Podsystem gromadzenia wody - zbiorniki wodociągowe Wykład nr 11 „Systemy zaopatrzenia w wodę”

Zadania zbiorników wodociągowych wyrównywanie dostawy wody (!!!) gromadzenie zapasu wody (!!) wyrównywanie ciśnień (!) W zależności od rodzaju zbiornika może on spełniać wszystkie te zadania lub tylko niektóre z nich. Wyrównywanie dostawy wody w czasie zmiennych jej rozbiorów jest podstawowym zadaniem zbiorników wodociągowych. Gromadzenie wody ma za zadanie zapewnienie dostawy wody na szczególne cele (zapas ppoż., na wypadek awarii, do płukania sieci itp.) Wyrównywanie ciśnień w sieci jest możliwe, jeżeli zbiorniki jest położony odpowiednio wysoko nad obszarem zasilania.

Rodzaje zbiorników wodociągowych W zależności od roli jaką mają spełniać oraz usytuowania w systemie wodociągowym zbiorniki dzielimy na: ujęciowe, związane z ujęciem wody powierzchniowej lub podziemnej technologiczne, związane z procesem oczyszczania i uzdatniania wody sieciowe, związane z funkcjonalnością sieci wodociągowej

Zbiorniki ujęciowe służą do gromadzenia ujmowanej wody przed jej dalszym transportem w przypadku ujęć wód powierzchniowych pełnią zwykle rolę retencyjną (gromadzą zapas wody na czas wstrzymania dopływu do ujęcia, np. w czasie powodzi lub nadmiernego zanieczyszczenia rzeki) w przypadku ujęć wód podziemnych pełnią rolę retencyjno-wyrównawczą: gromadzą wodę dopływającą z ujęcia równomiernie, a następnie oddają ją zgodnie z zapotrzebowaniem

Ogólne zasady ustalania pojemności zbiorników ujęciowych Qumin  Qhmax zbiornik wyrównawczy jest zbędny Qumin < Qhśr = Qdmax/24 pojemność zbiornika powinna wyrównać braki w dostawie wody w okresie przynajmniej 1 doby, zbiornik ma charakter retencyjny Qhśr < Qumin < Qhmax/ pojemność można określić orientacyjnie wg tabeli: 10 20 30 40 50 Vu [% Qdmax] 31-33 23-25 14-16 7 - 8 2 - 3

Zbiorniki technologiczne są to zbiorniki zapasowo-wyrównawcze gromadzące wodę czystą, po procesie uzdatniania woda przepływająca przez urządzenia uzdatniające spływa zwykle grawitacyjnie do zbiornika (równomiernie), z którego jest pobierana przez pompy tłoczące ją dalej do obszaru zasilania (nierównomiernie) pojemność jest ustalana na podstawie różnic w dopływie i odpływie; w zbiorniku może też być gromadzony zapas wody na cele ppoż lub awaryjne są to zwykle zbiorniki dolne, terenowe

Zbiorniki sieciowe współpracują z siecią dystrybucji wody i mogą pełnić rolę zarówno retencyjno-wyrównawczą, jak i wyrównywania ciśnienia w zależności od lokalizacji w systemie wodociągowym dzielimy na: początkowe (między ujęciem a siecią rozdzielczą) końcowe (na końcu obszaru zasilania) centralne (w centrum obszaru zasilania) w zależności od ukształtowania terenu mogą to być: zbiorniki terenowe, zagłębione w ziemi (na naturalnych wyniesieniach terenu) wieżowe, na specjalnej konstrukcji nośnej – wieży (w terenie płaskim)

Pojemność zbiorników wodociągowych V = VU + VT + VZ pojemność użytkowa (VU) jest obliczana na podstawie różnic pomiędzy dopływem a odpływem wody ze zbiornika (tabelarycznie lub graficznie) pojemność technologiczna (VT) wynika z potrzeb technologicznych wodociągu i jest przyjmowana zwykle jako 1% Qdmax; pojemność zapasowa (VZ) jest ustalana jako największa wartość spośród wymaganych pojemności z uwagi na szczególne cele: awaryjne – zabezpieczenie pojemności na wypadek przerwy w dostawie wody przeciwpożarowe – zapewnienie odpowiedniej ilości wody do gaszenia pożaru cele specjalne – zapas wody np. na czas klęsk żywiołowych

Zasady ustalania pojemności zapasowej Vz = max (VPP, VSP, Vaw) VPP, VSP – ustala się w oparciu o odrębne normy i przepisy Vaw – ustala się na podstawie dopuszczalnego niedoboru wody w systemie (analiza niezawodnościowa) Ni = (Qn – Qi) Tn ; Qi =  Qn Ni = (1 - ) Qn Tn gdzie: Qn – nominalne zapotrzebowanie na wodę [m3/h] Qi – dostawa wody w czasie trwania awarii [m3/h]  - poziom niedoboru wody w czasie trwania awrii (zwykle  =0,3) Tn – przewidywany czas usuwania skutków awarii [h] Przyjmując założenie, że deficyt wody w systemie w czasie trwania awarii: Di = Ni – Vaw = 0  Vaw = (1 - ) Qn Tn

Zbiorniki terenowe ze względu na lokalizację w terenie dzielimy na: dolne (zwykle pełnią rolę retencyjno-wyrównawczą na ujęciu, stacji uzdatniania, pompowni II stopnia) górne, usytuowane na wzniesieniach terenu (pełnią również funkcję wyrównywania ciśnienia) ze względu na budowę dzielimy na: jednokomorowe (tylko w małych systemach wodociągowych, pojemność zbiornika do 50 m3) wielokomorowe (większa pewność działania) prostokątne lub okrągłe

Budowa zbiorników terenowych zbiornik składa się zwykle z wydzielonej komory zasuw, w której jest zgrupowane uzbrojenie rurociągów zapewniające właściwą jego eksploatację (zwłaszcza cyrkulację i wymianę wody) oraz komór gromadzących wodę

Komora zasuw powinna zawierać rurociągi z uzbrojeniem umożliwiające: cyrkulację i wymianę wody w zbiorniku wyłączanie poszczególnych komór zbiornika opróżnianie poszczególnych komór, itp.

Schemat zbiornika terenowego

Zbiorniki wieżowe są znacznie droższe niż zbiorniki terenowe (konstrukcja nośna) pojemność powinna być określana ze szczególną precyzją ze względu na konieczność zachowania wymaganego ciśnienia wody, należy dążyć do zminimalizowania strat przy przesyle wody ze zbiornika do sieci rozdzielczej stosuje się zwykle większe średnice przewodów zbiorniki wieżowe są z reguły zbiornikami centralnymi

Wyposażenie zbiorników wieżowych rurociągi i uzbrojenie przewody dopływowe, odpływowe, przelewowe, spustowe zasuwy, zawory / klapy zwrotne, kształtki kompensacyjne, przejścia szczelne przez ściany urządzenia pomiarowo-kontrolne wodowskazy do ciągłego pomiaru napełnienia zbiornika

Wieże ciśnień stosowane były w dużych systemach wodociągowych (na terenach płaskich) do regulacji ciśnienia wody nie mają pojemności wyrównawczej (współpracują ze stacją pomp o wydajności pokrywającej Qhmax) występują jako: kolumnowe rurowe

Wieże ciśnień - schematy

Przykłady zbiorników wieżowych Wrocław Ełk

Przykłady zbiorników wieżowych Bielsk Podlaski Koziegłowy