ViK Najbolja Skripta

POTROŠNJA VODE Srednja dnevna potrošnja vode Dnevnu potrošnju vode čini srednja potrošnja vode po stanovniku na dan, ostvarena u tijeku godine: Qsr – l/stan/dan Potrošnja vode ostvaruje se u skladu s djelatnostima potrošaća s kojima se poistovjećuje, te iskazuje se kao potrošnja za: kućanstvo, javne ustanovei zanastvo, turizam, industriju, te gubici vode. Najznačajniji čimbenici koji utječu na srednju dnevnu potrošnju su: klimatski uvjeti, životne navike, kakvoća vode, gospodarska struktura stanovništva, cijena vode, kontrola potrošnja i gubici. Raščlamba srednje dnevne potrošnje na njene čimbenike znači razmatrati čovjekove djelatnosti tijekom dana i procijeniti potrošnju vode prema njegovoj djelatnosti u kući i izvan nje. Potrošnja vode u kućanstvu -predstavlja lanac potrošnje u kojem njegove pojedine karike obilježavaju djelatnost potrošača kao člana kućanstva, u tablici je prikazana srednja potrošnja vode u kućanstvu Qk po pojedinim čimbenicima za neke zemlja EU Zanatstvom se smatraju one djelatnosti i njihov udio u srednjoj dnevnoj potrošnji Javne ustanove -iskazuje se količinom potrošnje po stanovniku Potrošnja vode za turističke namjene : Posebna obilježja turizma:  potrošna vode u turističke svrhe se javlja u ljetnim mjesecima, tj. kad naše podneblje im ahidrološki minimum  u turističkoj sezoni potrošnja vode dostiže svoje maksimume (oko 100 dana)  količina potrošnje odraz je posebnog ponašanja ljudi tijekom godišnjeg odmora  potrošnja neposredno ovisi o vrsnoći turističke ponude s obzirom na udobnost i atraktivnost, što uključuje ponudu i onu u kampovima ili turističkim naseljima i onu u hotelima Potrošnja vode za turističke namjene Qt u odnosu na srednju dnevnu potošnju može se prikazati:  kao zasebni potrošač, tj. odvojeno od potrošnje vode stanovništva, pa se iskazuje količinski Qt [l/turistu/dan]  kao dodatno opterećenje redovite potrošnje vode stanovništva, tj. kao sastavni dio veličine Qsr [l/stan/dan] Potrošnja vode u industriji -ovisi o vrsti industrije te o primjenjenom tehnološkom postupku obrade sirovina -količina vode za veća industrijska postrojenja izražava se u kubičnim metrima vode po toni proizvoda [m3/t], npr. industrija mlijeka:3-35 m3/t, industrija papira i čelika 10-300 m3/t Sobzirom na veliku potrošnju vode, pojedine industrije imaju vlastita izvorišta i vodne sustave. Veći dio isporučene količine vode (60-70%) industrije koriste se za sustave hlađenja, manji se dio (25-35 %) utroši u tehnološkom postupku, a ostatak se ispušta kao industrijska otpadna voda. Može se iskazati kao čimbenik srednje dnevne potrošnja vode po stanovniku ili odvojeno kao industrijska potrošnja Qind. Gubici vode Stalni su pratilac svakog vodoopskrbnog sustava, a iskazuje se kao razlika između proizvedene i potrošačima isporučene odnosno obračunane količine vode. U odnosu na vodoopskrbni sustav u cijelini, razlikuju se vanjski i unutarnji gubici. Vanjski gubici čine zbroj svih gubitaka koji se javljaju na objektima zahvata, kondicioniranja i u vodospremama, te na sustavim acrpljenja, dovoda i raspodjele vode. Unutarnje gubitke čine gubici na opskrbnom sustavu unutar zgrada, tj. poslije kućnog vodomjera. Ti gubici neposredno utječu na kućni rashod potrošača te znače pretpostavljenu potrošnju vode. Uzroci vanjskih gubitaka su:  protjecanju vode cjevovodima kao posljedica: nepravilnog rukovanja zasuna i ventilima, nedovoljnog odzračivanja tijekom pogona i poslije raznih zahvata na cjevovodu  propuštanje vode na spojevima, zasunima, hidrantima i armaturama



korištenje neprikladne kakvoće materijela ili propustdan na 1 km dužine cijevovoda, a za opskrbne sustave 10-20% isporučene količine vode. Nemjerljiva potrošnja ne bi trebala biti veća od 3 l/stan/dan.(analize pokazale gubitke i do 20-40 % isporučene kol. vode) Cjelokupna dnevna potrošnja vode - Qsr/d = Qk + Qz + Qu + Qt + Qind + Qg , tj. Qsr (l/stan/dan) može biti prikazana kao srednja dnevna potrošnja uključujući malu trgovinu i zanatstvo (oko 100-250 l/stan/dan) ili može uključiti i potrošnju u industriji (150-350 l/stan/dan) Promjenjivost potrošnje vode u vremenu - potrošnja vode promjenjiva je u vremenu - promjenjivost godišnje potrošnje vode uvjetovana je godišnjim dobom, najveća ljeti - promjenivost tjedne potrošnje ovisi o intenzitetu djelatnosti potrošaća po danima u tjednu (po i uto najviše, i blagdani) - promjenjivost dnevne potrošnje vode iskazuje se satnom potrošnjom obilježja dnevne potrošnje vode se vidi iz dijagrama potrošnje vode (slika) - dnevna potrošnja vode manje se mijenja što je veća gradska sredina Karakteristične veličine dnevne potrošnje Za projektante su posebno značajne: - srednja dnevna potrošnja tijekom godine Qsr/dn (izračunava se na temelju potrošnje vode tijekom godine) - max. dnevna potrošnja Qmax/dn - min. dnevna potrošnja Qmin/dn - max. satna potrošnja Qmax/h (znaći najveću potrošnju vode u tijeku jednog sata u danu najveće potrošnje); izražavaju se u m3 / dan, l/s Koeficijent neravnomjernosti potrošnje (Qmx/dn , Qmax/h) - faktor neravnomjernosti K1 = Qmax/dn / Qsr/dn, ovisi o veličini urbane sredine, klimatskim uvjetima, načinu življenja, obilježjima izvora, te kreće se u rasponu , pa slijedi Qmax/dn =(1,1-2) Qsr/dn - Qmax/h = K2 Qmax/dn /24, gdje je K2 koeficijent neravnomjernosti, raspon - Qmax/h = K1 K2 Qsr/dn /24 , tj. Qmax/h = (0,07-0,2) Qsr/dn - za dimenzioniranje glavnih dovodnih cijevnih vodova se koristi Qmax/dn a za sustava opskrbe vodom Qmax/h

Potreba vode Iskazivanja potrebe vode u kojim amaksimalna dnevna potrošnja vode sa svim svojim osobitostima, posebno u odnosu na njezinu promjenjivost u vremenu te brojnost stanovništva, sadašnje i buduće, čine jezgru svih čimbenika koji posredno ili neposredno utječu na određivanje potrebe vode. Proračun maksimalne dnevne potrebe vode provodi se: Q max/dn = Mk Qmax/stan/dan , (m3/dan), gdje je Mk brojnost stanovništva koje se opskrbljuje vodom. Mjerodavni podatak o brojnom stanju stanovništva dobiva se iz popisa stanovništva. Problematika potrošnje i potrebe vode razmatra se sa stajališta: - pronalaženja izvorišta koja količinom i kakvoćom zadovoljavaju potrebe za neposrednu i daljnu budućnost, - racionalizacije potrošnje u svim oblicima, - racionalizacije tehnologije zahvata, obrade, dopreme i raspodjele vode, - planiranje potreba vode za buduće razdoblje. Protupožarna zaštita - Pravilnik o tehničkim normativima za hidrantsku mrežu za gašenje požara, propisuje tehničke normative za vanjsku i unutarnju mrežu za gašenje požara te utvrđuje zahtjeve u odnosu na izvore vode, kapacitet, protok i tlak vode u hidrantskoj mreži Osnovne značajke: - Pravilnik razlikuje neposredno gašenje požara primjenom hidrantskog sustava kad se upotrebljava vatrogasno vozilo i pripadajuća oprema i kad se ne upotrebljava - količina vode potrebna za gašenje požara u gradskim naseljima određuje se ovisno o broju stanovnika i broju istodobnih požara, qpož = 10-90 l/s - hidrantska mreža podijeljena je na vanjsku i unutarnju, opskrba vodom hidrantske mreže temelji se na prstenastom sustavu opskrbnog sustava - hidranti najmanjeg promjera 100 mm ugrađuju se na međusobnoj udaljenosti od 80 do 150 m, tlak u vanjskoj mreži određuje se hidrauličkim proračunom ovisno o visini objekta i drugim uvjetima, ali ne niža od 2,5 bara - unutarnja hidrantska mreža izvodi se u stambenim i javnim objektima te u proizvodnim pogonima, a može biti zasebna ili dio opskrbnog sustava Gašenje požara provodi se priključkom vatrogasne cijevi neposredno na hidrantski priključak. U slučajevima kad je mjerodavna opskrbna količina za stanovništvo(qmax/h) manja od zahtjevane protupožarne količine(qpož), elementi opskrbnog sustava dimenzioniraju se na protupožarnu količinu, a iznimno na qmax/h+ qpož.

Postupci predviđanja potrošnje i potrebe vode Postupci predviđanja : 

Postupci ekstrapolacije : Linearna ekstrapolacija - Postupak ujednačenog porasta potrošnje u jedinici vremena - Pravac je određen izrazom : - Qt = a + b * t - Qt - potrošnja vode u vremenu t - t – vrijeme - a , b – procijenjene ili proračunate veličine

 -

 -

Eksponencijalna ekstrapolacija Postoji relativni prirast potrošnje u jedinici vremena kojim se predviđa nagli porast potrošnje vode. Prikazuje se na dva načina: 1) Qt =a * bt ili logaritamski linearan oblik: logQt= log a + t*log b – na ovaj način pratimo odnos Qt i t u obliku dva pravca (lijeva slika) 2) Q = a * tb  za b=1  logQt= log a + b*log t ( desna slika)

Logaritamska ekstrapolacija Prikazuje se S-krivuljom Jednadžba krivulje ima oblik: Qt =Q(kapica) / (1+10^(a-b*t), linearizacijom se dobije da je (a-b*t)log10 = logQ/Qt-1 Krivulja na početku ima lagan rast, koji potom prerasta u brzi.

Postupci regresije : - sve se više koriste statističke metode – to doprinosi učinkovitosti te omogućuje odrediti granice vjerojatnosti. Odnos između dviju promenjivih veličina je određen dijagramom korelacije 1 ) Standardna devijacija – točka S na dijagramu predstavlja središte gravitacije skupa točaka. Disperzija se izražava standardnim devijacijama 2) Postupak najmanjih kvadrata – utvrđivanje pravca koji se najbolje prilagođava skupu točaka. Taj pravac prkazuje opća jednadžba : y=a + bx 3) Krivolinijska regresija – analiza odnosa dvaju skupova primjenom krivolinijskog prikaza korelacije. Odnos više varijabla je moguće prikazati funkcijom reazličitih neovisnih varijabla. Regresija s više od jedne neovisne obilježava višeznačnu regresiju. Postupak sustavne analize : - znanstveni pristup u kojem se za neki problem izrađuje matematički model oblikovan na temelju praktičnih nanja. Primjenjuje se u slučaju srednjeg i dugog vremenskog predviđanja potrošnje vode u funkciji prirasta stanovništva, razvoja urbane sredine, zakonodavstva i značajnije tehnologije Općenito o postupcima predviđanja: ( mislim da to i nije tako bitno al neka) -

Prisutno je nezadovoljstvo sadašnjim postupcima predviđanja Danas se često primjenjuje tehnika dinamičkog modeliranja, kod ojih je najveći problem pri uspostavi, utvrditi utjecajne čimbenike i prikupiti njihove bitne značajke Mogućnosti da se uspostavi model za razmatranje problematike opskrbe vodom su velike. Dugotrajno predviđanje je težak zadatak ali je i nužno u suvremenom društvu.

8. ZAHVAT VODE ZA POTREBE OPSKRBE VODOM CISTERNE – Osnovna je značajka zahvata oborinskih voda ta što opskrbljuju vodom pojedina kućanstva, a iznimno se na takvom zahvatu zasniva vodovodni sustav za zaseoke i manja sela. Dva osnovna elementa; nakapna ploha i cisterna, čine zahvat oborinske vode.

Nakapna ploha – Ona osigurava kakvoću vode koja na nju padne u obliku oborine i koje njome otječe, a tehnologija izvedbe treba osigurati njenu nepropusnost. Najčešće se koriste površine krovova kuća i gospodarskih zgrada. Ako se na takav način opskrbljuje stanovništvo i stoka, izvode se „javne“ cisterne i posebne nakapne plohe.

Posebne nakapne plohe se oblikuju, obrađuju i popločuju kamenim ili betonskim pločama veličine 2x2m, a izvode se prema zahtjevima: -

U nepropusnom materijalu U padu koji omogučuje slobondno otjecanje vode Obrađena podloga se uvijek opločuje betonskim pločama Reške između ploča se brtve glinom, mortom, asfaltom... Ograđuju se zaštitnom ogradom

Dimenzioniranje: Cisterna je građevina koja uskladištuje oborinsku vodu što dotječe s nakapne plohe za vrijeme oborina te postaje glavni opskrbni spremnik za potrebe ljudi i stoke. Osnovni parametri za proračun obujma cisterne: Srednja dnevna potrošnja, trajanje suše i visina oborina. Trebamo znati srednju dnevnu potrošnju vode (za ljude i stoku)te iz nje odredimo potrebu vode po danu za sušno razdoblje te izračunamo potreban obujam cisterne. Izvedba: Tehnologija gradnje cisterne u svim pojedinostima slijedi i primjenjuje postupak izvedbe vodospreme. ZAHVAT POVRŠINSKIH VODA: Pri odabiru mjesta zahvata na vodotocima i rijekama treba se pridržavati sljedečih smjernica: -

Graditi ih uzvodno od stambenih naselja Locirati ih na djelovima korita koja nisu izložena urušavanju obala ili podlokavanju korita vodotoka - Izbjegavati dionice na kojima dolazi do brzoga i većega pronosa i taloženja nanosa. Najveće taloženje nanosa nastaje gdje je ispupčena riječna obala, također ravne dionice nisu povoljna mjesta jer su podložne stvaranju plićaka. U praksi su se konkavne obale vodotoka pokazale kao prikladna mjesta za gradnju vodozahvata. Također treba uzeti u obzir mogučnost smrzavanja vodotoka i pojavu leda. Neprilike zbog leda se mogu onemogučiti ili spriječiti: - Polaganjem zahvata na dovoljnu dubinu ili 1-2m iznad tla - Zagrijavanjem metalnih površina konstrukcije zahvata

Oblikovanje zahvata treba prilagoditi sljedećem: - Obrise i veličinu treba uskladiti sa zahtjevima što se odnose na količinu i kakvoću vode te na brzinu dotoka vode (0,5-1) m/s - Ne smije narušiti uobičajeni hidrološki režim vodotoka - Zaštititi ga od plutajuće tvari i mogučeg nanosa Vrste i osnovna obilježja riječnih zahvata: razlikujemo sljedeće skupine: - Priobalna i obalna - Zahvati u koritu rijeke s pontona - Plutajući - Potopljeni zahvati u koritu rijeke - Akumulacije kao zahvati Priobalni i obalni zahvati: Primjenjuje se kad su strme obale i duboke priobalne vode, a grade se duž obalnog nagiba ili na samoj obali. Izvodi se u obliku bunara uz primjenu crpnog sustava ugrađenoga u dvjema građevina ili u jednoj. Građevina ima otvore na raznim razinama pomoću kojih se osigurava preljev određenih količina vode u pojedinim godišnjim razdobljima. Otvori su opremljeni rešetkama i sitima razne veličine.

Zahvati u koritu vodotoka: Njih obilježava zahvat u samom koritu vodotoka i građevina crpne stanice koja se izvodi na obali ili na pontonu.

Zahvati u koritu rijeke sa pontona: Sličan je obalnome samo što se gradi dalje od obale, a s obalom ga povezuje pontonska konstrukcija. Ima ugrađenu crpku a mostom se vodi odvodni cjevovod.

Plutajući zahvat: Primjenjuje se kad su već kolebanja razine vode u rijeci. Crpni uređaj se ugrađuje na ponton s kojega tlačna cijev povezuje zahvat i uređaje sustava opskrbe vodom.

Potopljeni zahvati u koritu rijeke: Glavno obilježje ovog zahvata je „glava“. Osnovna zadaća glave je da neposredno zahvaća vodu. Na potopljenu glavu se nastavlja cjevovod koji povezuje zahvat i prihvatnu komoru u obalnoj građevini. Glave mogu bit: čelične, betonske i armiranobetonske. Zahvat vode iz umjetnih jezera (akumulacija): Ovdje zahvat ovisi o namjeni akumulacije, jeli ona višenamjenska ili isključivo za vodoopskrbu. Postoje dva načina izvedbe; kao samostalne građevine ili u sklopu brane. S obzirom na značajne promjene raizine vode u tjeku godine, zahvatni otvori se izvode na različitim razinama 4-5m vodnog stupca, te se zaštičuju rešetkama ili zapornicama.

ZAHVAT IZVORA: Izvor čija je izdašnost veća od maksimalne dnevne potrošnje, smatra se pogodnim za rješavanje određenih pitanja glede opskrbe vodom. Kada je izašnost manja onda takav izvor dolazi u obzir za opskrbu u sklopu drugih izvora vode, ili u slučajevima kada se pojava hidrološkog minimuma izvora ne podudara s razdobljem maksimalne dnevne potrošnje. Količina vode zahvata: Zahvat treba obuhvačati svu vodu koja izvire na području izvorišta. Višak vode se odvodi posebnim sustavom odvoda izvan izvorišnog područja.

Zahvatna građevina – kaptaža izvora: je građevina koja izvorsku vodu privodi sustavnom korištenju, pa treba ispunjavati određene zahtjeve: -

Treba zahvačati sve vode koje oblikuju izvorište i koje pripadaju izvorištu Ne smije izazvati prigušenje gortla ili pojedinih izdanaka izvora kao ni izvorišta

Zahvatna građevina se sastoji od: -

Zahvata izvorišta Sabirne komore Komorske raspodjele Zasunske komore

Zahvat izvorišta je najosjetljiviji dio kaptaže jer se tim njenm djelom izvorište objedinjuje u jednu cjelinu osiguravajući zahtjevanu količinu vode za potrebe opskrbe vodom. Izvodi se sve do kontaktnih ploha propusnoga tla s nepropusnim, a u tlocrtu slijedi tokove izvorske vode. Sabirna komora je onaj dio zahvatne građevine u koji se prikuplja sva izvorska voda. Osnovna uloga joj je da akumulira izvorsku vodu i usmjerava je prema komori raspodjele. Veličin komore ovisi o konfiguraciji tla te o izdašnosti izvora. U komori raspodjele se količina vode raspodjeljuje na dvije osnovne količine: -

Količinu potrebnu za opskrbu Višak vode

Zasunska komora je dio zahvata u koji se ugrađuje oprema i to cijevi, zasuni i ventili, te osigurava djelotvornost zahvata kao osnovne građevine vodoopskrbnog sustava. Zaštita zahvatne građevine – Zaštičuje se od svakog vanjskog utjecaja i pristupa neovlaštenih osoba, te od klimatskih promjena. Imamo: -

-

Prva zaštitna zona – neposredna okolina izvorišta se ograđuje ogradom, a kaptaža se zaštičuje zemljanim nasipom od utjecaja temperaturnih promjena. Druga zaštitna zona – prostire se uzvodno od izvorišta koja pruža određeni stupanj sigurnosti od mogučeg zagađenja. Trebali bi se ukloniti svi stambeni i drugi objekti i zabraniti obrada zemljišta s umjetnim gnjojivom. Treća zaštitna zona – Obuhvaća šire područje koje se poistovjećuje sa slivnim područjem.

ISKORIŠTAVANJE PODZEMNE VODE: Plitke i podzemne vode djelomično ispunjuju velika prostranstva rahlih slojeva tla do dubine približno 10m. Njihov zahvat se izvodi kroz te slojeve ili u njima, u obliku horizontalnih ili vertikalnih zahvata. Horizontalni zahvati: - Zahvatom kroz vodonosne slojeve oni se dreniraju izvedbom drenova, galerija i sabirnih galerija. Prikazan je sustav horizontalnog zahvataširega vodonosnog područja sustavom drenova i galerija. Galerije koje prihvačaju vodu „nižih“ manjih galerija smatraju se glavnim sabirnim galerijama. Sva voda koja se drenira se slijeva u sabirnu vodospremu iz koje se usmjeruje potrošačima.

Drenovi: To je iskopani jarak od nepropusnog sloja tla, u koji se ugrađuju provodnici vode od nabačaja krupnog šljunka, kamenog ziđa i raznih vrsta cijevi (keramičkih, PVC, azbest-cementnih i betonskih) promjera 20-50 cm. Poslije polaganja sustava drenova, drenažni jarak se zatrpava filtarskom ispunom koja se zaštičuje slojem gline ili drugim materijalom. Na svakih 50-60m dužine drena grade se kontrolna okna ili otvori za provjetrivanje.

Galerije: To su građevine poput drenažnih zahvata večih dimenzija, ponekad prohodne, pravokutnog, zasvođenog ili jajolikog oblika. Ulaz vode u samo građevinu ostvaruje se kroz namjenske otvore u stjenkama galerije, što ponekad zamjenjuje njihovu poroznost. To su zapravo horizontalni bunari koji se uvijek grade kroz čitavu dužinu prostiranja vodonosnog sloja, a posebno oblikovano dno galerija omogučuje otjecanje vode prema sabirnoj građevini.

Qannat ili „karez“: To su zahvati kroz plitke vodonosne slojeve na području Mediterana. Qanaate obilježava velika dužina prokopa (bunara), a vertikalni radni otvori preuzimaju ulogu odzračnika. Qanaat završava zahvatnim spremnikom. Ovisno o obliku terena, sabirna vodosprema se izvodu u obliku bunara u koji se slijeva voda iz dva bočna qanaata. Vertikalni zahvati -Vert. zahvati plitkih podzemnih voda izvode se u obliku zbijenih zahvata te kopanih i bušenih bunara. Zabijeni zahvati: Iskorištavanje podzemne vode pomoću zabijenih zahvata primjenjuje se u pješčanim i šljunčanim tlima kod dubine vodonosnog sloja 5-10 m. Vertikalni zaboj zahvata je prikazan na slici. Izvodi se zabijanjem čelične cjevi u tlo ili ugradbom cijevi u prethodno izvedeni iskop. Zahvatna cijev promjera 25-80mm, dužine 10m, zabija se u tlo do vodonosnog sloja ili u sam vodonosni sloj. Na svom donjem dijelu je cijev perforirana. U posebnim se prilikama oko zahvatnog dijela cijevi izvodi ispuna od šljunka veličine zrna 2-4 mm. Zahvatna cijev na kraju ima posebno oblikovanu čeličnu nožicu. Voda iz bunara se crpi ručno upotrebom „Nortonove“ pumpe ili crpkom na električni pogon. Glava bunara se izvodi od betona ili se zaštičuje glinenim nabojem koji sprečava neposredno ulijevanje površinske vode u bunar. Kopani bunari: Relativno plitke podzemne vode u većim količinama se iskorištavaju ovim načinom, a u našim se krajevima izvode do dubine od 15m, ali ima i dublje izvedenih. Mogu imat promjer 1-6m. Bunari promjera 1-2m su najčešći, a koriste se za opskrbu vodom pojedinih ili manjih skupina

kućanstava. Za zahvat većih količina vode se izvode kopani spušteni bunari do podzemne vode ili spušteni u nju, pa razlikujemo: - Potpuni bunar – izvodi se kroz vodonosni sloj sve do nepropusnog tla (voda dotječe u zahvatni dio preko otvora u kaptažnom dijelu bunara) - Nepotpuni bunar – izvodi se u vodonosnom sloju ( voda dotječe preko otvora u kaptažnom dijelu i sa dna, ili samo sa dna.)

Najbolje riješenje je kad voda dotječe samo odozdo jer se u tom slučaju izvodu filtar sastavljen od slojeva šljunka i pijeska razne krupnoće i razne visine: - Prvi sloj – šljunak krupnoće 6-8cm, visine 20 cm - Drugi sloj – šljunak krupnoće 2-3cm, visine 10 cm - Treći sloj – pijesak krupnoće 0.5-1cm, visine 10cm Dijelovi kopanog bunara: - Glava bunara – stvara uvijete za ekspolataciju podzemne vode i zaštićuje vodu u bunaru od lsijevanja površinskih voda. - Trup bunara – Dio kojim se prodire u tlo, štiti od urušenja tla, izolira od zagađenja te predstavlja vezu između nadzemnog i podzemnog dijela bunara. - Sabirni dio – Akumulira vodu koja prtječe s vodonosnog sloja. Voda iz bunara se može vaditi ručno ili mehanički pomoću crpke, a hidrauličko obilježje crpnih agregata se određuje u odnosu na potrebnu količinu vode i visinu dizanja vode. Uporaba kopanih bunara: Mogu bit kao zasebn građevina u sustavu opskrbe vodom ili kao posrednici između zahvata podzemne vode i sustava opskrbe.

Izvedba: -

bunar se gradi u prethodno izvedenom iskopu – u cijelosti se izvede građevna jama, a potom se radi bunar - Bunar se gradi u prstenovima visine do 2m, koji se spuštaju paralelno s napretkom iskopa na potrebnu dubinu. U prvoj fazi iskopa se radi jama u koju se polaže vijenac. U nastavku se na vijencu radi bunar polaganjem prstenova ili u monolitnoj izvedbi. Vijenac može biti od drva, čelika i armiranog betona. Prodiranje konstrukcije bunara u tlo je posljedica djelovanje vlastite težine konstrukcije. Debljina stjenki bunara se određuje ovisno o promjeru zdenca i materijala od kojega se bunar radi. ZAHVAT DUBOKIH PODZEMNIH VODA Iskorištavanje dubokih podzemnih slojeva moguće je izvedbom vertikalnih cjevnih bunara primjernom odgovarajučeg postupka i tehnologije bušenja. Bušotina je rupa okruglog poprečnog presjeka s velikim omjerom dubine prema promjeru, a gradi se sa površine tla. Tjekom gradnje se radi zaštite od urušavanja podgrađuje zaštitnim cijevima. Dužina pojedinih cijevi je ograničena na 520m zbog djelovanja sile trenja na plohe cijevi.

-

Postupak A predstavlja jednostavnu kolonu dužine kojom se dopire od podzemne vode Postupak B – „potpuna bušotina“ do podzemne se vode dospijeva većim brojem kolona raličitog promjera. - Postupak C – teleskopski način ugradbe. Kolona manjeg profila nastavlja se na kraju prethodne. Što je veća dubina, veći je broj kolona i veći je promjer bušotine. Broj i dimenzije pojedinih kolona ovise o: - svojstvima tla - tehnologiji bušenja - sanitarno-tehničkim zahtjevima Prva kolona se zove „konduktor“ kolona vodilja. Dužine je 5-20m. Promjer svake sljedeće je za 50-100 mm manji od prethodne. Posljednja kolona je radna ( najčešće 200-400 mm). Djelovi: - Ušće - mora biti hermetički zatvoreno i tako izvedeno da preuzme težinu crpki te uređaja za pračenje razine vode u bunaru. - Kolona – mora biti vertikalna, izolirana u pojedinim horizontima i dovoljnih dimezija - Radna kolona – završava filtrom i djeluje kao zahvatni dio bunara, filatar mora pružati što manji otpor priljevu vode iz vodonosnog sloja u bunar, te mora biti otporan na koroziju i siguran od začepljenja.

Uloga filtra: - Omogučiti protjecanje vode iz vodonosnog sloja u zahvatni dio pod približnim uvjetima strujanja kao u vodonosnom sloju - Osigurati maksimalnu izdašnost uz minimalne otpore toku vode - Materijal filtra mora bit trajan i otporan na kemijsko i elektrolitičko djelovanje podzemne vode - Izvedba filtra mora biti jednostavna i jeftina

S obzirom na materijal izrade razlikujemo metalne i nemetalne, a mogu biti: rupičasti, s prorezima, mrežasti i šljunčani. Dužina filtra ovisi o debljini vodonosnog sloja. Površina filtra je 15-30% površine cijevi.

Horizontalni bunari: Ove vrste zahvata podzemne vode se grade u pjeskovitom i sitnijem šljunkovitom materijalu, a sastoje se od horizontalnih zahvatnih perforiranih filtarskih cijevi i sabirnog bunara. Zahvatne cijevi se pružaju zrakasto od bunara u vodonosni sloj u jednoj ili više vodonosnih razina. Sabirni bunar se izvodi od armiranog betona promjera 1.5-6m, dubine 8-50m i debljine stjenki približno 40 cm. Dno bunara ima ulogu akumulacije drenirane vode i radi se od nepropusnog materijala. Najpoznatiji sustav hor. Bunara je sustav „Renney“, kod ovog sustava se filtarske cijevi promjera 150-300mm hidrauličkim potiskom neposredno utiskuju u tlo. Unutar filtarske cijevi, koja ima posebno oblikovan vrh nalzi se unutrašnja cijev promjera 50mm pomoću koje se ispire pijesak u neposrednom okolišu te se olakšava na taj način njeno utiskivanje u tlo.

9 - Sustavi dovoda i raspodjele vode Vodoopskrbni sustav je sustav objekata, (građevina, cjevovoda i uređaja) i mjera povezanih u funkcionalnu cjelinu kojima se voda zahvaća na izvorištu, po potrebi diže na odgovarajuću visinu, dovodi do uređaja za kondicioniranje vode, vodosprema, naselja i gradova te se raspodjeljuje potrošačima s ciljem osiguranja dovoljnih količina kvalitetne vode na što ekonomičniji način. Vodoopskrbne sustave obilježavaju slijedeće posebnosti: – Položaj i vrsta izvorišta u odnosu na opskrbno područje – Morfologija i veličina opskrbnog područja – Izdašnost izvora – Kakvoća sirove vode – Prostiranje opskrbnog područja u odnosu na pučanstvo, industriju i druge potrebe – Gustoća naseljenosti Vodoopskrbni sustav čine slijedeće grupe objekata: – Vodozahvati – Crpne stanice (pumpne stanice) – Uređaj za kondicioniranje vode – Vodospreme (rezervoari) – Glavna (magistralna) i razdjelna (distributivna) vodoopskrbna ili vodovodna mreža Shematski prikaz složenog sustava opskrbe vodom: 1 – zahvat vode, 2 - niskotlačna crpna stanica, 3 – tlačni cjevovod; zahvat – uređaj za kondicioniranje, 4 – uređaj za kondicioniranje, 5 – visokotlačna crpna stanica, 6 – tlačni cjevovod, 7 – glavna opskrbna vodosprema, 8 – glavni opskrbni cjevovod, 9 – sustav raspodjele vode

Vodne količine unutar sustava opskrbe dovode se i raspodjeljuju uz pomoć cijevnih vodova i osnovnih građevina: crpnih stanica i vodosprema. Cjevovodi glavne mreže mogu biti dovodni, između izvorišta i uređaja za kondicioniranje vode ili između uređaja i vodospreme) i opskrbni (između vodospreme i naselja, odnosno distributivne mreže), te dovodno opskrbni (za slučaj vodoopskrbnog sustava s protuvodospremom)

1 – glavni dovodni, 2 – glavni opskrbni, 3 – sustav raspodjele u naselju, V – vodosprema, Z+c.st. – zahvat i crpna stanica

Glavni dovodni – Q max/dan Glavni opskrbni – Q max/h Razlikujemo: – Gravitacijske sustave – Potisne sustave – Kombinirane sustave

Gravitacijski sustav Kod gravitacijskih vodoopskrbnih sustava tečenje se odvija pod utjecajem sile teže i to pod tlakom ili kombinirano pod tlakom i sa slobodnim vodnim licem Osnovno obilježje ovih sustava proizlazi iz visinskog položaja zahvata u odnosu na opskrbno područje, gdje razina vode na zahvatu nadvisuje opskrbno područje. Gravitacijski sustav – posebnosti: - Strujanje u cijevima uvjetovano isključivo djelovanjem gravitacijske sile - Pouzdanost pogona sustava ovisi o stabilnosti izdašnosti izvora - Visinski položaj zahvata i vodosprema omogućava racionalno dimenzioniranje cijevnih vodova te osigurava zahtijevani i ujednačeni opskrbni tlak u sustavu opskrbe vodom - Troškovi gradnje i održavanja sustava najniži su u odnosu prema drugim rješenjima - Jednostavno praćenje rada i ispravnosti rada pogona Međutim, terenski uvjeti koji vladaju u prirodi pretežno nameću rješenja opskrbe vodom u kombinaciji tlaka i gravitacije, odnosno kombinirani sustav opskrbe.

Ovisno o položaju glavne vodospreme razlikuju se: - • Vodosprema ispred mjesta potrošnje

Sustav opskrbe - vodosprema ispred mjesta potrošnje obilježava niža razina izvorišta u odnosu na mjesto opskrbe ili uzvisina koja se ispriječila između izvorišta i mjesta opskrbe. -

• Vodosprema iza mjesta potrošnje

Kombinirani sustav – vodosprema iza mjesta potrošnje daje dvije moguće varijante opskrbe 1. Zahvat vode - opskrbno područje i glavnu vodospremu povezuje tlačni cjevovod koji djeluje kao glavni dovodni i kao glavni opskrbni cjevovod pa se duž cjevovoda razlikuju 3 dionice: Dionica1 – crpna stanica – područje potrošnje, tlačni cjevovod djeluje kao glavni dovodni Dionica 2 – cjevovod djeluje u sklopu sustava raspodjele vode Dionica 3 – pripada glavnom dovodnom i glavnom opskrbnom sustavu kojim protječe voda od Q max/dan do Q max/h 2. Zahvat vode i vodospremu povezuje posebni glavni dovodni cjevovod – kao tlačni sustav, a vodospremu i opskrbno područje drugi cjevovod koji djeluje kao glavni – kao gravitacijski sustav • Prvi sustav temelji se na jednom cjevovodu, a drugi sustav čine dva cjevovoda u istom kanalu, jedan isključivo tlačni, a drugi isključivo gravitacijski. Jedan cjevovod:

Dva cjevovoda:

- • Vodosprema u mjestu potrošnje (vodotoranj) Vodotoranj služi za opskrbu vodom naselja u nizinskim predjelima. U spreci crpne stanice i vodotornja moguća su rješenja opskrbe vodom stanovništva nizinskih naselja u 2 varijante, a kao poseban slučaj ističe se kombinacija: crpne stanice, ukopane vodospreme i vodotornja (varijanta 3). Varijanta 1:

-

Tlačni cjevovovod je u ulozi glavnog dovodnog cjevovoda i povezuje crpnu stanicu i vodotoranj Glavni opskrbni cjevovod 2 gravitacijski posreduje između vodotornja i opskrbnog područja

Varijanta 2:

-

Tlačni cjevovod djeluje kao glavni dovodni i glavni opskrbni cjevovod.

Varijanta 3:

Vodosprema je uvrštena podno vodotornja pa sustav djeluje na osnovi dviju crpnih stanica i dviju vodosprema: Crpna stanica 1 – osigurava max potrošnju tijekom dana Q max/dan Vodosprema 1 – akumulira fluktuirajuće količine vode tijekom dana i protupožarnu zalihu Crpna stanica 2 – podržava zahtijevanu količinu q max/h i razinu vode u vodotornju Vodotoranj – djeluje kao pogonski piezometar sustava opskrbe Višezonska opskrba vodom Kad se vodom opskrbljuju 2 ili više naselja koja se prostiru područjima veće ili manje visinske razlike, oblikuju se tzv. višezonski opskrbni sustavi, koji mogu biti opskrbni sustavi, koji mogu biti gravitacijski i kombinirani. GRAVITACIJSKI 2 ili više naselja koja se prostiru područjima veće ili manje visinske razlike opskrbu vodom zasnivaju na istom izvorištu, opskrba vodom je gravitacijska. Cjevnim vodom između izvorišta i vodopsreme 1 protječe maksimalna dnevna potrošnja vode za naselje 1 i naselje 2 Cjevovod na dionici V1 do V2 djeluje kao glavni opskrbni za NASELJE 1 i kao glavni dovodni za NASELJE 2. Hidraulička obilježja pojedinih opskrbnih sustava temelje se na odgovarajućim vodospremama V1 i V2 smještenim ispred mjesta potrošnje.

KOMBINIRANI Sustav se opskrbljuje u kombinaciji tlaka i gravitacije

Posebnosti: - Jedno izvorište uvjetuje središnju crpnu stanicu C.S.1 - Svakom opskrbnom području pripada odgovarajući kombinirani sustav opskrbe - Vodospreme za svaku pojedinu zonu smještene su iza mjesta potrošnje u sklopu koje je i pripadajuća crpna stanica, tzv. „zonalna“ crpna stanica C.S.2 i C.S.3 - Protoci cijevnim vodovima čine u raznim oblicima kombinaciju q max/h, q max/dan

Kondicioniranje sirove vode Sva navedena rješenja odnosila su se na vodu kakvoće koja odgovara normama za pitku vodu, s mogućnošću dezinfekcije. Sirova voda kakvoće koja ne odgovara mjerilima o pitkoj vodi podliježe nekom od tehnoloških postupaka kondicioniranja ili cjelovitom kondicioniranju kako bi se uklopila u sustav opskrbe. U takvim slučajevima sustavi se nadopunjuju još jednim stupnjem dizanja vode, tzv. Niskotlačnim kojim se svladava visinska razlika između najniže razine vode u zahvatu i razine vode na uređaju uključujući i hidrauličke gubitke. Uređaj za kondicioniranje najčešće se gradi između zahvata i glavne opskrbne vodospreme

Sustavi raspodjele vode Osnovna namjena raspodjele je dovesti vodu do pojedinog potrošača. S obzirom na to kakav će sustav raspodjele biti, ovisi o naselju ili gradu koje treba opskrbiti vodom.

Razlikuju se 2 osnovna sustava raspodjele vodom: - Granati (nepotpuni – potpuni) - Kružni (cirkulacijski) GRANATI - Od glavne opskrbne cijevi račvaju se opskrbni vodovi nižih redova sve do uličnih ogranaka - Prema određenom mjestu potrošnje voda dotječe samo s jedne strane pa je, uključujući i spremnik, tok vode u sustavu jednosmjeran - Na krajevima ogranaka cjevovoda voda miruje pa je potrebno povremenim otvaranjem hidranata vodu ispuštati. Na taj se način ispušta zrak nakupljen u cjevovodu i ustaljena voda te se omogućava obnova vode na kritičnim dijelovima opskrbnog sustava - U slučaju zastoja ili oštećenja cijevi, samo manji broj potrošaća ostaje bez vode, što ovisi o raspodjeli sekcijskih zasuna Nedostaci: - Nejednolična raspodjela pogonskog tlaka - Nemogućnost dotoka nedostatnih količina vode u slučaju požara - Nepromjenjivost vode u pojedinim cjevovodima Povezivanjem krajnjih ogranaka granati sustav jednostavno prelazi u kružni KRUŽNI - Svi cjevovodi su međusobno povezani - Jednom mjestu voda dotječe s najmanje 2 strane - Nema ustaljene vode u sustavu raspodjele - U slučaju neispravnosti samo manji broj potrošaća ostaje bez vode - Raspodjela tlakova duž sustava opskrbe je jednolična.

10. REŽIMI STRUJANJA TEKUĆINE 10.1. Režimi strujanja tekućine cijevima Potkraj 19.st Reynoldsov istraživački rad objasnio je način laminarnog-turbulentnog strujanja tekućine u zatvorenim sustavima – cijevima. Laminarno strujanje tekućine cijevima obilježava strujanje u smislu pravilnih lamina, što se može poistovjetiti sa snopom tankostjenih koncentričnih cjevčica. Vanjska lamina prianja uz stijenke cijevi, a svaka sljedea struji neznatno većom brzinom pa u blizini središta cijevi dosižu i najveću brzinu. U tom slučaju raspodjela brzine po presjeku cijevi popria oblik paraboloida sa srednjom brzinom v koja je jednaka polovici maks brzine v=0.5vmax Turbulentno strujanje tekućine prouzrokuje neprestano miješanje sporijih čestica vode koje struje uz stijenke cijevi i bržih čestica tekućine u preostalom presjeku cijevi. Miješanjem tekućine usporavaju se brže čestice sporijima pa je iz odnosa brzina, slika 10.1., vidljivo da je u slučaku turbulentnog strujanja brzina uz stijenke cijevi veća od brzine pri laminarnom strujanju. Srednja brzina strujanja po profilu dana je izrazom: v=(0.75-0.87)vmax

Prema Reynoldsu, režim strujanja tekućine provodnikom ovisi o kinematičkoj viskoznosti tekućine (ν)[ni], srednjoj brzini strujanja (v) i karakterističnoj veličini provodnika (l). Odnos navedenih veličina iskazuje se izrazom za Reynoldsov broj Re: Re = v*l / ν Za okrugle provodnika (cjevovode), karakteristična je veličina promjer cijevi D pa je izraz za Reynoldsov broj: Re = v*D / ν Reynoldsov broj kao bezdimenzijska veličina označava međuodnos sila tromosti i sila viskoznosti tekućine koja struji cjevovodomte znači režim strujanja tekućine u zatvorenom sustavu. Odnos srednje i maksimalne brzine strujanja u okrugloj cijevi ovisno o režimu strujanja vidljiv je na slici 10.2

10.2. Bernoullijeva jednadžba Osnovne zakone strujanja tekućine u kojima se promatra odnos između tlačne, potencijalne i kinetičke energije, Bernoulli je objavio 1738. U svojoj knjizi 'Hidrodinamika'. Ti zakoni predstavljaju temelj mehanike tekućine i primjenjuju se na stacionarno i nestacionarno tečenje. Stacionarno – strujanje tekučine cijevima i fazonskim komadima Nestacionarno – posljedica strujanja pod promjenljivim tlakom uslijed istjecanja iz vodospreme kao i u slučaju vodnog udara. U ovom poglavlju promatra se stacionarno strujanje. Radi svrhovitosti, objašnjenje jednadžbe započinje s njenim prikazom za idealnu tekućinu (neviskoznu i nestlačivu) prema slici 10.3.

Iz jednadžbe se očitava: jedinica mase vode u gravitacijskom području ima ukupnu energiju koja čini zbroj potencijane, tlačne i kinetičke energije. Prema jednadžbi za idealnu tekućinu (bez trenja), zbroj ukupne energije za jedinicu mase vode pri promjeni položaja iz jedne točke u drugu ostaje nepromijenjen, što pokazuje jednadžba:

Bernoullijeva jednadžba za stacionarno strujanje stvarne (realne) tekućine

Bernoullijeva jednadžba za stacionarno strujanje realne tekućine prema slici 10.4. za dva presjeka glasi:

Gdje je ΔH energija utrošena na svladavanje otpora strujanja tekućine između dva presjeka cjevovoda.

10.3. Hidrodinamički otpori Hidraulički gubici ΔH iskazani u Bernoullijevoj jednadžbi nastaju svladavanjem hidrodinamičkih otpora: otpora površine i otpora oblika pri strujanju realne tekućine cijevima. Oba su otpora posljedica razvoja graničnog sloja uz stijenke. Otpor površine Objašnjenje otpora površine se zasniva na raščlanjenju razvoja graničnog sloja duž površine strujanja tekućine. Prandtl je utvrdio da se u slučaju strujanja tekućine duž neke površine razvija vrlo tanki sloj tekućine koji prijanja uz površinu i u kojem je brzina strujanja u odnosu na površinu v=0. Na nekoj udaljenosti od površine u području okomitom na nju tekućina struji ustaljenom brzinom v. Prema tome, postoji područje unutar kojeg se brzina postupno razvija od v=0 uz stijenke površine

strujanja, do v=vL na granici područja. Strujanje tekućine unutar područja zbiva se pod utjecajem molekularnih sila – strujanje je laminarno, a područje se označuje kao 'laminarni podsloj'.

Podsloj je vrlo tanak pa je proračun pokazao da je eynoldsov broj za veličine δL, vL i ν[ni] konstantan: Re = vL* δL / ν δL – debljina laminarnog sloja U tom slučaju Reynoldsov broj označava njegovu kritičnu vrijednost (Rekr). S porastom brzine strujanja vL raste i Reynoldsov broj, ali istodobno opada debljina podloja δL. Kada su vrijednosti Re veće, laminarni podsloj gotovo nestaje i laminarno strujanje prelazi u turbulentno. Hrapavost površine U prirodnim uvjetima svaka podloga kojom struji tekućina ima određenu fizičku hrapavost površine, kako je to shematski prikazano na slici 10.6.

Gubici uslijed otpora – hrapavosti cijevi Pri strujanju tekućine cjevovodom dužine L, promjera cijevi D, srednjom brzinom v, kao posljedica trenja uzrokovanog hrapavošću stijenki cijevi i rasipanja viskoznosti tekućine nastaje gubitak energije Δh koji se prema radovima Darcy-Weisbacha iskazuje jednadžbom

Gdje su: λ koeficijent trenja L dužina promatrane dionice cjevovoda [m] D promjer cjevovoda (m) v srednja brzina (m/s) g ubrzanje sile teže (m/s2) Na osnovi jednadžbe zaljučuje se da je otpor strujanja tekućine cjevovodom: -

Neovisan o tlaku pod kojim tekućina struji Proporcionalan dužini cjevovoda L Obrnuto proporcionalan promjeru cijevi na n-tu potenciju Dn Proporcionalan brzini strujanja na neku potenciju vn

Koeficijent trenja izražava se u funkciji Reynoldsovog broja: Laminarno - Re δL) Veličina otpora površine isključivo ovisi o njezinoj hrapavosti, strujanje se zbiva u hidraulički hrapavim uvjetima te je njeno obilježje turbulentno. Pri strujanju u cijevima hrapavost se izražava

kao relativna hrapavost (k/D), pa je koeficijent otpora trenja λ = f (k/D), odnosno prema Prandtlu i Karmanu:

Otpor oblika Veličina hidrodinamičke sile otpora oblika Fo ovisi o razdiobi tlaka po obrisu tijela i o obliku tijela. Oblik tijela se izražava koeficijentom otpora CD

Gdje su: A – površina projekcije tijela na ravninu okomitu na smjer strujanja Fo – sila otpora oblika Uz poznati koeficijent otpora CD, sila otpora oblika Fo izračunava se prema jednadžbi:

Otpor obika uzrokuje pad energetske linije koji se izračunava prema izrazu:

Ukupna sila otpora F čini zbroj sile otpora površine, sile trenja FT i sile otpora oblika Fo ; F = FT + Fo Ukupna sila otpora suprotstavja se strujanju realne tekućine pod tlakom i zbog njenog svladavanja javljaju se hidraulički gubici energije. Između dva krajnja režima strujanja, tj. u području u kojem je 0.8k< δL