Transcript UJĘCIA WÓD POWIERZCHNIOWYCH

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
V
Q
t
gdzie: V – objętość naczynia [dm3]
t – czas napełniania [s]
Pomiar wydajności małych cieków
Pomiar za pomocą przelewu trójkątnego (Thompsona)
dla trójkąta prostokątnego:
Q  0,014 h
5
h – grubość strugi przelewowej 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 1,01,25 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. 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