UJĘCIA WÓD POWIERZCHNIOWYCH Wykład nr 3 „Systemy zaopatrzenia w wodę”

Charakterystyka wód płynących zwykle niska twardość duża zawartość zanieczyszczeń mechanicznych i organicznych możliwe zanieczyszczenie ściekami komunalnymi i przemysłowymi oraz spływami powierzchniowymi skład fizykochemiczny oraz ilość podlegają ciągłym wahaniom (głównie zależą od charakteru zlewni, pory roku, wielkości opadów) zmienna temperatura (0,30C – 200C; zimą – za zimna, latem – zbyt ciepła) wymagają uzdatniania i dezynfekcji

Charakterystyka wód stojących (jeziora naturalne i sztuczne) właściwości lepsze niż wody płynące (woda na głębokości 15-20 m jest z reguły klarowna, czysta, o względnie stałej temperaturze, nieznacznym zanieczyszczeniu bakteriologicznym) w zależności od składu wód zasilających, mogą być zanieczyszczone chemicznie; w miejscu dopływu do jeziora mają charakter zbliżony do płynących najgorsze pod względem jakości są płytkie zbiorniki nizinne zagrożone masowymi zakwitami glonów mają szczególne zastosowanie do celów wodociągowych na terenach górskich, gdzie rzeki górskie zasilające je są bardzo mało zanieczyszczone

Charakterystyka wód stojących

Charakterystyka wód stojących strefa litoralna (przybrzeżna) do 2 m głębokości przy sprzyjających warunkach dennych często zarasta na całej głębokości promienie słoneczne sięgają dna, temperatura latem jest wysoka co sprzyja intensywnemu rozwojowi roślin i wzmożonym procesom rozkładu obumarłych części organicznych osady denne łatwo się unoszą pod wpływem fal zwiększając mętność wody Woda z tej strefy NIE NADAJE SIĘ do celów wodociągowych

Charakterystyka wód stojących strefa przydenna zasięg tej strefy nie przekracza 2,0 m gromadzi wszystkie osady, które opadły na dno zbiornika osady te podlegają rozkładowi ale znacznie wolniej niż w strefie przybrzeżnej

Charakterystyka wód stojących strefa pelagiczna jest ograniczona od brzegu strefą litoralną a od dna – przydenną; obie te strefy stanowią ochronę przed niekorzystnym wpływem brzegu i dna zbiornika wody strefy pelagicznej mają najlepszy skład jakościowy i mogą być wykorzystywane na cele wodociągowe wykorzystanie zbiorników stojących do celów wodociągowych wymaga zabezpieczenia zlewni przed zanieczyszczeniem ściekami oraz spływami powierzchniowymi (są one wrażliwe na zanieczyszczenia związkami refrakcyjnymi i biogennymi)

Ustalanie zasobów wód powierzchniowych na podstawie pomiarów stanów wody (obserwacje wodowskazowe – roczniki hydrologiczne) określa się charakterystyczne przepływy (maksymalny średni, minimalny) zasoby dyspozycyjne wyznacza się z różnicy pomiędzy najmniejszym przepływem a tzw. przepływem nienaruszalnym w razie braku danych hydrologicznych, można wykonać miejscowe pomiary stanów wody i objętości przepływów, zaniwelować spadek zwierciadła wody, określić zlewnię i z wystarczającą dokładnością określić charakterystyczne przepływy w oparciu o wzory empiryczne i dane meteorologiczne np. wzory Iszkowskiego SNQ = 0,0128···H·A [m3/s] gdzie: ,  - współczynniki; H – roczna wysokość opadu [m]; A – powierzchnia zlewni [km2]

Pomiar wydajności małych cieków Pomiar za pomocą podstawionego naczynia gdzie: V – objętość naczynia [dm3] t – czas napełniania [s]

Pomiar wydajności małych cieków Pomiar za pomocą przelewu trójkątnego (Thompsona) dla trójkąta prostokątnego: h – grubość strugi przele- wowej mierzona w odległości ok. 1,0 m od przelewu [cm]

Ujęcia wód potoków i małych rzek wymagają z reguły spiętrzenia wody za pomocą jazu lub progu w celu stworzenia optymalnej głębokości wody i zatrzymania materiału dennego mogą być również wykonane w postaci studni kopanej zapuszczonej w korycie potoku lub za pomocą ujęć dennych

Ujęcia wód potoków i małych rzek

Ujęcia z rzek średnich i dużych duże rzeki nie wymagają z reguły dodatkowego spiętrzania i ustalania zwierciadła wody średnie rzeki nie zawsze mają odpowiednią głębokość; przy małych głębokościach można budować ujęcia jak dla małych rzek (progowe, jazowe); jeśli pozwalają na to warunki terenowe, można zwiększyć dyspozycyjną głębokość wody w rzece przez spiętrzanie jej wód i zastosowanie ujęcia jak dla rzek dużych. ujęcia dzielą się w zależności od miejsca usytuowania czerpni (wlotu) w stosunku do naturalnego brzegu rzeki

Ujęcia brzegowe mogą być stosowane tam gdzie głębokość wody przy brzegu jest wystarczająca. zlokalizowane są z reguły na brzegach wklęsłych, co zapewniają odpowiednią głębokość wody i utrzymanie czystości koryta

Ujęcia brzegowe otwarte składają się z kanału lub przewodu wlotowego, przez który woda przepływa grawitacyjnie do studni zbiorczej lub rozdzielczej usytuowanej na brzegu lub w pewnym oddaleniu od brzegu

Ujęcia brzegowe komorowe (bulwarowe) różnią się od poprzednich brakiem kanału doprowadzającego i poborem wody wprost do komory zbiorczej przez otwory wlotowe w ścianie czołowej komory wysuniętej w koryto rzeki

Ujęcia brzegowe – wytyczne projektowe Wloty ujęć są zabezpieczane kratą rzadką o prześwicie 50-200 mm. Krata musi być wytrzymała na uderzenia ciężkich przedmiotów wleczonych z nurtem. Poza kanałem lub komorą wlotową stosuje się kratę gęstą o prześwicie 10-25 mm, wykonaną z prętów stalowych lub siatki. Spotyka się też mikrosita (o prześwicie < 1 mm) stanowiące wstępne oczyszczanie wody Kraty wlotowe narażone na oblodzenie mogą być podgrzewane (elektrycznie, gorącą parą lub wodą). Prędkość wlotowa do ujęcia powinna być bardzo mała (0,1 – 0,2 m/s) dla ochrony przed lodem dennym.

Ujęcia brzegowe – wytyczne projektowe Komora wlotowa powinna być wyposażona w zamknięcia (zasuwy, zastawki, szandory) – dla odcięcia dopływu i ew. napraw ujęcia. Otwory najniższe (pobór wody przy niskich stanach) powinny mieć dolną krawędź min. 0,5-1,0 m nad dnem rzeki (z uwagi na zanieczyszczenia) oraz górną krawędź min. 0,75-1,0 m poniżej najniższego poziomu wody (z uwagi na lód). Otwory najwyższe – górna krawędź co najmniej 1,0-1,25 m poniżej najwyższego poziomu, ale najczęściej poniżej średniego poziomu wód.

Ujęcia brzegowe – przykłady: rz. Obrzyca, ujęcie dla Zielonej Góry

Ujęcia brzegowe z jazem na rzece: rz. Pilica (k Ujęcia brzegowe z jazem na rzece: rz. Pilica (k. Tomaszowa), ujęcie dla Łodzi

Ujęcia nurtowe Stosuje się gdy głębokość wody przy brzegu jest zbyt mała. Składa się zasadniczo z dwóch części: wlotu (czerpni) założonego w nurcie studni zbiorczej na brzegu, do której woda z czerpni dopływa grawitacyjnie lub lewarem

Ujęcia nurtowe – wytyczne projektowe Wlot do ujęcia lub czerpni musi być zabezpieczony kratą o prześwicie 20-50 mm (przy dużych wydajnościach), lub mieć kosz ssawny (przy mniejszych wydajnościach). Kosze ssawne powinny być wykonane z blachy stalowej perforowanej o otworach Ø10-20 mm. Prędkość wlotowa < 0,2 m/s dla zabezpieczenia przed lodem dennym. Z uwagi na niezawodność działania powinno się układać 2 przewody grawitacyjne.

Ujęcia nurtowe – wytyczne projektowe

Ujęcia wieżowe Wykonuje się przy dużych głębokościach ujmowanej wody, w pewnym oddaleniu od brzegu (w miarę możliwości nie dalej niż 70 m od brzegu), ze stałym połączeniem z lądem.

Ujęcia zatokowe Stosuje się na rzekach o pr. przepływu powyżej 0,3 m/s, gdzie istnieje zagrożenie lodem dennym Ujęcie składa się z: zatoki uformowanej przy brzegu (z reguły wklęsłym) czerpni (z reguły brzegowej) umieszczonej na przeciwnym do wlotu końcu zatoki. Głębokość zatoki zwykle jest większa 0,5-1,0 m od głębokości rzeki (gromadzenie się zawiesin). Pojemność zatoki powinna zapewnić czas przetrzymania wody 0,5-2,0 h.

Ujęcia zatokowe - typy podprądowe: zabezpiecza przed zapiaszczaniem zaprądowe: zabezpiecza przed częściami pływającymi

Ujęcia wód stojących Czerpnia ujęcia powinna być usytuowana w strefie pelagicznej, gdzie jakość wody jest najlepsza. Czerpnię należy umieścić 3 - 6 m nad dnem zbiornika, gdyż na dnie występuje koncentracja zawiesin oraz zasolenie wody. Stosowane są ujęcia: wieżowe, brzegowe, denne (zatopione).

Ujęcia brzegowe ze zbiornika wody Goczałkowice, ujęcie dla Katowic

Ujęcia wieżowe ze zbiornika na rz. Raba; Dobczyce, ujęcie dla Krakowa

Ujęcia wieżowe ze zbiornika na rz. Raba; Dobczyce, ujęcie dla Krakowa