Inżynieria Środowiska

Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji
Uniwersytetu Przyrodniczego
We Wrocławiu
Ćwiczenie projektowe z przedmiotu zaopatrzenie w
wodę i odprowadzanie ścieków
Rok akademicki
2009/2010
Monika Słowińska
IV rok IŚ ZSZ
1. Opis techniczny.
2. Zaopatrzenie na wodę.
3. Plan sytuacyjno – wysokościowy.
4. Obliczenia hydrauliczne wodociągu.
5. Dobór pompy.
6. Wykres całego układu.
1. Opis techniczny
Zaprojektowany układ zaopatrzenia w wodę sporządzony został dla osiedla wiejskiego liczącego 760
mieszkańców. Potrzeby wodne zostały zebrane w tabeli nr 1.
Źródłem wody na potrzeby wodociągowe osiedla jest woda podziemna, którą pobiera się za pomocą
studni wierconej filtracyjnej. Dobrano filtr bez obsypki o promieniu zewnętrznym filtra r=0,2 m
Pobór wody ze studni odbywa się za pomocą pompy umieszczonej przy studni. Zaprojektowano
zbiornik, który magazynuje wodę w okresie jej nadmiaru, a następnie uzupełnia dostawy w okresach
zwiększonego zapotrzebowania na wodę. W sieci użyto pompę głębinową GC.2.04 .
2. Zapotrzebowanie na wodę
W celu zaprojektowania wodociągu wiejskiego przeprowadzono bilans potrzeb wodnych w Tabeli
1., gdzie zestawiono dla konkretnego rodzaju zapotrzebowania oraz liczności, normowe średnie
dobowe zapotrzebowanie (Qśrd) oraz normowe współczynniki nierównomierności godzinowej (Nh) i
dobowej (Nd) rozbioru.
Dla wyżej wymienionych danych w tabeli obliczono maksymalne dobowe zapotrzebowanie (Qmaxd)
oraz średnie (Qsrh) i maksymalne godzinowe zapotrzebowanie (Qmaxh) z następujących wzorów:
Qśrd = M * N [m3/d] – średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę
Qśrh = Qmaxd /24 [m3/h] – średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę
Qmaxd = Qsrd * Nd [m3/d] – maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę
Qmaxh = Qśrh * Nh, [m3/h] - maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę
gdzie:
N- jednostkowe średnie dobowe zapotrzebowanie
M- jednostka;
Nd – współczynnik nierównomierności dobowej rozbioru;
Nh- współczynnik nierównomierności godzinowej rozbioru
Potrzeby bytowo-gospodarcze mieszkańców w gospodarstwach domowych.
Wieś zamieszkuje 825 osób. Przyjęto średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę 160 [dm3/(Md)]
(wyposażenie w urządzenia wodociągowe i kanalizacyjne spełniają najwyższą klasę wyposażenia)
oraz Nd =1,3 i Nh=1,8
Średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę Qśrd
Qśrd
 dm 3 
 M N 

 dobę 
Qśrd
 dm 3 
 825  160  132000

 dobę 
Maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę Qmax d
 dm 3 
 dm 3 
Q

132000

1
,
3

171600
Qmax d  Qśrd  N d 
max d



 dobę 
 dobę 
Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę Qmax h
Qmax h  Qśrh  N h 
 dm 3 
Qmax d
 Nh 

24
 godz. 
Qmax h 
 dm 3 
171600
 1,8  12870

24
 godz. 
Tabela 1. Zapotrzebowanie na wodę na różne cele
ZAPOTRZEBOWANIE NA WODĘ
Potrzeby ilościowe jednostki
Qśrd
Nd
[dm3/d]
Woda wodociągowa
doprowadzona do mieszkań
wyposażonych w zlew
kuchenny, spłukiwany ustęp i
urządzenia kąpielowe
zaopatrywane w ciepłą wodę;
kanalizacja lokalna lub sieciowa
(górna granica normy)
132000,00
1,30
Strona 1
Qmaxd
Qśrh
[dm3/h]
[dm3/h]
171600,00
7150,00
1,80
12870,00
Nh
Qmaxh
[dm3/h]
ZWIERZĘTA GOSPODARSKIE
Krowy mleczne,dojenie ręczne
(100 sztuk)
Krowa opasowa, wół (150
sztuk)
Bydło młode ( 100 sztuk)
Konie hodowlane (20 sztuk)
Świnie, maciora z
przychówkiem (200 sztuk)
Świnie, sztuki wyrośnięte (200
sztuk)
Owce i kozy (20 sztuk)
Kury (1500 sztuk)
Kaczki i gęsi (500 sztuk)
Indyki (10 sztuk)
Młode ptactwo domowe (300
sztuk)
SUMA
800,00
1,50
1200,00
50,00
3,00
150,00
9000,00
1,50
13500,00
562,50
3,00
1687,50
3500,00
1200,00
1,50
1,50
5250,00
1800,00
218,75
75,00
3,00
3,00
656,25
225,00
14000,00
1,50
21000,00
875,00
2,50
2187,50
6000,00
1,50
9000,00
375,00
2,50
937,50
180,00
600,00
200,00
10,00
1,30
1,30
1,30
1,30
234,00
780,00
260,00
13,00
9,75
32,50
10,83
0,54
3,00
3,00
3,00
3,00
29,25
97,50
32,50
1,63
300,00
1,30
390,00
16,25
3,00
48,75
35790,00
1,41
53427,00
2226,13
2,91
6053,38
POJAZDY MECHANICZNE I WARSZTATY REMONTOWE
Samochód osobowy – woda do chłodzenia + 2-3
razy w tygoniu mycie (228 sztuk)
Traktor – woda do chłodnicy + 1 mycie w
miesiącu
(100 sztuk)
Warsztat mechaniczny
(3 obrabiarki)
Warsztat stolarski
(2 strugarki)
Warsztat kowalski
(1 palenisko)
SUMA
45600,00
1,10
50160,00
2090,00
2,00
4180,00
15000,00
1,10
16500,00
687,50
2,00
1375,00
105,00
40,00
40,00
60785,00
1,10
1,10
1,10
1,10
115,50
44,00
44,00
66863,50
4,81
1,83
1,83
2785,98
3,00
3,00
3,00
2,17
14,44
5,50
5,50
5580,44
10000,00
18000,00
416,67
750,00
2,50
3,00
1041,67
2250,00
1000,00
41,67
2,50
104,17
2000,00
83,33
2,50
208,33
6300,00
262,50
3,00
787,50
37300,00
1554,17
2,70
4391,67
ZAKŁADY UŻYTECZNOŚCI PUBLICZNEJ
Bar (50 miejsc)
Szkoła (300 uczniów)
Ambulatori, ośrodki zdrowia, przychodnie (20
pacjentów)
Lecznice weterynaryjne
(10 duże zwierzę)
Biura, magazyny i sklepy, zakłady pracy bez
natrysków (70 pracowników)
SUMA
4000,00
6000,00
400,00
800,00
2100,00
13300,00
1,30
1,30
1,30
1,30
1,30
1,30
PRZEMYSŁ ROLNO – SPOŻYWCZY
Mleczarnie i serownie (4000 L)
Zlewnie mleka (4000 L)
Piekarnia (500 kg)
Rzeźnia z uwzględnieniem przetrzymania
zwierząt i produkcji wyrobów mięsnych dla bydła
(duże sztuki)
2000 kg
SUMA
40000,00
40000,00
10000,00
1,20
1,20
1,20
48000,00
48000,00
12000,00
2000,00
2000,00
500,00
3,00
3,00
3,00
6000,00
6000,00
1500,00
10000,00
1,20
12000,00
500,00
3,00
1500,00
100000,00
1,20
120000,00
5000,00
3,00
15000,00
DO ROBÓT BUDOWLANYCH
Przygotowanie zaprawy cementowej lub
wapiennej
(30 m3 )
Wykonanie muru z cegieł (3000 sztuk)
SUMA
900,00
1,10
990,00
41,25
2,00
82,50
900,00
1800,00
1,10
1,10
990,00
1980,00
41,25
82,50
2,00
2,00
82,50
165,00
DO PODLEWANIA ZIELEŃCÓW I UPRAW
Zieleńce i uprawy przydomowe (900 m2 )
1800,00
1,00
1800,00
75,00
75,00
2
1000,00
1,00
1000,00
41,67
41,67
m2 )
1050,00
1,00
1050,00
43,75
43,75
3850,00
1,00
3850,00
160,42
160,42
347525,00
1,18
455020,50
18959,19
2,13
44220,90
347,53
1,20
455,02
18,96
2,20
44,22
Inspekty i szklarnie (250 m )
Uprawy grządkowe (300
SUMA
3
SUMA OGÓŁEM
[dm /d]
SUMA OGÓŁEM
[m3/d]
Qmaxd= 455,02 m3/d
Qmaxh= 44,22 m3/h
Obliczenie wartości dobowego i godzinowego współczynnika nierównomierności rozbioru
wody.
Nd 
Q
Q

455,02
 1,31
347,53
Q
Q

44,22
 2,33
18,96
max d
srd
Nh 
max h
srh
3. Plan sytuacyjno wysokościowy.
Plan sytuacyjno wysokościowy układu wodociągowego sporządzono na papierze milimetrowym w
skali 1:5000.

rzędna terenu ujęcia
Rzu= 164,2 m n.p.m.

rzędna terenu zbiornika
Rzz =168,2 m n.p.m.

rzędna terenu punktu końcowego
Rzk = 177,6 m n.p.m.

rzędna terenu odbiornika
Rzo = 165,4 m.n.p.m.

długość rurociągu tłocznego
Lt = 395 m
4. Obliczenia hydrauliczne wodociągu
4.1. Obliczenie parametrów zbiornika
Godzinowy rozkład rozbioru w ośrodkach wiejskich.
Wybrano wariant 3 dla dużych osiedli wiejskich o liczbie mieszkańców powyżej 500 osób
i współczynnikowi nierównomierności rozbioru godzinowego Nh= 2,33.
W Tabeli 2. zestawiono wartości w % i m3/h rzeczywistego rozbioru (Qrz) dla osiedla.
Skorygowany % wydatek w godzinie najwyższego rozbioru
Qmaxh = Nh * 100% / 24 = 9,7 [%]
Pojemność użytkowa zbiornika
Obliczenie pojemności użytkowej zbiornika Vu wyznaczono metodą analityczną dla opcji
spełniającej założenie projektowe tj. 2,2<Nh<2,4 => 18 h /dobę.

18 godzinny czas pracy pompy (przerwa w godzinach 22:00 – 04:00)
Zapotrzebowanie na wodę dla celów przeciwpożarowych w miejscowościach wiejskich do 2000
mieszkańców wymaga wydajności wodociągu 5 dm3/s wody niezbędnej do zewnętrznego gaszenia
pożaru oraz zapasu wody w zbiornikach wyrównawczych 50 m3.
Powyższe założenie nie jest realizowane w tym projekcie.
Dopływ dla różnych czasów pracy pompy obliczono ze wzoru:
Dopływ =
Qmax d 3
[m \h],
Tpp
gdzie: Qmaxd = 455,02 m3\d a Tpp = 18 h\dobę
Tabela 4. Rozkład rozbiorów dla Qmax h i obliczenie pojemności użytkowej zbiornika metodą
analityczną dla czasu pracy pompy Tpp=18h
GODZINY
Rozbióry wody
Rozbiór
Rozbiór
Rozbiór
standardowy skorygowany rzeczywisty
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
RAZEM
Czas pracy pompy
Zbiornik
Dopływ
+
[%]
[%]
[m3/g]
[m3/g]
0,75
0,75
0,50
0,50
1,00
5,50
6,50
5,50
3,50
3,50
6,00
8,50
10,50
7,00
5,00
4,00
3,50
3,50
5,00
7,00
6,00
3,00
2,00
1,00
1,00
0,75
0,75
0,50
0,50
1,00
5,50
6,50
5,50
3,50
3,50
6,33
8,83
8,84
7,33
5,33
4,33
3,50
3,50
5,00
7,00
6,00
3,00
2,00
1,00
1,00
3,41
3,41
2,28
2,28
4,55
25,03
29,58
25,03
15,93
15,93
28,81
40,19
40,22
33,36
24,26
19,71
15,93
15,93
22,75
31,85
27,30
13,65
9,10
4,55
455,02
0,00
0,00
0,00
0,00
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
25,28
0,00
0,00
455,02
-3,41
-3,41
-2,28
-2,28
20,73
0,25
-4,30
0,25
9,35
9,35
-3,53
-14,91
-14,94
-8,08
1,02
5,57
9,35
9,35
2,53
-6,57
-2,02
11,63
-9,10
-4,55
-79,39
79,39
Maksymalny stan napełnienia zbiornika wynosi 41,47
Zbiornik w tej opcji spełnia założenia projektowe tj. 2,2<Nh<2,4 => 18 h /dobę.
Przyjęto zbiornik przy pracy pomp o Tpp = 18 h , którego objętość wynosi
Vzb = 41,47 m3
1/18
Stan
zbiornika
13,79
10,38
8,10
5,83
26,55
26,81
22,51
22,76
32,12
41,47
37,94
23,03
8,08
0,00
1,02
6,58
15,94
25,29
27,82
21,25
19,22
30,85
21,75
17,20

Rzędna statycznego zwierciadła wody Rzstzww:
Rzstzww = Rzu – 25 = 164,2 -25 m = 139,2 m npm
Tabela 5. Wydajność studni wierconej
s [m]
R [m]
Q [m3/s]
Q [m3/dobe]
Q [m3/h]
0,10
6,49
0,00230
198,87
8,29
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
1,75
1,80
1,85
1,90
1,95
2,00
9,74
12,98
16,23
19,48
22,72
25,97
29,21
32,46
35,71
38,95
42,20
45,44
48,69
51,94
55,18
58,43
61,67
64,92
68,17
71,41
74,66
77,90
81,15
84,40
87,64
90,89
94,13
97,38
100,63
103,87
107,12
110,36
113,61
116,86
120,10
123,35
126,59
129,84
0,00309
0,00382
0,00453
0,00521
0,00586
0,00650
0,00713
0,00774
0,00834
0,00893
0,00951
0,01008
0,01064
0,01120
0,01175
0,01229
0,01282
0,01335
0,01387
0,01438
0,01489
0,01540
0,01589
0,01639
0,01688
0,01736
0,01784
0,01831
0,01878
0,01925
0,01971
0,02017
0,02062
0,02107
0,02152
0,02196
0,02240
0,02283
266,63
330,33
391,15
449,77
506,60
561,93
615,97
668,86
720,74
771,68
821,78
871,10
919,68
967,59
1014,85
1061,50
1107,58
1153,10
1198,10
1242,59
1286,59
1330,13
1373,21
1415,86
1458,07
1499,88
1541,28
1582,29
1622,92
1663,17
1703,06
1742,59
1781,77
1820,61
1859,11
1897,27
1935,12
1972,64
11,11
13,76
16,30
18,74
21,11
23,41
25,67
27,87
30,03
32,15
34,24
36,30
38,32
40,32
42,29
44,23
46,15
48,05
49,92
51,77
53,61
55,42
57,22
58,99
60,75
62,49
64,22
65,93
67,62
69,30
70,96
72,61
74,24
75,86
77,46
79,05
80,63
82,19
Wykres Q = f(s)
4.3. Wyznaczenie i obliczenie powierzchnie zasilania w wodę na podstawie planu sytuacyjnego.
Wyznaczone długości dla poszczególnych odcinków zasilania w wodę zestawiono w Tabeli 6.
Obliczenie rozbiorów dla poszczególnych odcinków sieci wodociągowej.
Wielkość zabudowy wokół odcinków sieci wodociągowej wynosi 100m, a na końcach odcinków
50m.
Jednostkowy rozbiór wody q obliczamy ze wzoru:
qjed = Qmaxh/Fos =12,28/41,2 = 0,29[dm3/s*ha]
Qmaxh = 44,22 m3/h = 12,28 dm3/s
Rozbiór na danym odcinku obliczono ze wzoru:
Qrij = qjed * Fij [l/s]
gdzie:
qjed - rozbiór jednostkowy;
Fij - powierzchnia zaopatrzenia w wodę dla danego odcinka sieci;
qri - rozbiór wody na danym odcinku
Qobl=Qk + 0,6*Qr
Tabela 6. Wyznaczenie przepływów obliczeniowych (Qobl)
Przewód
Z-1
1-2
1-3
1-4
4-5
4-6
4-7
7-8
7-9
9-K
suma
L
[m]
150
200
150
175
200
250
175
175
200
375
2050
F
ha
0
2,12
1,62
1,25
2,25
2,5
1,37
1,75
1,87
3,75
18,48
Qr
[dm3/s]
0
1,41
1,08
0,83
1,50
1,66
0,91
1,16
1,24
2,49
12,28
Q początkowe
[dm3/s]
12,28
1,41
1,08
9,27
1,50
1,66
5,47
1,16
3,52
2,49
Q
końcowe
[dm3/s]
12,28
0
0
8,44
0
0,00
4,61
0,00
2,35
0
Q obl.
[dm3/s]
12,28
0,85
0,65
8,94
0,90
1,00
5,16
0,70
3,10
1,50
4.4. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej
W Tabeli 7 zestawiono wartości, odczytane z nomogramu z normy dla poszczególnych przepływów
w przewodach, średnice zewnętrzną przewodu Dz [mm], prędkość w przewodzie v[m/s] oraz spadek
I [‰].
Na podstawie odczytanych danych obliczono straty liniowe, miejscowe i całkowite na
poszczególnych odcinkach.
Δhstr l = L * J [m h H2O]
Δhstr m = 5% lub 10% z Δhstr l
Δhstr całk = Δhstr l + Δhstr m [m h H2O]
Tabela7.
Przewód
Qobl
L
D
V
I
Hstrl
Hstrm
Hstrc
[-]
Z
1
1
2
1
3
1
4
4
5
4
6
4
7
7
8
7
9
9
10(k)
[dm3/s]
[m]
[mm]
[m/s]
[‰]
[m]
[m]
[m]
12,28
125
180
0,5
1,6
0,20
0,01
0,21
0,85
200
110
0,1
0,15
0,03
0,003
0,03
0,65
150
90
0,18
0,38
0,06
0,0057
0,06
8,94
175
180
0,5
1
0,18
0,0175
0,19
0,84
200
90
0,1
0,7
0,14
0,014
0,15
0,90
250
90
0,2
0,7
0,18
0,0175
0,19
5,16
175
160
0,3
0,7
0,12
0,01225
0,13
0,70
175
90
0,15
0,3
0,05
0,00525
0,06
3,10
200
125
0,3
0,95
0,19
0,019
0,21
1,50
275
90
0,3
1,4
0,39
0,0385
0,42
Rzędna
terenu
[m
n.p.m]
168,2
169
169
170,6
169
168,3
169
171,5
171,5
172,9
171,5
169,6
171,5
173,8
173,8
174,5
173,8
176,2
176,2
177,6
Rzędna
linii
ciśnień
[m
n.p.m]
190,77
190,56
190,56
190,59
190,56
190,50
190,56
190,37
190,37
181,39
190,37
190,50
190,37
190,23
190,23
190,29
190,23
190,02
190,02
189,6
Wysokość
ciśnień
4.5. Obliczenia dla rurociągu przesyłowego doprowadzającego wodę z ujęcia do punktu
zasilania (przewód U-Z)
L t = 395m.
Rurociąg projektujemy na Qobl.
Qoblu z 
Q max d
Tpp
 m3 
455,02
m3
l
 h  Qoblu z  18  25,28[ h ]  7,02[ s ]
 
Średnica rurociągu tłocznego:
Przyjmuję rurociąg z PCV o średnicy zewnętrznej Dz= 125 mm
Spadki hydrauliczne i prędkości przepływu w zależności od przepływu odczytano z nomogramu dla
rur o średnicy 125mm.
hSTR L=Lt * I
hSTR M=5% hSTR L
[m]
22,57
22,85
21,56
19,99
21,56
22,20
21,56
18,87
18,87
8,49
18,87
20,90
18,87
16,43
16,43
15,79
16,43
13,82
13,82
12
Tabela 8
0
1,5 Qobl.
Q obl
2/3 Q obl
1/3 Q
obl.
Q obl
m^3/h
0
37,92
25,28
16,85
Qobl
l/s
0
10,53
7,02
4,68
L
m
378
378
378
378
Dz
mm
125
125
125
125
v
m/s
0
1,00
0,70
0,45
I
‰
0
8,00
4,40
2,00
h str L
m
0
3,02
1,66
0,76
h str M
m
0
0,15
0,08
0,04
Hstr C
m
0,00
3,18
1,75
0,79
8,43
2,34
378
125
0,20
0,50
0,19
0,01
0,13
Charakterystyka hydrauliczna rurociągu tłocznego
5.Dobór pompy
Wyznaczenie wysokości podnoszenia pompy Hgeo min i Hgeo max
Rzędna linii ciśnień w poziomie zbiornika: Rzlc.z = 190,7 m
Rzędna statycznego zwierciadła wody: Rzstzww= 139,2 m
Wysokość użytkowa zbiornika : H = 4,2 m
Minimalna geometryczna wysokość podnoszenia pompy:
Hgmin = Rzlc.z - Rzstzww = 190,7 – 139,2 = 51,5 [m]
Maksymalna geometryczna wysokość podnoszenia pompy:
Hgmax = Hgmin + H = 51,5 + 4,2 = 55,7 [m]
Dobrano pompę GC.2.04 o wydajności 200-583 dm3/min i wysokości podnoszenia 85-52 m.