Water Academy SAJHSB
1.0
PELAN DAN REKABENTUK
PENGENALAN ALIRAN DALAM RANGKAIAN PAIP Sistem retikulasi adalah gabungan saluran paip dengan beberapa pepasangan (fittings) pada paip bagi membekalkan air bersih kepada pengguna. 1.1
Objektif penyaluran bekalan air didalam sistem retikulasi:a. b. c.
Bekalan air yang disalurkan kepada pengguna hendaklah mematuhi garis panduan kualiti yang telah ditetapkan. Tekanan air yang diterima oleh pengguna adalah pada tahap optima pada sepanjang masa. Bekalan air (water demand) hendaklah sentiasa mencukupi dan berterusan khususnya untuk kebakaran dan keadaan kecemasan.
Sistem retikulasi bermula dari punca air bersih sehinggalah kepada pengguna.
Raw Water Source
Balancing Reservoir
Storage Reservoir
Booster Pumping Station
Clear Water Tank
Distribution Mains Customers
Storage Reservoir
Water Treatment Plant
Reticulation System Customers
Skematik/gambarajah sistem bekalan air
[email protected]
Page 1
PELAN DAN REKABENTUK
Water Academy SAJHSB
Gravity Flow Supply Source Gravity Flow Treatment Plant Gravity Flow Reservoir
Service Area
(a) GRAVITY SYSTEM
Pumped Flow Service Area Booster Station
Pumped Flow Treatment Plant
Supply Source
(b) DIRECT PUMPED SYSTEM
Pumped Flow Pumped Flow
Gravity Flow Reservoir
Booster Station Treatment Plant
Booster Station
Service Area
Supply Source
(c) GRAVITY AND PUMPED COMBINATION
Diagrammatic of the typical types of distribution systems
[email protected]
Page 2
Water Academy SAJHSB
1.2
PELAN DAN REKABENTUK
Keperluan air (water demand consumption) Keperluan air yang diperlukan dari sistem bekalan air adalah terbahagi kepada enam (6) jenis iaitu:a. b. c. d. e. f.
2.0
Keperluan domestik (domestic consumption) Keperluan komersial dan institusi Keperluan industri Keperluan pertanian Keperluan perlancongan Kehilangan air tidak berhasil (NRW)
REKABENTUK SISTEM AGIHAN AIR 2.1
Tujuan rekabentuk atau analisis sistem rangkaian/agihan adalah bagi mendapatkan:a. b. c. -
Kadaralir dalam paip (Q) Turus tekalan baki minima Saiz paip paling ekonomi Aliran dalam paip boleh dibahagikan kepada 2 jenis iaitu aliran lamina dan aliran bergelora (turbulent flow). Apabila wujud aliran dalam paip, akan berlakunya kehilangan turus.
Kehilangan turus didalam paip adalah disebabkan oleh perkara berikut:a. b. c.
Rintangan dari geseran Geseran pada dinding paip Bentuk perpasangan (fittings)
- Analisis aliran dalam paip boleh dikira menggunakan persamaan Bernoulli P1 V12 P V2 z1 2 2 z 2 hL 2g 2g - Kehilangan tenaga disebabkan oleh:a. b.
Geseran (friction loss) Kehilangan kecil (minor loss)
[email protected]
Page 3
Water Academy SAJHSB
2.2
PELAN DAN REKABENTUK
Syarat analisis dalam rangkaian:a.
Jumlah kadaralir pada simpang = 0 -
Kadaralir masuk ke simpang perlu sama dengan kadaralir keluar simpang Q2
Q1
Q3
Q4
Q1 + Q2 = Q3 + Q4
b.
Setiap paip yang direkabentuk perlu memenuhi hukum geseran dalam paip berdasarkan formula berikut:Darcy Weisbach,
hL 4 f
Hazen Williams, hL f hL L Q C D
L V2 D 2g
10.69 LQ 1.852 C 1.852 D 4.87
= friction factor = head loss (m) = pipe length (m) = flow rate (m3/s) = Hazen Williams pipe roughness coefficient = pipe diameter (m)
[email protected]
Page 4
Water Academy SAJHSB
PELAN DAN REKABENTUK
Hazen-Williams Pipe Roughness Coefficient Material Asbestos cement Brass Brick sewer Cast-iron, new unlined Cast-iron, 10 years old Cast-iron, 20 years old Cast-iron, 30 years old Cast-iron, 40 years old Concrete Copper Ductile Iron Pipe (DIP) Galvanized iron Glass Lead Plastic PVC, CPVC Smooth Pipes Steel - New unlined Steel Steel - Riveted Tin Wood Stave
c.
Hazen-Williams Coefficient - C 140 130 - 140 100 130 107 - 113 89 - 100 75 - 90 64 - 83 120 - 140 130 - 140 120 120 140 130 - 140 140 - 150 150 140 140 - 150 130 110 130 120
Jumlah kehilangan turus (head loss) didalam satu sistem litar perpaipan adalah sifar. hL1 hL 4 hL 3 hL 2 0
-
Bagi sistem retikulasi yang tidak berangkaian, analisis hanya dibuat terhadap turus tenaga. Tentukan turus tenaga di setiap nod bagi setiap kriteria rekabentuk. Gunakan persamaan tenaga bagi mengira kehilangan, contohnya persamaan Darcy Weisbach atau hazen Williams.
[email protected]
Page 5
Water Academy SAJHSB
-
PELAN DAN REKABENTUK
Kaedah asas pengiraan bagi analisis aliran dalam paip adalah menggunakan kaedah Hardy Cross. Anggarkan agihan kadaralir dan arah aliran. Kira kehilangan turus dalam setiap paip dengan persamaan Darcy-Weisbach, Hazen-Williams dan sebagainya. Untuk setiap loop (litar), jumlahkan kesemua kehilangan turus (hL) dimana hLlitar 0 Kaedah ‘trial & error’ digunapakai bagi menentukan Qbaru. Qbaru = Qlama + ΔQ Q
Q
hLi dh L dQ
i
hL 2ri Qi
Ulang prosidur diatas sehingga ΔQ (perbezaan nilai kadaralir yang diperolehi diantara Q sebelum dengan Q seterusnya) berada didalam julat yang dibenarkan.
3.0
KEPERLUAN REKABENTUK RANGKAIAN/AGIHAN AIR 3.1
Pendekatan Dan Perlaksanaan
Bergantung sepenuhnya kepada a. b.
Perkiraan sistem hidraulik Lain-lain keperluan yang ditetapkan oleh pihak berkuasa bekalan air negeri.
Panduan piawaian rekabentuk a. b. c. d. e. f. g.
MWA Design Guidelines For Water Supply System Suruhanjaya Perkhidmatan Air Negara (SPAN) Cawangan Bekalan Air, JKR SAJ Holdings Sdn Bhd (SAJHSB) Syarikat Bekalan Air Selangor (SYABAS) Lembaga Air Perak (LAP) Lembaga Air Pulau Pinang (PBA)
[email protected]
Page 6
Water Academy SAJHSB
3.2
PELAN DAN REKABENTUK
Permintaan Air (Water Demand)
Permintaan air bergantung kepada bilangan dan jenis bangunan. Permintaan air = Jumlah permintaan air bagi setiap jenis bangunan x bilangan unit bangunan.
i. ii.
Low cost terrace house/flat 1135 lps (250 gpd) Single Storey terrace house/low medium 1360 lpd (300 gpd) & medium cost flats iii. Double storey terrace house/ 1590 lpd (350 gpd) High cost flats iv. Semi detached house 1820 lpd (400 gpd) v. Bungalow/condominiums 2270 lpd (500 gpd) vi. Shophouse (single storey/gerai) 2270 lpd (500 gpd) vii. Shophouse (double storey) 2730 lpd (600 gpd) viii. Shophouse (three storey) 4090 lpd (900 gpd) ix. Light industrial workshop 1590 lpd (350 gpd) x. Semi detached / bungalow workshops 2730 lpd (600 gpd) xi. Heavy industry 65,000 l/ha/day (6,000 gal/acre/day) xii. Medium industry 50,000 l/ha/day (4,500 gal/acre/day) xiii. Light industry 33,000 l/ha/day (3,000 gal/acre/day) xiv. Office/Complex/ 1,200 lpd/100Sq.m (250gpd/1,000 sq.ft) Commercial (domestic usage) xv. Hotel (with dining & Laundry facility-domestic Usage) Hotel (3 star) 1,360 lpd/room (300 gpd/room) Hotel (5 star) 2,000 lpd/room (440 gpd/room) xvi. School/education Institutions - Day school/institution 55 lpd/student (12 gpd/student) - Fully residential 360 lpd/student (80 gpd/student) xvii. Hospitals (domestic usage) 1,100 lpd/bed (240 gpd/bed) xviii. Mosque (domestic usage) 135 lpd/person (30 gpd/person) xix. Other place of worship 55 lpd/person (12 gpd/person) xx. Wet market 820 lpd/store (180 gpd/store) xxi. Petrol kiosk 5000 lpd/service (1080 gpd/service bay) xxii. Stadium 55 lpd/person (12 gpd/person) xxiii. Golf course 5500 lpd/hole (1200 gpd/hole) gpd lpd l/ha/day
= Gallon per day = Liter per day = Liter/hectares/day
[email protected]
Page 7
Water Academy SAJHSB
3.3
PELAN DAN REKABENTUK
Permintaan Air Puncak (Peak Demand) -
Permintaan air harian bergantung kepada banyak faktor seperti cuaca, kebudayaan, cuti perayaan serta taraf sosio ekonomi pengguna. Perubahan permintaan setiap jam adalah besar dan kebisaannya tinggi pada awal pagi, tengahari dan lewat petang.
-
Faktor Puncak (peak factor) Retikulasi Saluran Graviti (trunk main) Bandar (urban area) 2.5 1.2 Perkampungan (rural area) 2.5 1.2 FELDA 3.0 1.2 MWA design guidelines for water supply systems Kawasan
3.4
Baki Turus Tekanan (Residual Pressure) Berikut merupakan baki turus yang disyorkan untuk jenis bangunan:Bilangan Tingkat Bangunan Satu Tingkat (Single Storey) Dua Tingkat (Double Storey) Tiga Tingkat (Three Storey) Empat Tingkat (Four Storey) -
-
3.5
Baki Turus Tekanan (min. residual pressure) 10.7 meter 13.7 meter 18.3 meter 22.9 meter
Atau turus minima adalah 7.6m (25 kaki) diatas aras tanah tertinggi. Keperluan ini hanya terhad kepada bangunan yang tidak mempunyai tangki simpanan sahaja atau penggunaan air secara terus tanpa tangki. Turus maksima ialah 61m.
Analisis Aliran Analisis aliran didalam rekabentuk perlu mengambilkira dua (2) keadaan iaitu: a.
Aliran Puncak = Aliran purata x faktor aliran (Peak flow=Average Flow x Peak Factor)
b.
Aliran Kebakaran = Aliran purata + aliran hydrant (Fire Fighting Flow=Average Flow + Average Total Flow of Hydrant)
[email protected]
Page 8
Water Academy SAJHSB
3.6
PELAN DAN REKABENTUK
Aliran Kebakaran (fire fighting flow) Berikut adalah keperluan aliran kebakaran (quantity of water required) sebagaimana dicadangkan oleh MWA-Design Guidelines For Water Supply System. Class Of Risk
Class A Risk
Average Total Flow (Litres) (Per Minute)
Spanning (Metres)
Maximum No. Of Hydrant Outlet used Simultaneously
4100
90
3 @ 1370 lpd
2700
90
2 @ 1370 lpd
1370
90
1
1140
120-terrace 150-detached / semi detached
1
680
180
1
Large buildings, shopping complexes, high rise buildings, large industrial estate, warehouse and ports. Class B Risk Congested areas with buildings up to 5 storeys Class C Risk Shop house up to 3 storey, light industry Class D Risk Residential terrace house, detached, semi detached Class E Risk Others
-
3.7
Berdasarkan SAJHSB, aliran kebakaran adalah bersamaan 300 gpd atau 1364 lpd.
Saiz Dan Jenis Paip Retikulasi -
Saiz minima paip retikulasi ialah 150mm diameter. Terdapat juga negeri yang menggunakan saiz minima paip 100mm diameter. Terdapat beberapa jenis paip yang sesuai digunakan dalam sistem retikulasi iaitu paip uPVC, Ductile Iron, HDPE dan AB-3P.
[email protected]
Page 9
Water Academy SAJHSB
3.8
Hujung Paip Retikulasi -
3.9
PELAN DAN REKABENTUK
Rangkaian paip retikulasi perlu direkabentuk dalam bentuk litar tertutup. Dead end perlu dihadkan bagi mengelakkan pemendapan. Sediakan ‘scour valve’ atau ‘hydrant’ pada penghujung paip bagi memudahkan penyelenggaraan paip.
Halaju Aliran Dalam Paip -
Halaju maksima aliran didalam paip adalah 2.6m/s. Ianya ditetapkan bagi mengelakkan hakisan (erosion) yang disebabkan oleh aliran bergelora (turbulent).
[email protected]
Page 10
Water Academy SAJHSB
PELAN DAN REKABENTUK 4.
CONTOH REKABENTUK PAIP RETIKULASI
[email protected]
Page 11
Water Academy SAJHSB
PELAN DAN REKABENTUK
TABLE 1: Average Domestic Flow Rate (Without Fire Flow) Demand Flow Rate Calculations Node
Nod 0 - 1
Description 2-storey terrace houses (10 units) 1-storey terrace houses (20 units) 1-storey terrace houses (20 units)
Water Demand (liter/day)
Total Demand (liter/day)
1590
10
15900
0.1840
1360
20
27200
0.3148
1360
20
27200
0.3148
70300
0.8137
TOTAL Nod 1 - 2
1-storey terrace houses (10 units) 1-storey terrace houses (10 units)
1360
10
13600
0.1574
1360
10
13600
0.1574
27200
0.3148
TOTAL Nod 2 - 3
1-storey terrace houses (10 units) 1-storey terrace houses (10 units)
Average Flow, Q (liter/s)
Quantity (nos)
1360
10
13600
0.1574
1360
10
13600
0.1574
27200
0.3148
TOTAL
[email protected]
Page 12
Water Academy SAJHSB
PELAN DAN REKABENTUK
TABLE 2: Peak Flow Rate
Node
Average Flow Rate (liter/s)
1 2 3
0.8137 0.3148 0.3148
Peak Flow Rate Calculation = Average Flow Rate x Peak Factor Average Flow Peak Flow Rate Peak Factor (liter/s) (liter/s) 2.5 0.8137 2.0341 2.5 0.3148 0.7870 2.5 0.3148 0.7870
TABLE 3: Fire Flow Rate
Node
Average Flow Rate (liter/s)
1 2 3
0.8137 0.3148 0.3148
Fire Flow Rate Calculation = Average Flow Rate + Hydrant Flow Average Flow (liter/s) Hydrant Flow Fire Flow Rate (liter/s) (liter/s) 0.8137 0.8137 0.3148 19.0000 19.3148 0.3148 0.3148
* Based on MWA requirement: One hydrant flow (Class D Risk) = 1140 liter/minute or 19 liter/s
[email protected]
Page 13
Water Academy SAJHSB
PELAN DAN REKABENTUK
TABLE 4: Pipe Data Elevation at Tapping Point Pressure at Tapping Point
: 20 meter : 28 meter
Node
Pipe No.
Length (m)
1 2 3
1 2 3
1000 800 800
Elevation At Node 27 18 29
Type MS DI DI
Proposed Pipe Diameter (m) 0.2 0.15 0.15
[email protected]
Roughness Coefficient, C 130 120 120
Page 14
Minor Loss 0 0 0
Water Academy SAJHSB
PELAN DAN REKABENTUK
KEPUTUSAN UJIAN TEKANAN AIR DALAM PAIP UTAMA BERSAIZ 200mm ND MS DI PERSIMPANGAN TAMAN DATO’ HJ FIRDAUS
[email protected]
Page 15
Water Academy SAJHSB
PELAN DAN REKABENTUK
Ringkasan Pengiraan Analisis Alian Puncak (Retikulasi) (1)
Untuk Saluran Paip 1 (node 1) Kehilangan turus (hL) diperolehi melalui formula Hazen Williams; hL (1) hL (1) hL (1) hL (1)
10.69 LQ1.852 C 1.852 D 4.87 10.69(1000)(0.0020)1.852 (130)1.852 (0.2) 4.87 0.1107 3.2437 0.0341 m
Halaju air, V;
V1
V1
V1
Q1 A 0.0020 2
0 .2 2 0.0647 m/s < 2.6m/s (Mematuhi keperluan MWA)
Tekanan baki (residual pressure) pada hujung nod 1 diperolehi dengan menggunakan formula Bernoulli;
P0 V02 P V2 z 0 1 1 Z 1 hL 2g 2g Formula Bernoulli disusun semula seperti berikut;
P1 P1 P1
P0 V02 V12 Z0 Z 1 hL 2g 2g 2 0.0647 28 0 20
2g
27 0.0341
20.966 m > 13.7m (Mematuhi tekanan min. bangunan 2 tingkat)
[email protected]
Page 16
Water Academy SAJHSB
(2)
PELAN DAN REKABENTUK
Untuk Saluran Paip 2 (node 2) Kehilangan turus (hL) diperolehi melalui formula Hazen Williams; hL ( 2 ) hL ( 2 ) hL ( 2 ) hL ( 2 )
10.69 LQ1.852 1.852 4.87 C D 10.69(800)(0.0008)1.852 (120)1.852 (0.15) 4.87 0.0153 0.689 0.022 m
Halaju air, V;
V2
V2
V2
Q2 A 0.0008 2
0.15 2 0.0445 m/s < 2.6m/s (Mematuhi keperluan MWA)
Tekanan baki (residual pressure) pada hujung nod 2 diperolehi dengan menggunakan formula Bernoulli;
P1 V12 P V2 z1 2 2 Z 2 hL 2g 2g Formula Bernoulli disusun semula seperti berikut;
P2 P2 P2
P1 V12 V22 Z1 Z 2 hL 2g 2g 2 0.0647 20.966
2g
2 0.0445 27
2g
18 0.022
29.944 m > 10.7m (Mematuhi tekanan min. bangunan 1 tingkat)
[email protected]
Page 17
Water Academy SAJHSB
(3)
PELAN DAN REKABENTUK
Untuk Saluran Paip 3 (node 3) Kehilangan turus (hL) diperolehi melalui formula Hazen Williams; hL ( 3 ) hL ( 3) hL ( 3 ) hL (3)
10.69 LQ1.852 1.852 4.87 C D 10.69(800)(0.0008)1.852 (120)1.852 (0.15) 4.87 0.0153 0.689 0.022 m
Halaju air, V;
V3
V3
V3
Q3 A 0.0008 2
0.15 2 0.0445 m/s < 2.6m/s (Mematuhi keperluan MWA)
Tekanan baki (residual pressure) pada hujung nod 3 diperolehi dengan menggunakan formula Bernoulli;
P3 V32 P2 V22 z2 Z 3 hL 2g 2g Formula Bernoulli disusun semula seperti berikut;
P3 P3 P3
V32 P2 V22 Z2 Z 3 hL 2g 2g 2 0.0445 29.944
2g
2 0.0445 18
2g
29 0.022
18.921 m > 10.7m (Mematuhi tekanan min. bangunan 1 tingkat)
[email protected]
Page 18
Water Academy SAJHSB
5.
PELAN DAN REKABENTUK
Checklist Sistem Retikulasi 5.1
Laporan Pengiraan Retikulasi a. Keterangan projek b. Kriteria rekabentuk c. Carta tekanan air paip utama (Pressure At Tapping Point) yang disahkan oleh pihak berkuasa bekalan air. d. Jadual keperluan air mengikut bilangan dan jenis bangunan. e. Perkiraan kapasiti tangki. f. Perkiraan TWL, BWL dan ½ TWL. g. Pengiraan hidraulik paip masuk utama (main pipe). (Faktor rekabentuk paip utama (trunk main) = 1.2 h. Ringkasan jadual:- Nombor nod - Bilangan unit bangunan - Keperluan air seunit - Jumlah keperluan air - Aliran purata dan aliran puncak i. Analisis aliran puncak (peak flow analysis) Faktor aliran puncak = 2.5 Analisis berdasarkan ‘available head’ ditempat sambungan. Tekanan baki minima ialah 7.6m dari paras tertinggi. j. Analisis kebakaran (fire fighting flow analysis) No. nod aliran kebakaran dinyatakan (Fire fighting flow = Average flow + Hydrant Flow) Analisis berdasarkan ‘available head’ ditempat sambungan. Tekanan baki minima ialah 7.6m dari paras tertinggi. k. Skematik diagram Maklumat teknikal: saiz paip, jenis paip, no. nod, panjang paip. Lokasi paip utama (proposed connection at existing pipeline). Aliran puncak. Aliran kebakaran. l. Perkiraan rekabentuk dan pelan untuk sistem pam.
[email protected]
Page 19
Water Academy SAJHSB
5.2
PELAN DAN REKABENTUK
Pelan Retikulasi a.
Pelan lokasi -
b.
Diwarnakan, skala, no. lot, nama jalan dan lain-lain.
Pelan kunci -
Diwarnakan, skala, nama jalan dan lain-lain
c.
Nama taman
d.
Saiz paip sediada - Lukisan skematik kedudukan paip sediada (boleh diperolehi dari pihak berkuasa bekalan air). - Invert level perlu dinyatakan. - Saiz dan jenis paip.
e.
Cadangan penyambungan paip utama Perlu mendapat persetujuan pihak berkuasa bekalan air. Lukisan perincian penyambungan paip perlu disertakan. - Kaedah kerja (method statement) cadangan kerja-kerja penyambungan paip utama.
f.
Paip masuk - Mestilah dari jenis mild steel pipe atau jenis paip yang diluluskan oleh pihak berkuasa bekalan air. - Jika perlu: menyediakan bulk meter, pressure reducing valve, sluice valve dan sebagainya.
g.
Injap-injap (valve) - Kedudukan injap-injap perlu dinyatakan secara jelas dan terperinci. - Antara injap-injap tersebut ialah isolation valve (sluice valve), air valve, scour valve, boundary valve. - Kedudukan end cap juga perlu ditunjukkan.
h.
Jenis paip Saiz minima paip retikulasi adalah 150mm ND. - Antara paip yang biasa digunapakai didalam sistem retikulasi adalah paip uPVC, ductile iron (DI pipe) dan HDPE.
[email protected]
Page 20
Water Academy SAJHSB
PELAN DAN REKABENTUK
- Sementara didalam sistem paip agihan (distribution main), paip yang biasa digunapakai adalah paip mild steel (MS pipe) dan ductile iron (DI pipe). - Jenis dan kelas paip perlu dinyatakan secara jelas. - Bagi pemasangan paip yang melintasi jalan berpremix; paip mild steel hendaklah digunapakai. i.
Nombor-nombor nod Paras pelantar (platform level) atau ground level. - Paras tekanan/baki turus tekaan pada setiap nod (residual pressure)
j.
Jenis bangunan -
k.
Diwarnakan Bilangan unit mengikut jenis.
Lokasi pili bomba (hydrant) -
Ditandakan dan diwarnakan Surat kelulusan dari Jabatan Bomba dan Penyelamat.
[email protected]
Page 21
