuto u donjem
toku. Pri ovome je:
0s
h; 0
s
v
Na osnovu pretpostavki dobijamo diferencijalnu jednaĉinu neravnomernog
strujanja (sporo promenljivog):
r
20
0F1
)K
K(1
is
h
Gde je:
i0 – pad dna kanala (vodotoka)
h – dubina vode u vodotoku od preseka do preseka
B – širina vodnog ogledala
Fr – Frudov broj 3
2
sr
2
g
BQ
gh
vFr
α – koeficijent koji zavisi od raspodele brzine (α=1÷1,05÷1,1)
g – ubrzanje zemljine teţe
K0 – moduo proticaja (propusna moć) za normalnu dubinu h0 (koja odgovara
ravnomernom kretanju)
22
1/ 2 2 / 3
0 0 0 01/ 2
0
1QK C R R
ni
K – moduo proticaja (propusna moć) za dubinu h (koja odgovara
neravnomernom reţimu)
3/2
2/1
2/1 Rn
1
i
QRCK
3.3. Proračun linija nivoa vode
Za proraĉun linija nivoa vode pri neravnomernom strujanju i otvorenim tokovima
postoji više metoda: metoda Bahmećeva (za prizmatiĉna korita), metoda Bresa, Dipzi-
Rilmana, metoda neposrednog integriranja, metoda Hesteda itd.
a) Metoda neposrednog integrisanja
Primenjuje se za prirodne vodotoke. Metoda je pribliţna, ali se ĉesto primenjuje.
2
RRR
2
ccc
2
SRc
Q)
11(
g2
Q)1(z
21sr
21sr
21sr
sr
2
sr
2
sr
2
2
1
2
2
2
- koeficijent lokalnog gubitka
α – Koriolisov koeficijent,
Gde je Δz – denivelacija vode izmeĊu preseka 1 i 2
Nepoznate veliĉine su ω1 i Δz a pretpostavlja se da znamo ω2 i dubinu z2 u
nizvodnom profilu. Proraĉun se provodi probanjem a Δz se postupno raĉuna od
najnizvodnijeg profila. U prvoj iteraciji stavljamo da je ω1 = ω2 i dobijamo Δz', što nam
omogućava da sraĉunamo ω1' a zatim iz jednaĉine Δz''. Ako "zz postupak
ponavljamo sa Δz'' dok se ne poklope pretpostavljena vrednost Δz sa vrednošću Δz koju
daje jednaĉina.
Rastojanje AЅ ne treba da bude suviše malo, da bi faktor trenja imao veći uticaj od
promene kinetiĉke energije.
Inaĉe uopšteno, ako se reĉno korito raĉva ili se pojedini njegovi delovi razlikuju po
geometrijskim, hidrauliĉkim karakteristikama (npr. rapavost korita) i duţini, ukupni
proticaj se definiše kao: n
1i
iQQ
b) Metoda Hesteda
e0 ii
EL
gde je ΔE – razlika energije u prsecima
23
ΔE=E2-E1
2
22
g2
Qh
g2
vhE
2
sr
2
sr
2
sre
Rc
vi - pad linije energije usled trenja
Polazi se od neke poznate dubine na nizvodnom kraju deonice na kojoj se raĉuna
usporna ili depresiona kriva. Zatim se za usvojeno h1, koje treba da bude vrednost bliska
vrednosti poznate h2, neposredno dobija rastojanje ΔL. Ova metoda je pogodnija za
primenu kod veštaĉkih nego kod prirodnih korita.
4. NANOS
Erozija u slivu pod uticajem vode predstavlja vrlo sloţeni proces razaranja ĉestica
zemljišta na površini i njihovog transporta iz gornjih u donje delove sliva posredstvom
energije površinskih voda koje se slivaju. Proces erozije poĉinje onog momenta kada
kapljica kiše udari o površinu zemlje, izazivajući razaranje tla. Erozioni potencijal kiše
zavisi od više faktora. Do slivanja palih voda i transportovanja pokrenutih ĉestica dolazi od
onog momenta kada intenzitet padavina postane veći od intenziteta upijanja palih voda u
zemljište. Intenzitet i stepen erozije zavise od intenziteta padavina, od strmosti sliva, od
karakteristika vegetacije i od zaštite protiv erozije.
Reĉni nanos nastaje u procesu erozije uslivu, koja moţe biti površinska i dubinska.
Površinska erozija javlja se pod dejstvom površinskog oticaja palih voda. Kao proizvod
najvećim delom nastaje suspendovani reĉni nanos, koji se kreće u vidu suspenzije.
Dubinskom erozijom nastaje uglavnom vuĉeni nanos, koji se kreće kotrljanjem ili
saltacijom po reĉnom dnu. Grubo se moţe uzeti da od ukupnog nanosa 85÷95% je
suspendovani, a 5÷15% vuĉeni. Praktiĉna granica izmeĊu ove dve vrste nanosa je
0,1÷1,0mm a u zavisnosti od silovitosti toka.
4.1. Vučeni nanos
Vuĉeni nanos se meri i zahvata pomoću razliĉitih hvataĉa (posebni za stanje
mirovanja i stanje kretanja nanosa), ili se meri pronos nanosa putem obeleţivaĉa – trasera.
Za proraĉun pronosa vuĉenog nanosa najpoznatiji obrazac je Majer-Peter-Milera:
s sG B q ,
gde je:
G- ukupan proticaj vuĉenog nanosa u [t/s]
Bs – širina korita na kojoj se kreće nanos [m]
qs – proticaj vuĉenog nanosa na metar širine dna [t/s/m]
24
qs =40 (τ-τ0)3/2
gde je:
τ – tangencijalni napon po dnu korita [t/m2 ]
3 / 2
sr
s
QnR J
n Q
26
dn
6/1
90r - koeficijent rapavosti za sama zrna [m
-1/3 ·ѕ]
ns – opšti koeficijent rapavosti korita
Qs – deo ukupnog proticaja koji uĉestvuje u transportu vuĉenog nanosa (obiĉno
proticaj u glavnom koritu)
Q – ukupni proticaj vode, zajedno sa inundacijom [m3 /ѕ]
γ – specifiĉna teţina vode [t/m3]
R- hidrauliĉki radijus [m]
J – pad vodnog ogledala (Rc
vJ
2
2
), [m]
τ0=0,047(γѕ- γ)dm – graniĉni tangencijalni napon pri kojem poĉinje kretanje nanosa
gde je:
γѕ – specifiĉna teţina nanosa [t/m3]
dm – preĉnik merodavnog zrna nanosa [m] (srednji preĉnik zrna nanosa)
4.2. Suspendovani nanos
Suspendovani nanos se zahvata pomoću batometara (posude zapremine 1-40 l) i
zatim se vrši analiza zahvaćenog uzorka (granulometrijski sastav suspendovanog nanosa i
ukupna koncentracija). Uzorkovanje se vrši u svim taĉkama u vertikali, u kojima se vrši
merenje brzina vode. Osnovni problem je kako utvrditi ukupan pronos suspendovanog
nanosa na uskom profilu u toku vremena. Za ovo se uglavnom koriste: parametarske
formule, metode korelacije ili metoda svakodnevnog merenja koncentracije u jednoj taĉci
(reprezentativnoj).
- Metoda svakodnevnog merenja
Na odabranom profilu ustanovljujemo taĉku (A) u kojoj je koncentracija (CѕA) u
jednoznaĉnoj vezi sa proseĉnom koncentracijom u celom profilu (Cѕ), pa se dobija
koeficijent redukcije sA
s
C
CR , odnosno
Ps = R·Q·CsA
gde je:
Ps – pronos nanosa (kp/ѕ)
CsA – koncentracija nanosa koja se svakodnevno meri [kp/m3]
Q – proticaj vode [m3 /ѕ]
- Parametarske formule – sluţe za dobijanje najosnovnije predstave o koliĉinama
suspendovane materije u toku.
Poljakova formula:
P = Q·CS – pronos suspendovanog nanosa [kp/ѕ],
Q – proticaj vode [m3 /ѕ]
410S DC I - teţinska koncentracija suspendovanog nanosa u [pond/m3]
α – koeficijent erozije (α=0,5÷1,0)
25
ID – srednji pad reĉnog korita na posmatranom sektoru [m]
ili za male tokove:
Cs= α·a·b·c·d·e·f·104· DI ,
gde koeficijenti (a·b·c·d·e·f) obuhvataju uticaj vegetacije, oranica, oblika doline,
uticaj reĉne mreţe, kultura sa razvijenim korenovim sistemom, i mehaniĉkog sastava tla.
5. RADOVI NA UREĐENJU PRIRODNIH TOKOVA, REGULACIONE
GRAĐEVINE, MATERIJALI I IZVOĐENJE
Osnovno obeleţje regulacionih radova je njihov veliki obim, pa se redukcione
graĊevine rade u vidu jednostavnih konstrukcija i to većim delom od priruĉnih materijala.
Ovi radovi su skup razliĉitih mera koje treba da zajedno dovedu do cilja – postizanje
efekata predviĊenih projektom. Ovi kompleksni radovi se mogu podeliti na:
- biotehniĉke radove
- bagerske radove
- regulacione radove primenom regulacionih mera
- regulacija proticaja rekom akumulacijama i retenzijama
5.1. BIOTEHNIČKI RADOVI
Sastoje se u primeni ţive vegetacije u regulisanju korita prirodnih tokova. Za
zaštitu kosina reĉnih obala koriste se trave, buseni, vrbe; za zaštitu kosina plovnih kanala –
trska, sita itd. U inundacijama se sade topole.
5.2. BAGERSKI RADOVI
Oni predstavljaju sastavni deo kompleksnih regulacionih radova, ili sastavni deo
mera odrţavanja plovnog puta. U sklopu regulacionih radova moţe predstavljati osnovnu
meru (bagerovanjem formirano reĉno korito zadrţava trajno dimenzije) ili dopunsku (kada
se efekti bagerovanja kombinuju sa efektima regulacionih graĊevina).
5.3. REGULACIONI RADOVI I GRAĐEVINE
Regulacioni radovi se mogu podeliti na sledeće kategorije:
- UreĊenje reĉnog korita izgradnjom regulacionih graĊevina u reĉnom koritu i
izvan njega.
- Izmena (korekcija) reĉne trase prosecanjem reĉnih krivina.
- Regulacija ušća.
5.3.1.MATERIJALI ZA IZRADU REGULACIONIH GRAĐEVINA
Poţeljno je da se koriste prirodni materijali sa lokalnih pozajmišta, jer su
regulacioni radovi velikog obima. Najĉešće se primenjuju: kamen, šljunak, pesak, glina i
ilovaĉa, zemlja, materijali biljnog porekla i busen. Pored toga koriste se: beton, armirani
beton, kreĉ, asfalt, bitumen, ţica, plastika i sl. Svi materijali treba da su otporni na
hemijske i mehaniĉke uticaj sredine.
- Kamen – treba da je tvrd, teţak, nehigroskopan, otporan na mraz itd. Najbolji
kamen je kamen od eruptivnih stena.
- Šljunak i pesak – za ispunu regulacionih graĊevina, za posteljice, filterske
slojeve, beton, malter i sl.
- Glina i ilovaĉa – za formiranje vodonepropusnih obloga ili jezgra
- Zemlja – za izradu nasipa, nasipanje depresija, formiranje obala i sl.
26
- Materijal biljnog porekla – u vidu kolja i pruća a i kao ţiv materijal. Pruće se seĉe
u nevegetacionom periodu, od vrbe, jasike, topole, starosti 1÷3 godine, debljine
3÷4cm. Kolje se dobija od istog drveća kao i pruće, duţine 1÷1,6m; Ø5÷15cm.
- Ţica – koristi se dva puta pocinkovana ţica, otporna na koroziju, i sluţi za
vezivanje ili za ţiĉane korpe.
3.3.2.ELEMENTI REGULACIONIH GRAĐEVINA
Koriste se razliĉite proste izraĊevine od pruća, kamena, ţiĉanih korpi. Relativno su
jeftine.
- Fašine – rade se u vidu snopa od pruća debljine 0,3÷0,35 m, duţine 3÷4 m.
- Savijaĉe – tanke fašine Ø0,1÷0,2m, duţine 15÷20m. Vezivanje na 0,2÷0,4m
- Punjene fašine – formiraju se tako što se unutrašnjost fašina ispuni kamenom.
Debljina omotaĉa je 10cm, a preĉnik 1,1÷1,2m. Vezuju se ţicom Ø3mm na
0,3÷0,6m.
- Splavovi od fašina – potapaju se na reĉno dno, na mestu ugraĊivanja regulacione
graĊevine, i to kao podloga preko koje se teţina regulacione graĊevine prenosi na
slabo nosivo dno. Formiraju se od nekoliko slojeva fašina, debljine 1,3÷1,5m,
dimenzija 6÷42x20÷100m.
- Popleti – rade se od sveţeg kolja oko kojeg se obavija poplet od pruća
- Ţiĉane korpe (gabioni) – paralelopipedna tela, skelet od pocinkovane ţice
Ø4÷5mm, oko koje se postavlja mreţa od pocinkovane ţice sa šestouganoim
okcima preĉnika 5÷10cm. Dimenzije korpi su razliĉite a pune se sitnijim
kamenom.
3.3.3. REGULACIONE GRAĐEVINE
Najĉešće primenjivane regulacione graĊevine su:
A) Izvan reĉnog korita – nasipi
B) U reĉnom koritu – a) Paralelne – obaloutvrde, prave paralelne, Valfove
lese, usmeravajuće
b) Upravne- naperi, pregrade, pragovi, traverze,
meĊunaperi, rešetkaste graĊevine.
C) Specijalne – za izazivanje veštaĉke popreĉne cirkulacije.
27
- A) Izvan reĉnog korita
- Nasipi – formiraju se od zemlje i sluţe za spreĉavanje izlivanja
velikih voda. Zemlja se uzima iz materijalnih rovova koji se kopaju u
inundaciji. Po nameni nasipi se dele na: obuhvatne nasipe (štite naselja od
velikih voda), glavne (brane ugroţeno podruĉje), letnje (brane podruĉje od
letnjih velikih voda), dolme (štite od provirnih voda), usporne (koji
spreĉavaju izlivanje usporenih nivoa kanalisanih vodotoka), prikljuĉne
(spajaju glavne nasipe sa visokim terenom), transferzalne (branjeno
podruĉje dele na kasete), pristupne. Glavni nasipi se dimenzionišu prema
velikim vodama povratnog perioda 100÷1000 godina. Nasipi treba da
formiraju izduţeno korito za veliku vodu. Elementi nasipa su:
A – branjeno podruĉje 3 – kosina nasipa (nagib 1:2÷1:4)
B – posteljica nasipa 4 – temeljni rov
C – inundacija (poloj) 5 – procedni rov
1 – telo nasipa 6 – materijalni rov
2 – kruna nasipa ( 2,5 m) 7 – nadvišenje (1÷1,25 m)
- B) U reĉnom koritu
- a) Paralelne
- Obaloutvrde – su graĊevine kojima se reĉna obala štiti od erozije.
Rade se preteţno na konkavnim obalama u krivini i to do nivoa S.V.V.
(srednje velikih voda) što pribliţno odgovara punom osnovnom koritu. Kao
materijal se koristi kamen, šljunak, pruće, kolje, betonski elementi, šipovi,
punjene ţiĉane korpe i sl. Ĉestu primenu imaju kamene obaloutvrde (na
delovima sa velikim brzinama i erozionom snagom reĉnog toka ili u
naseljima.
(1) – noţica – formira se u vidu kamenog nabaĉaja ili u kombinaciji kamena i punjenih
fašina, a postavlja se na potopljen splav od fašina
(2) – kamena obloga – debljine 25÷30 cm
(3) – obratni filtar – debljine veće od 10 cm
28
(4) – završac – krupan kamen koji daje stabilnost oblogi (naroĉito kada se izlivena voda
povlaĉi – sišuće dejstvo)
- Prave paralelne graĊevine – rade se na konkavnim reĉnim obalama,
ili na obe obale na pravolinijskom delu toka, i to na sektoru gde treba
izvršiti suţenje reĉnog korita. Projektuju se do nivoa srednjih voda, a
posebno su pogodne u sklopu regulacionih radova za potrebe plovidbe
(poboljšavaju uslove proticaja). Sa obalom se obavezno povezuju
treverzom. Rade se od kamena, punjenih fašina, ţiĉanih korpi i sl.
(1) – prirodna obala
(2) – prava paralelna graĊevina
(3) – traverza
(4) – otvor na telu graĊevine (na
nivou male vode)
(1) telo graĊevine
(2) traverza
(3) splav od fašina
(4) koren traverze
- Lese od fašina – koriste se kao sekundarne graĊevine, koje
izazivaju istaloţavanje nanosa u dubokim delovima reĉnog toka, po trasi
buduće regulacione graĊevine, ĉime se dobijaju mnogo manje dimenzije
primarnih graĊevina.
- b) Upravne
- Naperi – skoro iskljuĉivo se rade na konveksnim reĉnim obalama,
u cilju suţenja reĉnog korita (izuzetno na pravolinijskim deonicama). Rade
se u vidu sistema (nikad pojedinaĉno). Rade se do nivoa srednje vode.
Odbacuju vodne struje ka sredini toka, tako da obavezno na suprotnoj obali
mora da se rade paralelne graĊevine. Duţina napera ne treba da je manja od
10÷15m. Naperi su u ustvari nasipi od stare do nove obale, jer se
meĊunaperski razmak zasipa nanosom i tako se stvara nova obala. Prave
probleme plovidbi. Rade se od kamena, šljunka, punjenih fašina, gabiona i
sl.
29
1– sistem napera
2 – konkavna obala sa
obaloutvrdom
3 – osovina regulisanog korita
4 – prirodna obala
1) – telo napera 4) – grudi napera 7) – splav od fašina
2) – glava napera 5) – leĊa napera
3) – koren napera 6) – kruna napera
- Pregrade – sluţe za pregraĊivanje suvišnih rukavaca reĉnog toka ili
starog napuštenog korita. Rade se do nivoa srednje vode, ili više, a od
razliĉitih materijala.
1 – glavni tok
2 – rukavac koji se pregraĊuje
3 – uzvodna paralelna pregrada
4 – srednja popreĉna pregrada
5 – nizvodna paralelna pregrada
6 – uzvodna i nizvodna popreĉna
pregrada – kao alternativa paralelnim
30
- Pragovi – popreĉne regulacione graĊevine koje sluţe za
stabilizaciju uzduţnog profila reĉnog korita (najĉešće kod bujiĉnih tokova) i
za zasipanje dubokih mesta (proloka) u koritima aluvijalnih vodotokova.
Mogu biti smetnja plovidbi, pa se zato kruna praga postavlja na nivou dna
regulisanog korita, i to nizvodno od proloke. Koriste se razliĉiti materijali.
1 – prag
2 – proloka
3 – projektovana linija dna
- Traverze – sekundarne popreĉne graĊevine kojima se prave
paralelne graĊevine vezuju za obalu, ĉime se postiţe: veća stabilnost p.p.g. i
ujedno se onemogućava formiranje sekundarnog toka iza p.p.g. prema obali.
Manjih su dimenzija od p.p.g.
- C) Specijalne – za izazivanje veštaĉke popreĉne cirkulacije
Svrha im je da se popreĉna cirkulacija toka (sa svim posledicama u pogledu
kretanja reĉnog nanosa) izazove na deonicama gde je nema, ili je slabog intenziteta. Vrlo
su ekonomiĉne i efikasne, ali se zahteva stalni nadzor i eventualne korekcije. Veštaĉka
popreĉna cirkulacija se izaziva pomoću sistema skretaĉa – štitova, i sistemi mogu biti:
površinski, lebdeći i na dnu ili kombinovani. Štitovi mogu biti nepokretni i pokretni. Rade
se od razliĉitih materijala (najĉešće drvo). Primena: za zaštitu reĉnih obala od erozije, za
erodiranje obale, za prosecanje reĉnih krivina, za odrţavanje dubina plovnog puta, za
zaštitu vodozahvata od nanosa, zaštita mostovskih stubova od erozije i sl.
Sistem za erodiranje desne obale
(1) Površinski skretaĉi
(2) Površinske strujnice
(3) Strujnice pri dnu
31
5.3.4.PROSECANJE REČNIH KRIVINA
Ĉesto primenjivana regulaciona mera. Skraćuje se trasa reĉnog korita i povećava se
propusna moć reĉnog korita u pogledu proticaja vode, pronosa nanosa i leda. Prosek se
formira u krivini što odgovara karakteru prirodnih tokova.
Od stepena skraćenja trase, zavisi obim iskopa. Ukoliko je skraćenje toka u
granicama 1:3÷1:5 ili veće, i ako se prosek kopa u nevezanom aluvijalnom materijalu,
umesto punog iskopa popreĉnog preseka, kopa se samo kineta. Širina kinete je 1:10÷1:20
od širine budućeg korita, a dubina do nivoa podzemne vode ili malo veća. Kineta se kopa
sa nizvodne strane, po osovini budućeg korita bliţe konveksnoj obali. Na ulazu u prosek se
ostavlja "ĉep" koji omogućuje da se radovi obave u suvom, pa se na kraju otvara "ĉep" i
omogućuje se vodi da razradi kinetu do konaĉnih dimenzija regulisanog korita. Da bi se
postigle ove dimenzije, obe obale proseka se osiguravaju obaloutvrdama koje se rade pre
otvaranja kinete.
Dinamiku razvoja proseka je vrlo teško predvideti bilo da se radi o hidrauliĉkim ili
fiziĉkim modelima.
5.3.5. REGULACIJA REČNIH UŠĆA
Najsloţeniji problemi su hidrauliĉko-hidrološke prirode (problem koincidencije
vodostaja, meĊusobno usporavanje reka, prostiranje poplavnog talasa u zoni ušća i sl.).
Kada se ovo reši problem regulacije ušća se svodi na obezbeĊivanje dovoljne transportne
moći matiĉne reke da evakuiše nanos iz pritoke. Ovo se rešava postavljanjem ušća pritoke
na konkavnu stranu krivine matiĉne reke. Projektom predviĊeno ušće se fiksira
regulacionim graĊevinama (najĉešće obaloutvrdama).
32
IV - SNABDEVANJE VODOM I KANALISANJE
1. SNABDEVANJE VODOM
1.1. UVOD
Snabdevanje vodom je kompleks tehniĉkih, ekonomskih, pravnih i drugih mera i
aktivnosti ĉiji je krajnji cilj obezbeĊenje dovoljnih koliĉina vode, odgovarajućeg kvaliteta
za zadovoljavanje potreba korisnika. Korisnici mogu biti: naselja, industrija, poljoprivreda,
rekreacija i sl. U uţem smislu, savremeni vodovodni sistem (vodovod) sa tehniĉkog
aspekta ĉini skup graĊevinsko-inţenjerskih objekata opremljenih elektro-mašinskom
opremom razliĉite namene, koji uz primenu odreĊenih hemijskih i tehnoloških procesa
treba da obezbedi korisnicima dovoljne koliĉine vode zahtevanog kvaliteta. Voda se preko
razliĉitih funkcionalnih elemenata u vodovodnom sistemu dovodi od izvorišta, preko
vodozahvatnih objekata, gravitaciono ili crpljenjem, cevovodima, do mesta potrošnje, uz
prethodno kondicioniranje (preĉišćavanje ili popravak kvaliteta), ako je ono potrebno. Cev
kojom se voda od izvorišta dovodi do rezervoara naziva se ''dovodna'' cev a od rezervoara
do mesta potrošnje vode vodi ''glavna'' cev. Mreţa cevi u mestu potrošnje zove se
vodovodna mreţa. Ako je prisutno potiskivanje vode od izvorišta do rezervoara, onda tu
cev nazivamo ''potisna'' cev, a objekat koji vrši crpljenje i potiskivanje vode – crpnom
stanicom.
Snabdevanje korisnika vodom u opštem sluĉaju moţe biti:
- Pojedinaĉno (individualno) – ovde je prisutan problem kontrole kvaliteta vode i
zaštite izvorišta od zagaĊenja, tako da je obiĉno kvalitet vode problematiĉan.
- Centralizovano – moguća je kontrola kvaliteta vode, kao i zaštita izvorišta, tako
da je ovaj naĉin preporuĉiv.
Prema vrsti korisnika vodovodne sisteme delimo na:
- gradski vodovodni sistem,
- seoski vodovodni sistem,
- industrijski sistem,
- poljoprivredni sistem.
Prema nameni, vodovodne sisteme delimo na:
- za piće, kuvanje, kupanje i pranje (komunalni),
- za pranje vozila, radionica, dvorišta, ulica, za zalivanje i sl. (industrijski),
- protivpoţarni sistemi,
- za specijalne namene (za rekreaciju, za proizvodnju vodene pare, za
razliĉite industrijske potrebe, za potrebe vojske i sl.).
U zavisnosti od broja namena, vodovodni sistemi mogu biti:
- razdelni
- polurazdelni,
- kombinovani.
33
Slika 1. Razdelni sistem
Slika 2. Polurazdelni sistem
Slika 3. Kombinovani sistem
34
Prema naĉinu doturanja vode od izvorišta do potrošaĉa, vodovodne sisteme delimo
na:
- gravitacione – koji su jeftiniji i povoljniji,
- na sisteme sa mehaniĉkim podizanjem vode – skuplji su i ĉešći.
Slika 5. Sistem sa mehaniĉkim podizanjem vode
Srce svake crpne stanice predstavljaju agregati koji se stastoje od crpke
odgovarajućeg kapaciteta i visine potiskivanja, koja je spregnuta sa motorom odgovarajuće
snage, koji se nalazi na postolju. Snaga na osovini pumpe proizilazi iz energije potrebne za
vršenje odreĊenog rada i savladavanje unutrašnjih otpora trenja pumpe:
mQ HN [KW]
gde je: γ – zapreminska teţina teĉnosti
– koeficijent korisnog dejstva; r < 1
Q – protok u m3/s
Hm – ukupna visina dizanja u m (manometarska), koja se sastoji od usisne
visine, geodetske visine i sume linijskih i lokalnih gubitaka trenja.
Na ovako sraĉunatu snagu treba dodati još oko 15% rezerve snage, za savlaĊivanje
inercije sistema.
1.2. POTREBE ZA VODOM
Ukupna potreba za vodom jednog naselja se sastoji od:
Slika 4. Gravitacioni sistem
35
- potreba za vodom domaćinstava,
- javne potrebe naselja za vodom (pranje ulica, zalivanje parkova, protivpoţarna
zaštita, snabdevanje javnih objekata, škola, bolnica itd.)
- potrebe za vodom industrije.
Norme potrošnje vode su posledica iskazanih potreba za vodom korisnika i
brojĉano se izraţavaju kao koliĉnik izmeĊu utvrĊene potrebe za vodom ( u l ili m3 ) i
korisnika (izraţeno kao broj stanovnika, jedinica proizvodnje, jedinica površine za
zalivanje i sl.). Ove norme su date u literaturi, i one su samo okvirne. Npr.
VRSTA POTREBE JEDINICA KOLIĈINA
VODE U
LITRIMA
A) DOMAĆINSTVO
1. za piće i kuvanje
2. za pranje rublja
3. za kupanje – pod tušem
– u kadi ...
po stanovniku /dan
po stanovniku /dan
jednokratno
jednokratno
3-6
10-15
40-100
200-300
B) JAVNE USTANOVE I OBJEKTI
1. bolnice
2. kasarne
3. restorani...
postelja / dan
vojnik / dan
sedište /dan
250-650
100-300
30-80
C) INDUSTRIJA
1. mlekare
2. šećerane
3. proizvodnja hartije
po l mleka
na kg šećera
na kg hartije
3-6
100-120
400-1100
Ĉesto se kod planiranja ukupnih potreba za vodom naselja, potrošnja vode izraţava
"specifiĉnom potrošnjom vode" – qs, i to je koliĉnik izmeĊu ukupne srednje dnevne
zapremine potrebne ili potrošene vode u posmatranoj godini i broja stanovnika u naselju u
istoj godini i najĉešće se izraţava u l po stanovniku na dan (l/st.dan). Ona zavisi od
razvijenosti naselja i same zemlje. Kod nas:
- selo – 20÷30l/st.dan
- grad – 180 ÷ 220 l/st.dan
- veći gradovi – industrijalizovani – 200÷220 l/st.dan
POTROŠNJA VODE se definiše kao proizvod izmeĊu norme potrošnje vode i
broja korisnika (stanovnika, koliĉina proizvoda i sliĉno) i u naselju ona nije stabilna
veliĉina, već varira manje – više u toku godine, meseca ili dana, a zavisno od lokalnih
prilika.
Naroĉito je bitna dnevna varijacija potrošnje vode u naselju jer se na osnovu nje
definišu i karakteristiĉne koliĉine vode merodavne za proraĉun dimanzija pojedinih
objekata vodovodnog sistema naselja. Ove varijacije su veće za manja naselja. Imamo
pojmove:
Qsr.dn. – srednja dnevna potrošnja vode
Qsr.dn= 365
gQ [m
3/dan],
gde je Qg - ukupna godišnja potrošnja vode u m3/godinu
Qmax.dn. – maksimalna dnevna potrošnja vode u naselju
Qmax.dn. = K1 Qsr.dn,
36
gde je K1 koeficijent neravnomernosti dnevne potrošnje vode, K1=1,25÷1,7
Qmax.h – maksimalna ĉasovna potrošnja vode u naselju
Qmax.h = K2 Qmax.dn =K1K2 Qsr.dn,
gde je K2 koeficijent neravnomernosti ĉasovne potrošnje vode, K2=1,2÷1,25
Prema Qmax.dn. se dimenzionišu zahvat vode, ureĊaji za preĉišćavanje i svi ostali
elementi dovoda vodovodne mreţe do naselja, a prema Qmax.h se dimenzioniše distributivna
gradska vodovodna mreţa, i glavna cev koja snabdeva mreţu iz rezervoara.
1.3. KVALITET VODE
Svaki korisnik pored zahteva u pogledu koliĉine vode, istiĉe i zahteve u pogledu
kvaliteta vode, koji su obraĊeni preko odgovarajućih normativa kvaliteta vode (pravilnici,
uredbe, uslovi). Za ocenu kvaliteta vode u izvorištu vrše se analize uzoraka vode, i one
zahvataju sledeće tri grupe parametara:
1.3.1. FIZIČKI PARAMETRI
- temperatura vode – 7 ÷ 12°C za vodu za piće
- mutnoća – do 10mg/l silikatne zemlje – za piće (merenje se vrši turbidimetrima)
- boja – odreĊuje se kolorimetrijskom analizom u °Co-Pt skale – za vodu za piće
20Ct-Pt
- miris – za piće – bez mirisa – odreĊuje se nosem
- ukus – za piće – bez posebnog ukusa – utvrĊivanje probanjem
- ukupan suvi ostatak – dobija se isparavanjem uzorka i sušenjem taloga na 103°S
do konstantne teţine - u mg/l – do 1000mg/l za vodu za piće
- elektrolitiĉka provodljivost – meri se konduktometrom, izraţava se u [Ω-1
sm-1
]
za vodu za piće do 500.
- pH vrednost - pH = - log[H+] = log
H
1 ,
gde je: [H+] jonska koncentracija vodonika merenih u gmol/l
pH = 7 – neutralan rastvor
pH < 7 – kisela voda
pH > 7 – bazna voda – alkalni rastvor – preovlaĊuju [H-] joni,
pH = 6,8÷8,5 za vodu za piće.
1.3.2. HEMIJSKI PARAMETRI
Obuhvataju razliĉita hemijska jedinjenja i jone rastvorene u vodi. Njihov broj je
velik i stalno raste. Karakteristiĉni parametri su:
- tvrdoća vode – ovaj parametar nije obuhvaćen normativima kvaliteta vode za
piće, ali je izuzetno znaĉajan u domaćinstvu kod korišćenja vode za kuvanje i pranje, kao i
u industriji za pripremu tople vode, proizvodnju pare ili za dobijanje proizvoda
odgovaraućeg kvaliteta (tekstil, koţa, hartija, pivo). Ne šteti zdravlju ljudi, ali izaziva
velike probleme (kamenac, veća potrošnja hemikalija i sl.). Tvrdoću daju uglavnom Ca i
Mg joni a mnogo manje Fe, Al i ostali, i to u obliku mono i bikarbonata a manje kao
sulfati, hloridi i fosfati. Meri se u ° tvrdoće (memaĉki, francuski, Klarkov stepen).
- hloridi – oni su sami po sebi neškodljivi ali mogu da budu indikator zagaĊenja
vode. OdreĊuju se filtracijom prema proceduri utvrĊenoj za standardne metode ispitivanja
kvaliteta vode. U vodi za piće – do 250 mg/l Cl.
- sulfati – mogu biti veoma agresivni za beton i armaturu. U vodi za piće do
200mg/l kao SO4. OdreĊuju se filtracijom.
37
- fosfati – za piće do 3mg/l kao P. Ispituju se spektrafotometrijski, a veoma su bitni
kod izvorišta za snabdevanje vodom (eutrofikacija)
- gvoţĊe – daje vodi loš ukus, pravi mrlje i talog. Za piće do 0,3mg/l kao Fe.
OdreĊivanje spektrafotometrom.
- mangan – daje loš ukus i tamnu boju. Do 0,05mg/l u vodi za piće kao Mg.
Spektrofotometrijsko odreĊivanje.
- azotna jedinjenja – kao: amonijak NH3 do 0,1mg/l kao N; nitriti NO2 do
0,005mg/l kao N i nitrati NO3 do 10 mg/l kao N. Spektrafotometrijsko odreĊivanje.
- potrošnja kalijum permanganata KMnO4 – jako oksidaciono sredstvo koje
oksiduje organsku materiju i niz neorganskih jedinjenja. U praksi se smatra merilom
organskog zagaĊenja, što teorijski ne stoji. U vodi za piće 12mg/l kao KMnO4. Titrisanjem
se odreĊuje.
1.3.3. BIOLOŠKI PARAMETRI
Kontrola kvaliteta vode po ovom parametru ima za cilj proveru ispravnosti vode
prema prisustvu patogenih bakterija koje su uzroĉnik opasnih epidemija (tifus, dizenterija,
kolera, gastroenteritis i sl.). Uzroĉnici ovih oboljenja dolaze u izvorište preko otpadnih
voda iz nuţniĉkih jama, štala, kanalizacione mreţe i sl. Izolacija patogenih
mikroorganizama je veoma sloţena, pa se u praksi voda ispituje na sadrţaj koliformnih
bakerija (Bacteria Coli). B. Coli su stomaĉni paraziti koji su normalno nastanjeni u
crevnom traktu ljudi i ţivotinja. Njihovo nalaţenje u vodi ukazuje na fekalno zagaĊenje
vode i oni su indikator potencijalno moguće infekcije vode patogenim mikroorganizmima.
Oni se lako izoluju iz vode i dokazuju standardnim laboratorijskim analizama, a ima ih
mnogo (250·109 B. Coli/stanovnik.dan – kod zdravog ĉoveka). Voda za piće ne sme da
sadrţi B. Coli.
Grupu B. Coli saĉinjavaju fekalne koli (esherichia coli) oko 90% svih bakterija
kaliformne grupe i oko 10% drugih, najviše (aerobacter aerobenes) koje potiĉu sa trulog
lišće i drugih organskih materija.
1.4. IZVORIŠTA VODE
Kao voda za vodovode, uz prethodno popravljanje njenog kvaliteta (ako je
potrebno) koristi se:
a) Meteorska voda (kišnica i sneţnica) – to je voda koja se posle kiše, snega, rose i
sliĉnih padavina, sakupi na površini zemljišta i ona se vrlo retko koristi za snabdevanje
naselja neposrednim sakupljanjem, zbog teškoća na koje se pri tome nailazi. Samo se Kerĉ
na Krimu i Gibraltar tako snabdevaju. Ali za pojedinaĉno snabdevanje domaćinstava se
dosta koristi (kraški predeli, ostrva...).
b) Površinska voda. One mogu biti stajaće (slatke – lokve, bare, prirodna i veštaĉka
jezera i slane – more) i tekuće (potoci, reĉice i reke). Karakteriše ih znaĉajan kvantitet ali
im je kvalitet nedovoljno dobar, tako da zahtevaju obavezno preĉišćavanje.
c) Podzemna voda – Ona se zahvata ili na prirodnim izvorima ili se neposredno
zahvata iz izdani (bunarima i galerijama).
Ona se odlikuje dobrim kvalitetom, ukusna je zbog mineralnog sadrţaja, osveţava
zbog ugodne temperature i obiĉno je bistra i relativno ĉista, tako da je najbolja za potrebe
snabdevanja naselja. MeĊutim, nema je dovoljno a i sama izdašnost postojećih izvorišta se
smanjuje zbog forsiranog zahvatanja vode iz njih, tako da se sve više koriste površinska
izvorišta voda.
Zbog njihovog znaĉaja treba znati i sledeće:
Podzemne vode postaju od voda koje poniru sa površine terena ili iz površinskih
bazena vode, kroz šupljine izmeĊu ĉestica zemljišta ili kroz pukotine u stenama. Voda
38
ponire sve dok ne doĊe do vodonepropusnog sloja, na ĉijoj površini se formira izdan. Ako
je vododrţiv sloj nagnut, voda se kreće i, ili obrazuje podzemne akumulacije vode, ili
izbija na površinu terena kao izvor. Izdani se formiraju u poroznim sredinama sa
slobodnim vodnim ogledalom ili pod pritiskom – arterski izdani. Izdani podzemne vode se
javljaju i u stenovitom materijalu, kada postoje pukotine – pukotinski izdani. One su
karakteristiĉne u kraškim podruĉjima, gde voda hemijskim rastvaranjem kreĉnjaka, od
malih pukotina stvara široke kanale i velike šupljine (karst). Moţe takoĊe biti sa
slobodnom površinom ili pod pritiskom.
Od geološkog sklopa terena u mnogome zavisi sigurnost izdani od zagaĊenja.
Treba preduzeti sve potrebne mere zaštite da do ovoga ne doĊe.
Zbog forsiranog crpljenja vode, ĉesto se pribegava merama veštaĉkog
prihranjivanja izdani (meteorskom vodom, preĉišćenom reĉnom vodom i sl.).
39
Slika 6.Formiranje izdani
40
1.5. VODOZAHVATNI OBJEKTI
1.5.1. ZA METEORSKU VODU
Najĉešće se koriste kao sabirne površine krovovi ili se rade posebne sabirne
površine od kamena u cementnom malteru ili od betona, i one se obavezno ograĊuju.
Sakupljena voda se odvodi u cisterne. Veliĉina sabirne površine i zapremina cisterne
odreĊuje se prema potrošnji vode i procenama potrošnje u vremenu, kao i prema godišnjem
rasporedu padavina.
1.5.2. ZA POVRŠINSKE VODE
Ovo je primer reĉne kaptaţe zaštićenog tipa, bez usporavanja vode. Kaptaţa moţe
biti i nezaštićenog tipa.
Ovakvi tipovi zahvata se koriste kod malih reka. Kod većih su objekti mnogo
sloţeniji. Ĉesto se koriste i usporne graĊevine a zahvaćena voda se ĉesto propušta kroz
grubu taloţnicu.
1.5.3. ZA PODZEMNE VODE
1.5.3.1. – Zahvatanje vode na prirodnim izvorima
Inţenjerski radovi koje treba izvršiti radi zahvatanja podzemne vode na izvoru
zavise od mesnih geoloških i topografskih uslova, od "tipa" izvora, od veliĉine izvora i od
koliĉine vode koja se treba kaptirati. Za projektovanje i izvoĊenje kaptaţa nema šablona,
već se mogu dati samo nekoliko opštih uputstava. Inaĉe, izvorska voda se moţe
pojavljivati kao usamljeni lokalizovani izvor (iz ţice ili iz pukotine u steni) ili kao linijski
izvor (izvor iz sloja), kada se koriste drenaţne galerije (rovovi) ili drenaţne cevi za
prikupljanje vode i njeno dovoĊenje do kaptaţne graĊevine.
41
Kaptaţna graĊevina ima 3 komore, ulaznu (taloţnicu), zahvatnu i silaznu
(kontrolnu, zatvaraĉnica). Rešenja za ventilaciju i ulaz moraju biti takvi da ne ugroze
kvalitet zahvaćene vode. Kaptaţa se radi od vodonepropusnog betona i mora se fundirati
tako da ne moţe doći do procurivanja vode oko i ispod objekta.
Da bi se izvorska voda zahvatila za upotrebu, treba je prethodno ispitati, kao i
izdašnost izvora. Pri tome treba utvrditi da li se posle većih kiša ili topljenja snega voda
zamućuje, što ukazuje da se voda nedovoljno filtrira kroz podzemlje. Izvor treba zahvatati
iz vodonosnog sloja na mestu granice sa vodonepropusnim slojem, a ne na mestu pojave na
površini terena.
1.5.3.2. – Zahvatanje vode iz izdani
Za zahvatanje voda iz izdani (podzemna voda) koriste se bunari i drenaţne galerije.
42
a) Bunari imaju posebno široku primenu kod individualnih stambenih
objekata i predstavljaju objekte kojima treba posvetiti mnogo paţnje u toku gradnje i
eksploatacije. Treba ih locirati van mogućih izvora zagaĊenja, zaštititi ih od spoljašnjih
zagaĊivaĉa i izvesti tako da zahvataju podzemnu vodu iz dubljih vodonosnih slojeva.
Prema naĉinu gradnje dele se na:
a.1) Kopane
a.2) Bušene
a.3) Cevne (pobijene)
- a.1) Kopani bunari se izvode na dva naĉina: po sistemu spuštanja
prstenova i po sistemu podziĊivanja.
U prvom sluĉaju se ispod betonskog noţa (MB 20) vrši potkopavanje zemlje, dok
se iznad njega vrši betoniranje prvog prstena (MB 15) ili se namontira gotov betonski
prsten, sa spojem na ţleb i pero. Betonska obloga se spušta pod dejstvom sopstvene teţine.
Najpovoljniji preĉnik bunara je 0,8-1,2m sa debljinom zidova 0,1÷0,15m, a obiĉno su
duboki do 20m. Dno bunara treba da se nalazi najmanje 1m od najniţeg nivoa podzemne
vode. Najbolje je da voda u bunar dolazi samo odozdo i u tom sluĉaju se na dnu radi filter
od peska i šljunka, ĉime se spreĉava zamućivanje bunara prilikom crpljenja i zatrpavanje
bunara peskom. Zid bunara se izdiţe najmanje 0,2m iznad površine terena a glava bunara
mora biti potpuno i vodonepropusno pokrivena, najbolje armiranobetonskom ploĉom ili
potpuno zatvorenom kućicom. Oko zida bunara se na dubine ne manjoj od 3m nabija sloj
gline ili masne ilovaĉe u debljini od 0,2 ÷ 0,5 m. Površinu oko bunara treba poploĉati u
nagibu 3 ÷ 5%.
- Po sistemu podziĊivanja, izvode se korišćenjem trenja terena, tako što se u
iskopanu jamu dubine 1÷1,5m postavi oplata sa unutrašnje
strane i betonira bunar (prsten). Kasnije se oplata skida i
nastavlja se sa iskopom sledećeg segmenta i na sliĉan naĉin
se betonira sledeći prsten. Ovo se naziva i bunar sa
obešenim obzidom.
43
Izrada bunara se vrši i prethodnim kopanjem do potrebne dubine i naknadnim
obziĊivanjem, obiĉno kamenom, pri ĉemu ih treba zidati vodonepropusno u cementnom
malteru 1:3 sa glaĉanjem unutrašnjeg zida istim malterom.
- a.2) Bušeni bunari su preĉnika 75÷1000mm dubine i preko 500m. Cevi
su ĉeliĉne a reĊe liveno-gvozdene. Izvode se na 2 naĉina: bušenjem uz upotrebu burgija
(rotaciono bušenje) ili dleta (udarno bušenje) sa zaštitnom cevi i bušenje bez zaštitne cevi
sa upotrebom isplake.
Kod prvog naĉina bušenje se vrši u etapama od po 40÷50m. Poĉinje se sa zaštitnim
cevima ĉiji je preĉnik 50÷100mm veći od preĉnika cevi budućeg bunara pa se taj promer
polako smanjuje. Bušenje se vrši do vodonepropusne podine.
Bušenje bez zaštitne cevi sa isplakom (ĉista voda) vrši se uz uduvavanje vazduha.
Iskopani materijal se izbacuej kroz cev koja nosi krunu za kopanje.
U iskopanu bušotinu (sa ili bez zaštitne cevi) se spušta cevna bunarska garnitura, i
to: oslona ploĉa na dnu bunara, taloţnica za presek duţine oko 1m, koja se obiĉno nalazi u
podini, perforirani deo – bunarska rešetka i cevna garnitura. Bunar se sa gornje strane
zatvara bunarskom glavom. MeĊuprostor izmeĊu zaštitne cevi i bunarske garniture se u
delu oko bunarske rešetke popunjava šljunkom, a u ostalim delovima glinom ili betonom.
Obloţna cev se izvlaĉi do gornjeg dela vodonosnog sloja (povlate), ili se izvlaĉi cela
(postupno kako se nabacuje ispuna). Zaštitne teleskopske cevi se najĉešće ne izvlaĉe. Za
izvlaĉenje vode se koriste specijalne vertikalne dubinske pumpe (sa i bez potopljenog
motora).
-a.3) Cevni – pobijeni (Norton) (abisinijski) bunari se koriste za
zahvatanje manjih koliĉina vode sa dubine do 7m. Za bunar se koriste ĉeliĉne –
pocinkovane cevi preĉnika Ø40 i Ø50mm sa zašiljenim vrhom od ĉelika i peroforiranom
cevi obloţenom ţiĉanom mreţom (filterom). Za pobijanje se najĉešće koristi tronoţac a za
zahvat vode ruĉna klipna pumpa ili odgovarajuća elektromotorna.
44
b) Drenaţne galerije
U sluĉaju kada je vodonosni sloj male debljine, iz bunara se ne mogu dobiti znatne
koliĉine vode pa se voda tada zahvata horizontalnim rovovima ili galerijama, ĉija je duţina
dovoljno velika da se iz njih dobije dovoljna koliĉina vode. Drenaţne galerije se rade u
otvorenom rovu ako je dubina podzemne vode i podine mala. Obavezno se koriste
podgrada i talpe ako je navala vode velika. Kada je vodonosni sloj duboko, galerije se rade
u potkopu (kao tuneli). Galerije za manje koliĉine vode se rade od kamenih naslaga,
kamena naslaganog u vidu kanala ili od drenaţnih cevi preĉnika ≈10cm. Galerije za velike
koliĉine vode grade se kamenom zidanim u suvo ili polaganjem gotovih delova galerije u
vidu cevi.
Bunar sa horizontalnim zrakastim cevima (Reni bunar) se dosta ĉesto primenjuje za
zahvatanje vode u zrnasto poroznim sredinama i ĉini ga nekoliko horizontalnih galerija
koje se spajaju u zajedniĉkom vodonepropusnom bunaru.
45
1.6. REZERVOARI
Rezervoari su hidrauliĉki integralni deo sistema razvoda vode. Funkcije rezervoara
su: izravnavanje razlika izmeĊu potrošnje i doticaja, zaliha za sluĉaj poţara, zaliha za
sluĉaj defekta na zahvatu ili dovodu, obezbeĊenje potrebnog pritiska u mreţi i sl. Vodovi
koji ih povezuju obiĉno se dimenzionišu na Q .
max
dn za dovod i Q čas
max za odvod. Ukoliko je
rezervoar iza mesta potrošnje, onda se i dovod i odvod dimenzionišu na Q čas
max .
Rezervoari se klasifikuju:
a) po nameni:
- podeoni rezervoari (namena je odreĊivanje pritiska, izravnanje doticaja i
potrošnje, odrţavanje pritiska i ĉuvanje rezerve vode za gašenje poţara i za havarije)
- rezervoari ĉiste vode na postrojenjima za preĉišćavanje vode (sluţe za
potrebe postrojenja, a mogu da sluţe, ako im je poloţaj dobar, i kao podeoni rezervoari)
b) po poloţaju:
- ispred mesta potrošnje
- na mestu potrošnje
- iza mesta potrošnje
c) po naĉinu rada:
- sa slobodnim vodnim ogledalom i to:
- ukopani u zemlju na uzvišenju iznad mesta potrošnje
- na kuli
- ukopani u zemlju na nedovoljnoj visini za odreĊivanje pritiska
u mreţi (pritisak se odreĊuje na drugi naĉin)
- pod pritiskom – hidrofori (male su zapremine i namena je odreĊivanje i
odrţavanje pritiska u mreţi)
d) po materijalu od koga se grade:
- kamen i cementni malter (mali rezervoari)
- nearmirani beton (mali rezervoari)
- armirani beton
- prednapregnuti beton
- ĉelik
Zapremina podeonog rezervoara Vr se sastoji od:
a) Operativne rezerve V0 koja sluţi za izravnanje oscilacija potrošnje vode u
odnosu na doticaj. Ova zapremina vode se najlakše odreĊuje pomoću dijagrama masa.
• Za sluĉaj konstantnog dotoka vode u toku 24 ĉasa (gravitacioni dovod), V0
predstavlja sumu maksimalnih ordinata izmeĊu sumarne linije dotoka i sumarne
linije potrošnje. Postupak je sledeći:
- definiše se potrošnja vode na svaki sat za 24 ĉasa za tipiĉne dane (maks, srednja,
min) i uradi se grafik.
- sraĉunaju se kumulativne zapremine protoka
46
- crtamo grafik sumarnih linija dotoka i potrošnje vode
V0 = V1+V2
- - -
- merenjem ordinata v1 i v2 i njihovim zbrajanjem dobijamo potrebnu rezervu v0.
Ova rezerva ne bi trebala da bude manja od 20% ukupnog dnevnog dotoka za veća
mesta, za manja 33% a za seoska 50÷100%.
• Za sluĉaj pumpanja vode u rezervoar, V0 se dobija na sledeći naĉin:
V0 – maksimalna ordinata
izmeĊu dotoka i potrošnje
b) Poţarna rezerva Vp koja se odreĊuje propisima o protivpoţarnoj sluţbi.
Preporuĉuje se da to bude koliĉina za gašenje 10-ĉasovnog poţara u naseljima preko
10.000 stanovnika, a ispod ovog, broj sati je 1000
YT ; gde je Y – broj stanovnika.
Orijentaciono se moţe uzeti da je potrebna koliĉina vode 15l/ѕ za naselja sa oko 10.000
stanovnika, a za manja 7,5÷10l/ѕ. Za mala sela 2,5l/ѕ.
c) Sigurnosna rezerva Vn je zapremina vode za pokrivanje potrošnje u
nepredviĊenim sluĉajevima (kvarovi). Ona obiĉno iznosi 25% od (Vo + Vp).
Najzad, zapremina rezervoara je
Vr = 1.25 (Vo+Vp)
Poloţaj rezervoara je takoĊe bitan, jer dobro lociran moţe znatno da uštedi na
dimenzijama vodova. Rezervoar treba da je pokriven radi sanitarne zaštite, zaštite od
mraza i obezbeĊen zaštitnom zonom.
Kod svakog rezervoara razlikujemo rezervoarsku komoru i zatvaraĉku komoru
(zatvaraĉnicu), koja se obiĉno naslanja na zid rezervoarske komore. U njoj se nalazi
komandna armatura, indikator nivoa, ispust, preliv. Rezervoari se mogu raditi kao jedno ili
više komorni, pravouganonog ili kruţnog oblika. Dubine su obiĉno 3÷4m.
47
Detalji:
- cev za odvod se postavlja ispod kote dna rezervoara u udubljenje i treba da je što
kraća, a usta cevi se obezbeĊuju korpom
- dno je u nagibu oko 1% zbog pranja
- ulaz u komoru je indirektan
- prelivna i ispusna cev rade bez rešetke
- obezbediti ventilaciju preko zatvaraĉnice – indirektna
1.7. UREĐAJI ZA ZAHVAT I POTISKIVANJE VODE
DovoĊenje vode od zahvata do mesta potrošnje zavisi od uzajamnog visinskog
poloţaja ove dve taĉke. Samo u retkim sluĉajevima je zahvat vode viši od mesta potrošnje i
zato se voda mora dizati raznim napravama. Postoje:
a) UreĊaji na ruĉni pogon –u primeni su kod individualnih objekata i tamo gde ne
postoji drugi energetski izvor. To su:
- kofe na lancu – nehigijensko rešenje
- kofe sa prevrtaĉima – higijenski ispravno rešenje
- elevatori – higijenski ispravno rešenje. Sastoje se obiĉno od beskonaĉne trake
koja nosi vodu, okreće se oko toĉka u kućici i kod izliva se prelije
- Norton (klipna) pumpa – primenjuje se do dubine od 6m, Ø5/4", kapacitet
12÷15l/min.
b) UreĊaji na motorni pogon – sluţe za crpljenje vode i njeno potiskivanje u
sisteme za snabdevanje vodom. Za ovu namenu se koriste najviše centrifugalne crpke, koje
mogu biti jednostepene ili višestepene, horizontalnog ili vertikalnog izvoĊenja, podvodne
ili nadvodne, a prema dejstvu obiĉne ili samousisne. Centrifugalna crpka se sastoji od
kućišta od livenog gvoţĊa, u kome se nalazi kolo sa lopaticama (rotor) od bronze, i koje se
obrće velikom brzinom (1400÷2900obrt/min). Crpka spregnuta sa motorom naziva se
agregat. Obiĉne centrifugalne crpke ne mogu usisati vodu ako usisna cev nije puna vode,
pa se zato na usisni vod na poĉetku (obiĉno u usisnu korpu) postavlja usisni ventil. Usisni
vod treba da je što kraći i prav (da pruţa što manje otpora), jer se inaĉe smanjuje visina
sisanja, i obiĉno je za jednu dimenziju veći od potisnog voda. Samousisne crpke imaju
rotor takve konstrukcije da je neosetljiv na prisustvo vazduha (crpi i vazduh i vodu) ali su
48
osetljive na pesak dok prethodne nisu. U principu, centrifugalne crpke se puštaju u rad sa
zatvorenim ventilom na potisnoj cevi uz postepeno otvaranje. Prema visini potiskivanja,
pumpe se dele na:
- pumpe niskog pritiska H < 20m (velika koliĉina vode se pumpa na malu visinu)
- pumpe srednjeg pritiska H = 20÷60m
- pumpe visokog pritiska H > 60m (mala koliĉina vode se diţe na veliku visinu)
Jednostepene pumpe se koriste za qp=0,8÷1400l/s i za Hm=1÷100m, a višestepene
za qp=1÷200l/s i za Hm=30÷500m.
Dimenzionisanje centrifugalne pumpe se vrši po obrascu:
p
mp
p102
HqN (KW)
Dimenzionisanje elektromotora:
mp
mp
p75
736,0HqN (KW) ili
sNN pm (KW)
Gde je: ѕ – faktor sigurnosti koji iznosi kod velikih elektromotora (>20 KW)
1,15, srednjih (<20 KW) 1,2 i malih (do 2 KW) 1,3, a koji sluţi za
savlaĊivanje polaznih otpora (inercije sistema).
Np – uĉinak pumpe u KW
Nm – snaga elektromotora u KW
qp – proticaj pumpe (u l/ѕ)
Hm – manometarska visina dizanja vode (m)
ηp – stepen korisnog dejstva pumpe (za obiĉne centrifugalne pumpe
ηp=0,4÷0,8 a za samousisne ηp=0,2÷0,6, a u zavisnosti od njihove veliĉine – veće
pumpe imaju veći ηp)
ηm – stepen korisnog dejstva elektromotora – ηm =0,85÷0,9.
Potrošnja elektriĉne energije motora se izraĉunava kao:
mp
m
qs
NA (KWh/m
3); qp – u (m
3/h)
Karakteristika centrifugalne pumpe je kriva koja pokazuje odnos koliĉine vode q i
manometarske visine H pri konstantnom broju obrtaja. Kriva η pokazuje stepen korisnog
dejstva pumpe za odreĊene koliĉine i visine.
Izbor pumpe se vrši tako što se za
potrebno ηp i Hm izabere pumpa koja ima
maksimum krive η u blizini te taĉke.
Taĉka K - tu pumpa radi sa max η tj. sa najboljim
uĉinkom
Koliĉina vode qp se odreĊuje za svaki sluĉaj posebno (.dn
max
h
max q,q ). Manometarska
visina Hm se dobija kada se na geodetsku visinu dizanja Hg dodaju gubici u cevnim
vodovima i armaturi.
49
hs0 – gubitak visine na trenje (linijski i lokalni gubici) na usisnom vodu
hP0 – gubitak visine na trenje na potisnom vodu
hsg – visina sisanja (3÷5 m)
Hsm – manometarska visina sisanja iznosi do 8 m (za manje pumpe 5÷6m)
1.8. VODOVODNA MREŢA (SPOLJAŠNJA)
1.8.1. UVOD
Razvodna – distributivna mreţa predstavlja završni deo sistema za snabdevanje
vodom, na koga se neposredno vezuju potrošaĉi. Po poloţaju se deli na:
- spoljašnju (uliĉnu i dvorišnu)
- unutrašnju (kućnu) mreţu
Mreţa se izvodi do cevi kojima voda teĉe pod pritiskom. Osnovni zahtevi su:
- da se obezbedi u svakom trenutku potrebna koliĉina vode sa odgovarajućim
pritiskom svakom potrošaĉu
- sigurnost i neprekidnost u distribuciji vode
Mreţu ĉini sistem prostih cevovoda meĊusobno povezanih od mesta dovoda
(najĉešće rezervoar) do potrošaĉa u obliku grane – granati sistem ili sa jednom ili više
zatvorenih kontura – prstenasti sistem mreţe.
Prost cevovod je onaj gde se voda transportuje izmeĊu dva ĉvora nepromenljivog
preĉnika i karakteristika teĉenja.
Kod granatog sistema voda se dovodi iz jednog pravca, što je osnovni nedostatak.
Kod prstenastog je dovod vode do potrošaĉa iz dva pravca, što dovodi do toga da su
preĉnici prstenaste mreţe manji od granate mreţe.
Granati se primenjuje kod manjih naselja, dvorišne i unutrašnje mreţe a prstenasti
kod većih naselja i znaĉajnih privrednih i društvenih objekata.
Ograniĉenja:
50
- maksimalni pritisak u mreţi do 7 bara
- brzina vode u mreţi od 0,6÷2,5 m/ѕ (gubici u mreţi rastu sa kvadratom brzine)
- minimalni preĉnik spoljašnje razvodne mreţe je ĉesto uslovljen zahtevima
pojedinih korisnika (npr minimalni preĉnik hidrantske mreţe je 50mm za unutrašnju i 80
ili 100mm za spoljašnju).
1.8.2. MATERIJALI ZA IZVOĐENJE MREŢE (SPOLJAŠNJE I
UNUTRAŠNJE)
Vodovodni sistemi su skup objekata ĉije pojedinaĉne funkcije povezane u jednu
celinu treba da obezbede sigurno snabdevanje potrebnom koliĉionom vode, koja po
kvalitetu odgovara korisniku. Zato materijali od kojih se izvode treba da budu podreĊeni
funkciji sistema i treba da obezbbede sigurnost, ekonmiĉnost i trajnost. Osim toga treba da
se obezbedi da je materijal mehnaiĉki otporan na spoljašnje i unutrašnje opterećenje, da je
otporan na hemijsko dejstvo vode i tla, ne sme da utiĉe na kvalitet vode. Ove uslove
zadovoljavaju: ĉelik, liveno gvoţĊe, armirani i prenapregnuti beton, azbest-cemtni i
plastiĉni materijali.
Prema poloţaju, mreţa vodovoda se deli na spoljašnju (gradsku i dvorišnu) i
unutrašnju. Za izvoĊenje mreţe, materijali se mogu svrstati u sledeće osnovne grupe:
- cevi
- fazonski komadi
- armature
1.8.2.1. – Cevi
Namena za transport vode (sa slobodnim ogledalom ili pod pritiskom. Izvode se
od razliĉitih materijala, razliĉitih duţina i preĉnika, a prema JUS standardima.
Izbor najpovoljnijeg materijala se vrši tehno-ekonomskom analizom koja ima
sledeće elemente:
- polazni hidrauliĉki uslovi i propusna moć
- naĉin spajanja i montaţe
- vek trajanja
- troškovi gradnje, eksploatacije i odrţavanja
a) Cevi od livenog gvoţĎa
Vek trajanja je 30÷60 godina. Najĉešće se koriste za uliĉnu i dvorišnu vodovodnu
mreţu. Duţina 1,5÷4m. Velike teţine, veliki broj spojeva (spoj mora da bude
vodonepropusan i da ima potrebnu fleksibilnost – spojevi sa gumenim i plastiĉnim
masama)
Standardnih dimenzija 40÷1200mm, radni pritisci do 10 bara. Cevi se spajaju
pomoću spoja na: naglavak (muf) ili na prirubnicu (flanšu).
Spajanje na muf se izvodi tako što se slobodan kraj (ravan) jedne cevi uvuĉe u
prošireni deo (naglavak – muf) druge cevi, pa se meĊuprostor zaptiva kudeljom i teĉnim
olovom. Modernije je zaptivanje gumenim prstenom i navrtkom.
Spajanje prirubnicom vrši se zatezanjem zavrtnjeva koji se provlaĉe kroz otvore u
prstenovima (prirubnicama) koje se nalaze na krajevima cevi. Za zaptivanje se koristi
guma.
51
- Ĉeliĉne cevi – kod vodova sa visokim pritiskom (16÷80 bara) i sa specifiĉnim
zahtevima (seizmika, prolazak vodovoda kroz trup ţelezniĉkog ili autoputa, mostovi i sl.).
Duţine 7÷16m; Ø40÷600m. Spajanje isto kao kod livenih cevi ili zavarivanjem.
- Ĉeliĉne navojne – pocinkovane cevi – za dvorišnu i kućnu vodovodnu mreţu i za
manje lokalne vodove. Duţine 6m. Preĉnika su 13mm (1/2"~1"=2,54sm), 19mm (3/4"),
25mm(1"), 32mm (5/4"), 38mm (6/4"), 50mm (2"), 63mm (2,5") i 75mm (3").
Upotrebljavaju se za radne pritiske do 6 bara. Spajanje pomoću navoja i mufa, tako što se
navoj obmota kuĉinom koja se natopi lanenim uljem i navuĉe se muf ili fazonski komad ili
armatura. Povezivanje navoja se radi navojnim klapnama. Ne smeju da se savijaju pri
ugradnji.
- Azbest – cementne cevi – za izradu spoljašnje mreţe. Rade se u više varijanti
sobzirom na radni pritisak. Spajanje se vrši specijalnim spojnicama. Duţine su 3÷4m, a
Ø50÷100mm.
- Cevi od plastiĉne mase (PVC – polivinil hlorid i PE – polietilen). Rade se u
preĉnicima kao za pocinkovane cevi pa do 400mm. Duţine – PVC – 4÷6m; PE – 6,12m i
koturima od 75÷400m. Radni pritisci 2÷10 bara. Spajanje: lepljenjem naglavcima,
zavarivanjem ili naglavkom sa gumenom zaptivkom smeštenom u posebnom ţlebu.
- b) Fazonski komadi – specijalni delovi mreţe kojima se obezbeĊuje skretanje,
promena preĉnika ili grananje (raĉvanje) cevovoda. Dele se na: linkove, redukcije i raĉve.
- Linkovi sluţe za skretanje cevovoda. Uglovi skretanja su 11°, 225°, 45° i
90°.
- Redukcije – sluţe za prelaz cevovoda sa većeg na manji preĉnik.
- Raĉve – sluţe za grananje mreţe pod uglom najĉešće od 45° i 90°
Fazonski komadi se rade obiĉno od istih materijala kao i cevi. Spajanje sa cevima i
armaturama je istim spojnicama kao i za cevi.
- c) Armature – predstavljaju grupu materijala koji su znaĉajni za pravilno
upravljanje i eksploataciju vodovodne mreţe. Prema nameni se dele na: zatvaraĉe i slavine
(zaustavljanje i regulisanje toka vode); hidrante (zahvat i ispuštanje vode iz mreţe);
vazdušne ventile (ispust vazduha iz mreţe) i vodomere (merenje i registracija protoka
vode). Rade se od livenog gvoţĊa, mesinga, bronze i sl. Spajaju se istim spojnicama za
cevi i fazonske komade kao cevi.
- Zatvaraĉi – ventili – obiĉno se koriste propusni i pljosnati ventili.
- Propusni ventil – primena u unutrašnjoj i dvorišnoj vodovodnoj mreţi. Od
mesinga ili bronze za sve standardne preĉnike (Ø13÷100 mm). Postavljaju se na svim
prikljuĉnim cevima ispred toĉećih mesta, na poĉetku svake vertikale, ispred i iza
vodomera, na glavnom prikljuĉnom vodu blizu uliĉne vodovodne mreţe. Glavni
nedostatak je veći lokalni gubitak energije zbog prolaska vode kroz suţeni presek ventila.
52
- Pljosnati ventil (zasun, šiber) – za radne pritiske do 4 bara. Ima vrlo male
gubitke energije zbog konstrukcije. Radi se od mesinga za Ø<100mm a za Ø100÷1000mm
od livenog gvoţĊa. Za pritiske do 16 bara koristi se ojaĉani pljosnati ventil – ovalni ventil.
- Slavine – sluţe za ispuštanje vode iz cevi. Uglavnom su od mesinga i bronze sa
preĉnicima Ø10, 13, 19, 25mm.
- Hidranti – sluţe za ispuštanje vode na posebnim mestima vodovodne mreţe.
Znaĉajni za protivpoţarnu zaštitu. Primenjuju se i za ispuštanje vode iz mreţe prilivom
njenog pranja i dezinfekcije, za ispuštanje vazduha i za zahvatanje vode za zalivanje i
pranje parkova i ulica. Rade se od mesinga, bronze i livenog gvoţĊa.
- Vazdušni ventili – sluţe za ispuštanje vazduha iz glavnog dovodnog cevovoda
prilikom njegovog punjenja ili u redovnoj funkciji na mestima vertikalnog konveksnog
preloma cevovoda. Ventil radi automatski. TakoĊe mogu biti i za usisavanje vazduha ili
kombinovani usisno-ispusni.
- Vodomeri – postoje:
- propelerni (kućni) – koji ima mesingano kućište i rotor sa krilima, sistem
zupĉanika i brojĉanik. UgraĊuje se u horizontalnom poloţaju na najniţoj taĉki vodovodne
mreţe. Prikljuĉci su od 13÷65mm i veći. Imaju veliki gubitak energije. Meri 3÷20m3/h.
- Voltmanov – sa turbinskim krilom. Meri veće protoke u mreţi. Radi se
odlivenog gvoţĊa za Ø50÷400mm, i protoke 20÷180m3/h. Gubici energije manji od
prethodnog.
53
1.8.3. PROJEKTOVANJE MREŢE
Spoljašnju razvodnu mreţu ĉini sistem cevi od mesta njenog napajanja do mesta
konaĉne distribucije vode. Razvodna mreţa naselja poĉinje od rezervoara ili pumpne
stanice (reĊe od izvorišta) i završava se poslednjim ogrankom cevovoda na ĉijem se kraju
nalazi ispusni ventil ili protivpoţarni hidrant. Dvorišna razvodna mreţa poĉinje od mesta
napajanja (uliĉna mreţa ili bunar ili kaptirani izvor) i završava se prikljuĉnim oknom za
objekat.
Za iscrtavanje poloţaja razvodne mreţe sa karakteristiĉnim objektima (rezervoar,
hidranti, pumpna stanica, zatvaraĉi, ĉvorovi i sl.) koriste se situacioni planovi razmere
1:5000÷500 a za dvorišta 1:500÷1:200.
Deo situacionog plana sa iscrtanom mreţom, objektima na njoj i svim znaĉajnim
podacima o njoj (oznaka ĉvora, preĉnik mreţe, protok, pad pijezometrijske linije, kote cevi
i sl. naziva se planom vodovodne mreţe i radi se obiĉno kao izvod iz situacionog plana,
mada moţe biti i njen sastavni deo.
Za ilustraciju visinskog poloţaja, rade se uzduţni profili po osovini cevovoda u
razmerama za duţine kao situacioni plan dok se za visine koriste razmere 1:200÷1:50.
Cevovod se iscrtava linijski i podebljano.
Poloţaj cevovoda u naselju se definiše urbanistiĉkim planovima. Obiĉno se
postavlja pored iviĉnjaka ili po trotoaru i mora da bude udaljen najmanje 50cm od
kanalizacione mreţe po horizontali i vertikali. Mreţa se ukopava minimum 80÷100cm –
zbog zamrzavanja.
54
1.8.4. PRORAČUNA SPOLJAŠNJE VODOVODNE MREŢE
a) Osnovni pojmovi iz hidraulike
- Hidrauliĉki radijus je odnos površine ţivog preseka i okvašenog obima
m)m(O
)m(AR
2
- Proticaj
srAvQ [m3 /ѕ]
- Srednja brzina protoka
RJCvsr [m /ѕ]; S – Šezijev koeficijent [m1/2
/ѕ-1
], J – pad energije
6/1Rn
1C ; n – Maningov koeficijent rapavosti [m
-1/3 /ѕ]
Vrsta površine Koeficijent n
Veoma glatke površine, PVC, Al, beton, lim 0,010
Liveno gvozdene i ĉeliĉne cevi 0,012
Obiĉan beton 0,016
- Šezi-Maningova jednaĉina proticaja
2/13/2 JARn
1Q [m
3 /ѕ]
- Jednaĉina kontinuiteta
Q=A1·v1=A2·v2
321
1
2
2
1
QQQ
v
v
A
A
- Bernulijeva jednaĉina – izraţava zakon odrţawa energije. Ukupna energija N koja
omogućava kretanje fluida, predstavlja zbir potencijalne (P
z ) i kinetiĉke energije (g2
v2
)
constg2
vPzH
2
,
R-pritisak (KN/m2)
- zapreminska teţina
Odnosno:
hg2
vPz
g2
vPzH
2
221
2
111
Δh – gubitak energije izmeĊu
55
preseka 1 i 2 i posledica je ukupnih otpora
teĉenja fluida.
Δh = ht +hl
ht - linijski gubici energije (otpor trenja)
g
v
D
Lht
2
2
Λ – lokalni gubici energije (otpori oblika)
g
vhL
2
2
; - koeficijent lokalnog gubitka – odreĊuje se eksperimentalno
Ovaj otpor je za spoljašnje vodovodne mreţe uglavnom zanemarljivo mali.
Kako je brzina u vodovodnoj mreţi ograniĉena na 3m/ѕ to je maks uticaj kinetiĉke
energije (g
v
2
2
= 0,46m) u odnosu na min. Zahtevani pritisak od 1 bara (≈10mVS) je
zanemarljiv, pa linija energija postaje piezometarska linija, a Bernulijeva jednaĉina dobija
oblik:
hP
zP
zH 22
11
UvoĊenje oznaka:
11
1
Pz 2
22
Pz , P2 – pijezometarska kota u preseku 2
Δh = P1-P2
Pa se poznavanjem duţine cevovoda L1-2 moţe definisati pad linije energije,
odnosno piezometarske linije kao:
21L
hJ
b) Opšte o proraĉunu mreţe
Proraĉun vodovodne mreţe se u suštini svodi na proveru obezbeĊenosti osnovnih
zahteva potrošaĉa (dostavljanje potrebne koliĉine vode pod odreĊenim pritiskom u svakom
trenutku vremena. Neophodno je raspolagati sledećim elementima:
- mesto i poloţaj potrošaĉa vode u odnosu na izvorište (kaptiran izvor, bunar,
rezervoar, mreţa...)
- potrebna maksimalna koliĉina vode u toku dana hQmax
- Minimalni potrebni pritisak na mestu prikljuĉka najnepovoljnijeg (kritiĉnog)
potrošaĉa. Kritiĉni potrošaĉ je onaj koji zahteva najmanji pad piezometrijske
linije izmeĊu mesta napajanja spoljašnje vodovodne mreţe i mesta prikljuĉka
objekta na tu mreţu.
- Minimalni pritisak je uslovljen zahtevima potrošaĉa i merama protivpoţarne
zaštite. Za prizemne objekte Rmin za poţarne hidrante je 2,5bara.
C) Hidrauliĉki proraĉun spoljašnje vodovodne mreţe
Snabdevanje vodom potrošaĉa moţe biti prostim cevovodom, granatim sistemom
mreţe i prstenastim sistemom.
a) Prost cevovod – onaj koji ĉini jedna cev bez grananja i usputnog istakanja.
56
Na kraju cevi istiĉe koliĉina q, duţina voda je h, slobodni pritisak u (1) iznosi H1.
ako je dato Hr , H1 i L moţe da se traţi protok q ili preĉnik cevovoda Ø. Jedna od ovih
veliĉina je usvojena ili uslovljena a druga se traţi.
b) Granati oblik mreţe ĉine više vodova koji se izdvajaju iz osnovnog i osnovni.
Grananje je jednostrano ili dvostrano. Kod njega je unapred definisan pravac toka vode i to
od mesta napajanja mreţe vodom (rezervoar, kaptirani izvor, bunar ili gradska mreţa za
sluĉaj proraĉuna dvorišne mreţe) do najudaljenijeg potrošaĉa na mreţi. Proraĉun se
provodi tabelarno za pripremljen situacioni plan, uzduţni profil mreţe, definisane
potrošaĉe i dozvoljeni pad piezometrijske linije za mreţu koja se proraĉunava. Osnovni cilj
je definisanje deoniĉnih protoka, dimenzija mreţe i provera piezometrijskog stanja
(raspoloţivog pritiska) na mestu prikljuĉka unutrašnje mreţe potrošaĉa. Za proraĉun se
koriste prethodno date jednaĉine.
Osnovni
podaci
Karakteristiĉno dimenzionisanje protoka Q mreţe Piezometarsko stanje
Deo
nic
a
Du
ţina d
eonic
e
Tra
nzi
tna
Deo
niĉ
na
Uk
up
na
Do
zvo
ljen
i p
ad
pie
zom
etri
jske
lin
ije
Pre
ĉnik
Stv
arni
pad
pie
zom
etri
jske
lin
ije
Stv
arni
gu
bit
ak
ener
gij
e Δ
h=
Jstv
·L
Ko
te p
iezo
met
ra u
ĉvo
rovim
a
Ko
te t
eren
a u
ĉvo
rovim
a
Ras
po
loţi
v p
riti
sak
u ĉ
vo
ru
Jdoz D Jstv
od-do L(m) l/s l/s l/s M Mm M M mNM mNM bar
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Kolone (1) i (2) se popunjavaju iz plana mreţe. U kolone (3,4,5) se upisuju
merodavni protoci za dimenzionisanje mreţe ( hQmax ). Kolona (3) se odnosi na ukupan
protok koji dolazi iz uzvodne deonice u posmatrani ĉvor. U koloni (4) se definiše potrebna
koliĉina vode za potrošaĉe koji se nalaze i povezuju na narednu deonicu od polaznog ĉvora
posmatrane deonice mreţe. Kolona (5) definiše merodavan protok za dimezionisanje te
deonice i ona je (3-4)=(5). U kolonu (6) se upisuje podatak o dozvoljenom padu
piezometrijske linije za celu razvodnu mreţu (Jdozv). Ovaj pad se posebno proraĉunava,
tako što se probanjem analizira pad piezometrijske linije za celu razvodnu mreţu (Jdozv).
Ovaj pad se posebno proraĉunava, tako što se probanjem analizira pad piezometrijske linije
57
izmeĊu mesta napajanja razvodne mreţe i kritiĉnog potrošaĉa (obiĉno najudaljenijeg ili
najvišljeg). Dimenzija mreţe (7) se odreĊuje iz podataka iz kolone (5) i (6) uz upotrebu
dijagrama za cevni materijal koji će se ugraditi u mreţu. Dijagram prikazuje grafiĉki
zavisnost izmeĊu Q, D, J, vst. Upotreba dijagrama se svodi da za poznate dve osnovne
veliĉine, mogu da se oĉitaju druge dve nepoznate. Najĉešći problemi:
- za poznato Q, Jdoz, traţi se D, Jstv, vsr
- za poznato D, J, traţi se Q, vsr
- za poznato Q, J, traţi se J, vsr
- za poznato Q, v, traţi se D, J
Za poznato Q, Jdoz, dobije se taĉka (A), pa se
ona projektuje na liniju prvog većeg standardnog
preĉnika cevi D2 (V), pa se (V) projektuje na apcisu i
dobija se Jstv, i vsr se oĉitava interpolacijom izmeĊu v1
i v2.
Пад линије енергије (пиезометријске линије) (m/m), (%), (0/00)
58
Dijagram Maninga za proraĉun spoljašnje vodovodne mreţe.
Zadaci se svode na odreĊivanje jedne od sledećih poznatih veliĉina q, D, ili J,
pošto su ostali elementi uslovljeni ili usvojeni. Dimenzionisanje pojedinih vodova znatno
se uprošćava upotrebom tabela, dijagrama ili nomograma.
Dijagrami za pojedine vrste i dimenzije cevi dati su na sledećim slikama
59
Dijagram za dimenzionisanje pocinkovanih cevi (po Maningu)
60
Dijagram za dimenzionisanje livenih cevi (po maningu)
Po Maningu: ,Rn
1C 6
l
gde je n-koeficijent hrapavosti i iznosi: 0,010 za veoma glatke cevi, 0,12 za livene
gvozdene cevi, 0,016 za grublje betonske cevi.
Jstv kolona (8) se oĉitava sa dijagrama za usvojen preĉnik cevovoda – kolona (7).
Kolona (9)=(2)·(8). Kolone (10) i (11) se upisuju na osnovu prethodnog znanja i sutua-cije
61
odnosno na osnovu proraĉuna i situacije. Kolona (12)=(10)-(11). Maksimalni pritisak koji
se moţe javiti u mreţi je hidrostatiĉki pritisak, koji se javlja kada nema potrošnje vode i
znaĉajan je kod izbora cevnog materijala.
C) Prstenasti oblik mreţe – mreţu ĉini više vodova meĊusobno povezanih u
zatvorene sisteme (prstenove). Sloţen je za proraĉun, tako da se neće razmatrati u ovom
kursu. Moguće metode proraĉuna su:
- metod ekvivalentnih cevi
- metod presecanja
- metod Hardi-Krosa
1.8.5. IZVOĐENJE MREŢE
Mreţa se izvodi prema verifikovanoj projektnoj dokumentaciji i nju pored
cevovoda ĉine i odgovarajući prateći objekti. Spoljašnja mreţa se uglavnom ukopava ispod
površine terena zbog njene zaštite od spoljašnjih (temperaturnih i mehaniĉkih uticaja). Za
umerena klimatska podruĉja definisana je minimalna dubina ukopavanja od 0,8÷1,2m,
mereno od gornje ivice cevi u cilju zaštite cevi od zamrzavanja. Što se mehaniĉkih uticaja
tiĉe, najnepovoljniji uticaj je koncentrisano opterećenje od toĉkova vozila. Ovaj uticaj se
rasipa u dubini i praktiĉno se posle 4,0m i ne oseća. Uz poštovanje osnovnih principa
polaganja i naleganja cevi po dnu rova, na izbor cevnog materijala ipak veći znaĉaj ima
unutrašnji hidrostatiĉki pritisak u cevi od mogućeg spoljašnjeg opterećenja.
Osovina i širina budućeg rova se obeleţava (iskolĉava) na terenu prema
situacionom planu i planu vodovodne mreţe. Obzirom na uobiĉajenu dubinu rova od
1÷1,5m, širina V rova za polaganje vodovodne mreţe iznosi V = Ds + 0,60 odnosno
0,7÷0,8m za dvorišnu mreţu, gde je Ds – spoljašnji preĉnik cevi.
Iskop rova se vrši ruĉno ili mašinski tako što se se gornji sloj (kolovozni materijal,
busen,...) odlaţe sa jedne, a ostali iskopani materijal sa druge strane rova. Odlaganje se vrši
min 50cm od ivice rova. Razupiranje rova gotovo da i nije potrebno u vezanom materijalu,
dok kod nevezanog materijala koristimo najjednostavnije konstrukcije.
Polaganje cevi se najĉešće vrši na sloju peska debljine 5÷10 cm mereno ispod spoja
cevi.
Montaţa cevi je moguća iz više pravaca (ispravnije je od mesta napajanja mreţe
vodom ka najudaljenijem potrošaĉu).
Rov se zatrpava posle testiranja izvedene mreţe na probni pritisak i zaštitnog
premazivanja cevi. Iznad i pored cevi je poţeljno nasipati pesak. Rov se zatrpava u
slojevima od po 30cm iskopanim materijalom uz povremeno kvašenje i nabijanje. Na kraju
se vraća prvobitni sloj.
62
Povezivanje dvorišne na uliĉnu vodovodnu mreţu moţe se izvesti na dva naĉina: a)
preko odgovarajućeg fazonskog komada; b) direktnom izradom posebnog prikljuĉka na
postojeću uliĉnu cev.
-a) Veza preko fazonskog komada ("T", "OR" i sl.) – radi se u suvom što znaĉi da
je pre izrade veze potrebno zatvoriti dovod vode i izvršiti praţnjenje tog dela vodovodne
mreţe. Na mestu prikljuĉka se vrši seĉenje uliĉne mreţe u duţini prikljuĉnog komada i
spojnica potrebnih za ponovno povezivanje uliĉne mreţe. Na prikljuĉnom kraku ugraĊuje
se ventil sa kapom, preko koga se pušta i iskljuĉuje voda. Treba teţiti da se prikljuĉak sa
ventilom uradi prilikom izgradnje uliĉne vodovodne mreţe.
-b) Direktno prikljuĉenje na uliĉnu vodovodnu mreţu – vrši se bez prekida toka
vode upotrebom posebne ogrlice ("anborn šelne") na taj naĉin što se na mestu budućeg
prikljuĉka oko uliĉne cevi (od livenog gvoţĊa, azbestcementa ili PVC, preĉnika do
600mm) montira specijalna ogrlica od livenog gvoţĊa sa garniturom za bušenje zida cevi i
ventilom sa kapom. Posle bušenja, otvaranjem ventila a pod dejstvom unutrašnjeg pritiska
vode, izbacuju se opiljci i komadići cevi. Prikljuĉne ogrlice se rade za prikljuĉne vodove
od 20 do 100 mm.
- Vodomerno okno – sluţi za smeštaj vodomera i propusnih ventila ispred i iza
vodomera. Radi se od betona MB 15 (sa debljinom zidova od 15cm); opeke (debljina
zidova 25cm) ili gotovih elemenata od azbestcementa (Ø1m, debljine zidova 3,8cm).
Dimenzije okna su uslovljene preĉnikom prikljuĉnog voda, tipom vodomera i zahtevima za
obezbeĊenje manipulativnog prostora.
Cevovod se provlaĉi kroz okna na min 30cm od dna i boĉne strane okna. Dno se
poploĉava ili betonira mršavim betonom. Okno se postavlja na 1,5÷2,0m od regulacione
linije u dvorišnom prostoru. Ako se regulaciona i graĊevinska linija objekta poklapaju,
vodomer se ugraĊuje u objektu u posebnom ormaru.
Na spoljašnjoj vodovodnoj mreţi, na mestima grananja mreţe u više pravaca, gde
se obiĉno na granama ugraĊuju i zatvaraĉi, ugraĊuju se posebna kontrolna vodovodna
okna, koja se rade od betona, a veliĉina i oblik su zavisni od preĉnika cevi, veliĉine
fazonskih komada, ventila i prostora potrebnog za manipulaciju ventilima.
63
Okna se zatvaraju najĉešće gotovim livenim poklopcima, okruglog ili ĉetvrtastog
oblika, otvora 600mm, teţine 30kg. Silaz u okna je najĉešće preko penjalica od betonskog
gvoţĊa Ø18÷20 mm.
Baštenski i protivpoţarni podzemni hidranti izvode se tako da im je prikljuĉak za
crevo sa zatvaraĉem smešten u garnituri (kapi) od livenog gvoţĊa sa poklopcem u ravni
terena. Posebna okna za smeštaj ovih ureĊaja nisu potrebna.
1.8.6. ATESTIRANJE I UPOTREBNA DOZVOLA ZA IZVEDENU MREŢU
Izvedena mreţa se izlaţe proveri u cilju obezbeĊenja njene buduće eksploatacione
sigurnosti. Proveru vrši komisija, koju pored izvoĊaĉa ĉine i struĉni ljudi investitora i
ovlašćenih institucija. Komisija posle provere izdaje odgovarajući atest (zapisnik). Mreţa
se izlaţe sledećim proverama:
A) Provera mehaniĉkih osobina – mreţa se izlaţe hidrostatiĉkom pritisku (probnom
pritisku) koji je 1,5÷2 puta veći od radnog pritiska u mreţi pri eksploataciji. Mreţa se
izlaţe probnom pritisku pre montaţe armature, po deonicama ili celokupna, a zavisno od
njene duţine i Ø ugraĊenih cevi. Krajevi mreţe se zatvaraju posebnim zatvaraĉima ("štopli
ĉep") ispred kojih se na niţem delu deonice ugraĊuje prikljuĉak za punjenje deonice
vodom, a na višem kraju se ugraĊuje otvor za ispust vazduha. Krajevi i sva mesta gde
postoji promena pravca mreţe se posebno ankeruju da ne bi došlo do pomeranja mreţe za
vreme izlaganja probnom pritisku.
Mreţa se najpre napuni vodom pri ĉemu se ventil na ispustu zatvara tek kada na
njemu izlazi pun mlaz vode. Stavljanje mreţe pod probni pritisak vrši se dodatnim
ubacivanjem vode ruĉnom ili elektromotornom klipnom pumpom sa povratnim ventilom i
manometrom.
Kada se dostigne zahtevani probni pritisak, prestaje se sa pumpanjem i prati se
manometar. Za vreme trajanja probe (do 12 ĉasova), dozvoljava se pad pritiska od 10% od
poĉetnog.
Zbog nedostatka jedinstvenih propisa, opisani postupak je podloţan
modifikacijama koje uvode lokalne opštinske institucije ili sami proizvoĊaĉi cevnog
materijala.
B) Ispiranje i dezinfekcija mreţe – mreţa se ispire od neĉistoća koje su mogle da se
uvuku u cev u toku gradnje. Ispiranje se vrši ĉistom vodom, odnosno vodom koja će
kasnije da se koristi. Brzina vode u cevi treba da je veća od 1,5m/ѕ. Vreme trajanja nij
precizirano, nego se vrši ispiranje dok na izlazu ne poteĉe ĉista voda.
Dezinfekcija mreţe se vrši hlornim rastvorom, koncentracija hlora 30÷50g/l Cl2.
Hlorni rastvor se ubacuje na mestu napajanja mreţe vodom (moţe se koristiti i klipna
pumpa sa rezervoarom u koji se sipa pripremljeni rastvor), sve dok i na najudaljenijem
delu mreţe ne poteĉe puni mlaz rastvora. Mreţa se drţi pod uticajem hlora 12÷24 ĉasa, a
onda se proverava (preko uzorkovanja iz mreţe uz upotrebu mernih ureĊaja (komparatora
hlora), preostala koncentracija hlora u mreţi. Ako postoji i najmanje prisustvo hlora –
dezinfekcija je uspešno provedena. U protivnom se postupak ponavlja.
Opisani postupak se provodi i posle popravaka na mreţi, u toku njene eksploatacije.
Posle uspešno provedenog postupka dezinfekcije mreţe, što se dokazuje
zapisnikom komisije, vrši se završno ispiranje mreţe vodom, kojom će se mreţa u svojoj
funkciji napajati, u cilju uklanjanja viška hlora iz prethodnog postupka.
Posle ispiranja, ovlašćena institucija za davanje atesta o kvalitetu vode za piće,
uzima uzorke vode iz mreţe i vrši potrebne analize vode (fiziĉke, hemijske i
bakteriološke).
64
Dobijen pozitivan atest o kvalitetu vode za piće iz izvedene mreţe, uz atest o
ispitivanju mreţe na probni pritisak, atest proizvoĊaĉa cevnog i ostalog materijala
ugraĊenog u mreţu i zapisnik komisije o provedenom postupku dezinfekcije mreţe, ĉine
osnovnu dokumentaciju, na osnovu koje, uz uvid na licu mesta posebna Komisija za
tehniĉki prijem izvedene mreţe, daje preporuku za upotrebu mreţe.
1.8.7. DEZINFEKCIJA OBJEKATA I VODE
Pod dezinfecijom se podrazumeva postupak uništavanja patogenih i ostalih
mikroorganizama koji se mogu nalaziti u vodi ili na zidovima objekata za
vodosnabdevanje. Za dezinfekciju se koriste razliĉita dezinfekciona sredstva od kojih se
najĉešće koristi hlor zbog ekonomiĉnosti, jednostavne pripreme rastvora, lakog rukovanja
ureĊajima za doziranje i jednostavne kontrole.
U sistemu vodosnabdevanja razlikuju se postupci dezinfekcije objekata i vode, i u
oba sluĉaja se koriste rastvori dezinfekcionih sredstava. Rastvor se priprema u
odgovarajućoj koncentraciji koja se izraţava u % ili u jedinici mase ĉistog hlora na
jedinicu zapremine rastvora (mg/l).
Od hlornih preparata koriste se:
- hlor gas, koncentracije S =100% Sl2
- hlorni kreĉ (kalcijum hipohlorit S=30÷35% Sl2; parakaparit 39% Sl2; kaparit 70%
Sl2)
- u teĉnom stanju – natrijumhipohlorit (ţavelova voda) S=12÷15% Sl2
Hlor spada u jaka oksidaciona sredstva (i otrovan je). Teţi je od vazduha, što treba
imati na umu kod provetravanja prostorija gde se koristi. Moraju se striktno poštovati sve
predviĊene mere zaštite.
a) Dezinfekcija objekata
Posle izvršenog pranja objekata vodom, objekti se dezinfikuju hlornim rastvorom
koncentracije: 0,5% Sl2 (zidovi kaptaţnih graĊevina, bunara, rezervoara); 0,1% (za
dezinfekciju kofe) i 50mg/l Sl2 (0,005% - vodovodna mreţa). Zidovi objekata se ispiraju –
premazuju pripremljenim hlornim rastvorom odozgo naniţe, dok se vodovodna mreţa
izlaţe dejstvu hlornog rastvora od 12÷24 ĉasa. Posle dezinfekcije se vrši završno ispiranje
vodom (hemijski i bakteriološki ispravnom) i uzima se uzorak vode za analizu (od strane
ovlašćene laboratorije) u cilju dobijanja atesta o kvalitetu vode za piće iz objekata za
vodosnabdevanje.
Kontrola uspešnosti dezinfekcije objekata mreţe, pre zvaniĉnog atesta, vrši se
proverom postojanja slobodnog hlora u rastvoru kojim je vršena dezinfekcija objekta.
OdreĊivanje slobodnog hlora vrši se nekom do hemijskih metoda (najĉešće
kolorimetrijskom metodom uz upotrebu ortotolidina kao indikatora rastvora.
U uzorak vode odreĊene zapremine se stavlja 3÷5 kapi ortotolidina, uzorak se
dobro promeša i saĉeka 1÷3 minuta. Na komparatoru sa standradom boja i ekvivalentnom
koliĉinom hlora, vrši se uporeĊivanje dobijene, sa bojom na komparatoru i oĉitava se
vrednost slobodnog hlora u mg/l. Ako nema boje, nema u uzorku ni slobodnog hlora.
b) Dezinfekcija vode
Koliĉina hlornog preparata (d) koju treba dodati vodi u cilju njenog efikasnog
dezinfikovanja, zavisi od kvaliteta vode i definisana je kao zbir:
d = a+b (mg/l)
gde je: a – hlorni broj
b – slobodni hlor (rezidualni hlor)
65
Pod hlornim brojem se podrazumeva koliĉina hlora koja se utroši na oksidaciju
organske materije tj. prisutnih mikroorganizama u vodi u toku 15÷30 minuta. Ova koliĉina
se odreĊuje tako što se u pet boca zapremine 100ml uzorka vode doda koliĉina poznatog
hlornog rastvora tako da uneti hlor Sl2 iznosi po uzorcima (bocama): 0,3mg/l; 0,6mg/l;
0,9mg/l i 1,5mg/l. Posle 15 minuta se oĉitava na komparatoru preostali hlor (Sl2) po
uzorku. Ĉitanje se ponavlja i nakon 30 minuta. Boca u kojoj se posle 30 minuta oĉitava
minimalni višak hlora (rezidualnog) je merodavna za odreĊivanje hlornog broja.
Npr. Ako je u drugom uzorku oĉitan ostatak hlora od 0,2 mg/l, onda je hlorni broj:
a = 0,6 - 0,2 = 0,4 mg/l
Slobodni hlor je višak hlora u vodi i predstavlja preventivnu koliĉinu u vodi radi
njene zaštite od usputnih zagaĊenja od izvorišta do mesta potrošnje i on treba da iznosi
B = 0,1÷0,3 mg/l,
a izuzetno 0,5mg/l u sluĉaju elementarnih nepogoda.
Dezinfekcija izvorske vode vrši se u posebnim bazenim koji treba da obezbede
potpuno mešanje hlora i vode uz obezbeĊenje vremena kontakta od 15÷30 minuta. Bazeni
su pravougaoni, dubine 1÷1,5m i odnosa strana a:l = 1:5 sa ugraĊenim delimiĉnim
pregradama – šikanama u cilju obezbeĊenja kvalitetnijeg mešanja hlora i vode.
Dodavanje hlora se vrši hloratorima koji preko dozatora ubacuju utvrĊenu dozu
hlora izraţenu najĉešće preko zapremine pripremljenog hlornog rastvora u jedinici vrmena
(d u cm3/s). Na izlazu iz bazena treba da se dobije slobodan hlor koncentracije 0,3 mg/l Sl2.
Dezinfekcija vode u bunaru zavisi od dinamike njegove eksploatacije i moţe da se
vrši u odreĊenim periodima dana ubacivanjem potrebne zapremine hlornog rastvora
poznate koncentracije ili uz korišćenje posebnih automatskih hloratora prilagoĊenih reţimu
eksploatacije vode iz bunara.
Za periodiĉno hlorisanje vode u bunaru potrebno je prethodno poznavanje
zapremine i kvaliteta vode (hlornog broja) u bunaru kao i koncentracije raspoloţivog
hlornog preparata.
U sluĉaju predoziranja, takva voda se ne sme koristiti za piće, a uklanjanje viška
hlora se vrši:
- propuštanjem prehlorisane vode kroz filter od aktivnog uglja
- aeracijom, odnosno rasprskavanjem vode u sitne kapljice
- dodavanjem redukujućih hemikalija (ЅO2, natrijumtiosulfata Na2S2O3,
natrijumsulfita Na2SO3).
66
V SPOLJAŠNJA KANALIZACIONA MREŢA
1.1. OSNOVNI POJMOVI
Pod spoljašnjom – dvorišnom kanalizacionom mreţom se podrazumeva mreţa
vdodova koja povezuje jednu ili više zgrada na gradsku kanalizacionu mreţu.
Dvorišnu kanalizacionu mreţu ĉine obiĉno glavna odvodna cev zgrade, zatim
vodovi koji povezuju slivnike za prihvatanje atmosferske vode sa dvorišnog prostora i
potrebna reviziona (kontrolna) okna na mestima gde se povezuju dva ili više kanala ili
dolazi do promene pravca ili preĉnika glavne odvodne cevi.
Dvorišna mreţa se projektuje i izvodi u istom sistemu kao i gradska kanalizaciona
mreţe (opšti ili separatni sistem kanalizacije)
Shema dvorišne kanalizacione mreţe – opšti sistem kanalizacije
67
1.2.PROJEKTOVANJE MREŢE
Osnovu za projektovanje dvorišne kanalizacione mreţe ĉini situacioni plan
dvorišnog kompleksa razmere 1:200 do 1:500 u koji su uneti podaci o uliĉnoj
kanalizacionoj mreţi (sistem kanalizacione mreţe, poloţaj mreţe u odnosu na neki stalni
objekat) kao i objekti ĉija unutrašnja kanalizaciona mreţa treba da se prihvati dvorišnom
mreţom.
Mreţa se u situacionom planu iscrtava linijski, tako da se otpadna i atmosferske
vode sa i oko objekta odvedu najkraćim putem do uliĉne kanalizacione mreţe.
Pošto je u najvećem broju sluĉajeva transport vode kroz cevi gravitacioni, znaĉajno
je prilikom iscrtavanja mreţe u situaciji znati i okvirne visinske razlike izmeĊu polaznih
taĉaka dvorišne kanalizacione mreţe i uliĉnog kolektora.
Kontrolna okna se iscrtavaju na mestima, kako je prethodno naznaĉeno u poglavlju
1.1, kao i na pravim dugaĉkim deonicama (razmak izmeĊu okana je 200·D, gde je D
preĉnik cevi) ili strmim deonicama (kaskadna okna). Pošto je razmak izmeĊu kontrolnih
okana na pravim i strmim deonicama zavisan od preĉnika cevi (D) to se ovaj poloţaj okna
moţe utvrditi tek posle dimenzionisanja dvorišne kanalizacione mreţe. Iscrtana
kanalizaciona mreţa predstavlja plan dvorišne kanalizacione mreţe i u njega se posle svih
proraĉuna ubacuju i svi dobijeni podaci o mreţi (oznaka i broj ĉvora, preĉnik cevi, duţina
deonice – cevi izmeĊu dva ĉvora, ukupna protoka koja moţe da proĊe kroz deonicu, pad
linije dna cevi i visinske kote ĉvorova mreţe sa kotama dna cevi i terena).
Mreţa se najĉešće polaţe po osovini saobraćajnice ĉime se obezbeĊuje lak prilaz
vozilima za odrţavanje mreţe.
Poduţni profil duţ svih deonica kanalizacione mreţe daje visinski prikaz
projektovane mreţe. Ovaj se profil radi u razmeri za duţine kao i situacioni plan, dok je
razmera za visine 1:100.
Svi podaci o mreţi koji su upisani u planu kanalizacione mreţe se upisuju i u
poduţnom profilu.
Poduţni profil sadrţi dve karakteristiĉne linije:
- liniju terena ili nivelete (ako se mreţa provlaĉi ispod saobraćajnice)
- liniju dna rova odnosno cevi.
Podaci za kote terene – nivelete se ĉitaju sa situacionog plana, dok se linija dna
rova projektuje prema iscrtanoj liniji terena uz uvaţavanje kriterijuma o dubini ukopavanja
dvorišne kanalizacione mreţe (od 1,50 do 2,50m) tako da zemljani radovi budu što manji.
Ovo se postiţe ako linija dna rova pribliţno paralelno prati liniju terena – nivelete.
Prilikom iscrtavanja linije dna rova potrebno je znati da su brzine kretanja vode u
kanalizacionoj mreţi ograniĉene izmeĊu 0,7m/ѕ i 3m/ѕ pri kojima se obezbeĊuje normalna
funkcija i stabilnost mreţe (nema istaloţavanja suspendovanih ĉestica kao i pojave abrazije
zidova cevi pri velikim brzinama).
Minimalni pad (Jmin) odnosno maksimalan pad kanala (Jmax) su posledice gornjih
ograniĉenja brzine i mogu se uz primenu jednaĉine kontinuiteta i Shezy-Manning-ovih
formula za koeficijent rapavosti zida cevi n=0,012 definisati izrazom
3/4minR
1,0J
3/4maxR
5,1J R=R(D)
Pribliţno se do ovih padova moţe doći i iz odnosa
mmD
1Jmin
cmD
1Jmax
68
Kod strmih terena kada je pad linije terena veći od pada dna rova ( maxt JJ )
pristupa se projektovanju kaskadnih okana, ĉije se dubine kreću od 1,5 do 4,0 m a izmeĊu
kojih se projektuje cev sa padom maxJ
%7,6J
%67,0J
150
max
150
min
Poduţni profil dvorišne kanalizacione mreţe
1.3. PRORAČUN MREŢE
1.3.1. POLAZNI ELEMENTI
Proraĉun dvorišne mreţe se svodi na definisanje dimenzija mreţe, koja će biti u
stanju da prihvati sve otpadne i atmosferske vode iz objekata, krovnih i dvorišnih površina
i gravitaciono ih odvode do mesta konaĉne dispozicije (uliĉna kanalizaciona mreţa ili
drugi prijemnik). Za proraĉun se koriste osnovne jednaĉine iz hidraulike, koje se odnose na
teĉenje vode u otvorenim kanalima.
Polazni elementi za proraĉun su:
- koliĉina vode koju treba evakuisati
- visinski poloţaj mreţe i
- vaţeći propisi za ovu vrstu mreţe
- a) Koliĉina vode koju treba evakuisati
Koliĉina vode koju treba evakuisati iz objekata je odreĊena brojem i vrstom
sanitarnih objekata i ista se pojavljuje na izlazu glavnog horizontalnog odvoda iz objekta.
Ova se koliĉina smatra i merodavnom za dimenzionisanje glavnog odvoda kanalizacije od
objekta do uliĉnog kolektora.
Za sluĉaj da se na dvorišnu kanalizacionu mreţu povezuje više objekata, do
merodavne koliĉine vode u mreţi se dolazi sumiranjem svih uzvodnih koliĉina vode koje
dolaze od prikljuĉenih objekata.
Koliĉina otpadne vode koja se pojavljuje na izlazu iz objekta je promenljiva
veliĉina i uslovljena je naĉinom i dinamikom upotrebe sanitarnih objekata. Za proraĉun
dvorišne mreţe su od posebnog interesa ekstremni sluĉajevi koji se mogu pojaviti u mreţi,
odnosno, maksimalna i minimalna koliĉina vode. Prema maksimal-noj koliĉini se vrši
izbor preĉnika mreţe, dok se prema minimalnoj koliĉini vode proverava mogućnost
samoĉišćenja mreţe od taloţivih suspendovanih materija. Smatra se da pri brzini vode od
0,6m/ѕ ne dolazi do pojave istaloţavanja suspendova-nih materija u dvorišnoj
kanalizacionoj mreţi.
Maksimalna koliĉina otpadne vode iz objekta, merodavna za dimenzionisanje
dvorišne kanalizacione mreţe, zavisi od veliĉine objekta odnosno broja i vrste sanitarnih
objekata koji jednovremeno rade. Prilaz da se ove koliĉine raĉunaju prema jednovremenom
radu svih sanitarnih objekata u objektu se moţe prihvatiti kod manjih objekata jer dobijena
69
maksimalna koliĉina vode bitno ne utiĉe na izbor preĉnika dvorišne mreţe koji ne sme biti
manji od 150mm.
Kod zgrada sa velikim brojem sanitarnih objekata ovakav prilaz daje izuzetno
velike koliĉine voda što poslediĉno zahteva i veće preĉnike dvorišne kanalizaci-one mreţe.
Praktiĉna merenja na stambenim i društvenim objektima su pokazala da jednovremen rad
svih sanitarnih objekata nije realan za proraĉun. Tako se došlo do uvoĊenja korekcionog
faktora (R – procenta) jednovremenog rada sanitarnih objekata, a koliĉina otpadne vode
merodavna za proraĉun dvorišne mreţe je definisana izrazom:
100
qpNQ [l/ѕ]
gde je: N – broj sanitarnih objekata iste vrste
Ekvivalentna jedinica (EJ) je relativan broj, koji je definisan kao odnos izmeĊu
koliĉina otpadnih voda posmatranog referentnog sanitarnog objekta. Za referentni sanitarni
objekat usvojen umivaonik iz koga u normalnim uslovim korišćenja istiĉe 0,25l/ѕ vode.
Na osnovu prethodne definicije sledi da je:
1EJ=0,25l/ѕ
Tabela 1.3.1. Vrednost EJ za razliĉite sanitarne objekte
Vrsta ureĊaja Vrednost (EJ) Preĉnik izliva (mm)
Umivaonik 1,0 32
Sudopera 1,5 40
Tuš 2,0 50
Kada 3,0 50
WC–školjka sa vodokotlićem 6,0 100
Pisoar 1,5 40
Mašina za pranje sudova, veša 1,5 40
Slivnik u podu 3,0 50
Bide 1,0 32
a2) Koliĉina atmosferskih voda
Koliĉina atmosferskih voda koje se slivaju sa odreĊene površine (krov, terasa)
zavise od intenziteta kiše, veliĉine i svrste slivnih površina.
iAQA [l/ѕ]
Intenzitet kiše (i) se definiše kao odnos visine ili zapremine taloga palog na
posmatranu jedinicu površine za vreme trajanja kiše i izraţava se u (mm/min) ili u (l/s·ha).
Podatke o kišama (koje se mere na ombrografu), obraĊuje i daje korisnicima
hidrometeorološka sluţba. Pouzdanost podataka je utoliko veća ukoliko se raspolaţe duţim
periodom merenja. Za proraĉun sistema za prihvatanje i evakuaciju atmosferskih voda
uzima se red petogodišnje kiše trajanja 15 minuta. i=200÷300 (400) [l/s·ha]
Slivna površina (A) je horizontalna projekcija krova ili terase objekta. Izraţava se u
(m2 ·ha)
Koeficijent oticanja (ψ) predstavlja odnos izmeĊu koliĉine otekle i pale vode na
slivnu površinu. Njegova vrednost varira izmeĊu 0 i 1 što zavisi od materijala od koga je
slivna površina izvedena.
Tabela srednje vrednosti koeficijenta oticanja (ψ) za razliĉite površine
Vrsta slivnih površina Koeficijent oticanja (ψ)
Krovovi sa limenim i azbestnim ploĉama 0,95
Krovovi sa crepom i lepenkom 0,90
Krovovi sa betonom 0,70
70
Trotoari i ulice od asfalta 0,85
Trotoari i ulice od betona 0,90
Trotoari i ulice od kamene kocke 0,70
Trotoari i ulice od tucanika 0,50
Bašte parkovi 0,15
Njive, šume 0,10
Za umereno klimatska podruĉja orijentaciono se moţe iskazati koliĉina atmosferske
vode i preko EJ tako što se uzima da je: 2m7,16
EJ1
- b) Poloţaj sanitarnih objekata u odnosu na spoljašnju kanalizacionu mreţu
Poloţaj sanitarnih objekata u odnosu na spoljašnju kanalizacionu mreţu se dobija iz
graĊevinskog projekta i podatka o spoljašnjoj kanalizacionoj mreţi i od znaĉaja je za
definisanje padova horizontalnih ogranaka, donje horizontalne mreţe i glavnog odvoda iz
objekta.
- c) Vaţeći propisi za projektovanje, proraĉun i izvoĊenje unutrašnje kanalizacione
mreţe
Od vaţećih propisa za projektovanje, proraĉun i izvoĊenje unutrašnje kanalizacione
mreţe treba primeniti one koji vaţe za odreĊeni ili sliĉan grad jer republiĉki propis iz ove
oblasti još nisu definisani.
71
72
73
Tabela jednovremenog rada sanitarnih objekata (r %)
a) Stambeni objekti b) Društveni objekti
N P(%) N P(%) N P(%) N P(%)
10 19,8 120 5,7 10 14,3 140 3,8
15 16,2 140 5,3 15 11,6 160 3,6
20 14,0 160 5,0 20 10,0 180 3,4
25 12,6 180 4,7 25 9,0 200 3,2
30 11,5 200 4,4 30 8,2 250 2,8
35 10,6 250 4,0 35 7,6 300 2,6
40 9,9 300 3,6 40 7,1 350 2,4
45 9,4 350 3,4 45 6,7 400 2,2
50 8,9 400 3,1 50 6,3 450 2,1
60 8,1 450 3,0 60 5,8 500 2,0
70 7,5 500 2,8 70 5,4 600 1,8
80 7,1 600 2,6 80 4,7 700 1,7
90 6,6 800 2,2 100 4,5 800 1,6
100 6,3 1000 2,0 120 4,1 1000 1,4
Koliĉina atmosferske vode koja se sliva sa odreĊene površine se odreĊuje prema
karakteristiĉnoj kiši trajanja 15 minuta kao i veliĉini i vrsti slivne površine.
Visinski poloţaj mreţe
Visinski poloţaj mreţe je definisan poduţnim profilom dvorišne kanalizacione
mreţe. Iz profila se mogu dobiti svi visinski podaci o mreţi i terenu kao i padovi kanala za
svaku deonicu mreţe poĉev od prikljuĉka na uliĉni kolektor pa do najudaljenijeg objekta u
dvorišnom kompleksu.
Vaţeći propisi za ovu vrstu mreţe
Vaţeći propisi koji se odnose na ovu vrstu mreţe pre svega u delu koji utiĉu na
izbor dimenzija mreţe su:
- minimalni preĉnik dvorišne mreţe za evakuaciju otpadnih voda je 150mm
- brzina vode u mreţi ne sme da bude manja od 0,6m/ѕ niti veća od 3,0m/ѕ
- poţeljno je da za maksimalno opterećenje mreţa bude delimiĉno ispunjena
vodom (do 2/3Ø) ĉime se obezbeĊuje nesmetana evakuacija krupnijih plivajućih
materija koje mogu da se naĊu u otpadnoj i atmosferskoj vodi, ventilacija
kanalizacione mreţe i rezervni prostor za prijem nepredviĊenih koliĉina koje
mogu doći u mreţu.
1.3.2. DIMENZIONISANJE MREŢE
Na osnovu prethodno definisanih polaznih elemenata pristupa se dimenzionisanju
mreţe, poĉev od najudaljenije deonice pa sve do prikljuĉka na uliĉnu mreţu.
Dimenzionisanje se za veći kompleks vrši tabelarno uz primenu osnovnih jednaĉina iz
hidraulike iskazanih preko odgovarajućih dijagrama i tabela.
Proraĉun dvorišne kanalizacione mreţe
Polazni podaci Stanje u mreţi
74
Deo
nic
e
Duţi
na
deo
nic
e L
(mm
)
Pad
kan
ala
J (%
)
Protoke (l/s)
Dim
enzi
je m
reţe
Ø (
mm
)
Pun profil Stvarno stanje
Tra
nzi
t
Deo
niĉ
na
Ukupna
(gst
v)
g0
(l/s)
V0
(l/s)
Vstv
m/ѕ
hstv
m/ѕ
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
Polazni podaci se dobijaju iz situacionog plana i poduţnog profila dvorišne
kanalizacione mreţe. U kolonu (3) se upisuje pad cevi po deonicama mreţe, a prema
podacima iz poduţnog profila dvorišne kanalizacione mreţe.
Ukupna protoka (6) koja treba da proĊe kroz analiziranu deonicu mreţe predstavlja
zbir tranzitne protoke (4), odnosno ukupne koliĉine vode koja dolazi iz prethodne uzvodne
deonice mreţe i deoniĉne protoke (5) koja nastaje prikljuĉenjem nekog objkta na toj
deonici.
Izbor odgovarajućeg deoniĉnog preĉnika cevi (7) se vrši prema podacima o
ukupnoj protoci (6) i padu kanala (3) uz korišćenje odgovarajućeg dijagrama ili tabele.
Izabrani preĉnik (Ø) treba da zadovolji uslov da ne sme da bude manji od
utvrĊenog propisima za ovu mreţe kao i da pri ukupnoj protoci iz kolone (6) visina
punjenja (hstv) ne bude veća od 2/3 Ø.
Kontrola ovog uslova se vrši preko dijagrama stanja u cevima tako što se naĊe
odnos Qstv/ Q0, gde je Q0 propusna moć usvojene cevi kada je ispunjena vodom (kolona
8), a Qstv – ukupna protoka analizirane deonice (kolona 6). Za sraĉunati odnos protoka iz
dijagrama se naĊe preseĉna taĉka sa linijom Q koja se zatim projektuje na ordinatu gde se
oĉitava vrednost odnosa hstv/Ø, preko koga se lako sraĉunava stvarna visina punjenja cevi
hstv. Ovaj podatak se upisuje u kolonu (11).
75
Dijagram stanja u cevima
76
Dijagram za azbest-cementne cevi tipa "KS"
Stvarna brzina vode u cevi pri ukupnoj protoci se takoĊe odreĊuje iz prethodnog
dijagrama, tako što se preseĉna taĉka na liniji Q (za sraĉunati odnos Qstv/Q0) projektuje po
hirizontali na liniju (V), a dobijena preseĉna taĉka projektuje na apscisnu skalu sa koje se
oĉitava odnos Vstv/V0, gde je V0 brzina vode u cevi pri punom profilu (kolona 9). Stvarna
brzina Vstv se iz oĉitanog odnosa lako sraĉunava, upisuje u kolonu (10) i ista ne bi smela da
bude manja od 0,6 m/ѕ.
77
1.3.3. IZVOĐENJE MREŢE
Dvorišna kanalizaciona mreţa se izvodi prema projektnoj dokumentaciji i ista treba
da bude izvedena tako da ne ispušta otpadnu vodu u okolno zemljište i ne zagaĊuje
podzemnu vodu.
Mreţa se izvodi pravolinijski i svaka promena pravca, bilo po horizontali ili
verikali, vrši se preko odgovarajućih fazonskih komada i kontrolnih okana.
Pre poĉetka iskopa rova, najpre se na terenu izvrši obeleţavanje osovina rova i
širine iskopa u svemu kako je opisano za spoljašnju dvorišnu vodovodnu mreţu.
Širina rova zavisi od spoljašnjeg preĉnika cevi kao i dubine ukopavanja mreţe.
Obzirom da su te dubine veće od 1,5m, razupiranje (delimiĉno ili potpuno) rova se nameće
kao obavezno.
Pošto je teĉenje vode u kanalizacionoj mreţi gravitaciono od posebnog znaĉaja je
precizno nivelisanje i izvoĊenje dna rova. Najbolje je da se ovaj pad kontroliše
nivelmanom.
Preko dobro nivelisanog i izravnatog dna rova se nabaca sloj peska debljine oko
5cm na koji se polaţe kanalizaciona mreţa.
Rastojanje rova od obliţnjeg objekta zavisi od dubine rova i kote fundiranja
objekta.
Ako je rov plići onda se uzima da to odstojanje ne bi trebalo da bude manje od 1,5
m.
Za sluĉaj da je dubina rova veća od kote fundiranja objekta onda se to odstojanje
odreĊuje prema zahtevanim dubinama rova i karakteristikama tla.
Btg
hL 5,04,0 2 [m]
gde je: α – ugao unutrašnjeg trenja zemljišta
α = 30 – 37° zbijeno tlo
α = 25° šljunkovito tlo
α = 40 – 46° suv glinovit pesak
α = 20 – 25° vlaţan glinovit pesak
α = 40 – 50° suva glina
α = 40 – 45° zbijeno tlo
Odstojanje rova od temelja objekta
Prikljuĉak na uliĉnu kanalizacionu mreţu se izvodi u gornjoj trećini cevi preko
ugraĊenog fazonskog komada još za vreme izgradnje uliĉne kanalizacione mreţe ili ĉešće
78
ugraĊivanjem prikljuĉka na licu mesta od strane struĉne sluţbe gradskog preduzeća za
vodovod i kanalizaciju.
. Detalj prikljuĉka dvorišne na uliĉnu kanalizacionu mreţu
79
Shema prikljuĉka dvorišne na uliĉnu kanalizacionu mreţu
Kontrola okna – ĉine posebno znaĉajne objekte na mreţi. Sluţe za kontrolu i
odrţavanje funkcije kanalizacione mreţe. Postavljaju se na mestima:
- promene pravca kanalizacione mreţe (bilo po horizontali ili vertikalil)
- promene preĉnika kanalizacione mreţe
- ulivanja sekundarnih kanala
- prikljuĉka objekta na uliĉnu kanalizacionu mreţu (ili na 1,5÷2,0m od regulacione
linije)
- na pravim deonicama ĉija duţina je veća od 200 (D – preĉnik cevi)
- naglog denivelisanja dna kanalizacione mreţe (kaskadna okna)
80
Detalj kontrolnog okna
Okna se rade od betona ili azbestcementa najĉešće gotovih prefabrikovanih
elemenata i reĊe od opeke i kamena.
Dimenzija okna i oblik su uslovljeni potrebnim prostorom za rad radnika koji treba
da izvrše odreĊenu intervenciju u oknu i iznose Ø100cm, 90·90cm do 100·100cm. Okno se
u gornjem delu suţava na otvor Ø600 mm ili 60·60cm tako da jedna strana okna i dalje
ostane vertikalna. Na ovu se stranu ugraĊuju penjalice za silaz u okno. Penjalice se rade od
betonskog gvoţĊa Ø18mm, 20mm ili od gotovih specijalnih gazišta.
Okna se zatvaraju livenim poklopcima Ø600mm ili 60/60cm, teţine prema
mogućem spoljašnjem opterećenju koga treba da prime.
Poklopci za zatvaranje okna (prema JUS-u
Namena
Opitno
opterećenje
kN
Preĉnik
Ø
cm
Masa
kg JUS
Vrtovi i pešaĉki prelazi 15 60 28 M.J6.221
Dvorišne pešaĉke staze 50 60 53 M.J6.222
Slabo prometni putevi 150 62,5 104 M.J6.223
Ulice bez tranzitnog prometa i
putevi s lakšim prometom
250 62,5 154 M.J6.224
Ulice s tranzitnim prometom i putevi 400 62,5 163 M.J6.226
81
saveznog znaĉaja I i II reda
Na mestima promene preĉnika kanalizacione mreţe ugraĊuje se kontrolno okno, a
prelaz sa manjeg na veći preĉnik treba izvršiti izravnanjem gornjih ivica cevi ĉime se
obezbeĊuje lakše ispiranje eventualnog taloga u mreţi.
Dno kontrolnog okna se moţe obraditi na dva naĉina:
- betoniranjem ravne ploĉe preko koje se montiraju fazonski komadi i cevi
kanalizacione mreţe
- obradom dna u obliku kinete (polucevi) za otvoreno prihvatanje i dovoĊenje
otpadnih voda od uzvodnog i sekundarnog kanala dvorišne kanalizacione mreţe.
Kaskadna okna su namenjena za visinsko usaglašavanje kanalizacione mreţe.
IzmeĊu uzvodne i nizvodne deonice mreţe. Da bi odgovorilo svojoj funkciji kao i
omogućio rad radniku, neophodno je da se izvede posebna cevna veza izmeĊu gornjeg i
donjeg nivoa kanalizacione mreţe u oknu.
Montaţa cevne mreţe se vrši od prikljuĉka na uliĉni kolektor uzvodno do
najudaljenijeg prikljuĉka glavnog odvoda iz objekta.
1.3.4. KONTROLA IZVEDENE MREŢE
Pre stavljanja izvedene mreţe u upotrebu, mreţa se ispituje na vodonepropus-nost
spojeva vodom ili vazduhom (gasom):
- Ispitivanje vodom se vrši na taj naĉin što se otvori ispitivane deonice zaĉepe,
mreţa napunjena vodom drţi pod pritiskom od 0,2 do 0,3 bara do jednog sata,
posle ĉega se vrši pregled mreţe. Mesta procurivanja se obeleţe, popravljaju i ceo
postupak ispitivanja ponavlja.
- Ispitivanje vazduhom (gasom) se vrši pomoću aparata sa kompresorom koji
ubacuje gas pod pritiskom do 0,3 bara. Mreţa se drţi pod pritiskom 15 minuta za
koje vreme pritisak (za dobro izvedenu mreţu) ne bi smeo da opadne. Oštećeno
mesto se kod ispitivanja vazduhom nalazi sapunicom dok se kod korišćenja
82
mirišljavih gasova (amonijak) utvrĊuje mirisom. Oštećeno mesto ispusta se
popravlja, a postupak ispitivanja ponavlja.
1.4.SPECIJALNI SLUČAJEVI I PROBLEMATIKA
1.4.1.PREPUMPAVANJE OTPADNIH VODA
Na mestima gde su sanitarni objekti na niţem nivou od spoljašnje kanalizacione
mreţe (kotlarnice, podrumi, specijalni objekti) otpadne vode se preko sabirnog okna
prihvata i prepumpava do najbliţeg dela unutrašnje kanalizacione mreţe.
Za prepumpavanje se koriste specijalne vrste fekalnih centrifugalnih pumpi, koje su
po konstrukciji lopatica i rotora prilagoĊene sastavu otpadne vode.
Kod vertikalnih pumpi, koje su po konstrukciji lopatica i rotora prilagoĊene sastavu
otpadne vode.
Kod vertikalnih pumpi (ĉešći oblik) pumpa je potopljena, a elektromotor se nalazi
iznad nivoa vode u sabirnom oknu.
Pumpa se automatski ukljuĉuje preko posebnog plovka kojim se reguliše nivo vode
za ukljuĉenje, odnosno iskljuĉenje pumpe.
Fekalna centrifugalna pumpa
1.4.2. MANJI UREĐAJI ZA PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA
U sluĉaju da se objekat nalazi van gradskog podruĉja, gde ne postoji gradska
kanalizaciona mreţa problem dispozicije otpadnih voda objekata rešava se preko manjih
83
ureĊaja za mehaniĉko i biološko preĉišćavanje otpadnih voda. Preĉišćena voda se zatim
ispuštaju u prirodni prijemnik (vodotok ili zemljište).
Izbor i veliĉina ureĊaja zavisi od:
- broja stanovnika odnosno korisnika objekata,
- koliĉine i kvaliteta otpadnih voda i
- zakonskih uslova za ispust otpadnih voda u prirodni prijemnik.
Na trţištu se nalazi nekoliko tipiziranih ureĊaja koji se mogu prilagoĊavati
opterećenju koje potiĉe od naselja veliĉine od 50 do 500 stanovnika. Većina ovih ureĊaja
radi na principu uklanjanja suspendovanih ĉestica preko taloţnica, a organskih materija
primenom biološkog procesa sa aktivnim muljem.
Obzirom na veliku kolebljivost koliĉina otpadnih voda iz objekata u toku dana, kao
i sve preciznijih i oštrijih zahteva u pogledu ispusta otpadnih voda u prirodne vodotoke,
izbor i veliĉinu ovih ureĊaja ipak treba prepustiti struĉnim ljudima, koji se posebno bave
problemima preĉišćavanja otpadnih voda i zaštite vodotoka.
Za naselja manja od 50 stanovnika ĉestu primenu imaju septiĉke jame.
Upotreba procednih septiĉkih jama u naselju je praktiĉno zabranjena.
Vodonepropusne jame – bazeni se rade od betona, pravougaonog su i izduţenog
oblika, odnosa strana b:1 =1:4 do 1:5, dubine 1,0 do 1,5m.
Bezen se radi sa više komora (od 2 do 4) što zavisi od broja korisnika objekta.
Prva komora je namenjena za taloţenje suspendovanog materijala i zadrţavanje
plivajućih materija i masti. Zbog toga je ona po zapremini za 2 do 3 puta veća od ostalih
komora.
Zapremina septiĉke jame se u nedostatku naših propisa okvirno moţe odrediti
prema standardima utvrĊenim za neke od Evropskih zemalja i SAD.
Okvirne zapremine septiĉke jame
Drţava Potrošnja vode
qs
(l/st.dan)
Zapremina
septika po
stanovniku
(l)
Minimalno
dozvoljena
veliĉina jame (l)
Zadrţavanje
vode u jami
(dan)
Nemaĉka 150 300 3000 2,00
Austrija 500 400 3000 2,67
Švajcarska 170 500 3000 2,94
SAD 200 500 2800 2,50
84
Septiĉka jama
85
1) Za bunar zapremine vode 2,0 m3 ĉije je hlorni broj vode a = 0,4mg/l treba definisati
potrebnu zapreminu natrijum hipohlorita – "varikine" koncentracije 4% Cl2. Za
dezinfekciju vode u bunaru.
Rešenje:
333
3 35
100
4
107,010210 cm
C
dVD 1g = 1 cm
3
d = a+b = 0,4 + 0,3 = 0,7 mg/l Cl2 = 0,7 310 g/l.
2) s kote rezervoara 520 na kotu 490mm treba dovesti q:5 l/s, na odstojanje od
900m. Koliki je preĉnik dovoda?
Rad:
h = 520 – 490 = 30m
%33,3033,0900
30
L
hJ
Sa dijagrama oĉitavamo D=80 mm, v=1,1 m/ѕ.
3) Odrediti kotu rezervoara ako su ĉesme nakoti 200 i rastojanju od 250 m a svaka
treba da da po 0,3 l/s.
Rad: - kota pijezometra u (3) je 205 m
- kota pijezometra u (2) treba da bude takva da pokrije gubitke Q2-3 = q3 =
0,3 l/s.
i Ø1" J=4,4%
h2-3 = L2-3 · ζ2-3 = 250 · 0,044 = 11 m
- kota pijezometra u (2) je 205+11=216 m.
- Pijezometar u (1) pokriva gubitke Q1-2 = q2+ q3 = 0,6 l/s kroz 0/5/4" na
deonici h1-2 =250 m.
h1-2 = L1-2 · J1-2= 250 · 0,052 = 13 m
- kota pijezometra u (1) iznosi KP2+h1-2 = 216 + 13 = 229
- visina vode u rezervoaru analogno ranije objašnjenom je:
QR-1 = q1 + q2 +qr = 0,9 l/s; Ø 6/4" J R-1 = 10,4%
hr-1 = 250 ·0,10 =26 m.
Hr = 229 + 26 = 255 m
VI ZADACI I VEŢBE
1. ZADATAK
86
Za neku kišu intenziteta i (mm/h) koja je padala Tk ĉasova (h) na slivno podruĉje
F(km2) izvesti obrazac za maksimalni proticaj Qmax (m
3/ѕ) ako :
- se vreme poĉetka padanja kiše poklapa sa vremenom poĉetka porasta proticaja
- je vreme "zakašnjenja" pojave Qmax u odnosu na "teţište" kiše
- je vreme porasta proticaja
2
kpp
TTt
- je vreme porasta proticaja velike vode
kp Tk
T1
- je trajanje proticaja velike vode
Tb = Tp + Tr = Tp · (1 + k) usvojiti Δ hidrogram
Rad:
)1(1
4
1
4
1
2
1
2
)1(
222
;2
max
max
max
max
p
pe
p
ppe
p
ke
p
e
prp
e
rp
e
b
e
bed
T
t
k
FiQ
T
tT
k
Fi
T
T
k
Fi
T
P
k
FQ
TTT
FP
TT
FP
T
FPQ
TQFP
kee TiP
i sl.
87
2. ZADATAK
Pomoću izvedenog obrasca sraĉunati Qmax i zapreminu otekle vode ako je
Tk=3ĉasa, kT
i22
5200(mm/ h) (u obrascu je Tk u minutama), F= 10 km
2 , tp = 2
ĉasa
2,1p
r
T
Tk
Rad
Ako se pretpostavi da je i =ie, gornji obrazac se moţe preurediti za tekuću potrebu:
33max
336
max
1003,7712
6060)2,45,3(63,55
2
)(
2,45,32,1
5,32
32
2
min1806033
/0257,0/74,2518022
5200
/63,55/74,200259
2
32
3
2,11
0257,010102
2
1
2
mTTQ
d
časaTkT
časaT
TT
časaT
hmhmmi
smčasmT
T
T
k
FiQ
rp
pr
kpp
k
kp
k
3. ZADATAK
Na slivno podruĉje površine F=1000 km2 padala je kiša Tk=5 ĉasova. Pod
pretpostavkom da je kiša po intenzitetu bila ravna najjaĉim pljuskovima opaţenim na tom
podruĉju definisani obrascem kT
časmmi52
800)/( (Tk –u minutima)
Da proseĉni gubici usled isparavanja i infiltracije iznose D=E+I= 10mm/ĉas i da je
vreme koncentracije proticaja tp = 10 ĉasova.
Sraĉunati:
1) vrednost najvećeg proticaja
88
2) veliĉinu ukupno pale i ukupno otekle vode
3) koeficijent oticaja
Rad
1)
min3006055
/73,2230052
8000
/01273,0/73,121073,22
/96,942/1039,3255,12
1011000501273,0222
255,1222
5,122
510
2
3366
max
časovaTk
časmmi
časmčasmmfii
smčasmTT
FTi
T
FPQ
časovaTT
časovaT
TT
e
rp
ke
b
e
pr
kpp
2) 2610110005/02273,0 mčasčasmFTkiFP -ukupno pala voda
366 1065,63101000501273,0 mčasFTkie e -ukupno otekla voda
Kontrola:
36max1065,63
2
)255,12(606096,942
2
)(m
TTQe
rp
3) 56,01065,113
1065,63
73,22
73,126
6e
i
ie
4. ZADATAK
Za izveden obrazac za Qmax iz 1. zadatka, sraĉunati zapreminu otekle vode od kiše
ĉiji je hijetogram:
k=2
F=10 km2
tp=2 ĉasa
Rad
Za svaku kišu se posebno radi hidrogram, pa
se onda zbrajaju
89
časmQ
časi
časmT
T
T
k
FQ
časi
kp
ki
/1045,44
min/10
/1089,88
)2
22)(21(
10102101202
2
1
2
min/20
33max
2
3363
max
3366
332
max
1
max
21
106000001020000010400000
2
10444445,44
2
)63(1088889,88
2
)(
2
)(
m
sTTQTTQ rprp
uk
632
32
22
2
pr
kkp
TkT
TtT
Kontrola: 363
2121 60000021010101)1020( mFTiFTi kkuk
5. ZADATAK
Rezultati merenja vodostaja i proticaja su dati u tabeli. Vodotok drenira sliv od
A=350 km2. Posle kiše uniformnog intenziteta 12 min/ĉas i trajanja 2 ĉasa, izmeren je
maksimalni vodostaj od 170 cm. Naći koeficijent oticaja sa sliva, ako se formira Δ
hidrogram sa bazom od 10 ĉasova
Vodostaj
N(m)
40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Proticaj
Q (m3/ѕ)
13 27 43 62 83 107 131 154 179 207
Rad:
A=350 km2
i = 12 mm/ĉas
Tk = 2 ĉasa
Qmax = 143 m3/ѕ
Tb = 10 ĉas
N=170 cm Ekstrapolacijom ili crtanjem dijagrama pa oĉitavanjem se
dobija odgovarajuće Q. Usvajam Q=143 m3/ѕ
90
31,04,8
57,2
104,810350210112
1057,22
106060143
2
Tb Q
3663
36max
V
V
mAp
m
d
d
d - otekla voda
- pala voda
6. ZADATAK
Na jedan veštaĉki sliv površine 10 ha padala je kiša uniformnog intenziteta i0=20
mm/ĉas trajanja 10 minuta. Brzina kretanja vode sabirnim kanalom je 10 m/min. Odrediti
zapreminu otekle vode sa sliva ako je koeficijent oticaja η=0,8. Zatim sraĉunati bazu
hidrograma i Qmax.
Rad:
A=10 ha=100000 m2
i0=20 mm/ĉas=0,02 m/ĉas
Tk=10min =0,1667 ĉasa
vk= 10 m/min
η = 0,8
časam
m
v
LTc 8333,0min50
min/10
500 ck TT
3
ee
3
m72,2664,3338,0
m4,3331000001667,002,0ATkiAP
Tk=0,1667 ĉasa
Tc-Tk=0,8333-0,1667=0,6666
Tb=2Tk+Tc-Tk=2 ·0,1667+0,666=1ĉas
Tb=1ĉas
časmčasmQ
QQTTQTQ
ee
kck
e
/089,0/08,32072,2662,12,1833,0
8333,01667,0)(2
2
33
max
maxmaxmaxmax
91
Kontrola: časmT
TAiQ
c
k /08,3208333,0
1667,010000002,08,0 3
max
7. ZADATAK
Na sliv površine A=1200 km2 palo je proseĉno 55mm kiše. Ta kiša je izazvala
poplavni talas sa vodostajima na vodomernoj stanici prikazanim u tabeli 1.
Tabela 1
Vreme t (ĉas) 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Vodostaj H(cm) 50 159 216 199 142 114 98 86 76 68 58
Kriva proticaja data je u tabeli 2
Tabela 2
Vodostaj H(cm) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Proticaj Q(m3 /ѕ) 13 27 43 62 83 107 131 154 179 207
Sraĉunati zapreminu pale i otekle vode i utvrditi koeficijent oticaja i nacrtati
hidrogram oticaja.
Rad:
Pala voda za R=55 mm 366 m10661011200310155AP
Na ovaj naĉin se dobije veza vremena i proticaja i formira se tablica, koja moţe da
posluţi i za sraĉunavanje otekle vode. Zatim se nacrta hidrogram oticaja i izvrši se
odvajanje baznog i površinskog oticaja na jedan od mogućih naĉina (npr. povlaĉenjem
horizontalne iz taĉke A)
92
Sada se oĉitavaju vrednosti površinskog oticaja i traţi se površina d koja
predstavlja zapreminu otekle vode. Koeficijent oticaja je d
8. ZADATAK
Rezultati hidrometrijskog merenja (broj obrtaja elise hidrometrijskog krila N za
vreme t = 60sec) su prikazani u tabeli 1, a izgled mernog profila na slici 1. sraĉunati
proticaj, ako je jednaĉina hidrometrijskog krila data kao:
V=25,5n +2,45 (v u cm/s)
Tabela 1
Odstojanje Vert. 1
N
Vert. 2
N
Od površina 90 150
0,2 h 120 180
0,6h 90 120
0,8h 75 90
Dno 65 75
Rad:
Brzine u vertikalama
V1 V2
Odstojanje od Odstojanje u (m) V1(m/ѕ) Odstojanje u (m) V2 (cm/s)
površina 0 40,7 0 66,2
0,2 h 0,4 53,45 0,8 78,95
0,6h 1,2 40,7 2,4 53,45
0,8h 1,6 34,33 3,2 40,7
Dno 2 30,08 4 34,33
60
N
t
Nn
- vsr:
Oĉitano vsr =38 cm/ѕ
93
U principu potrebno je da se naĊe porvšina dijagrama v=f(h) i da se ta površina
podeli sa hmax. (ispravan postupak)
scmh
vdhv
scm
vdh
h
rs
h
/19,42200
8,8437
/8,8437402
08,3033,34
402
33,347,4080
2
7,4045,5340
2
7,4045,53
max
01
2
0
max
max
scmv
scm
vdh
sr /91,57
/2,23165
2,3001366105925805802
33,347,4080
2
7,4045,53
1602
45,5395,7880
2
95,782,66
2
2
s/m164,9Q
2424,374,41816,1Q
2316,27,032
844,0316,22844,07,0Q
3
9. ZADATAK
Za hidrometrijski profil A, na osnovu rezultata merenja brzine vode, odrediti
proticaj u vodotoku grafoanalitiĉkim postupkom Redni broj
vertikale
I II III
Odstojanje od
leve obale (m)
0 20 34 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
Dubina vode (m) 0 9,3 11,7 10,3 9,3 9,3 9,2 9,1 9,1 9,1 9,2 9,3 9,6
94
Srednje brzine
(m/ѕ)
0,55 0,669 0,968
IV V VI VII VIII
158 170 200 215 234 254 284 324 370
9,8 9,7 9,4 9,2 8,7 7,8 6,5 4,45 0
0,993 0,877 0,618 0,469 0,513
Proticaj sraĉunati po obrascu
9VIIIj
VIII
Ii
ii1I bq7,0b
2
1qqbq7,0Q
Rad:
s/m....46)45,4513,0(7,0402
)45,4513,0)5,6469,o(
502
)5,6469,0()7,8618,0(34
2
)7,8618,0()4,9877,0(42
2
)4,9877,0()8,9993,0(
482
)8,9993,0()1,9968,0(50
2
)1,9968,0(222,640
2
222,6115,520115,57,0Q
m4020602b
'm/s/m222,63,9669,0q
m200201b
'm/s/m115,53,955,0hvq
3
3
II
3
III
10. ZADATAK
95
Na vodotoku koji drenira slivno podruĉje od F=750km2 izvršeno je merenje
protoka vode. Iz dnevnika merenja uzeti su podaci o proticajnom profilu (tabela 1) i brzina
u odabranim taĉkama preseka (tabela 2)
Proticajni presek tabela 1
Stacionaţa (m) 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8
Dubina h (m) 0 0,30 0,70 1,10 1,35 1,20 0,90 0,80 0,60 0,15 0
Broj vetikala I II III
Brzina vode V (m/ѕ) tabela 2
površina 0,4h 0,7h dno
vertikala I 0,60 0,50 0,25 0,09
II 0,75 0,78 0,45 0,25
III 0,52 0,38 0,18 0,05
Sraĉunati protok u reci.
Rad
smv
h
vdhv
srI
h
srI
/384,07,0/)036,0079,0154,0(
7,0
)21,02
09,025,021,0
2
25,05,028,0
2
5,06,0(
max
0
max
96
s/m595,02,1)126,0221,0367,0(v
2,1/)36,02
45,078,048,0
2
78,073,0(v
srII
srII
s/m297,06,0/)020,0050,0,0108,0(v
6,0/18,02
05,018,018,0
2
18,038,024,0
2
38,052,0(v
srIII
srIII
s/m....Q
4269,07,062
269,0701,010
2
701,0178,04178,07,0Q
Napomena: taĉnija vrednost za Q bi se dobila kada bi se traţila vrednost za svako qi
za koje imamo merenu dubinu, pretpostavljajući linearnu promenu brzina izmeĊu mernih
profila gde su merene dubine. MeĊutim, postavlja se pitanje potrebe da se to radi.
97
VEŢBE
Re – efektivne padavine [mm]
A
WP d
e - direktni oticaj (površina hidrograma direktnog oticanja
Wd – zapremina otekle vode (m3 ),
A- površina sliva (km2)
η – koeficijent oticaja AP [m3 /ѕ]
eee
i
i
P
P R – padavine, A –
površina sliva[m3]
е - zapremina otekle vode, bd WW
- zapremina pale vode Wb - zapremina vode baznog oticaja
min/mmT
Pi - intenzitet kiše Q = Qd + Qb, Qb – bazni oticaj
R – visina kiše [mm],
TQ [m
3 /ѕ] – proticaj, Re =i·tk - f·tk
- zapremina pale kiše,
T – vreme padanja slika96
Ie = i – f ,
f – infiltracija
tk – trajanje kiše
Re = R – Rf - deo koji ide u infiltraciju
v
LTc ,
L – brzina sliva,
v – srednja brzina putovanja vode duţ sliva
kc
emax
TзаT
AiQ
b
ke
b
emax
bmaxed
T
ATi2
T
AP2Q
2
TQAP
98
99
SADRŢAJ I VODOPRIVREDA .................................................................................................. 0
1. VODOPRIVREDA ............................................................................................. 1
2. VODOPRIVREDNI PLANOVI I VODOPRIVREDNE OSNOVE ..................... 1
II HIDROLOGIJA I HIDROMETRIJA ..................................................................... 3
1. HIDROLOGIJA .................................................................................................. 3
2.HIDROLOŠKI CIKLUS ...................................................................................... 3
3. PADAVINE ........................................................................................................ 4
3.1.MERENJE PADAVINA ............................................................................... 4
3.2. IZRAŢAVANJE PADAVINA ..................................................................... 4
3.3. PRIKAZIVANJE, OBRADA I ANALIZA PADAVINA .............................. 6
4. ISPARAVANJE I TRANSPIRACIJA..................................................................... 6
4.1. ODREĐIVANJE ISPARAVANJA .................................................................. 7
5. INTERCEPCIJA ..................................................................................................... 8
6. INFILTRACIJA (PONIRANJE VODE) ................................................................. 8
7.OTICAJ ................................................................................................................... 9
8. MERENJE PROTICAJA ...................................................................................... 14
III UREĐENJE VODOTOKA .................................................................................. 19
1. PRORAĈUN LINIJA NIVOA VODE .................... Error! Bookmark not defined.
2. NANOS .................................................................. Error! Bookmark not defined.
3. RADOVI NA UREĐENJU PRIRODNIH TOKOVA, REGULACIONE
GRAĐEVINE, MATERIJALI I IZVOĐENJE ..................................................................... 25
3.1. BIOTEHNIĈKI RADOVI .............................................................................. 25
3.2. BAGERSKI RADOVI ................................................................................... 25
3.3. REGULACIONI RADOVI I GRAĐEVINE................................................... 25
3.3.1.MATERIJALI ZA IZRADU REGULACIONIH GRAĐEVINA............... 25
3.3.2.ELEMENTI REGULACIONIH GRAĐEVINA........................................ 26
3.3.3. REGULACIONE GRAĐEVINE ............................................................. 26
3.3.4.PROSECANJE REĈNIH KRIVINA ........................................................ 31
3.3.5. REGULACIJA REĈNIH UŠĆA ............................................................. 31
IV SNABDEVANJE VODOM I KANALISANJE ................................................... 32
1. SNABDEVANJE VODOM .............................................................................. 32
1.1. UVOD ....................................................................................................... 32
1.2. POTREBE ZA VODOM ............................................................................ 34
1.3. KVALITET VODE .................................................................................... 36
1.4. IZVORIŠTE VODE ................................................................................... 37
1.5. VODOZAHVATNI OBJEKTI ................................................................... 40
1.6. REZERVOARI .............................................................................................. 45
1.7. UREĐAJI ZA ZAHVAT I POTISKIVANJE VODE ...................................... 47
1.8. VODOVODNA MREŢA (SPOLJAŠNJA)..................................................... 49
1.8.1. UVOD..................................................................................................... 49
1.8.2. MATERIJALI ZA IZVOĐENJE MREŢE (SPOLJAŠNJI I
UNUTRAŠNJI) ............................................................................................................ 50
1.8.3. PROJEKTOVANJE MREŢE .................................................................. 53
1.8.4. PRORAĈUNA SPOLJAŠNJE VODOVODNE MREŢE ......................... 54
1.8.5. IZVOĐENJE MREŢE ............................................................................. 61
1.8.6. ATESTIRANJE I UPOTREBNA DOZVOLA ZA IZVEDENU MREŢU 63
1.8.7. DEZINFEKCIJA OBJEKATA I VODE .................................................. 64
V SPOLJAŠNJA KANALIZACIONA MREŢA ....................................................... 66
1.1. OSNOVNI POJMOVI ................................................................................... 66
100
1.2.PROJEKTOVANJE MREŢE .......................................................................... 67
1.3. PRORAĈUN MREŢE ................................................................................... 68
1.3.1. POLAZNI ELEMENTI ........................................................................... 68
1.3.2. DIMENZIONISANJE MREŢE ............................................................... 73
1.3.3. IZVOĐENJE MREŢE ............................................................................. 77
1.3.4. KONTROLA IZVEDENE MREŢE......................................................... 81
1.4.SPECIJALNI SLUĈAJEVI I PROBLEMATIKA ........................................... 82
1.4.1.PREPUMPAVANJE OTPADNIH VODA ............................................... 82
1.4.2. MANJI UREĐAJI ZA PREĈIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA ............. 82
VI ZADACI I VEŢBE ............................................................................................. 85
![[GOSPODARSTVO HRVATSKE] - efos.unios.hr · Predavanja su obavezna, što znači da studenti imaju obavezu redovito dolaziti na predavanja. Kroz predavanja Kroz predavanja studenti](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/5e05ff5c4c43042ee45d0faf/gospodarstvo-hrvatske-efosunioshr-predavanja-su-obavezna-to-znai-da-studenti.jpg)
