Predavanja vodoopskrba i odvodnja

7/23/2019 Predavanja vodoopskrba i odvodnja

1/423

OPSKRBA VODOM I ODVODNJA I.

Prof. dr. sc. ivko Vukovi, dipl. ing. gra.

ZAGREB, sijeanj 2015.

1


2/423

2


3/423


4/423

4


5/423

1.1. UVOD

Opskrba vodom, vodoopskrba ili vodovod je sustav objekata i mjera

za osiguranje potreba vodom raznih potroaa.

Meu mnogim granama suvremene tehnike usmjerenih na poveanje ivotnog standarda,urbanizaciju naselja i razvoj industrije, vodoopskrba zauzima istaknuto mjesto.

Opskrba stanovnitva

istom (kvalitetnom) vodom ima prvenstveno veliku higijensku vanost, jertiti ljude od raznih oboljenja koja se prenose vodom.

1. OPSKRBA VODOM

Ova blistava voda to tee brzacima i rijekama nije samo voda, ve krvnaih predaka. Ako vam prodamo zemlju, morate se sjetiti da je ova vodasveta, morate rei svojoj djeci da je sveta, da svaki odraz u blistavom jezerukazuje dogaaje i uspomene iz ivota moga naroda. ubor vode glas je ocamoga oca.

(Poglavica Seattlea, 1854)

5


6/423

Osiguranjem i dovoenjem dovoljnekoliine vode u naseljeno mjestoomoguuje se podizanje opegivotnog standarda ovjeka i

ureenje njegovog okolia.

Potronja vode utoliko je veaukoliko je voda dostupnija. Da bi sezadovoljile dananje potrebeviemilijunskih gradova, potrebne su

znatne koliine vode, koje se dnevnomjere milijunima kubnih metara.

Radi osiguranja potrebne koliinevode, kao i visoke zdravstvene(sanitarne) kvalitete pitke vode,

naroita panja se posveuje izboruprirodnih izvorita, njihovoj zatiti odzagaenja, te eventualnoj potrebipoboljanja kvalitete vode(kondicioniranja vode) navodovodnim ureajima.

6


7/423


8/423

(3a) Potronja vode za gaenje poarasastoji seod poarnih koliina vode koje se u svijetu tretirajurazliito, manje ili vie s velikim mjerama oprezazbog znaaja ovog problema u pogledu zatite

ljudskih ivota i materijalnih dobara.(3b) Potronja vode za vlastite potrebe vodovodaodnosi se na potronju vode poduzea kojeupravlja vodovodom (vodoopskrbnim sustavom) i toza potrebe odravanja tehnolokog procesakondicioniranja vode, kao i cjelokupnog sustava.

(2)Potronja vode za industrijske potrebeodnosi se na potronju vode u industrijskim pogonima (kaosirovina za izradu raznih proizvoda, proizvodnju i kondenzaciju vodene pare, hlaenje, ispiranje i sl.),

za transport te u energetici, poljoprivredi itd.Udio industrije u ukupnoj potronji vode kod visoko razvijenih zemalja je dominantna i, openitomoemo rei, raste s razvojem zemlje, regije ili grada.

Svaka od navedenih kategorija potroaa ima posebne zahtjeve u pogledu vodenih koliina, kvalitete ireima potronje, koje kod rjeavanja vodoopskrbe treba detaljno razmotriti.

8


9/423

Tako npr. zahtjevi koji se postavljaju u smislu kvalitete vode ovise od karaktera njenog koritenja.Vodi koju stanovnitvo troi za pie postavljaju se u prvom redu zahtjevi sanitarnog karaktera, jertakova voda mora biti nekodljiva za zdravlje, tj. ne smije sadravati patogene mikroorganizme,mora biti bistra i bez okusa, boje i mirisa.

Kod industrijskih poduzea o koliini i kvaliteti koritene vode, te organizaciji vodoopskrbe, u

znatnoj mjeri ovisi kvaliteta i cijena proizvoda. Time pravilna organizacija opskrbe vodomindustrijskih poduzea ima i veliki ekonomski znaaj.

Pretean dio ove kategorije potroaa (npr. termoelektrane, eljezare, rafinerije nafte) obino nepostavljaju visoke zahtjeve u pogledu kvalitete vode.

Za gaenje poara se moe koristiti praktiki voda bilo koje kvalitete.

Sve ove injenice ukazuju na osjetnu sloenost rjeavanja vodoopskrbe, odnosno njezin prioritetkao vodnogospodarske grane.

9


10/423

1.2. VODOOPSKRBNI SUSTAVI

Vodoopskrbni sustav je sustav objekata i mjera povezanih u

funkcionalnu cjelinu s osnovnim ciljem osiguranja dovoljne koliine

kvalitetne vode na to ekonominiji nain.

Vodoopskrbni sustav, slika 1.2::01,ine sljedee glavne grupe objekata:

(1) vodozahvati, kojima se voda zahvaa (kaptira) iz prirodnih izvorita;

(2) crpne stanice (pumpne stanice), kojima se voda crpi i potiskuje ili od izvorita do mjesta

kondicioniranja, spremanja, potronje i sl., ili izmeu pojedinih objekata vodoopskrbnog

sustava;

(3) ureaji za kondicioniranje vode, kojima se postie zahtijevana kvaliteta vode;

(4) vodospreme (rezervoari), koje imaju ulogu regulacijskih i pospremnih objekata u sustavu

vodoopskrbe;

(5) glavna (magistralna) i razdjelna (distributivna) vodoopskrbna ili vodovodna mrea, s prateim

objektima, kojima se voda transportira izmeu pojedinih objekata vodoopskrbnog sustava

(glavna mrea) i distribuira potroaima (razdjelna mrea).

10


11/423

Cjevovodi glavne mree mogu bitidovodni(izmeu izvorita i ureaja za kondicioniranje vode ili

izmeu ureaja i vodospreme) iopskrbni (izmeu vodospreme i naselja, odnosno distributivne

mree), te dovodno opskrbni (za sluaj vodoopskrbnog sustava s protuvodospremom

(kontrarezervoarom).

Slika 1.2::01 Definicijska shema vodoopskrbnog sustava

1 - vodozahvat; 2(a) niskotlana crpna stanica; 2(b) visokotlana crpna stanica; 3 - ureaj za kondicioniranje vode; 4 - sabirni bazen;

5(a) glavni dovodni cjevovod; 5(b) glavni opskrbni cjevovod; 6 vodosprema; 7- razdjelna mrea; 8 potroai;

9 linija hidrostatikog tlaka; 10 linija hidrodinamikog ili pogonskog tlaka

11


12/423

(a) pogonske osobine sustava: (a1) gravitacijski, (a2) crpni ili potisni i (a3) kombinirani sustavi,

(b) vrsta vodoopskrbe: (b1) sustavi s otvorenom vodoopskrbom ili sustavi s jednokratnim

koritenjem vode i (b2) sustavi sa zatvorenom (cirkulacijskom) vodoopskrbom ili sustavi s

viekratnim koritenjem vode.

Podjelu na crpne i kombinirane sustave treba shvatiti dosta uvjetno, jer jedan sustav moe u

odre

enim uvjetima rada biti samo crpni, a u drugima kombinirani, dakle gravitacijsko crpni. Zatoje u praksi ponekad prikladno takve sustave analizirati zajedno.

Slika 1.2::01 je naelnog karaktera, tako da u

konkretnom sluaju (ovisno o visinskom poloaju

vodozahvata, odnosno topografskim osobinamavodoopskrbnog podruja) redoslijed objekata u

sustavu moe biti i drukiji od prikazanog. Isti tako

neki od navedenih objekata mogu izostati, kao npr.

ureaj za kondicioniranje, ako izvorina voda

zadovoljava traene standarde kvalitete, ili npr.

vodosprema, kada se voda crpkama (nakon ili bez

kondicioniranja) izravno crpi i potiskuje u razdjelnu

mreu.

Ovi elementi reguliraju odnose u sustavu, koji su

definirani tehnikim i ekonomskim razlozima pogona

vodoopskrbnog sustava, i zajedno ine osnovnu

shemu vodoopskrbnog sustava.Glavni inioci koji uvjetuju podjelu vodoopskrbnih

sustava u pogledu dovoenja vode u vodoopskrbno

podruje jesu:

12


13/423


14/423

Ovisno o visinskim odnosima u sustavu, slika 1.2::02(b), mogu se radi reguliranja tlanih odnosa

(ako bi tlak prelazio doputeni) interpoliratiprekidne komore, izmeu vodozahvata i vodospreme,

ili izmeu vodospreme i potroaa. Tada se dobije sustav s vie visinskih zona, tj. zonirani

vodoopskrbni sustav.

U gravitacijskom sustavu se moe pojaviti i sluaj da su potroai (naselje) izmeu vodozahvata i

vodospreme, slika 1.2::02(c). Tada se dobije sistem s protuvodospremom, gdje voda u

vodospremu dotjee i iz vodospreme otjee istim cjevovodom. Kao to sa spomenute slike vidimo,

i u ovome je sluaju mogu vodoopskrbni sustav bez prekidne komore, slika 1.2::02(c1), ili s

prekidnom komorom, slika 1.2::02(c2).

14


15/423

Slika 1.2::02Sheme gravitacijskih vodoopskrbnih sustava

(a) tipini gravitacijski sustav; (b) zonirani gravitacijski sustav; (c) gravitacijski sustav s protuvodospremom

1 vodozahvat; 2 glavni dovodni cjevovod; 2(a) glavni dovodno opskrbni cjevovod; 3 prekidna komora; 4 - vodosprema;

4(a) protuvodosprema; 5 glavni opskrbni cjevovod; 6 - razdjelna mrea; 7 potroai; 8 linija hidrostatikog tlaka;

9 linija hidrodinamikog tlaka; 9(a) linija hidrodinamikog tlaka u satu najmanje potronje;

9(b) linija hidrodinamikog tlaka u satu najvee potronje

15


16/423

1.2.1 2. Crpni vodoopskrbni sustavi

Kod crpnog sustava, slika 1.2::03, voda se crpkama izravno (iz izvorita) potiskuje potroaima.

Ovi se sustavi uglavnom primjenjuju za manja naselja, izuzetno rijetko za vea, prvenstveno zbog

znatnih pogonskih trokova uvjetovanih gotovo neprekidnim radom crpki.

Slika 1.2:03 Shema crpnog ili potisnog sustava

1 vodozahvat; 2 crpna stanica; 3 glavni opskrbni cjevovod; 4 - razdjelna mrea; 5 potroai; 6 - linija hidrodinamikog

tlaka u satu najmanje potronje; 7 linija hidrodinamikog tlaka u satu najvee potronje

16


17/423

1.2.1 2. Kombinirani vodoopskrbni sustavi

Kod kombiniranih su sustava, slika 1.2::04, mogui razliiti podsustavi, ali teenje vode je uvijek pod tlakom.

Slika 1.2::04 Sheme kombiniranih vodoopskrbnih sustava

(a) kombinirani sustav s vodotornjem; (b) kombinirani sustav s protuvodospremom; (c) zonirani kombinirani sustav; (d) kombinirani

indirektni sustav; (e) zonirani kombinirani indirektni sustav; (f) kombinirani indirektni sustav s protuvodospremom

1 vodozahvat; 2 crpna stanica; 3 glavni dovodni cjevovod; 3(a) glavni dovodno opskrbni cjevovod; 4 vodotoranj;5 vodosprema; 5(a) protuvodosprema; 6 glavni opskrbni cjevovod; 7 prekidna komora; 8 razdjelna mrea;

9 potroai; 10 linija hidrostatikog tlaka; 11 linija hidrodinamikog tlaka; 11(a) linija hidrodinamikog tlaka u satu

najmanje potronje; 11(b) linija hidrodinamikog tlaka u satu najvee potronje17


18/423


19/423

1.2.2. VODOOPSKRBNI SUSTAVI PREMA VRSTI VODOOPSKRBE

1.2.2 1. Vodoopskrbni sustavi s otvorenom vodoopskrbom

Pod vodoopskrbnim sustavima s otvorenom vodoopskrbom, odnosno s jednokratnim koritenjem

vode, podrazumijevamo sustave kod kojih voda namijenjena potroaima ulazi samo jednom usustav vodoopskrbe.

To su svi prethodno analizirani vodoopskrbni sustavi, slike 1.2::01 do 1.2::04, iji e funkcionalni

elementi biti naknadno razmatrani.

Primjena ovih sustava je ea kod vodoopskrbe stanovnitva, dok se kod odreenih vrsta

industrije koriste i cirkulacijski sustavi.

19


20/423

1.2.2 2. Vodoopskrbni sustavi sa zatvorenom vodoopskrbom

Kod sistema sa zatvorenom vodoopskrbom, slika 1.2::05, potrebe za vodom osiguravaju secirkulacijom ve koritene (reciklirane) vode, dok se ona iz vodozahvata koristi samo radi

nadoknaivanja izgubljene vode u procesu cirkulacije.

Slika 1.2::05Shema sustava sa zatvorenom vodoopskrbom

1 vodozahvat; 2 - crpna stanica svjee vode; 3 dovod svjee vode; 4 crpna stanica za proienu i svjeu vodu;

5 dovod proiene i svjee vode; 6 industrijski pogon; 7 odvod koritene vode; 8 ureaj za proiavanje

20


21/423

Ovakvi se sustavi, kao to je istaknuto, ee primjenjuju u industriji nego u vodoopskrbi

stanovnitva, odnosno kod koritenja vode za kuanske potrebe.

Naime, u sluaju vodoopskrbe stanovnitva cirkulacijskim sistemima potrebno je ve

koritenuvodu prije njene ponovne distribucije potroaima obavezno podvri viestruko sloenim i vrlo

skupim procesima proiavanja, to u znatnoj mjeri suava mogunost iroke primjene ovakvih

vodoopskrbnih sustava.

Osnovni razlozi primjene cirkulacijskih vodoopskrbnih sustava, prvenstveno u industrijske svrhe,

jesu:

(a) nedovoljna izdanost izvorita za neprekidnu opskrbu,

(b) zahtjevi kvalitete vode koja cirkulira u proizvodnom procesu,

(c) pogonske osobine vodoopskrbnog sustava.

(a) Prvi se razlog odnosi na industrijske pogone koji koriste velike koliine tehnoloke vode, npr. u

rashladne svrhe, a koje koliine izdanost prirodnih izvorita (u svrhu kontinuirane

vodoopskrbe) ne moe osigurati.

(b) Drugi se razlog odnosi na kvalitetu vode koja se isputa iz tehnolokog procesa. Ako je

kvaliteta koritene (otpadne) vode loa, a uvjeti isputanja (zakonska regulativa) strogi, tada

se pokazuje ekonomski povoljnije djelomino proiavanje koritene vode i njezino vraanjeu tehnoloki ciklus, nego proiavanje do zahtjevnih kriterija (standarda) i isputanje u

prijemnik. To se posebno odnosi na sluajeve kada je iz koritene vode mogue dobiti

odgovarajue sekundarne sirovine i/ili kada tehnoloki proces ne zahtijeva visoku kvalitetu

vode.

21


22/423

(c) Trei se razlog odnosi na sisteme kod kojih se cjelokupne koliine vode osiguravaju crpljenjem,

to u sluaju velike udaljenosti vodozahvata i znatnih visinskih razlika, a s time i osjetnih

pogonskih trokova, moe uvjetovati opravdanost primjene cirkulacijskog sustava. Dakle,

ponekad je ak ekonomski povoljnije proiavanje koritene vode, nego stalno crpljenjesvjee vode iz udaljenijeg izvorita.

1.2.3. PROJEKTNO RAZDOBLJE

Bitan parametar prilikom projektiranja vodoopskrbnih sustava je odabir projektnog razdoblja

(projektnog perioda), kao razdoblja za koje projektiramo sustav i u kojemu e sustav uz ispravno

upravljanje i potrebna redovita odravanja tehniki funkcionirati.

Projektno razdoblje ovisi o nizuinilaca od kojih su najznaajniji:

(a) vijek trajanja pojedinih objekta i/ili opreme vodoopskrbnog sustava (koji u naelu nisu

istovjetni),

(b) mogunost eventualno potrebnog proirenja (faznost izgradnje) objekata vodoopskrbnog

sustava,

(c) ponaanje sustava u poetnom razdoblju, kad nije potpuno iskoriten,

(d) porast broja stanovnika i potronje,

(e) kamate i otplata investicijskog duga,

(f) promjena vrijednosti novca.

Za praksu se mogu usvojiti orijentacijski podaci iz tablice 1.2::I.

U svakom sluaju, odgovarajue tehniko ekonomske analize trebaju pokazati opravdanost

primjene ovakvog sustava vodoopskrbe.

22


23/423

VRSTA OBJEKATA OSOBINEPROJEKTNO RAZDOBLJE

Rp

[godina]

Glavni cjevovodi, tuneli iotvoreni kanali

Skupo i teko poveanjekapaciteta

25 do 50

Vodozahvati, crpne stanice,vodospreme, ureaji zakondicioniranje vode

Uz pretpostavku manjegporasta stanovnitva i manjekamate (3 [%] godinje)

20 do 25

Vodoopskrbni cjevovodiprofila preko 300 [mm]

Zamjena manjih cijevi je krozdulja razdoblja skuplja

20 do 25

Tablica 1.2::I Projektna razdoblja za objekte vodoopskrbnog sustava

Dulja projektna razdoblja se ne preporuuju, jer se tada planski parametri vezuju za prognoze koje

teko da se temelje na konkretnim i preciznim podacima.

23


24/423

1.3. POTRONJA VODE

Potronja vode je koliina (utroak) vode po pojedinim kategorijama

potroaa, ili ukupno, izraena u vremenskoj jedinici.

Dakle, analiza potronje vode odnosi se na definiranje

potrebnih koliina vode pojedinih kategorija potroaa, tj.:

(1) za kuanske potrebe (opskrba stanovnitva),

(2) za industrijske (tehnoloke) potrebe,

(3) za (3a) gaenje poara i (3b) vlastite potrebe vodovoda.

Zato e se u nastavku prikazati metodologija prorauna

potronje vode za sve tri kategorije potroaa.

24


25/423

1.3.1. POTRONJA VODE ZA KUANSKE POTREBE

Kao osnovni podaci kod odreivanja potronje vode za kuanske potrebe koriste se:

(1) norma potronje vode izraenaspecifinom potronjom vode,

(2) broj stanovnika.

(1) Specifinu potronju vode, qsp [l stanovnik-1 d-1], definiramo kao utroak vode po jednom

stanovniku u jednim danu (24 [h]).

Ta se koliina vode sastoji od utroka za najrazliitije potrebe i ovisi o stupnju sanitarno tehnike

opremljenosti stanova, kvaliteti i cijeni vode, ureenju naselja, postojanju kanalizacije, klimatskim

prilikama i sl.

Specifina potronja vode je osnovna ulazna veliina za funkcionalno dimenzioniranje

vodoopskrbnog sustava.

O pravilnosti njenog odreivanja ovisi i to hoe li projektirani vodovod tokom svog projektnog

razdoblje zadovoljiti traene potrebe.

Odreuje se prvenstveno na osnovi iskustva u eksploataciji postojeih vodovoda. U veini zemaljase regulira zakonskim propisima u skladu s veliinom naselja (grada). Kako kod nas takvi propisi

ne postoje, u praksi se koriste strane preporuke, kao npr. ruske, prema kojima je u tablici 1.3::I

prikazana specifina potronja vode ovisno o karakteru opreme zgrade sanitarno tehnikim

ureajima. Ove vrijednosti treba, dakako, shvatiti orijentacijski, jer su u konkretnim sluajevima

mogua znatna odstupanja.

25


26/423

Navedimo da su u literaturi dostaestospecifinom potronjom vodeobuhvaeni utroci vode i za

ostale kategorije potroaa. Me

utim, takvo poimanje specifi

ne potronje vode je vie stvarmetodolokog pristupa nego nekih bitnih koncepcijskih razlika. Jedino je bitno da se kod

odreivanja specifine potronje vode jasno istakne je li u njoj sadrana samo potronja vode za

stanovnitvo ili su obuhvaeni utroci vode i za ostale kategorije potroaa, ponajprije industrije

(poljoprivrede).

Karakter opreme zgrade sanitarno - tehnikimureajima

Specifina potronjaqsp

[l stanovnik-1 d-1]

Naselja sa zgradama koje nisu opremljene vodovodima i

kanalizacijom 30 do 50

Naselja sa zgradama opremljenim unutarnjim

vodovodom i kanalizacijom bez kupaonice 125 do 150

Naselja sa zgradama opremljenim vodovodom,

kanalizacijom i kupaonicom 150 do 230

Naselja sa zgradama opremljenim unutarnjim

vodovodom, kanalizacijom i sistemom centralne opskrbe

toplom vodom

250 do 400

Tablica 1.3::ISpecifina potronja vode

26


27/423

(2) Broj stanovnika vodoopskrbnog podruja ovisi o lokalnim i opim socijalno ekonomskim

faktorima, te vremenski nije stalan.

Kao to je istaknuto, projektiranje vodoopskrbnog sustava se provodi za nekoprojektno razdoblje

koje obino iznosi 20 do 25 (50) godina i gdje se najee pretpostavlja prirast stanovnitva.

Dakle, problem se svodi na definiranje broja stanovnika vodoopskrbnog podruja za usvojeno

projektno razdoblje, odnosno za konanu fazu razvoja.

Do ovoga se podatka prvenstveno dolazi izprostornog plana, a u sluaju da on ne postoji, ili se upogledu prognoze broja stanovnika ocijeni nerealnim, primjenjuje se neki od postupaka

prognoziranja broja stanovnika.

Tako npr. pretpostavljajuigeometrijski prirast, broj stanovnika,Nk, na kraju projektnog razdoblja

definiran je izrazom:

gdje su:

No - sadanji broj stanovnika, [stanovnik],p godinji postotak prirasta, [%]. Ovaj parametar ovisi o veliina naselja, razvijenosti privrede

(prvenstveno industrije i turizma), migracijskim kretanjima i sl.,

Rp projektno razdoblje, [godina].

(1.3-01)

27


28/423

Na osnovi podataka o specifinoj potronji vode,qsp, i broju stanovnika,Nk, mogue je odrediti

srednju dnevnu potronju vode,Qsr[l d-1], primjenom izraza:

isrednju satnu potronju vode,qsr[l h-1], pomou izraza:

Meutim, oito je da za hidrauliko dimenzioniranje pojedinih objekata vodoopskrbnog sustava

(kapacitet vodozahvata i crpki, volumen rezervoara, kapacitet ureaja za kondicioniranje vode,

dimenzije glavnih i razdjelnih cjevovoda) treba poznavati ireim potronje vode.

Ova veliina ovisi o nizu inilaca povezanih s reimom ivota i djelatnou ljudi. Radi toga varirapotronja vode, tj. oscilira (na vie ili manje) od ranije iznijetih srednjih vrijednosti, slika 1.3::01.

(1.3-02)

(1.3-03)

28


29/423

Slika 1.3::01 Varijacija potronje vode tokom dana

1 manje naselje; 2 vei grad bez industrije; 3 vei grad s industrijom

Ta je injenica izraenija ukoliko se razdoblje smanjuje s npr. godine ili mjeseca na dan ili sat i

ukoliko je manje naselje, odnosno manji broj stanovnika.

Tako se u manjim naseljima (uglavnom prigradskog i seoskog karaktera) znatno manje vode troi

nou negoli danju, a i u samome je danu ve

a potronje u jutarnjim, popodnevnim i kasnimposlijepodnevnim satima negoli u ranim dopodnevnim i ranim poslijepodnevnim satima. Nasuprot

tome, u velikim je gradovima ta oscilacija manja, ne samo danju, nego i u komparaciji s nonom

potronjom vode.

29


30/423

Koliinu vode koja se godinje troi u danima najvee potronje nazivamonajvea (maksimalna)

dnevna potronja vode,Qmax[l d-1]. Dana je izrazom:

gdje jeKd[1]koeficijent neravnomjernosti najvee dnevne potronje.

Iskustvene vrijednosti ovog koeficijenta prikazane u tablici 1.3::II u funkciji veliine naselja,

odnosno broja stanovnika.

Koliinu vode koja se troi u satu najvee potronje nazivamo najvea (maksimalna) satna

potronja vode,qmax[l h-1]. Dobije se prema izrazu:

gdje jeKh[1]koeficijent neravnomjernosti najvee satne potronje, tablica 1.3::II.

(1.3-04)

(1.3-05)

30


31/423

Veliina naselja (potroaa)

Koeficijent neravnomjernosti

Kd

[1]

Kh

[1]

Ljetovalita i toplice 1.6 do 1.7 2.5

Sela i manja naselja 1.5 do 1.6 2.0

Gradovi ispod 25 000 stanovnika 1.4 do 1.3 1.6

Gradovi od 25 000 do 50 000 stanovnika 1.3 do 1.4 1.4

Gradovi od 50 000 do 100 000 stanovnika 1.3 1.3

Gradovi preko 100 000 stanovnika 1.2 1.2

Tablica 1.3::IIVrijednosti koeficijenata neravnomjernosti najvee dnevne i

najvee satne potronje vode

Fedorov (1968) je analizirajui varijacije satne i dnevne potronje vode doao do empirijskog

izraza kojime definira ukupni (dnevni i satni)koeficijent neravnomjernosti potronje,K[1], kao:

(1.3-06)

gdje je srednja dnevna potronja vode,Qsr, izraena u [l s-1]. Vidljivo je da vrijednost koeficijenta,

K, opada poveanjem potronje, i obrnuto, to je sukladno i s trendom vrijednosti koeficijenataKdiKhiz tablice 1.3::II.

31


32/423

1.3.2. POTRONJA VODE ZA INDUSTRIJSKE POTREBE

Kod odreivanja potronje vode za industrijske potrebe samo iz literature treba biti veoma obazriv,jer potronja vode po jedinici proizvoda znatno varira i esto je vrlo razliita ak i u analognim

poduzeima, budui da ovisi od tipa primijenjene opreme, sheme tehnolokog procesa i lokalnih

uvjeta.

Zato se potronja vode u industriji najbolje odreujeanketomkod proizvodnih tehnologa, dakle, na

licu mjesta (posebno od sluaja do sluaja), respektirajui konkretne zahtjeve, jer razlike u odnosu

na uobiajene prosjene vrijednosti mogu biti viestruke.

Takoer se esto koliine vode potrebne za industriju moraju raunati za pojedine grupe poduzea

koja postavljaju razliite zahtjeve u smislu kvalitete vode. Zato je (pogotovo ako se radi o velikim

koliinama) ekonomski neprihvatljivo i vodu za industrijsku potronju kondicionirati do zahtijevanih

standarda za pitku vodu, ako taj stupanj kvalitete nije potreban.

Za ilustraciju potronje vode u tehnoloke svrhe navest e se podatak iz literature da npr. tvornicacrne metalurgije na 1 [kg] gotovog proizvoda prosjeno troi 150 do 165 [l] vode, tvornica papira

na 1 [kg] finog papira prosjeno troi 700 do 1000 [l] vode, a tvornica automobila potroi za

proizvodnju jednog automobila oko 150 000 [l] vode.

32


33/423

1.3.3. POTRONJA VODE ZA GAENJE POARA I ZA VLASTITE POTREBE VODOVODA

1.3.3 - 1. Potronja vode za gaenje poara

Naelo odreivanja potrebne koliine vode za gaenje poara bitno se

razlikuje od naela normiranja prethodno analiziranih potronji vode.

Kod suvremenih sustava za gaenje poara predvia se njegovo gaenje

(a)vanjskom hidrantskom mreomi (b)unutarnjom hidrantskom mreom.

Zahtjevi za hidrantske mree za gaenje poara i sluajevi u kojima se za

zatitu od poara obvezatno primjenjuje hidrantska mrea propisano je

Pravilnikom o hidrantskoj mrei za gaenje poara(NN 8/06).

Ovime sePravilnikom, izmeu ostaloga, propisuju tri temeljna parametra

za gaenje poara hidrantskom mreom:

(1) potrebna koliina vode (protok) za gaenje poara, koja je u funkciji

specifinog poarnog optereenja,

(2) najmanji tlak kod potrebne poarne koliine vode,

(3) najmanje trajanje za koje je potrebno osigurati propisani protok i tlak.

33


34/423

Specifino poarno optereenje, Psp [J m-2], je izraeno toplinom koja se moe razviti u nekoj

elementarnoj jedinici prostoriji (npr. sobi, hali, skladitu), svedeno na 1 [m2] tlocrtne povrine te

prostorije. Odre

uje se sukladno HRN U. J1. 030, ovisno o karakteristikama gorivih materijala odkojih je izvedena i opremljena graevina, te materijala za koje je graevina namjenski izgraena.

Potrebna koliina vode za gaenje poara hidrantskom mreom mora se osigurati neovisno odrugim potroaima koji se opskrbljuju vodom iz istog izvora (vodospreme).

(a)Vanjska hidrantska mreaza gaenje poara izvodi se izvan graevine i/ili prostora koji se titi,

a zavrava (a1)nadzemnimili (a2)podzemnim hidrantom.

Za zatitu graevine i/ili prostora vanjskom hidrantskom mreom za gaenje poara potrebno jeosigurati najmanje protok, ovisno o (i)specifinom poarnom optereenju i (ii) tlocrtnoj povriniobjekta koji se titi, ije su vrijednosti prikazane u tablici 1.3::III, a u trajanju od najmanje 2 [h].

Specifino poarnooptereenje

[MJ m-2]

Najmanji protok, [l s-1], ovisno o tlocrtnoj povrini objekta, [m2], koji se titi

100

101

do

300

301

do

500

501

do

1 000

1 001

do

3 000

3 001

do

5 000

5 001

do

10 000

10 000

200 10 10 10 10 10 10 10 15

500 10 10 10 10 15 20 20 25

1 000 10 10 10 15 20 20 25 30

2 000 10 10 15 20 25 30 35 *

> 2 000 10 15 20 30 30 35 * *

Tablica 1.3::IIIPotrebna koliina vode za gaenje poara vanjskom hidrantskom mreom

Legenda:*- potrebno proraunati protok za svaki pojedini objekt

34


35/423

Za propisani minimalni protok i trajanje, najmanji tlak na izlazu iz bilo kojeg nadzemnog ilipodzemnog hidranta ne smije biti manji od 2.5 [bara].

Pri navedenom tlaku i trajanju, za zatitu naseljenih mjesta vanjskom hidrantskom mreom zagaenje poara, potrebno je osigurati protok od najmanje 10 [l s-1].

(b)Unutarnja hidrantska mrea za gaenje poara izvodi se u objektu koji se titi, a zavrava(b1) bubnjem s namotanim cijevima stalnog presjeka i mlaznicom ili (b2) vatrogasnom cijevi saspojnicama i mlaznicom.

Na najnepovoljnijem mjestu svakog poarnog sektora unutarnja hidrantska mrea za gaenje poaramora imati najmanje protok, ovisno ospecifinom poarnom optereenju, prema tablici 1.3::IV, a utrajanju od minimum 1 [h].

Specifino poarno

optereenje

[MJ m-2

]

300 400 500 600 700 800 1 000 2 000 > 2 000

Najmanji protok

mlaznicom

[l min-1]

25 30 40 50 60 100 150 300 450

Tablica 1.3::IVPotrebne koliine vode za gaenje poara unutarnjom hidrantskom mreom

Najmanji tlak na mlaznici kod propisanog minimalnog protoka i trajanja, takoer kao i kod vanjske

hidrantske mree, ne smije biti manji od 2.5 [bara].

35


36/423

1.3.3 2. Potronja vode za vlastite potrebe vodovoda

Ova se potronja odnosi na koliinu vode koje svaki vodoopskrbni sustav troi na pranje (ispiranje)

i izvedbu (rekonstrukciju) vodovodnih objekata.

U praksi ne postoje normativi koji propisuju ove koliine, ve se one odreuju sukladno

primijenjenoj tehnologiji kondicioniranja vode i osobinama vodoopskrbnih sustava ili se koriste

iskustva sa slinih sustava.

Orijentacijski, ova potronja iznosi 5 do 10 [%] srednje dnevne potronje,Qsr.

36


37/423

1.3.4. PROJEKTNE KOLIINE VODE

Prilikomhidraulikog dimenzioniranjavodoopskrbnih objekata razmatraju se sljedee koliine

vode:

(1) najvea dnevna potronja, Qmax, za hidrauliko

dimenzioniranje:

(a) vodozahvata,

(b) crpnih stanica (za sve vodoopskrbne sustave

osim potisnih),

(c) ureaja za kondicioniranje vode,

(d) vodosprema,(e) glavnih dovodnih cjevovoda koji povezuju ove

objekte.

(2) najvea satna potronja, qmax, za hidrauliko

dimenzioniranje:(a) crpnih stanica (kod potisnih sustava),

(b) glavnih opskrbnih cjevovoda,

(c) glavnih dovodno opskrbnih cjevovoda,

(d) razdjelnih mrea.

37


38/423

1.4. IZVORITA

Izvorite je lokacijski definiran dio prostora s kojega se mogu

dobiti odreene koliine vode namijenjene vodoopskrbi.

U naelu, izbor izvorita je jedan od najsloenijih i najodgovornijih

zadataka kod rjeavanja vodoopskrbe, budui da on u velikojmjeri odreuje karakter vodoopskrbnog sustava, a time i njegove

investicijske i pogonske trokove.

Svako izvorite treba osigurati:

(a) potrebne koliine kvalitetne vode, uzimajui u obzir porastbroja stanovnika, odnosno porast potronje vode,

(b) neprekidnost vodoopskrbe,

(c) sanitarno higijensku sigurnost kvalitete vode,

(d) to manje investicijske i pogonske trokove dobave vode,

(e) uklapanje u vodno gospodarenje ireg podruja.

Osnovni pokazatelji vrijednosti izvorita su kvaliteta i koliina

vode.

38


39/423

Po prirodi porijekla vode, uobiajena je podjela izvorita na:

(1) atmosferska izvorita,

(2) povrinska izvorita,

(3) podzemna izvorita.

(1) Porijeklo vode atmosferskih izvoritaje od oborina, u prvom redu kie, a u nekim sluajevima i

snijega.

U naelu, atmosferska se izvorita koriste u nedostatku drugih izvorita, uglavnom za manja

naselja.

(2) Upovrinska izvoritaubrajamo:

(a) rijeke,

(b) jezera (prirodne akumulacije), umjetne akumulacije

i kanale,

(c) mora (oceane).

39

U i d ij k i t i it ( ij k j j t k l ij i k l )


40/423

U osnovi, prve dvije skupine ove vrste izvorita (rijeke, jezera, umjetne akumulacije i kanale)

karakteriziraju izraene oscilacije kvalitete vode koja izravno ovisi o jaini oborina (kie i snijega),

povrinskom oneienju koje oborine slijevanjem ponesu sa sobom te koliini otpadnih voda

naselja i industrijskih pogona koje se mogu uputati u pojedino povrinsko izvorite.Uz ove ope osobine povrinskih izvorita postoje i neke posebne.

Tako je karakteristino svojstvo rijene vodenjena relativno visoka mutnoa (naroito u vrijeme

velikih voda), veliki sadraj organskih tvari i bakterija, aesto je prisutna i obojenost.

Vode jezera, umjetnih akumulacija ikanala imaju u pravilu nizak sadraj

lebdeih estica, dakle nisku mutnou,

izuzev priobalnih zona gdje se u

odreenim meteorolokim prilikama

(vjetar) mutnoa pojavljuje kao posljedica

valovanja.

Jezera mogu biti vrlo kvalitetna izvorita,

naroito ako su planinskog porijekla.

Morska voda se zbog sadraja znatnih

koliina mineralnih soli moe u

nekondicioniranom obliku jedino koristiti utehnolokim procesima (npr. za hlaenje),

za rekreacijske potrebe ili za gaenje

poara. U sluaju koritenja morske vode

za opskrbu stanovnitva potrebno ju je

podvri vrlo skupim procesima

kondicioniranja (desalinizaciji).

40

Prema tome oito je da vodu dobivenu iz povrinskih izvorita treba (u pravilu) prije njezine


41/423

Prema tome, oito je da vodu dobivenu iz povrinskih izvorita treba (u pravilu) prije njezine

distribucije potroaima podvri kondicioniranju, tako da su pored investicijskih prisutni i relativno

visoki pogonski trokovi.

(3) Upodzemna izvoritaubrajamo:

(a) podzemne vode sa slobodnim vodnim

licem,

(b) podzemne vode pod tlakom (arteke isubarteke vode),

(c) izvorske vode.

Podzemna izvorita se openito za vodoopskrbu smatraju najprikladnijim, tako da ih je zbog

sljedeih razloga potrebno preferirati:

(i) vodonosi su slojevi najee povrinski zatieni debljim slojem od izravnih oneienja,

(ii) (naelno) izdane koliine podzemnih voda su vrlo esto prirodno filtrirane (bezbojne i bez

mutnoe), tj. kvaliteta vode (fizikalno kemijska i mikrobioloka svojstva) je daleko bolja u

odnosu na povrinske vode, tako da obino ne zahtijevaju viestruke i skupe faze

kondicioniranja,

(iii) podzemne vodeesto izbijaju na povrinu, zbogega zahvatne graevine nisu skupe,

(iv) lokacija nalazita podzemnih voda je najee povoljna (visinski i po udaljenosti) spram

potroaa, tako da se voda uglavnom transportira bez veih pogonskih trokova.

41


42/423

Jedino su u pogledu kvalitete problematine podzemne vode krakih izvora u sluaju kada one

predstavljaju izlazponornica, koje su u stvari povrinska (lana podzemna) voda.

Neovisno o kojoj se vrsti izvorita radi, potrebno je kod njegovog konanog odabira u svrhu

vodoopskrbe prikupiti opsene geoloke, hidrogeoloke i geomehanike podloge, kako bi se

raspolagalo s bitnim podacima o iskoristivosti i uvjetima izgradnje vodozahvatnog objektaodreenog izvorita.

Kod analize izvorita svakako treba spomenuti i problem koji je danas, zbog stalnog poveanja

oneienja, sve prisutniji, a to je problem zatite izvorita.

Zatita izvorita ostvaruje se organiziranjem zona zdravstvene zatite izvorita na slivnim

podrujima.

Te zone predstavljaju posebno izdvojene prostore koji obuhvaaju izvorite i dio slivnog podruja

koje ga napaja. Na takvom je prostoru propisan zdravstveni reim koji garantira zatitu izvorita od

oneienja (zagaenja) i odravanje potrebne kvalitete vode.

Zato svaka projektna dokumentacija koja se odnosi na izvorite mora u skladu sa zakonskom

regulativom kao sastavni dio sadravati i projekt zatite izvorita Elaborat zona sanitarne zatite,ija je izrada propisana Pravilnikom o uvjetima za utvrivanje zona sanitarne zatite izvorita(NN

66/11 i 47/13).

42


43/423

1.5. VODOZAHVATI

Vodozahvati su graevine kojima se zahvaa vode iz izvorita i

odvodi prema potroaima.

Vrsta vodozahvata ovisi o karakteru izvorita, tako da razlikujemo:

(1) vodozahvate atmosferskih izvorita,

(2) vodozahvate povrinskih izvorita,

(3) vodozahvate podzemnih izvorita.

1.5.1. VODOZAHVATI ATMOSFERSKIH IZVORITA

Primjena ovih vodozahvata je najea na krkim terenima i primjerena za manja naselja.

Osnovu vodozahvata atmosferskih izvorita inizahvatna graevina ija je povrina obraena daprihvati i usmjeri pale oborine prema jednoj toki, slika 1.5::01.

43


44/423

Slika 1.5::01 Vodozahvat atmosferskih izvorita

(a) zahvatna graevina; (b) cisterna

1 sabirna povrina; 2 odvod sakupljene vode; 3 muljni ispust; 4 ograda; 5 obodni kanal; 6 sabirna komora

(vodosprema); 7 dovod sakupljene vode; 8 zahvatna komora; 9 pjeani filtar

44


45/423

Izraz atrnja iligustirnaupotrebljava se kao sinonim za vodozahvat koji se sastoji odzahvatne

graevine (sabirne povrine)icisterne za vodu. Cisternom se rjeava varijacija u potronji vode u

odnosu na prispjelu koliinu palih oborina.

Funkcionalne dimenzije ovih graevina naelno se odreuju pomou rauna vjerojatnosti za

najduu suu i najmanje godinje oborine u projektnom razdoblju (15 do 30 [godina]). No, u praksi

se pristup pojednostavljuje pretpostavljajui danajdulja sua trajem[d] (obinom= 90 [d]), a

podatak onajmanjoj godinjoj visini oborina,Hg,min[mm], za usvojeno projektno razdoblje dobije se

obradom podataka s najblie kiomjerne stanice.

Ako jeNk[stanovnik]broj stanovnika na kraju projektnog razdoblja,qsp[l stanovnik-1 d-1]specifina

potronja vodeic[1]koeficijent otjecanjasa sabirne povrine, onda je njezina minimalno potrebna

veliina,Ap[m

2

], definirana izrazom:

Volumen cisterne,Vc[m3], treba biti dostatan za cjelokupnu potronju u vrijeme sue, tj.m[d], takoda je definiran izrazom:

(1.5-01)

(1.5-02)

45


46/423

Sabirne povrine i cisterne izvode se od vodonepropusnog betona. Takoer je potrebno sabirnu

povrinu zatiti ogradom visine barem 1.5 [m], a cisternu zatvoriti (iz zdravstvenih razloga) i

ugraditi pjeani filtar ispredzahvatne komore (radi dobivanja filtrirane vode). Kod cisterne seizvodi i termika izolacija koja se uglavnom postie nasipavanjem sloja zemlje debljine cca 0.5 [m].

1.5.2. VODOZAHVATI POVRINSKIH IZVORITA

Vodozahvate povrinskih izvorita moemo klasificirati na:

(1) vodozahvate na rijekama (u prirodnom ili u reguliranom stanju),

(2) vodozahvate na (2a) jezerima (prirodnim akumulacijama), (2b) umjetnim akumulacijama i

(2c) kanalima,

(3) vodozahvate na morima.

Pored ovih postoje i vodozahvati povrinskih izvorita koji se u samoj tehnici zahvaanja vode vrlo

malo razlikuju od navedenih, ali sadre odreene specifinosti, kao npr.:

(i) vodozahvati na planinskim potocima, koji su kao izvorita u pravilu nezagaeni i predstavljajuidealna rjeenja za opskrbu vodom. Nedostatak im je to suesto vrlo udaljeni od potroaa,

(ii) vodozahvati na plitkim rijenim tokovima.

46

1 5 2 1 V d h ti ij k


47/423

1.5.2 1. Vodozahvati na rijekama

Kod projektiranja rijenih vodozahvata potrebno je da uz prethodno navedene ope znaajke:

(i) poloaj vodozahvata osigurava ravnomjerno optjecanje vode oko samog objekta,

(ii) suenje korita rijeke uvjetovano prisustvom vodozahvata bude minimalno, kako ne bi dolazilo

do deformacija rijenog korita,

(iii) vodozahvat bude smjeten uzvodno od mjesta uputanja otpadnih voda u vodotok,

(iv) vodozahvat bude izveden na mjestu u rijenom koritu na kojemu se ne primjeuje intenzivno

taloenje rijenog nanosa i ne deava ruenje obale (kao rezultat odronjavanja ili klizanja),

(v) vodozahvat ne bude lociran na mjestu gdje se formira ili nagomilava led,

(vi) vodozahvat na plovnim rijekama bude smjeten izvan plovnog puta.

Prema tome, pravilan izbor rijenog vodozahvata mogu je jedino na osnovi detaljne analize

spomenutih znaajki i njihovom kompleksnom sagledavanju.

Danas ne postoji sasvim odreena i ope prihvaena klasifikacija vodozahvata na rijekama.

Razlog tome lei u injenici to postoje znaajne specifinosti projektiranih i izvedenih rijenihvodozahvata.

Meutim, generalno se ipak mogu nazrijetietiri osnovne vrste rijenih vodozahvata:

47


48/423


49/423

Slika 1.5::02Sheme fiksnih priobalnih vodozahvata

(a) sa crpkama u posebnoj zgradi; (b), (c) i (d) sa crpkama u vodozahvatu

1 zahvatna komora; 2 ulazni otvori s reetkama; 3 mrea; 4 pregrada; 5 usisna cijev; 6 crpni spremnik; 7 crpka;8 zgrada crpne stanice; 9 potisni cjevovod; NV niski vodostaj; VV visoki vodostaj; Hst,us usisna statika visina dizanja

Osnovni dio ove vrste vodozahvata jezahvatna komora, obino armiranobetnoska, iji prednji zid

zalazi neposredno u rijeno korito. U zahvatnu komoru voda ulazi kroz otvore s reetkama,

smjetenim u prednjem zidu, i zahvaa crpljenjem kroz usisnu cijev. Reetke se ugrauju radi

spreavanja ulaska u zahvatnu komoru relativno krupnijih predmeta koje pronosi rijeka.

49


50/423


51/423

Slika 1.5::03 Shema vodozahvata u rijenom koritu

(a) vodozahvat; (b) detalj vodozahvatne betonske glave

1 vodozahvatna glava; 2 gravitacijski tlani cjevovod; 3 sabirna komora; 4 usisna cijev; 5 crpni spremnik;

6 crpna stanica; 7 potisni cjevovod; 8 reetka; 9 ulazni difuzor

(difuzor= ulazni, prorupani ili reetkom opremljeni dio cjevovoda)

U koritu rijeke, na odabranom mjestu zahvaanja vode, izvodi se vodozahvatna glava na koju se

(do sabirne komore) nastavlja gravitacijski tlani cjevovod. Cjelokupna konstrukcija i opremavodozahvata ove vrste je u biti istovjetna fiksnom priobalnom vodozahvatu sa slike 1.5::02, s

razlikom to voda ne ulazi kroz otvore nego gravitacijskim cjevovodom.

Radi neprekidnosti vodoopskrbe potrebna su barem dva gravitacijska cjevovoda s po dvije crpke.

51

U odreenim uvjetima (obalni profil amplitude vodnih razina) mogue je kod visokih vodostaja


52/423

U odreenim uvjetima (obalni profil, amplitude vodnih razina) mogue je kod visokih vodostaja

vodu zahvaati i kroz otvore predviene u prednjem zidu sabirne komore, slika 1.5::04, dakle, kao

i kod fiksnog priobalnog vodozahvata.

Slika 1.5::04Shema kombiniranog vodozahvata u rijenom koritu

(a) vodozahvat; (b) detalj armiranobetonske vodozahvatne glave

1 vodozahvatna glava; 2 gravitacijski tlani cjevovod; 3 sabirna komora; 4 usisna cijev; 5 crpni spremnik;

6 ulazni otvor s reetkom; 7 reetka; 8 ulazni difuzor

(3)Plovni vodozahvati, slika 1.5::05, su zapravo plovne crpne stanice koje se sastoje od crpkipostavljenih nabaruiliponton, tako da se visinski poloaj crpki mijenja s oscilacijama vodostaja,

pri emu usisna visina ostaje stalna, dok se potisna visina mijenja promjenom vodostaja (nii

vodostaj vea potisna visina, i obrnuto).

Ove vodozahvate treba uz naelu smjestiti u rijenim zaljevima gdje su eliminirana mogua

oteenja vodozahvata prouzrokovana udarom leda ili balvana koje pronosi voda.

52


53/423

Slika 1.5::05Shema plovnog vodozahvata

1 usisna cijev; 2 crpna stanica; 3 bara ili ponton; 4 elastini potisni cjevovod

Radi zadravanja plovne crpne stanice na jednom mjestu potrebno je njeno osiguranje sidrima.

(4)Pokretni priobalni vodozahvatisu u biti crpne stanice tipa uspinjae, slika 1.5::06. Crpke susmjetene na kolicima ili vagonu koji se u granicama promjene vodostaja kreu po kolosijeku

poloenom okomito na rijeni tok. Voda se zahvaa crpkama iz rijeke kroz krajeve usisnih cijevi

zatienih sitima.

Uzdu kolosijeka se polae fiksni potisni cjevovod s vertikalnim odvojcima na koje se prikljuuje

elastini potisni cjevovod. Pri potiskivanju vode u jedan od odvojaka, ostali su zatvoreni.

53


54/423

Slika 1.5::06Shema pokretnog priobalnog vodozahvata

1 pokretna crpna stanica; 2 vitlo; 3 usisna cijev; 4 fiksni potisni cjevovod; 5 vertikalni odvojci;6 elastini potisni cjevovod; 7 kolosijek

Vrijeme zadravanja vagona ili kolica na jednom mjestu vertikalne pozicije istovjetno je trajanju

pripadnog vodostaja.

1.5.2 2. Vodozahvati na jezerima, umjetnim akumulacijama i kanalima

Kod zahvaanja vode iz jezera, umjetnih akumulacija i kanala (voda stajaica) mogu se u naelu

koristiti vodozahvati veine vrsta opisanih prethodno. Odreene posebnosti su uvjetovane

spoznajama da kod ovih vodozahvata treba izbjegavati njihovo lociranje na mjestima (zonama):

54

(i) naglih promjena obalnih pokosa,


55/423

(ii) nepovoljnih geomehanikih uvjeta,

(iii) intenzivnog taloenja nanosa,

(iv) pojave leda,

(v) skupljanja naplavina i akvatinog bilja,

(vi) izraenijih temperaturnih oscilacija vode,

(vii) oneienja (zagaenja) vodnog bazena otpadnim vodama, u kom sluaju treba paljivoanalizirati strujanja vodnih masa koja nastaju u bazenima i izazivaju nepovoljno premjetanje

oneienja koje dospijeva u vodu.

Dakle, vodozahvat se nastoji smjestiti tamo gdje je mogue dobiti najistiju (najkvalitetniju) vodu.

Openito, voda u jezerima, umjetnim akumulacijama i kanalima je u odnosu na rijenu vodukarakterizirana manjom mutnoom, ali zato esto puta izraenijom bojom i mirisom (kao posljedica

biljnog i ivotinjskog svijeta).

(1)Vodozahvati na jezerimase u odnosu na rijene vodozahvate uglavnom razlikuju po rjeenju

zahvatne graevine.

Za zahvaanje manjih vodoopskrbnih koliina je na slici 1.5::07(a) prikazana vodozahvatna glava

izvedena od elinih ili plastinih cijevi, zatiena reetkom i izdignuta od dna 5 do 6 [m].

55


56/423

Kod zahvaanja veih koliina vode mogue je kao zahvatnu graevinu koristiti vodozahvatni

toranj, slika 1.5::07(b), gdje su ulazni otvori za vodu postavljeni na nekoliko visina kako bi se usvako doba godine mogla zahvaati najkvalitetnija voda.

Ovakva vrsta zahvatne graevine koristi se i kod akumulacija.

(2)Vodozahvati na akumulacijama takoer mogu biti zasnovani na nekoliko naela zahvaanja

vode, od kojih su najei prikazani na slici 1.5::07(b) i (c). Ovaj potonji princip zahvaanja vode

odnosi se na sluaj kada je zahvatna graevina izvedena u sklopu betonske pregrade (brane).

(3) Vodozahvati na kanalima su po konstrukcijskim osobinama veinom analogni s rijenim

vodozahvatima.

Zahvatne graevine su najee obalnog tipa, slika 1.5::07(d1), ili smjetene na dnu kanala, slika

1.5::07(d2).

56


57/423

Slika 1.5::07Shema zahvatnih graevina

(a) na jezeru; (b) na jezeru i akumulaciji; (c) na akumulaciji; (d) na kanalu

1 gravitacijski tlani ili usisni cjevovod; 2 ulazni otvori s reetkama; 3 reetka; 4 ulazni difuzor

NV niski vodostaj; SV srednji vodostaj; VV visoki vodostaj

57

1.5.2 3. Vodozahvati na morima


58/423

Prilikom izbora naina zahvaanja morske vode neophodno je sagledati specifinosti morskog

priobalja:

(i) utjecaj djelovanja morskih valova, morskih struja i promjena morskih razina,

(ii) geoloke i geomehanike prilike priobalnog pojasa i eventualni donos nanosa,

(iii) prisustvo akvatine flore i faune u morskoj vodi (obratanje),

(iv) korozivno djelovanje morske vode.

Zahvat morske vode moe biti smjeten na:

(a) otvorenoj obali,

(b) prirodno zatienom zaljevu,

(c) unutar (lukog) akvatorija zatienog graevinom tipalukobranilivalobran.

U pogledu sigurnosti konstrukcije vodozahvata (dinamiko djelovanje morskih valova i struja),

najvee pogodnosti prua smjetaj morskih vodozahvata u akvatoriju. Meutim, ako se radi o

lukom akvatoriju, to su u pravilu i zone najvee koncentracije zagaenja, to moe bitieliminatornim u smislu koritenja takve lokacije za vodoopskrbu.

Bez obzira koja se vrsta i mjesto morskog vodozahvata odabire, dobro poznavanje tehnologije

izvoenja pomorskih radova i ponaanja objekta u uvjetima eksploatacije (s obzirom na specifini

karakter morske sredine), ostaju temeljni parametri uspjenog zahvaanja morske vode.

58


59/423

1.5.3. VODOZAHVATI PODZEMNIH IZVORITA

Vrsta graevine za zahvaanje podzemne vode prvenstveno ovisi o dubini njenog rasprostiranja,

dubini toka podzemne vode i njegovoj izdanosti.

Sukladno ovim pokazateljima, vodozahvati podzemnih izvorita se mogu svrstati u tri skupine:

(1) horizontalni vodozahvati,

(2) vertikalni vodozahvati: (2a) kopani, (2b) bueni i (2c) zabijeni zdenci,

(3) graevine za kaptau izvora.

1.5.3 1. Horizontalni vodozahvati

Ova vrsta vodozahvata, slika 1.5::08, se koriste kada je podzemna voda sa slobodnim vodnim

licem relativno plitko (5 do 7 [m] ispod povrine terena ) i s manjom dubinom toka.

59


60/423

Slika 1.5::08Definicijska shema horizontalnog vodozahvata

1 povrina terena; 2 vodonosni sloj; 3 vodonepropusni sloj; 4 stati ka razina podzemne vode; 5 horizontalni vodozahvat;

6 sabirni zdenac; 7 razina vode u sabirnom zdencu; 8 usisna cijev; 9 crpka; 10 potisni cjevovod;11 smjer strujanja podzemne vode

Horizonatlni vodozahvati se prvenstveno izvode kao drenane cijevi i vodozahvatne galerije,

poloene u donjoj zoni vodonosnog sloja (obino neposredno na podinu) i najee okomito na

smjer strujanja podzemne vode. U cijevi i galerije voda dotjee gravitacijski i otjee sa slobodnim

vodnim licem usabirni zdenac, odakle se dalje potiskuje crpkama.Oko drenanih cijevi i vodozahvatnih galerija ugrauje se pjeano ljunanifiltar. Njegova je

zadaa da sprijei unoenje (u cijevi i galerije)vrstih estica iz vodonosnog sloja.

60

Konstrukcije horizontalnih vodozahvata moemo klasificirati na:


61/423

j

(1) rovovske vodozahvate,

(2) cijevne vodozahvate,

(3) vodozahvatne galerije ili galerijske vodozahvate.

(1)Rovovski vodozahvati, slika 1.5::09(a), su horizontalni vodozahvati s kamenom (tucanikom)

ispunom, filtarskim pjeano ljunanim zasipom i nepropusnim glinenim slojem (ekranom), koji

ima funkciju zatite vodozahvata od oneienja s povrine terena.

(2) Cijevni vodozahvati, slika 1.5::09(b), se najee izvode od keramikih, betonskih,

armiranobetonskih ili plastinih cijevi, prorupanih na gornjoj polovini. Cijevi su krunog ili jajolikog

profila, s filtarskim pjeano ljunanim zasipom i glinenim ekranom.

(3)Vodozahvatne galerijese obino izvode od betona i armiranog betona. Slue za zahvaanje

relativno veih koliina vode. Uglavnom su prohodne, krunog ili jajolikog profila. Stoga su

minimalne dimenzije jajolikih profila,B/H= 700/1 600 [mm], a krunih,D= 1 000 [mm].

Na slici 1.5::09 (c) prikazan je popreni presjek prohodne, jajolike, armiranobetonske galerije s

bonim otvorima u stjenkama. U visini otvora je izveden filtarsko ljunani zasip, a po po potrebise ugrauje i nepropusni glineni ekran.

61


62/423

Slika 1.5::09 Sheme horizontalnog vodozahvata

(a) rovovski vodozahvat; (b) cijevni vodozahvat; (c) vodozahvatna galerija1 povrina terena; 2 vodonosni sloj; 3 vodonepropusni sloj; 4 kamena (tucanika) ispuna; 5 prorupana cijev; 6 galerija;

7 boni otvori; 8 ljunani zasip; 9 pjeani zasip; 10 nepropusni glineni sloj; 11 materijal od iskopa

Proraun dotoka u horizontalne vodozahvate (galerije) poloene na vodoravnom

vodonepropusnom sloju, odnosno u donjoj zoni toka podzemne vode sa slobodnim vodnim licem,

slika 1.5::10, zasniva se na Dupuitovoj postavci i analizi ustaljenog strujanja kada je koliinacrpljenja u ravnotei s dotokom.

62


63/423

Slika 1.5::10Strujanje podzemne vode prema galeriji

1 povrina terena; 2 vodonosni sloj; 3 vodonepropusni sloj; 4 stati ka razina podzemne vode; 5 depresijska ploha

(dinamika razina podzemne vode)

Tada je dotok,Q [m3 s-1], u horizontalnu galeriju pravokutnog poprenog profila za sluaj njenog

dvoranskog prihranjivanjadan izrazom:

a za sluajjednostranog prihranjivanjaizrazom:

(1.5-03)

(1.5-04)

63

gdje su:

k k fi ij t j i j [ 1]


64/423

k - koeficijent procjeivanja, [m s-1],

Lg- duljina galerije, [m],

Ho - dubina (toka) podzemne vode, [m],

ho - dubina vode u galerijskom vodozahvatu, [m],

Bo - irina utjecaja galerije, [m].

1.5.3 2. Vertikalni vodozahvati

Ovi se vodozahvati izvode kao:

(1) kopani zdenci,

(2) bueni zdenci,

(3) zabijeni zdenci.

Za javne je vodovode najrairenija primjena buenih zdenaca, a u nekim sluajevima i kopanih

zdenaca. Zato

e se ovdje analizirati ove dvije skupine zdenaca. Zabijeni zdenci su primjereni zaindividualnu vodoopskrbu.

64

(1)Kopani zdencise obino koriste radi dobivanja podzemne vode sa slobodnim vodnim licem

koja se nalazi na dubinama do 20 (iznimno do 40) [m].


65/423

j ( ) [ ]

Samo u rijetkim sluajevima ovi se zdenci koriste za dobivanje artekih i subartekih voda podmanjim tlakom.

Kopani zdenci se preteno izvode kao nepotpuni, tako da je dotok kroz dno i kroz otvore u

stjenkama zdenca, slika 1.5::11.

Slika 1.5::11 Shema nepotpunog kopanog zdenca

1 povrina terena; 2 vodonosni sloj; 3 vodonepropusni sloj; 4 stati ka razina podzemne vode;

5 dinamika razina podzemne vode; 6 no; 7 pjeanoljunani filtar; 8 poploenje;

9 glinena brtva; 10 - otvori

65

Unutarnji promjer zdenca,D[m], uglavnom ne prelazi 3 do 4 [m], dok dubina vode u zdencu,ho[m], treba (radi njenog zahvaanja) iznositi najmanje 1 (bolje 2) [m].


66/423

Kod manjih dubina toka podzemne vode izvode se i potpuni zdenci.Ako izdanost jednog zdenca ne zadovoljava, umjesto poveanja njegovoga promjera poveava

se broj zdenaca, dakle, izvodi segrupa zdenaca.

Tada se zdenci obino rasporeuju uzdu linije okomito na smjer strujanja podzemne vode, slika

4.5::11, i meusobno spajaju:

(i) sifonskim cjevovodom (ako je do razine vode u zdencu najvie 7 [m]),

(ii) gravitacijskim tlanim cjevovodom (za sluaj artekih i subartekih voda),

(iii) potisnim cjevovodom (posredstvom podvodnih crpki, ako je do razine vode u zdencu vie

nego to je usisna visina sifonskog cjevovoda).

Promjer dovodnog cjevovoda se idui prema sabirnom zdencu sukcesivno poveava.Radi samoienja profila, sifonski se cjevovodi polau s neznatnim usponom prema sabirnom

zdencu, a gravitacijski i potisni s neznatnim padom.

Zahvaanje prispjele vode ostvaruje se u pravilu iz sabirnog zdenca, koji se esto koristi i kao

objekt u kojemu su smjetene crpke za daljnje potiskivanje vode, slika 1.5::12.

Pri tome poloaj sabirnog zdenca i crpne stanice moe biti rubno (na kraju grupe zdenaca), slika

1.5::12(A) ili centralno, slika 1.5::12(B).

66


67/423

Kopani zdenci se mogu izvoditi:

(a) na licu mjesta,


68/423

(b) montano.

(a)Izvedba kopanih zdenaca na licu mjestaje primjerena ako podzemna voda nije duboko, ako

kod iskopa nema obruavanja materijala i u sluaju veih promjera zdenaca.

Nakon iskopa zidanje se vri mjesnim materijalom (lomljenim kamenom ili opekom), u gornjem

dijelu u mortu, a u donjem dijelu, koji prima vodu, u suho, slika 1.5::13(a).

Kopani zdenci se na licu mjesta mogu izvoditi i od kalupnog betona i armiranog betona.

(b)Izvedba kopanih zdenaca montanopredstavlja suvremeni nain gradnje ovih zdenaca. Sastoji

se u sputanju gotovih (montanih) betonskih ili armiranobetonskih prstenova, najee

postupkom potkopavanja,

Slika 1.5::13Izvedba kopanih zdenaca

(a) na licu mjesta; (b) montano

1 povrina terena; 2 vodonosni sloj; 3 vodonepropusni sloj; 4 zidanje u suho; 5 zidanje u mortu; 6 betonski prsten; 7 no

68

Ovaj se postupak sastoji u tome da se na mjestu izvedbe zdenca postavi prvi (najdonji) prsten, koji

na donjem obodu ima izveden lijevanoeljezni elini ili armiranobetonski no ija je funkcija


69/423

na donjem obodu ima izveden lijevanoeljezni, elini ili armiranobetonski no, ija je funkcija

lake prodiranje prstenova u tlo. Zatim se zdenac po cijelom unutarnjem obodu lagano iravnomjerno potkopava tako da postavljeni prsten polagano tone uslijed vlastite teine.

Kada prvi prsten bude potpuno utisnut u tlo, nad njim se postavlja sljedei i postupak se ponavlja

sve dok se ne postigne projektirana dubina.

Ako prilikom izvedbe kopanog zdenca sile trenja nadvladaju optereenje vlastitom teinom

prstenova, postavlja se dodatno optereenje (npr. vreama cementa,elinim profilima i sl.)

U prstenovima koji su u zoni toka podzemne vode izvode se otvori za ulazak vode u zdenac.

Duljina prstenova je obino 1 [m].

Razlozi postavljanja filtra i glinene brtve istovjetni su onima kod horizontalnih vodozahvata.

(2)Bueni zdencise primjenjuju za dobivanje podzemne vode na veim dubinama rasprostiranjanjezinog toka, od desetak do nekoliko stotina metara,i njegove vee dubine (debljine).

Ova se vrsta zdenaca moe koristiti za dobivanje podzemnih voda sa slobodnim vodnim licem i

pod tlakom (artekih i subartekih voda). U oba sluaja zdenci mogu biti izvedeni kao potpuni i

nepotpuni.

69


70/423


71/423

Slika 1.5::14 Osnovni dijelovi buenog zdenca

1 glava; 2 tijelo; 3 filtar

71

(a)Glava zdencau konstrukcijskom pogledu predstavlja vezu ua buotine s tijelom zdenca pri

izlazu na povrinu tla. Njena je temeljna zadaa zatita zdenca od prodiranja povrinskih

oneienja u zdenac U irem smislu pod glavom zdenca podrazumijevamo i ostale elemente koji


72/423

oneienja u zdenac. U irem smislu pod glavom zdenca podrazumijevamo i ostale elemente koji

slue za mjerenje i kontrolu (razine vode, tlaka, temperature, uzimanje uzoraka) te za odvod vode(potisne cijevi, fasonski komadi, crpni agregati).

(b)Tijelo zdencase sastoji od jednog ili vie koncentrinih nizova cijevi, ija je glavna zadaa da

omogue dovod vode na povrinu terena. Dodatno, tijelo zdenca prua efikasnu zatitu protiv

obruavanja stijenki buotine, titi usisnu cijev i kuite podvodne crpke te sprjeava gubitak vode

u druge (suhe) slojeve na njenom putu do povrine.

(c) Filtar je dio zdenca koji ima zadau da prihvati podzemnu vodu iz vodonosnog sloja i

istovremeno onemogui unoenje vrstih estica tla u zdenac. To je najvaniji i najosjetljiviji dio

zdenca o kojemu bitno ovisi izdanost (kapacitet) i pogonska trajnost zdenca.

U konstrukcijskom pogledu filtre moemo podijeliti na:

mreaste filtre, koji se sastoje od prorupane cijevi omotane specijalnim mesinganim, bakrenim,

(nehrajuim) elinim ili plastinim mreama. Perforacije su krune, ovalne ilietvrtaste, a gustoa

mree je u funkciji dominantnog promjeravrstih estica vodonosnog sloja,

prorupane filtre, koji se sastoje od prorupanih elinih cijevi. Ovisno o konstrukciji prorupanja

postoji vie vrsta ovih filtara,

ljunane filtre, koji se sastoje od prorupane cijevi oko koje je postavljen ljunani omotaodgovarajuegranulacije, izveden u jednom ili vie slojeva. Odnos srednjeg promjera zrna ljunka i

materijala vodonosnog sloja treba iznositi 5 do 10. Ovaj se odnos primjenjuje i za susjedne slojeve

ljunanog omotaa, ija debljina ne smije biti manja od 50 [mm].

72

Prilikom odabira konstrukcije filtra treba voditi rauna da hidrauliki otpor filtra bude to manji.


73/423

Naini izvedbe buenih zdenaca, slika 1.5::15, ponajvie ovise o dubini rasprostiranja podzemnevode, karakteru geolokih slojeva kroz koje prolazi buotina i od potrebne dubine zdenca.

Slika 1.5::15Shema izvedbe buenih zdenaca

(a) s jednom zatitnom cijevi; (b) s nizom zatitnih cijevi

(a1) nakon sputanja zatitne i radne cijevi; (a2) nakon ugradnje filtra i izvlaenja radne cijevi

(b1) nakon sputanja niza zatitnih cijevi; (b2) nakon ugradnje filtra i odsijecanja zatitnih cijevi

1 povrina terena; 2 statika razina podzemne vode; 3 zatitna cijev; 4 radna cijev; 5 filtar; 6 brtva; 7 vodonepropusni sloj

73


74/423

U sluaju manjih dubina (40 do 50 [m]), koriste se relativno jednostavne konstrukcije poput one na

slici 1.5::15(a), gdje se cilindrina buotina uvruje elinom zatitnom cijevi. Ta se cijev

priblino sputa do gornje granice toka podzemne vode. Nakon toga se u buotinu sputaradna

cijevmanjeg promjera, koja see do donje granice vodonosnog sloja i donekle se utiskuje u

vodonepropusni sloj. Zatim se sputa jedan od tipova filtra, manjeg promjera od radne cijevi.

Poslije ugradnje filtra uklanja se iz buotine radna cijev, a prstenasti prostor izmeu filtra i zatitnecijevi brtvi se s pomou ugraenih brtvi.

Pri veim dubinama rasprostiranja podzemne vode, uslijed poveanja otpora pobijanju zatitnih

cijevi, koristi se niz zatitnih cijevi s postupno sve manjim promjerom, slika 1.5::15(b). Nakon to

se s cijevi promjeraD1[mm] dosegne najvea mogua dubinah1[m], sputa se u buotinu cijev

najblieg manjeg promjeraD2na dubinuh2, koja trpi otpor zemljita samo na visinih2-h1. Ako

potrebna dubina nije dosegnuta drugom cijevi, nastavlja se treom cijevi jo manjeg promjeraD3,

itd. Na kraju, na donjem dijelu posljednje cijevi postavlja se filtar, a cijev se povlai prema gore na

visinu koja odgovara visini filtra. Preostale zatitne cijevi, izuzev vanjske, odsijecaju se iznutra

sjekaem cijevi, a prstenasti prostor izmeu susjednih cijevi se brtvi.

Pojedinana visina zatitnih cijevi ovisi o nainu buenja i sastavu tla, tako da priudarnom

buenjuiznosi 20 do 25 [m], a prirotacijskom buenjui do 500 [m].Prilikom zahvaanje veih koliina vode izvodi se grupa zdenaca i objedinjuje u jedinstveni sustav

vodozahvatnih objekata, meusobnog rasporeda kao to je za sluaj kopanih zdenaca prikazano

na slici 1.5::12. Naravno, raspored zdenaca se moe razlikovati od prikazanog.

Naini spajanja buenih zdenaca su takoer istovjetni nainima spajanja kopanih zdenaca.

74


75/423


76/423

Slika 1.5::16Strujanje podzemne vode prema obinom zdencu

(a) potpuni zdenac; (b) nepotpuni zdenac

1 povrina terena; 2 vodonosni sloj; 3 vodonepropusni sloj; 4 stati ka razina podzemne vode; 5 depresijska ploha

(a) Dotok, Qpo [m3 s-1], prema potpunom obinom zdencu, slika 1.5::16(a), dobiven je pod

analognim pretpostavkama (Dupuit) kao i dotok u galeriju. Dan je izrazom:

gdje su:

Ro radijus utjecaja zdenca, [m],

ro

unutarnji radijus zdenca, [m].

(1.5-05)

76


77/423

(b)Dotok,Qno[m3 s-1],prema nepotpunom obinom zdencu, slika 1.5::16(b), ne moe biti dobivenna temelju Dupuitove postavke, jer postoji strujanje i s izrazitim vertikalnim komponentama brzine,

koje nije zanemarivo. Radi toga je izvod formula za dotok prema ovome tipu zdenca vrlo sloen

(moe se npr. upotrijebiti teorija potencijalnog strujanja), tako da se za praktine potrebe koristi

gotovim formulama kao npr. formulom Girinskog:

gdje jeso[m] snienje razine podzemne vode u zdencu.

Formula vrijedi ako jeho


78/423

Slika 1.5::17Strujanje podzemne vode prema artekom ili subartekom zdencu

(a) potpuni zdenci; (b) nepotpuni zdenac

(a1) i (b1) arteki zdenac; (a2) i (b2) subarteki zdenac

1 povrina terena; 2 vodonepropusni krovinski sloj; 3 vodonosni sloj; 4 vodonepropusni sloj; 5 stati ka razina podzemne vode;

6 depresijska ploha

78


79/423


80/423

Naglasimo da svi prethodni izrazi vrijede za proraun dotoka samo prema jednom zdencu, pri

emu je kod zdenaca pod tlakom snienje razine podzemne vode linearno proporcionalno s

dotokom, dok je kod zdenaca u strujanju sa slobodnim vodnim licem ta veza nelinearna.

Ova je injenica bitna za proraun dotoka premagrupi zdenaca, jer se u sluaju linearne ovisnostidotoka i snienja moe primijenitinaelo superpozicijena kojemu se onda dalje izvode formule za

dotok prema zdencima.

Meutim, kod nelinearne ovisnosti proraun dotoka prema grupi zdenaca je osjetno sloeniji.

80


81/423

1.5.3 3. Graevine za kaptau izvora

Izvoripredstavljaju prirodno izlaenje podzemnih voda na povrinu terena.

Zbog (u pravilu) visoke zdravstvene kvalitete izvorske vode, kao i relativno jednostavnog naina

njenog zahvaanja, nastoji se uvijek za vodoopskrbu, ako je ikako mogue, koristiti izvorsku vodu.

Najopenitije, postoje dvije vrste izvora:

(1) uzlazni izvori,

(2) silazni izvori.

(1)Uzlazni izvorise formiraju probijanjem u povrinske slojeve tla podzemnih voda pod tlakom, akao rezultat naruavanjavrstoe vodonepropusnih krovinskih slojeva.

(2)Silazni izvorinastaju kao rezultat isklinjavanja na povrinu tla vodonosnih slojeva koji lee na

vodonepropusnoj podlozi i sadre vodu bez tlaka.

Graevine za zahvaanje izvorske vode nazivaju sekaptae, a proces sakupljanja izvorske vode

naziva sekaptiranje izvora.

81

Ove graevine se razliito izvode, ovisno o vrsti izvora.

(a)Kaptiranje uzlaznih izvora, slika 1.5::18(a), se provodi kaptanom graevinom u viduvodne


82/423

komore(vodospreme) koja se izvodi nad mjestom najjaeg izviranja vode. Ako voda izvire krozispucali stjenski povrinski sloj, tada taj sloj treba oistiti i u sluaju iznoenja vrstih estica

ugraditi filtar. Filtar treba izvesti i ako voda izvire kroz povrinski pjeskovitoljunani sloj.

Slika 1.5::18Sheme kaptiranja

(a) uzlaznog izvora; (b) silaznog izvora

1 vodna komora; 2 zasunska komora; 3 filtar; 4 kosa krila; 5 ventilacijska cijev; 6 normalna (radna) razina vode;

7 najvia dozvoljena razina vode; 8 odvodni cjevovod; 9 preljevna cijev; 10 ispusnopreljevna cijev;

11 - otvori; 12 povrina terena; 13 nepropusni glineni sloj

82


83/423

1.6. CRPNE STANICE


84/423

Crpne stanice su graevine s pripadnom elektrostrojarskom

opremom, kojom se voda crpi i podie (potiskuje) na tlanu visinu

potrebnu za osiguranje zahtijevane raspodjele vode potroaima.

Crpne se stanice koriste ako izvorite nema energijskog potencijala u odnosu na vodoopskrbno

podruje, ili je raspoloivi nedovoljan, pa ga treba postii (osigurati) na umjetni nain.

Sukladno slikama 1.2::03 do 1.2::05, poloaj crpnih stanica i njihova izvedba su, izmeu ostaloga,

diktirani poloajem i kapacitetom vodozahvata, poloajem vodoopskrbnog podruja i vodospreme

(vodotornja), mogunostima proirenja vodoopskrbnog sustava te imovinsko - pravnim odnosima.

Osnovne dijelove crpne stanice, slika 1.6::01,ine:

(1) crpke (crpni agregati),

(2) crpni spremnik,

(3) strojarnica,

(4) komandna prostorija.

Crpne stanice u pravilu sadre i opremu za ublaavanje vodnog udara.

84


85/423

Neke od spomenutih vrsta i naina ugradnje centrifugalnih crpki prikazani su na slici 1.6::01.


86/423

Slika 1.6::01 Dijelovi crpne stanice s vrstama centrifugalnih crpki i nainima ugradnje

(a) vertikalna crpka suhe izvedbe; (b) vertikalna crpka mokre izvedbe; (c) horizontalna radijalna crpka suhe izvedbe;

(d) horizontalna aksijalna crpka suhe izvedbe

1 crpka; 2 crpni spremnik; 3 strojarnica; 4 komandna prostorija

U biti, proraun crpke (ili crpki) svodi se na definiranje snage elektromotora, kojime se masa vode

s jedne toke (npr. izvorita) crpi i potiskuje na drugu (npr. vodospremu).

Izraz za snagu,P[kW], na os crpke proizlazi iz energije potrebne za obavljanje odreenoga rada u

jedinici vremena i savladavanje unutarnjih otpora crpke. Ako se radi o vodi (= 1000 [kg m-3]),

tada izraz za snagu poprima oblik:

86

(1.6-01)


87/423

gdje su:

Q - protok (koliina crpljenja), [m3 s-1],

Hman - manometarska visina dizanja (vode), [m],

-koeficijent korisnog djelovanja crpke, [1].

Gornji izraz dajeteoretsku snagu crpke.

Za savladavanje tromosti sistema (polazni otpori) potrebno je jo oko 15 [%] rezervne snage.

Iznos rezerve ovisi, kako o veliini sistema, tako i od uvjeta rada.

Snaga crpke koja ukljuuje i rezervnu snagu, naziva seinstalirana snaga crpke,Pi.

(1)Protok, odnosno koliina crpljenja,Q, ovisi s jedne strane o potrebnim koliinama vode, a s

druge strane o reimu rada crpki, odnosno trajanju crpljenja.

Iz dosadanjih se analiza vodoopskrbnih sustava, slike 1.2::03 do 1.2::04, uoavaju dva osnovna

poloaja crpnih stanica prema ostalim graevinama u vodoopskrbnom sustavu.

(a) crpne stanice s izravnim potiskivanjem vode (glavnim dovodnim cjevovodom) od vodozahvata

do vodospreme, slika 1.2::04(d) do (f), ili s potiskivanjem vode (glavnim dovodno opskrbnim

cjevovodom) u razdjelnu mreu i/ili vodospremu, slika 1.2::04(a) do (c).

(b) crpne stanice s izravnim potiskivanjem vode u glavni opskrbni cjevovod i razdjelnu mreu,

slika 1.2::03.

87

Ako u vodoopskrbnom sustavu postoji i ureaj za kondicioniranje vode, tada se u prvom sluaju

voda najprije potiskuje do ureaja, a zatim (ako je s obzirom na lokalne visinske odnose potrebno)

od ureaja do vodospreme, ili od ureaja u glavni dovodno opskrbni cjevovod, a posredstvom

j i d U d l j d t k j ij ti k j d j


88/423

njega i u vodospremu. U drugom sluaju voda se takoer najprije potiskuje do ureaja zakondicioniranje vode, a potom u glavni opskrbni cjevovod i razdjelnu mreu.

Prema tome, uprvom e sluaju koliina crpljenja iznositi:

a u drugom, u satu najvee potronje:

(1.6-02)

(1.6-03)

gdje su:

Qmax- najvea dnevna potronja vode, [m3 d-1],

qmax - najvea satna potronja vode, [m3 s-1],

tp - vrijeme crpljenja [s d-1].

Vrijeme crpljenja je kod prorauna crpnih stanica vrlo znaajan ekonomski faktor, za koji treba

nastojati da ne prijee ukupno 16 [h] dnevno, a samo iznimno 20 [h] dnevno.

88

(2)Manometarska visina dizanja,Hman, je visina koju crpka treba savladati da bi se voda mogla

prepumpavati slika 1 6::02


89/423

prepumpavati, slika 1.6::02.

Slika 1.6::02Definicijska shema manometarske visine dizanja

89


90/423

a hidrauliki gubici,Htl, izrazom:

(1.6-08)


91/423

gdje jem[1] broj mjesta lokalnih gubitaka na usisnoj cijevi i tlanom cjevovodu.

Uz ove, pojedine oznake sa slike 1.6::02 imaju slijedee znaenje:

vus - brzina vode u usisnoj cijevi, [m s-1],

Lst - duljina usisne cijevi, [m],

Ltl - duljina tlanog cjevovoda, [m],

Dst - unutarnji promjer usisne cijevi, [mm],

Dtl - unutarnji promjer tlanog cjevovoda, [mm].

Poto je najee:

(1.6-09)

gdje je vtlbrzina vode u tlanom cjevovodu, [m s-1].

U praktinim se problemima obino izostavljaju lokalni gubici u tlanom cjevovodu, zbog njihovog

neznatnog doprinosa manometarskoj visini dizanja.

91


92/423

(3)Koeficijent korisnog djelovanja, , je promjenljiva veliina za pojedine odnoseQiHmancrpnih

agregata, slika 1.6::03, i bitno ovisi o njihovoj konstrukciji.

Naime, svaki agregat ima svoje unutarnje gubitke uslijed trenja, tako da se uvijek unijeta energija

ne iskoristi 100 [%] ve reducirano na koeficijent korisnog djelovanja


93/423

ne iskoristi 100 [%], vereducirano na koeficijent korisnog djelovanja,.

Najsvrsishodnije je koristiti crpne agregate kodmax.

Slika 1.6::03 Odnos Q H, Q P i Q

KrivuljeQH,QPiQsa slike 1.6::03 su triosnovne krivulje karakteristika crpke.

93

Osim ovih krivulja, kod analize rada crpkiesto je od interesa ikrivulja crpnog sustava.

Ova se krivulja dobije raunanjem manometarske visine dizanja za razliite protoke, slika 1.6::04.

Njeno je ishodite u statikoj visini dizanja,Hst

, za protokQ= 0.


94/423

Ako se na isti graf nacrta iQHkrivulja crpke, dobije se sjecite ovih dviju krivulja. Toka sjecita

jeradna toka crpnog sustavakoja pokazuje ostvareni kapacitet i visinu njegovog dizanja.

Slika 1.6::04 Krivulja crpnog sustava i radna toka

94

Kod projektiranja crpnih stanica izbor crpki provodi se iz proizvodnih kataloga na temelju

karakteristika crpki, tj.QH,QPiQ krivulja, budui da su svi crpni agregati tipizirani.

Jedan takav dijagram karakteristika podvodnih crpki, primjerenih za crpljenje vode iz buenih

zdenaca, prikazan je na slici 1.6::05.


95/423

, p j

S ovoga dijagrama moemo oitati da je npr. za koliinu crpljenjaQ= 30 [l s-1] i manometarsku

visinu dizanjaHman= 50 [m] potrebna crpka tipaPC 125 2ili dvije crpke (svaka zaQ= 15 [l s-1])

tipaPC 100 5, spojene u paralelnom radu.

Slika 1.6::05Dijagram karakteristika podvodnih crpki

95

Kod izbora veliine i broja crpki treba respektirati injenicu da je u pogonskom pogledu sigurnije,

iako skuplje, odabrati vie crpki manjeg kapaciteta, nego samo jednu potrebne veliine. Ovakav je

pristup naroito opravdan za sluaj fazne izgradnje vodoopskrbnog sustava, kada poetne potrebe

za vodom, u odnosu na konane, iznose samo dio.


96/423

I kod najmanjih pogona uvijek predviamo barem dvije crpke istih karakteristika, od kojih je jedna

radna a jedna rezervna.

1.6.2. CRPNI SPREMNIK, STROJARNICA I KOMANDNA PROSTORIJA

(1) Crpni spremnik je prostor koji slui za sakupljanje i zadravanje (retenciju) vode koja se

prepumpava, slike 1.5::02 i 1.6::01. Veliina mu bitno ovisi o reimu rada crpki i dotoka, pa se

stoga on posebno dimenzionira. Kod veih crpnih stanica izvodi se vie crpnih spremnika

meusobno odvojenih, kako bi se omoguila revizija i popravci bez prekida rada crpki.

Voda u crpni spremnik ulazi kroz jedan ili vie otvora (dovoda), direktno ili kroz reetke i mree. Naotvorima treba takoer postaviti zasune kako bi se crpni spremnik mogao povremeno prazniti.

Kod crpnih stanica s uronjenim crpkama, slika 1.6::01(b), prostor crpnog spremnika treba

prilagoditi i gabaritima crpki.

U sluaju crpki suhe izvedbe, u crpnom spremniku se postavlja poetak usisne cijevi opskrbljene

usisnom koarom, slika 1.6::01(a), (c) i (d).

Crpni spremnik mora imati otvor i elemente za komunikaciju (reviziju), ventilacijski otvor i preljev

koji se aktivira kod visine punjenja koja prelazi doputenu. Takoer, dno crpnog spremnika se

izvodi u padu do najnie kote (toke) gdje se (radi pranjenja spremnika) izvodimuljni ispust.

96

(2)Strojarnicaslui za smjetaj crpnih agregata, kontrolnih instrumenata, krajeva usisnih cijevi i

poetaka potisnih cjevovoda s pripadajuim fasonskim komadima i vodovodnim armaturama (radi

spajanja crpnih agregata u jedinstveni tlani sustav) te druge opreme.

Strojarnica mora biti izvedena s odgovarajuim otvorima za komunikaciju, odravanje, montau i


97/423

j g j j j

demontau opreme. U sluaju teke opreme postavlja se i dizalica. I unutar ovog prostora treba

osigurati ventilaciju, a po potrebi i grijanje.

Kod manjih crpnih stanica s uronjenim crpkama, slika 1.6::01(b), zasebne strojarnice uope nema.

(3) Komandna prostorija je prostor koji sadri potrebnu elektronsku opremu za automatskoupravljanje crpnim agregatima, odnosno radom crpne stanice. Automatski rad se sastoji u

ukapanju i iskapanju crpki sukladno njihovom reimu rada. Pored ovoga, automatika obuhvaa i

jednoliko radno optereenje svih crpki, ukljuujui i rezervne.

U objektu crpne stanice je potrebno realizirati i energetski prikljuak, u skladu sa zahtjevima

elektrodistribucijskog poduzea, pa se esto uz crpnu stanicu (naroito za crpne stanice velikog

instaliranog kapaciteta) izvodi i transformatorska stanica.

97

Zbog startanja i mogunosti (kontroliranog ili nekontroliranog) zaustavljanja pogona jednog ili svih

crpnih agregata, promjene optereenja, te brzog zatvaranja cjevovoda, kod crpnih se stanica

moe javitivodni udar. Zato crpne stanice najee sadre i opremu za zatitu od vodnog udara.


98/423

U naelu, proraun vodnog udara radi se za sluajeve kada je duljina tlanog cjevovoda vea od

50 [m], a visina dizanja od 20 [m]. Ako se ukae potrebnim, zatita od vodnog udara se obino

provodi ugradnjom:

(1)povratnog ventilakoji se sporije zatvara, tako da dio povratne vode proputa kroz crpku nazad,

u crpni spremnik,

(2) obilaznog cjevovoda s kontrolnom zapornicom koja se otvara kad tlak poraste iznad

doputenog, takoer proputajui vodu natrag, u crpni spremnik,

(3)zranog kotlakoji ima zadatak (a) da kompenzira smanjenje tlaka u cjevovodu, odnosno da

spreava prekidanje vodnog stupca kada se udarni val rasprostire od crpke i (b) da amortiziraudarni val kada se on rasprostire prema crpki,

(4) vodne komore koja nadomjeta vodu izgubljenu u gibanju i amortizira povratni udarni val.

Primjena vodne komore dolazi u obzir ako za njen smjetaj postoje povoljni visinski odnosi u

okolini crpne stanice.

98

1.7. KONDICIONIRANJE VODE


99/423

Kondicioniranje vode je proces za postizanje zdravstvene ispravnosti

vode za ljudsku potronju.

Dakle, kondicioniranje vode je uvijek neophodno ako se utvrdi da izvorina voda ne odgovara

propisanim standardima kvalitete.

Stoga je uvijek najprije potrebno mjerenjem odrediti vrijednosti traenih parametara kvalitete vode

prirodnog izvorita, kako bi se mogla ustanoviti neophodnost i karakter njenog kondicioniranja.

1.7.1. ZAHTJEVI KVALITETE VODE

Zbog izuzetnog znaaja zdravstvene ispravnosti vode namijenjene za ljudsku potronju, svakazemlja zakonski propisuje zahtjeve u pogledu njene kvalitete.

U naoj zemlji je ovo reguliranoZakonom o vodi za ljudsku potronju(NN 56/13), koji propisujedonoenje pravilnika, naredbi i naputaka za provedbu pravno obvezujuih akata Europske unijedonesenih na temelju direktive Vijea 1998/83/EZ.

99


100/423


101/423

Sva izvorita vode namijenjene ljudskoj uporabi i vodoopskrbni objekti moraju biti zatieni odsluajnog ili namjernog oneienja i drugih utjecaja koji mogu ugroziti zdravstvenu ispravnost vodeza ljudsku potronju.

Sve pravne osobe koje obavljaju djelatnost javne vodoopskrbe, moraju isporuiti zdravstvenoispravnu vodu sukladno odredbama ovogaPravilnika.

Zdravstveno ispravnom vodom za ljudsku potronju smatra se voda koja:

ne sadri mikroorganizme, parazite i njihove razvojne oblike u broju koji predstavlja opasnost pozdravlje ljudi,

ne sadri tvari u koncentracijama koje same ili zajedno s drugim tvarima predstavljaju opasnostpo zdravlje ljudi,

ne prelazi vrijednosti parametara zdravstvene ispravnosti vode, odnosno njihovemaksimalnodoputene koncentracije(MDK) propisanePravilnikom.

101

(I)(a) Parametri zdravstvene ispravnosti i (b) indikatorski parametri vode za ljudsku potronju

(Ia) Parametri zdravstvene ispravnosti vode za ljudsku potronju odnose se na (1) mikrobioloke

parametre i (2) kemijske parametre.

( ) f


102/423

(Ia.1) mikrobioloki parametri: escherichia coli, enterokoki, clostridium perfringens, pseudomonas

aeruginosa i enterovirusi;

(Ia.2) kemijski parametri: akrilamid, antimon, arsen, bakar, benzen, benzo(a)pyrene, bor, bromati,

cijanidi, epiklorhidrin, fluoridi, kadmij, krom, klorit, klorat, nikal, nitrati, nitriti, olovo, otopljeni

ozon, policikliki aromatski ugljikovodici (PAH), pesticidi, pesticidi ukupni, selen, trihalometan- ukupni (THM),1.2-dikloretan, suma tetrakloretan i trikloretan, vinil klorid i iva;

(Ib)Indikatorski parametri vode za ljudsku potronjuodnose se na (1) mikrobioloke parametre i (2)

kemijske parametre te (3) na radioaktivnost.

(Ib.1) mikrobioloki parametri:broj kolonija na 22 [C] i na 27 [C] te ukupni koliformi;

(Ib.2) kemijski parametri: aluminij, amonij, barij, berilij, boja, cink, deterdenti anionski i neionski,fenoli, fosfati, kalcij, kalij, kloridi, kobalt, koncentracija vodikovih iona (pH), magnezij, mangan,

ugljikovodici, miris, mutnoa, natrij, okus, silikati, slobodni klor, srebro, sulfati, temperatura,ukupni organski ugljik (TOC), ukupna tvrdoa, ukupne suspenzije, utroak kalijevogpermanganata, KMnO4, vanadij, vodikov sulfid, vodljivost i eljezo;

(Ib.3) radioaktivnost:tricij i ukupna primljena doza.

U nastavku se iznose vrijednosti nekih parametara zdravstvene ispravnosti i indikatorskih parametara

vode za ljudsku potronju, odnosno njihove MDK, prema prethodno navedenim skupinama

(mikrobioloki, kemijski i radioaktivnost).

102

(1) mikrobioloki parametri: voda za ljudsku potronju ne smije sadravati ni jednu od prethodno

navedenih bakterija, parazita i virusa, dok broj kolonija na 22 [C] moe iznositi 100/1 [ml] te na

37 [C] do 20/1 [ml];

(2) kemijski parametri: pitka voda moe npr. sadravati najvie 3 000 [g l-1] cinka, 2 000 [g l-1]bakra do 1 500 [g l-1] fluorida dok cijanida kroma otopljenog ozona i mangana moe biti


103/423

bakra, do 1 500 [g l 1] fluorida, dok cijanida, kroma, otopljenog ozona i mangana moe biti

najvie 50 [g l-1].MDK eljeza i deterdenata iznosi 200 [g l-1]. Arsena, bromata, olova, selena,srebra te suma tetrakloretana i trikloretana smije biti do10 [g l-1], benzena i ive do 1.0 [g l-1], aakrilamida, epiklorhidrina, policiklikih aromatskih ugljikovodika i (pojedinanih) pesticida najvie0.10 [g l-1]. Dodatno, voda za pie mora biti bez mirisa (zbog prisustva otopljenih plinova,mineralnih ulja, organskih tvari i mikroorganizama), bez okusa (zbog prisustva u vodi tvari koje

uzrokuju i miris vode) i bez vodikovog sulfida. Boja vode (zbog prisustva u vodi preteno humusnih

tvari) moe iznositi najvie 20 [mg l-1], mjerena platinskokobaltnom skalom (PtCo), mutnoa (zbogprisustva u vodi lebdeih tvari estica pijeska, gline, muljevitih estica organskog porijekla i sl.)do 4 [NTU] (stupnja nefelometrijske turbidimetrijske jedinice), a koncentracija vodikovih iona,

6.5


104/423

(II)Uestalost uzimanja uzoraka (uzorkovanje) vode za ljudsku potronju(broj uzoraka godinje) za

ispitivanje njene zdravstvene ispravnosti u okviru redovitog i revizijskog praenja (monitoringa) izvodoopskrbne mree, cisterni i objekata u kojima se proizvodi hrana ovisi o koliini isporuene vodeunutar opskrbne zone u [m3 d-1]. Umjesto koliine vode za ljudsku potronju, za dobivanje minimalne

uestalosti, moe se upotrijebiti broj stanovnika, uz pretpostavku da (specifina) potronja iznosi200 [l stanovnik-1 d-1].

(III)Parametri, vrste i opseg analiza uzoraka vode za ljudsku potronju za provedbu redovnog i

revizijskog monitoringa definirani su sa ciljem dobivanja osnovnih (kod redovitog monitoringa) ili svih

parametara (kod revizijskog monitoringa) provjere sukladnosti vode za ljudsku potronju.

(IV) Metode laboratorijskog ispitivanja zdravstvene ispravnosti vode za ljudsku potronjubazirane

su na koritenju vaeih HRN EN ISO normi.

Prema tome, svaka izvorina voda namijenjena za ljudsku potronju, koja posjeduje svojstva i

sadri tvari opasne po zdravlje ljudi iznad doputenih vrijednosti, mora se prije upotrebe, odnosno

distribucije potroaima, podvri odgovarajuem procesu kondicioniranja.

104


105/423

1.7.2. FAZE KONDICIONIRANJA VODE

Raznovrsni zadaci koji se u praksi najee rjeavaju postupkom kondicioniranja vode uglavnom

se svode na:

(i) uklanjanje iz vode rasprenih (suspendiranih) tvari, tj. smanjenje mutnoe,

(ii) uklanjanje iz vode tvari koje uzrokuju njenu obojenost,

(iii) uklanjanje iz vode otopljenih plinova (degazacija) i ukupnih soli (desalinizacija),

(iv) uklanjanje organske tvari,

(v) promjene tvrdoe vode,

(vi) unitavane u vodi patogenih mikroorganizama (dezinfekcija).

U odreenim sluajevima proces kondicioniranja vode moe biti dopunjen i uslonjen specijalnim

fazama, npr. uklanjanjem soli eljeza (deferizacija) ili uklanjanjem masti i ulja (isplivavanje(flotacija)).

105

7/23/2019 Predavanj

Documents

Predavanja vodoopskrba i odvodnja