a-manescu-alimentari.pdf

7/27/2019 a-manescu-alimentari.pdf

1/348

ALEXANDRU MNESCU

ALIMENTRICU AP

APLICATII Serie coordonat de :

Radu DROBOT

Jean Pierre CARBONNEL

S_JEP 09781/95GESTION ET PROTECTION

DE LA RESSOURCE EN EAU

Editura *H*G*A*,Bucureti1998


2/348

PREFA

Problema folosirii raionale a apei devine din ce n ce mai complicat dincauz c,rezervele naturale sunt relativ constante (i rezervele rii noastre, n particular, nusunt mari, totui suficiente pentru necesar), necesarul de ap crete continuu ca urmarea irigaiilor, dezvoltrii industriei i urbanizrii masive, calitatea apei n surselenaturale se depreciaz continuu ca urmare a evacurii de ape insuficient epurate i asplrii de ctre precipitaii a atmosferei din ce n ce mai poluate i crete exigenaasupra calitii apei cerute de consumatori.

Lucrarea de fa este elaborat n ideea de a fi util studenilor n formarea uneimetodologii de dimensionare a principalelor lucrri utilizate n alimentarea cu ap acentrelor populate i industriilor (care nu cer o ap cu caracteristici deosebite), pentru

obinerea unui ordin de mrime a dimensiunilor construciilor cu care vor lucra npractica inginereasc, pentru cunoaterea i aplicarea unora din prevederile normative

i proiectele tip, nformarea unei gndiri inginereti.Mai mult ca n multe domenii, din cauza condiiilor diferite de teren i a calitii

apei todeauna variabile, este foarte important formarea unei gndiri inginereti.Lucrarea este structurat pe trei aplicaii.

Aplicaia 1 cuprinde metodologia practic de alegere a unui sistem de alimentarecu ap.

Aplicaia 2 cuprinde dimensionarea obiectelor componente pentru un sistem dealimentare cu ap, la care apa se obine din sursa subteran.

Aplicaia 3 cuprinde dimensionarea unui sistem de alimentare cu ap din sursa desuprafa. Se insist, n special, asupra staiei de tratare.

Opiunea pentru aceast form a avut la baz concluzia c totdeauna sistemul dealimentare cu ap trebuie gndit n ansamblu. Pn la formarea unui solid bagaj decunotine personale, studentul/inginerul va aborda problemele n etape: schiareasoluiei (alegerea schemei), dimensionarea tehnologic, dimensionarea constructiv,verificarea tehnologic, evaluarea costurilor, optimizarea pe obiect, optimizareageneral. Fiecare treapt nou poate conduce la corectarea unor elemente din fazeleprecedente.

Calculele, suficient de detaliate pentru a fi uor de urmrit, sunt nsoite de deseneelaborate sub form de schie. Apreciez c aceast form este mai accesibil pentrunelegerea modului de realizare a unor asemenea construcii complicate materialulpoate fi ns bine folosit numai dup cunoaterea aspectelor teoretice ale problemei.

Autorul


3/348

CUPRINS

PARTEA I...................................................................................................................... 7

1. Alimentare cu ap din surs subteran................................................................ 8

1.1. Enunul aplicaiei 1-1 ................................. .................................... .................. 81.2. Ipoteze de lucru .............................. ................................. ................................. 81.3. Stabilirea elementelor de baz ............................... .................................. ........ 8

1.4. Variante raionale pentru sistemul de alimentare cu ap ............................ ....... 112. Alimentare cu ap din surs subteran sau sursa de suprafa ........................ 13

2.1. Enunul aplicaiei 1-2 ............................... .................................. ...................... 13

2.2. Ipoteze de lucru .............................. ................................. ................................. 132.3. Soluii pentru sistemul de alimentare cu ap din surs subteran .................... 15

2.4. Soluii pentru sistemul de alimentare cu ap din surs de suprafa ................ 153. Alimentare cu ap din ap de lac ......................................................................... 19

3.1. Enunul aplicaiei 1-3..................................... ................................... ................ 193.2. Ipoteze de lucru .............................. ................................... ............................... 19

3.3. Soluii pentru sistemul de alimentare cu ap .................................. ................. 19

PARTEA II .................................................................................................................... 25

1. Elemente generale .................................................................................................. 26

1.2. Soluii pentru schema de alimentare cu ap ............................. ........................ 262. Determinarea debitelor de calcul ......................................................................... 34

2.1.Date de tem .................................................................................................... 34

2.2. Stabilirea numrului de consumatori ............................... ................................ 35

2.3. Necesarul de ap ............................... .................................. ............................. 35

2.4. Debite de dimensionare a schemei de alimentare cu ap ................................ . 392.5. Evaluarea analitic a consumului de ap pentru nevoile tehnologice propriii a pierderilor de ap ................................ .................................... ................... 43

3. Dimensionarea captrii ......................................................................................... 49

3.1. Dimensionarea captrii pentru varianta 1 - captare din strat freatic ................. 49

3.2. Dimensionarea captrii pentru varianta 2 - captare din strat sub presiune ....... 68

3.3. Determinarea distanei de protecie sanitar .................................................... 743.4. Determinarea mrimii pompei de vacuum ....................................................... 773.5. Schie ale construciilor necesare ..................................................................... 79

3.6. Unele precizri suplimentare legate de dimensionarea captrilor cu puuri ..... 844. Construcia de nmagazinare ............................................................................... 86

4.1. Introducere ............................... ................................. ................................ ....... 86

4.2. Predimensionarea construciilor de nmagazinare ..................................... ....... 864.3. Determinarea volumului real de compensare ................................. .................. 97

4.4. Elemente constructive ............................... ..................................... .................. 1034.5. Determinarea regimului real de funcionare a pompelor ................................. 108

5. Dezinfectarea apei cu clor gazos ........................................................................... 122

5.1. Introducere ............................... ................................. ................................ ....... 122

5.2. Dimensionarea instalaiei ........................... .................................... ................. 1235.3. Msuri de protecia muncii ............................... ................................... ............ 125

5.4. Precizri suplimentare ................................ ..................................... ................. 1266. Aduciunea ............................................................................................................. 128

6.1. Determinarea diametrului economic ................................. ............................... 128

5


4/348

6.2. Comentariu legat de determinarea diametrului economic ................................ 1336.3. Construcii accesorii pe aduciune .............................. ..................................... 136

7. Staia de pompare treapta 1 ................................................................................. 139

7.1. Dimensionare general ..................................................................................... 139

7.2. Verificarea punctului de funcionare ........................... ................................ ..... 1397.3. Alctuirea staiei de pompare - instalaie hidraulic .............................. .......... 143

7.4. Determinarea cotei axului pompei ........................... ................................. ....... 1457.5. Verificarea presiunii maxime pe conducta de refulare

la oprirea brusc a pompelor (ntreruperea energiei) ............................... ........ 1477.6. Staie de pompare cu pompe cu ax vertical ............................ .......................... 148

7.7. Msuri de protecia muncii la staia de pompare ............................... .............. 1498. Reeaua de distribuie ........................................................................................... 152

8.1. Stabilirea schemei reelei .......................... ...................................... ................. 1528.2. Dimensionarea hidraulica a reelei ................................ ................................... 152

8.3. Verificarea funcionrii reelei n caz de incendiu ................................... ........ 1629. Planul general de situaie a sistemului de alimentare cu ap ............................ 161

PARTEA III .................................................................................................................. 172

1. Elemente generale .................................................................................................. 173

1.1. Tema aplicaiei 3 ........................... .................................. ................................. 173

1.2. Soluii pentru schema de alimentare cu ap .................................. ................... 1752. Captarea apei ......................................................................................................... 180

2.1. Date de baz ........................... ................................. ................................ ......... 1802.2. Alegerea tipului de captare ................................ .............................. ................ 182

2.3. Prevederi normative .............................. ................................. .......................... 1832.4. Dimensionarea nodului hidrotehnic de priz .............................. ..................... 183

2.5. Dimensionarea prizei ... .............................. ................................... .................. 187

3. Staia de pompare treapta 1 ................................................................................. 1894. Staia de tratare ..................................................................................................... 191

4.1. Deznisipatorul ........................... ................................... ................................. ... 191

4.2. Decantorul ................................. ................................. ................................... ... 2044.3. Filtre rapide .............................. ................................. ................................... .... 247

4.4. Gospodria de reactivi .............................. ..................................... .................. 266

4.5. Ansamblul staiei de tratare ................................. .................................... ........ 2804.6. Costul de tratare a apei ............................. ...................................... .................. 290

5. Construcia de nmagazinare ............................................................................... 295

6. Staia de pompare treapta 2 ................................................................................. 299

6.1. Dimensionarea hidraulic ................................................................................ 299

6.2. Verificarea funcionrii staiei de pompare .............................. ........................ 3027. Reeaua de distribuie ........................................................................................... 321

7.1. Date de baz ........................... ................................. ................................ ......... 3217.2. Dimensionarea reelei ......................... .................................... ......................... 323

7.3. Dimensionarea reelei de distribuie folosind calculatorul ............................ ... 3279. Costul lucrrilor. Costul apei ............................................................................... 329

10. Ansamblul sistemului de alimentare cu ap ........................................................ 333

ANEXE .......................................................................................................................... 336

BIBLIOGRAFIE ........................................................................................................... 347

6


5/348

PARTEA I

ALEGEREA SCHEMEI DE ALIMENTARE CU AP

Definiii. n cartea de fa s-a folosit terminologia n general acceptat ndomeniul alimentrii cu ap. Deoarece se va vorbi mult de cele dou elemente

de baz, sistem de alimentare cu ap i schema de alimentare cu ap pentrusiguran vor fi redate mai jos definiiile de baz.

Prin sistem de alimentare cu ap se nelege totalitatea construciilor,instalaiilor, utilajelor, echipamentelor i msurilor constructive cu ajutorulcrora apa este luat dintr-o surs natural, i se corecteaz calitatea, estetransportat, nmagazinat i distribuit astfel ca fiecare utilizator luat n calculs primeasc ap n cantitatea, de calitatea i la presiunea normal de folosire.

Prin schema de alimentare cu ap se nelege reprezentarea convenional-schematic a obiectelor sistemului de alimentare cu ap cu pstrarea ordiniitehnologice. Schema de alimentare cu ap reprezinto schem de calculpentrudimensionarea corect din punct de vedere tehnologic a sistemului de

alimentare cu ap.O schem complet de alimentare cu ap este format din: captare, staie de

pompare, staie de tratare, aduciune, construcie de nmagazinare, reea dedistribuie.

Raional dimensionarea obiectelor schemei se face la debitul pentru

toate obiectele pn la rezervor i pentru reeaua de distribuie.

Qzi max

Qomax

7


6/348

Capitolul 1ALIMENTARE CU AP DIN SURS SUBTERAN

1.1. ENUNUL APLICAIEI 1 - 1

S se stabileasc schemele posibile de alimentare cu ap a unei localitai cucirca 30 000 locuitori, fr industrie cu profil naional. Cldirile localitii auparter, parter i patru nivele i sunt amplasate pe o suprafa de circa 200. Planultopografic de amplasare este dat n figura 1. Sursa de ap ce poate fi luat n

considerare este apa din stratul freatic existent n zona vecin (fig. 1). Apa estede calitatea apei potabile.

1.2. SOLUII PENTRU SISTEMUL DE ALIMENTARE CU AP

1.2.1. IPOTEZE DE LUCRU

toate cldirile au ap rece n apartamente i posibilitate de prepararelocal a apei calde; se accept o norm de necesar specific de ap (STAS1343/1) de 300 l/omzi;

se accept c n principiu volumul rezervorului de compensare trebuie saib circa 1/2 din necesarul zilnic de ap al localitii;

se accept c presiunea minim la branament este 22,5 m.Not: presiunea la branament se poate calcula expeditiv cu formula:Hb

Hb = 4,5,Ne

unde cu s-a notat numrul de nivele (caturi) ale cldirii; cum cldirile au

parter i patru nivele, deci cinci caturi, = 5, rezult o presiune minim de:Ne

Ne

Hb = 4,5m

cat5 caturi = 22,5 m.

1.3. STABILIREA ELEMENTELOR DE BAZ

Elementele componente ale schemei de alimentare cu ap.

8


7/348

9


8/348

10


9/348

Captarea. Apa este captat dintr-un strat freatic. Se poate prevedea ocaptare cu puuri, cu colectare a apei prin sifonare i pu colector sau prinpompare din puuri. n ambele situaii apa trebuie pompat.

Aduciuneava fi format dintr-o conducta sub presiune: ap este de buncalitate, apeste pompat, debit de ap este mic. Debitul transportat poate fiestimat astfel:

Q =Nq=30 000 loc300 l/om zi 9 000 /zi (circa 110 l/s);m3

unde:Neste numrul de locuitori alimentai cu ap;q - norma specific de ap necesar unui locuitor (l/omzi).

Rezervorul.Rezervorul poate fi realizat ca rezervor pe sol ntruct existcota suficient n apropiere (la circa 2 Km). Dac se consider c terenul arecota maxim 132 (casa din punctul A pe plan), iar pierderea de sarcin peconducta de legtur rezervor - reea are o valoare medie de 5 0/

00, atunci cota

rezervorului va fi:

132 + 2 0000,005 + 22,5 m = 164,5 m 165 m;

Volumul rezervorului va fi apreciat la minimum i anume egal cu jumtate

din consumul zilnic de ap. Cum necesarul de ap este de 9000 /zi se poate

accepta un rezervor dwe 5000 (dou cuve de 2500 ).

m3

m3

m3

Tratarea apei. ntruct apa este potabil la surs, tratarea va constanumai din dezinfectare. Aceasta poate fi fcut lng rezervorul decompensare. Cu aceste date pot fi imaginate urmtoarele soluii raionale(fig. 1).

1.4. VARIANTE RAIONALEPENTRU SISTEMUL DE ALIMENTARE CU AP

Varianta 1. Apa colectat din puuri, cu un sistem de sifonare, este pompatcu o singur staie de pompare cu debit de circa 110 l/s i nlime de pomparede circa 160 - 125 + h = 50 m; apa ajunge printr-o conduct de 300 mm (se

poate dimensiona la o vitez de circa 1 m/s) la rezervoarele de circa 5000amplasate la cota 165; din rezervor, gravitaional apa va alimenta reeaua dedistribuie pentru orice valoare a debitului ntre - , pentru cazuri de

avarie sau n caz de incendiu.

r

m3

Qomin Qomax

Varianta 2. Apa captat este pompat ntr-un rezervor amplasat lng orade unde este repompat direct n reea ( / poate fi de ordinul 1/25)Qomin Qomax

11


10/348

cu pompe cu turaie variabil; staia de pompare va avea dou surse dealimentare cu energie, astfel ca n orice situaie (incendiu) s asigure apanecesar:

Qomax 110 l/s =1101,3=143 l/s.Ko

Cu Q / s-a notat debitul minim/maxim de ap cerut de reeaua de

distribuie. reprezint coeficientul de variaie orar a debitului din reea

(valorile pot fi luate din STAS 1343/1-95).

omin Qomax

Ko

Varianta 3. Apa colectat prin puuri este pompat cu pompe submersibileamplasate n fiecare pu, direct n rezervorul amplasat lng ora ( ); din acest

rezervor apa este repompat direct n reeaua de distribuie ( ) folosindpompe cu turaie variabil i avnd sigurana maxim n funcionare pentrucazuri de avarie;

R2

SP2

Varianta 4. Apa colectat din puuri este pompat direct (cu pompesubmersibile) n rezervor la cota 160 ( ) de unde alimentarea cu ap a reelei

se face gravitaional.R1

Comentariu. Varianta raional va rezulta din compararea costurilor pentrurealizarea obiectelor componente i a cheltuielilor cu energia. Calitativ pot fifcute ns unele aprecieri iniiale.

Varianta 1 are avantajul unei singure staii de pompare, a unui rezervorde cot, sigur n funcionare (mai ales la avarie i incendiu); are dezavantajul c

sistemul de colectare a apei (prin sifonare) este ceva mai pretenios n execuiei exploatare.

Varianta 2 are avantajul unei execuii mai uoare a rezervorului i a unorconducte de legtur mai scurte dar i dezavantajul unei staii de pompare nplus, staie de pompare mai scump (o alimentare cu energie mai bun, pompecu turaie variabil).

Varianta 3 are soluii mai robuste pentru captare i aduciune (presiunede lucru mai mic) dar este mai dificil n ceea ce privete pomparea cu debitvariabil (pentru a putea realiza un consum minim de energie).

Varianta 4 este robust pentru toate elementele cu observaia c pentru afi i economic necesit pompe submersibile cu randament mare i fiabile;

totodat ntreinerea poate fi ceva mai complicat; ca i n varianta 2 tratareaapei este mai uor de urmrit (lng ora), dar mai periculoas prin pastrareaunei rezerve de clor lng ora. Din aceste considerente par mai favorabilevariantele 1 i 4.

12


11/348

Capitolul 2

ALIMENTARE CU AP DIN SURS SUBTERANSAU SURS DE SUPRAFA

2.1. ENUNUL APLICAIEI 1 - 2

S se stabileasc schemele posibile de alimentare cu ap a unei localitai cucirca 50 000 locuitori. Localitatea amplasat n zona de deal este reprezentat,prin reeaua stradal, pe planul de situaie (fig. 2). n localitate exist o industriecu profil alimentar, care necesit un debit total de 50 l/s.

Localitatea este format din cldiri parter, parter i patru nivele, cu dotareinterioar cu ap rece i preparare local a apei calde. Sunt prevzute cldirilepublice cu dotare normal (coli, spitale, cinematografe etc.).

Sursa de ap ce poate fi luat n discuie este apa subteran de mareadncime (nivel hidrostatic - 20 m, ap de bun calitate) sau apa de suprafa,ru categoria I. Captarea se poate face n zona sectorului podului existent unde

nlimea apei este minim 1,30 m.


norma de necesar specific de ap (conform STAS 1343/1) poate fiadoptat de circa 300 l/om zi; ca atare necesarul zilnic de ap va fi de:

50 0003001/1 000 = 15 000 /zi (circa 180 l/s);m3 se adaug necesarul de ap cerut de industrie, 50 l/s; volumul de ap din rezervor va fi de circa jumtate din consumul zilnic

(rezerve de compensare, avarie, incendiu); presiunea minim la branament va fi 4,5m/nivel deci circa 22,5 m

(pentru parter i patru nivele); pierderea de sarcin pe conductele de transport se adopt de circa 5 0/00.

13


12/348

14


13/348

2.3. SOLUII PENTRU SISTEMULDE ALIMENTARE CU AP DIN SURSA SUBTERAN

Dac se folosete ap subteran, atunci sunt dou variante:Varianta 1, figura 2. Captare cu puuri, n zona indicat pe plan; apa din puuri va fi pompat

cu pompe submersibile (este singura soluie, apa fiind la peste 20 m sub cotaterenului); apa pompat poate fi stocat ntr-un rezervor, de lucru, aflat n zonacaptrii de unde va fi repompat la rezervorul oraului.

Aduciunea, de lungime mare, circa 12 km,va fi amplasat n lunguldrumului existent; diametrul conductei 500 mm (i = 0,35%; v =1,2 m/s).

Rezervorulva avea circa 8 - 10 000 (jumatte din consumul zilnic) iva fi amplasat la cota format din:

m3

195 m cota maxim n ora

10 m pierderea de sarcin (rezervor-utilizator)22,5 m presiunea la branament

227,5 m 230 m

Reeaua de distribuie va avea forma reelei stradale; conducta delegatur rezervor-reea va avea un traseu paralel cu aduciunea pn la nodul celmai apropiat (nod cu trei artere).

Tratarea apei, constnd doar n dezinfectare cu clor, va putea fi fcut launul din rezervoare.

Varianta 2, figura 2. apa colectat din puuri va fi pompat direct n rezervorul oraului ( )

printr-o aduciune ce va funciona sub presiune; pompele din puuri vor fi maimari (presiunea de lucru va fi mai mare cu minim 20 - 25 m);

R2

la toate celelalte obiecte dimensiunile vor fi comparabile (aceleai) cucele din varianta 1.

2.4. SOLUII PENTRU SISTEMUL

DE ALIMENTARE CU AP DIN SURS DE SUPRAFA

Varianta 3, figura 3. Captarea apei din ru se poate face n zona malului stng amonte

podului (mal convex, mal consolidat de pod); fiind necesar un debit mic (180l/s), iar apa avnd n ru o cot suficient de mare se poate adopta captarea cucrib (avnd dou criburi pentru siguran); apa captat va fi pompat la staiade tratare.

15


14/348

16


15/348

Staia de tratare va fi amplasat lng priz i va asigura limpezirea idezinfectarea apei; pentru limpezire avansat vor fi necesari reactivi decoagulare-floculare; tipul i doza de reactivi vor fi stabilite prin studii despecialitate;

Apa tratat va fi repompat ( ), printr-o aduciune similar cu cea dinvarianta 1, n rezervoarele amplasate ca n varianta 1 ( ).

SP2

R2

Varianta 4, figura 4.Poate fi luat n considerare un amplasament al staiei de tratare lng oraul

ce va fi alimentat cu ap ST(2). Pentru evitarea pomparii unei cantitai mai maride ap (necesar ntreinerii obiectelor staiei de tratare) este necesarrepomparea apei rezultat din proces i reintrodus n circuit; totodat estenecesar tratarea i reinerea nmolului rezultat din staie; nu se recomandevacuarea apei de splare n reeaua de canalizare a apelor uzate menajere iepurarea n comun deoarece nmolul (n cantitate mare n perioadele de aptulbure) este un nmol mineral ce complic funcionarea treptei biologice deepurare; totodat evacuarea n ru a apei de splare presupune un colector delungime mare.

Comentariu. Soluia ce va fi adoptat va rezulta n urma evalurii costurilorde investiie i exploatare.

Dintr-o analiz general privind modul de funcionare i sigurana nfuncionare se poate spune c:

variantele de alimentare din ap subteran, chiar dac necesit mai multenergie pentru pompare, au ca surs o ap de bun calitate; aceasta face ca apaasigurat populaiei s fie totdeauna de bun calitate (i mai apropiat denevoile de consum ale omului, iarna apa este mai cald, vara este mai rece);totodat apa din surs este mai protejat contra unor poluri accidentale; ntrevariantele 1 i 2 diferenele sunt legate de consumul energetic i investiia npompe; atenie la posibilitaile de extindere a sursei pentru dezvoltarea viitoarea localitaii; exploatarea poate fi uoar;

variantele 3 i 4 pot asigura ap de bun calitate dup o tratare fcutcorect; staia de tratare necesit o supraveghere continu ntruct calitatea apei

n ru este aproape continuu variabil; totodat riscul de poluare este ridicat igreu de stpnit n sectorul amonte; n final staia de tratare poate deveni o surs

de poluare prin nmolul i apa de splare (evacuare concentrat i periodic; seevacueaz i o parte din reactivii introdui pentru tratare). ca atare variantele 1 si 2 sunt de preferat, varianta 1 putnd s aib

avantaje; ntre variantele 3 si 4, varianta 3 este mai bun.

17


16/348

18


17/348

Capitolul 3

ALIMENTARE CU AP DIN AP DE LAC

3.1. ENUNUL APLICAIEI 1-3

S se stabileasc schema de alimentare cu ap pentru localitatea reprezentat

n planul de situaie, figura 5,a. Localitatea, amplasat n zona de munte, poatefi alimentat cu apa dintr-un lac de volum mare (zeci de milioane de ), lacrealizat pentru acumularea de ap necesar localitii precum i altor beneficiaridin aval.

m3

Localitatea are 80 000 locuitori. Cldirile au maxim parter i ase nivele,exist dotarea normal cu cladiri publice (coli, spitale, cinematografe etc.).

3.2. IPOTEZE DE LUCRU

se adopt o norm de necesar specific de ap de 350 l/om zi; ca atarenecesarul de ap pentru localitate va fi de circa 28 000 / zi (325 l/s);m

3

rezervorul de ap va avea circa 15 000 (1/2 din consumul zilnic) i vafi situat la cota:

m3

600 m cota maxim n ora10 m pierderea de sarcin pe coordonata rezervor-reea

4,57 = 431,5 m presiunea la branamentCR =641,5645 m

nivelul minim al apei n lac este 30 m, fa de cota normal de retenie800 m;

pierderea de sarcin n staia de tratare este apreciat la circa 5 m.

3.2. SOLUII PENTRU SISTEMUL DE ALIMENTARE CU AP

Varianta 1 (fig. 5,b; 5,c) Captarea apei direct din lac printr-o construcie executat n baraj.

19


18/348

20


19/348

21


20/348

22


21/348

Transportul apei va fi fcut gravitaional, dac se poate pn la rezervor;elementul de transport va fi conduct din cauz c debitul transportat are ovaloare destul de mic (325 l/s).

Staia de tratare, constnd din site pentru reinerea suspensiilor plutitoare(alge, mici vieuitoare etc.), filtre rapide, clorizare final, va putea fi amplasatlng baraj sau ntr-o poziie intermediar care s asigure totui transportulgravitaional; poziia 1 imediat aval de baraj, varianta 1a, sau n poziia 2,varianta1b; dac se dorete un transport gravitaional, cota staiei trebuie s fiepeste cota 650 (cota rezervorului este 645) cot foarte aproape de baraj, decirezult c ntre cele dou poziii diferena este mic; va rmne (n cazul defa) numai poziia 1; n aceast variant aduciunea va transporta 320 l/s la o

diferen de cot de 750 - 645 = 105 m; pentru o distan de 5 000 m (pantamedie 2,1%) rezult un diametru de 400 mm.

Rezervoarele vor avea circa 8 000 i vor fi amplasate la cota 645;cum cota minim n ora este 550 rezult c presiunea static maxim vadepi 60 m (este de 95 m) i ca atare va fi nevoie de o reea de distribuie cutrei zone de presiune (presiunea nu va depi 60 m n fiecare zon); legtura lareea se va face ntr-un nod puternic; rezervoarele vor avea deci trei poziiidiferite la cote convenabile zonelor de presiune; cel mai de sus va fi la cota 645,iar cel mai de jos la cota 610.

m3

Reeaua de distribuie va fi o reea mixt, format din conducte amplasatepe spaiul strzilor (la 1,2...1,5 m adncime); atenie! pentru fiecare zon de

presiune reeaua va fi considerat ca reea independent, cu toate consecinele,n alctuire i exploatare.

Varianta 2Se poate imagina c poziia staiei de tratare va putea fi undeva deasupra

cotei rezervorului cel mai de sus (de exemplu 660) dac amplasamentul esteconvenabil (uor de construit, stabil, uor accesibil). n acest caz apa va fitransportat prin aduciune direct la staie i apoi gravitaional n rezervoarelecelor trei zone de presiune. Aduciunea va putea avea un diametru de 400 mm,panta hidraulic medie (i) este:

i = (770-660)/5 500 m 2,2%0.

La debitul de 325 l/s i diametrul 400 mm viteza este de 1,8 ... 2 m/s.Ansamblul tratare-rezervor va fi unitar, apropiat de rezervor, cu o exploatare

relativ simpl. Sistemul de rezervoare va fi similar celui din varianta 1.

Varianta 3 Apa din lac este trecut prin centrala hidroelectric (UHE) i dup

uzinare va curge pe ru n aval pn la un lac de compensare zilnic (UHE

23


22/348

funcioneaz de regul pentru acoperirea consumului energetic de vrf, ctevaore pe zi); volumul util al lacului tampon poate fi egal cu consumul de ap pe 1- 2 zile.

Din lacul tampon apa poate fi transportat gravitaional la staia detratare; poziia staiei de tratare va fi aleas astfel ca apa rezultat s poat fitransportat gravitaional la rezervoare n cea mai mare parte (la limitalimentarea gravitaional total coincide cu varianta 1); se alegeamplasamentul de cota 600; ca atare vor putea fi alimentate gravitaionalrezervoarele (deci consumatorii) sub cota 600.Apa va trebui pompat pentrurezervoarele celorlalte zone de presiune.

Staia de tratare necesit ns o schem complet, limpezire total prindecantare, filtrare i dezinfectare; n perioade de ape tulburi staia va funcionamai greu cu un consum mare de reactivi;va fi greu de exploatat la variaii bruteale calitaii apei aval de lac (pot fi i ali aflueni ai rului aval de localitate).

Comentariu

Varianta 1 folosete apa din lac, mai limpede, (tratare mai uoar) i toatenergia apei din lac (conducte mai mici), dar amplasamentul este departe delocalitate; totodat se pierde energia electric aferent debitului de ap tratat.

Varianta 2 comparabil cu varianta 1, permite o exploatare mai uoar icompact.

Varianta 3 implic o construcie suplimentar, lac de compensare zilnic,de regul un lac mic, greu de protejat contra colmatrii n perioada de ape mari;tratarea apei este mai costisitoare (decantare ce merge greu iarna, consum dereactivi); pentru o parte (sau toat) din apa tratat este necesar pomparea larezervor deci se consum o parte din energia produs prin uzinarea apei din lac

n UHE. Ca siguran i simplitate n exploatare poate fi preferat varianta 1 sau

varianta 2. Amplasamentul staiei de tratare este esenial n economia de energie.

Dac acesta este la cot joas apa tratat va trebui repompat la cote mari cu uncost ridicat. Nu trebuie uitat c i n rile cu economie dezvoltat, costulenergiei crete anual cu 2%.

24


23/348

PARTEA II

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA OBIECTELOR SCHEMEI DE ALIMENTARE CU AP

CND SURSA DE AP ESTE APA SUBTERAN

INTRODUCERE

Apa din stratele acvifere este n general o ap de bun calitate, de multe oriare calitatea unei foarte bune ape de but. Din aceast cauz apa prelevat dintr-un strat acvifer poate fi utilizat direct, cu o dezinfectare preventiv, cu clor.

Dac apa are calitate bun i este relativ mai bine protejat contra unorpoluri accidentale, captarea este o lucrare complicat i la care o concepie derealizare deficitar se corecteaz greu i se exploateaz i mai greu. Din aceast

cauz captarea, ale crei lucrri sunt dezvoltate n cea mai mare parte laadncimi mari de pmnt, este scump, necesitnd tehnologii specializatepentru execuie. Problema cea mai complicat o constituie faptul c apasubteran exist numai n anumite zone i n cantiti mici. Urmare, apa trebuiecaptat cu suficient atenie i uneori captarea poate fi la distan mare.Consecina, un consum ridicat de energie, lucrri costisitoare.

Exploatarea este i funcie de elasticitatea i robusteea sistemului decolectare a apei din puuri, de aceea nu trebuie s par exagerat insistena nalctuirea i dimensionarea corect a captrii.

Deoarece n alctuire i dimensionare sunt eseniale rezultatele studiilor deteren (hidrogeologice i hidrochimice) nu trebuie fcut dimensionarea dect pe

baza unor valori corecte. Improvizaia are efecte economice i tehnologicedefavorabile i poate duce pn la pierderea captrii.n aplicaia 2 sunt dimensionate toate obiectele sistemului de alimentare cu

ap, sistem necesar pentru o localitate de dimensiuni mici - medii.

25


24/348

Capitolul 1

ELEMENTE GENERALE

1.1. TEMA APLICAIEI

Se cere s se studieze posibilitatea alimentarii cu ap a unei localiti cu25000 locuitori. Ritmul de cretere a populaiei este de 1% pe an.

Amplasarea localitii, dat prin reeaua stradal, este fcut pe planul dinfigura 6.

Locuinele cele mai nalte au parter i dou nivele. Se preconizeazasigurarea de ap rece n cas i prepararea local a apei calde. Sursa de ap cepoate fi luat n considerare este apa subteran (apa de suprafa din apropiereeste un ru categoria II, conform STAS 4786). Amplasamentul sursei este dat peacelai plan. Sursa are dou orizonturi, dou strate acvifere distincte: (a) un stratfreatic i (b) un strat de adncime. Cele dou strate sunt complet distincte ntreele. Alctuirea stratelor este dat n figura 6,a i 6,b, unde sunt menionate i

unele rezultate ale studiului hidrogeologic efectuat.Din studiul hidrochimic realizat rezult c valorile indicatorilor de calitate a

apei se ncadreaz n limitele cerute de STAS 1342-91 privind apa potabil. Caatare apa captat nu necesit tratare pentru corectarea indicatorilor de calitate.Se va face o clorizare a apei nainte de introducerea acesteia n reeaua dedistribuie pentru protecie pe parcursul rezervor-consumator.

1.2. SOLUII PENTRU SCHEMA DE ALIMENTARE CU AP

Pentru alegerea schemei de alimentare cu ap se ine seama de urmtoarele

elemente importante: exist sursa de ap de bun calitate, apa subteran; va trebui vzut ce

variant de captare este mai bun (din strat freatic, mai vulnerabil laimpurificarea apei, sau din stratul de adncime);

oraul nu este foarte mare; dac se accept o norm de consum de circa300 lomzi, adic 3 locatari/ zi, rezult c necesarul zilnic de ap poate fi de

8 - 10 000 /zi, deci ceva de ordinul 100 l/s, debit relativ mic;

m3

m3

26


25/348

27


26/348

28


27/348

29


28/348

n zona oraului nu exist cote de teren care s permit amplasarea unuirezervor pe sol i care s asigure presiunea de circa 20 m cerut de beneficiar;

pentru rezervor se alege volumul minim pentru asigurarea funcionriioraului minimum 12 ore, conform Legii 98/94, (Stabilirea i sancionareacontraveniilor la normele de igien i santate public); ca atare volumul

rezervorului va avea peste 5 000 .m3

n aceast situaie pot fi luate n discuie urmtoarele variante pentru schemade alimentare cu ap (vezi fig. 7,a; 7,b):

varianta 1 captrea apei din strat freatic; pomparea acesteia n rezervor/castel de ap; dezinfectarea; distribuia la consumatori.

varianta 2 captarea apei din stratul acvifer de adncime; pomparea n rezervor/castel; dezinfectarea; distribuia la utilizatori.

n cadrul acestor variante pot fi imaginate subvariante.Este important de stabilit soluia pentru construcia de nmagazinare: nu poate fi rezervor pe sol n apropierea oraului nu exist teren cu cota

ridicat; nu poate fi castel de ap deoarece nu este raional o construcie de castel

cu cuv de peste 5 000 ap (sunt cteva n lume; n ara noastr dupcutremurul din 1977 nu au mai fost realizate castele cu volum de ap peste 1

000 ).

m3

m3

Alegerea general a soluiei, dup schema din figura 10, duce la concluzia ctrebuie realizat (lng ora pentru creterea siguranei i uurina exploatrii) uncomplex de nmagazinare care cuprinde:

un rezervor ce va conine rezerva de incendiu, rezerva de avarie i o parte(cea mai mare) din rezerva de compensare;

o staie de pompare n regim variabil care s pompeze apa direct n reeasau ntr-un castel de ap;

un castel de ap cu volum de compensare parial i cel puin rezerva deap pentru combaterea incendiului din interior (10 minute pn se organizeazstingerea din afar); castelul asigur presiunea din reea (de tip gravitaional) io automatizare uoar a staiei de pompare.

30


29/348

31


30/348

32


31/348

Pe schemele de alimentare cu ap sunt trecute i debitele de dimensionare.Din acest moment se deschide spirala dimensionarii, spiral care n practic

arat astfel: se dimensioneaz tehnologic toate variantele luate n calcul (ceea ce se va

face n capitolele urmtoare); se transform n bani costul lucrrilor,cheltuielile de exploatare (costurile

de energie, personal, reactivi etc.); se decide varianta optim, cea care ofer avantaje maxime (nu trebuie

uitat de posibilitatea dezvoltrii viitoare); se dimensioneaz complet varianta optim i se reevalueaz dup

cantitaile reale de lucrri determinndu-se costul real al apei; costul lucrrilor

va fi recuperat prin plata de ctre consumatori a costului apei consumate.

33


32/348

Capitolul 2

DETERMINAREA DEBITELOR DE CALCUL

2.1. DATE DE TEM

Pentru dimensionarea obiectelor sistemului de alimentare cu ap este nevoiede cunoaterea valorii debitului. Se pleac de la datele de baz cunoscute printem:

populaia actual 25 000 locuitori; rata anual de cretere a populaiei r= 1%; nivelul maxim al cldirilor este parter i dou nivele; toate cldirile au instalaii interioare de ap rece i mijloace de preparare

a apei calde (nclzirea se face cu combustibil solid, n general); cldirile suntexecutate din materiale necombustibile;

n localitate sunt amplasate urmtoarele cldiri publice:

un spital cu 120 paturi; o cas de cultur cu scen amenajat i sal cu 600 locuri; coli cu maximum 12 sli de clas; dou cinematografe cu 400 locuri n sal;

n localitate exist uniti industriale pentru a cror funcionare estenevoie de o cantitate de ap echivalent cu 20 l/omzi;

reeaua stradal i pieele localitii au circa 300 000 m2 ; spaiile verzi n form organizat (parcuri etc.) au o suprafa de circa

320 000m2 ; localitatea este amplasat n zona cu clim continental temperat (STAS

1343/1);

sursa de ap care poate fi luat n considerare este apa stratului freaticaflat la circa 10 km de localitate; n apropierea localitaii (2 km) se afl o cot suficient de mare pentru

amplasarea unui rezervor de compensare a consumului.

34


33/348

2.2. STABILIREA DATELOR DE BAZ

La data elaborrii proiectului numrul de locuitori este cunoscut, darlocalitatea se va dezvolta prin sporul natural al populaiei i datorit tendinei deurbanizare. Conform unei practici cuvenite trebuie evaluat necesarul de ap imrimea unor lucrri pentru un consum de perspectiv, de regul 25 ani,deoarece unele lucrri pot s fie dezvoltate n timp, altele nu (cum sunt deexemplu captarea, aduciunea, cldirea staiei de pompare, mrimea casteluluide ap etc.).

Numrul de consumatori peste 25 ani se poate determina cu relaia:

( )N p n25 1 0 01= + , ,unde:

r este sporul de populaie (conform temei, reste 1%/an);N, - numrul de locuitori la data elaborrii proiectului,N25

respectiv dup 25 ani.

Rezult c peste 25 ani vor fi:

( )N2525

1 0 01 1= + , 25 000= 32 000 locuitori.

Pentru evaluari la alte termene se poate face un calcul asemntor.

2.3. NECESARUL DE AP

Necesarul de ap poate fi calculat, pe grupe de consum, conform datelor dinSTAS 1343/1-95:

a)Apa pentru consumul gospodresc ( ).QGNecesarul specific de ap se apreciaz, n mod uniform pentru toi locuitorii,

dup STAS 1343: conform tabelului 1, aliniat 4, norma de necesar specific deap =210 l /omzi. Totodat se adopt i valoarea pentru coeficientul de

variaie zilnic =1,15 (localitatea nu are o clim cu variaii excesive ale

temperaturii n perioada de var) rezult:

qg

Kzi

QG = .Kzi N25 qg

b)Apa pentru consumul public ( Q ). Se poate adopta o valoare globalpentru toi consumatorii, . Dup STAS 1343, tabelul 1, aliniatul 4

p

N25

35


34/348

consumul specific este = 85 l/omzi, iar coeficientul de variaie zilnic

=1,15.

qp

Kzi

La un calcul simplificat:Qp = .Kzi qp N25

Se poate face i un calcul analitic stabilind numrul de consumatori (elevi,

studeni, spectatori, fntni de but ap etc.) i adoptnd norme de consum dupSTAS 1478 sau aprecieri locale (gradul de dotare cu instalaii sanitare). Pentruuurinta calculului se adopt formularea obinut deja pentru consumul public.

c)Apa necesar pentru stropit spaiile verzi ( ).QSSe adopt o norm minim n valoare de 25 l/m2 la dou sptmni, adic

= 1,6 l/qS m2 zi, :necesarul de ap va fi:

QS= q .AS S

d)Apa pentru splat i stropit strzi i piee ( ).QSPSe poate aprecia global ca 5 % din consumul public ( ) realizat pentru toi

locuitorii ( ... )este folosit pentru stropitul pieelor i strzilor:

Qp

N0 N25

qSP = 0,0585 = 4,25 l/omzi.

Se mai poate calcula necesarul de ap considernd o norm de circa

2l/m2 zi, ( ) pentru toat suprafaa udat ( ). i necesarul va fi:qSP ASP

QSP = .ASP qSP

e)Apa necesar pentru consumul industrial.Apa necesar pentru nevoi industriale locale ( Q ), se poate calcula analitic

prin sumarea necesarului de ap pentru fiecare unitate sau se poate aprecia undebit specific ( ) acordat fiecrui locuitor, conform temei = 20 l/ omzi.

i

qi qi

Consumul de ap va fi:Qi = q .i N25

Coeficientul de variaie zilnic, , se poate lua egal cu cel al localitii sau

pot fi adoptate valori diferite n cazuri justificate.

Kzi

36


35/348

f) Necesarul de ap pentru nevoi proprii sistemului ).i asi ate prin sistem,

spo

( QNPPoate fi calculat ca o cantitate de ap suplimentar ape gurrind cantitile de la punctele a...e cu un coeficient Kp coeficient ale crei

valori sunt Kp = 1,05...1,10. i atunci:

QNP = ( ) ( )K Qp a e 1 ... .

Se poate ns calcula i analitic prin evaluarea cantitilor de ap necesarpen

g)Pierderi de ap tehnic admisibile )rt a ei conduce la pierderea unei

.

n momentul n care exist msurtori sistematice se poate face o evaluaredet

h)Apa necesar pentru combaterea incendiilorcuitori numrul de incendii

diilor din exterior =25 l/s pentru cldiri cu

par

vdat

dou);

tru: splarea periodic a conductelor, rezervoarelor, probelor de presiune,probelor tehnologice etc. Aceast valoare se calculeaz dup cunoaterea

mrimii obiectelor sistemului de alimentare cu ap i se ia n considerare pentrucalculele definitive. (vezi nota final). Pentru variaie se adopt formularea de

spor global Q .NP

( QPTNeetaneitatea sistemelor de transpo ap

cantiti de ap (mbinare conducte, perei rezervoare, preaplin rezervoare etc.).Aceast cantitate crete de regul n timp datorit mbtrnirii construciilor.Pentru o evaluare global se poate adopta un procent de pierderi de 10 %( KP =1,1):

QPT= KP ( )Q a f...

aliat pentru pierderile din conducte, rezervoare etc.

Conform STAS 1343, tabelul 3 pentru 32000 loteoretic simultane este 2(n = 2).

Debitul pentru stingerea incen Qi eter i dou nivele (trei caturi), iar durata de funcionare a hidranilor Te = 3h.

Debitul pentru stingerea incendiilor din interior se apreciaz dup alorilee de STAS 1478 (tabelul 5): spital, Qii = 2,5 l/s (unul); coli, Q = 2,5 l/s (cinci);ii cinematografe, Qii = 5 l/s ( cas de cultur, = 10 l/s (una).Qii

37


36/348

Cum numai dou incendii trebuie stinse simultan (normatn = 2), rezult nordine:

casa de cultur, 10 l/s; un cinematograf, 5 l/s;Deci: =15 l/s.Qii

n mod normal hidranii interiori funcioneaz 10 minute ( ).Ti

i) Valoarea coeficientului de variaie orar, KoDin STAS 1343, tabelul 2, se apreciaz valoarea coeficientului . Pentru

25 000...32 000 locuitori se adopt valoarea =1,30. n mod sistematicvaloarea debitului zilnic mediu ( ), a debitului zilnic maxim ( ) i

a debitului orar maxim ( ) este calculat n tabele de forma tabelului 1.

Ko

Ko

Qzi mediu Qzi max

Qomax

Tabelul 1

Calculul debitelor caracteristice de ap

Nr.crt.

Denumirea consumuluiNr. de

construciiUM Necesar specific

de ap(l/consumator)

0 1 2 3 4

a. Consum gospodresc ( )QG 32000*

loc 210*

b. Consum public ( )QP 32000

* loc 85*

c. Consum pentru stropit spaii verzi ( )QS 32000**

m2 1,6

*

d. Consum pentru splat i stropit strzi ( )QSP 320000*

m2 4,25

**

e. Consum pentru ap industrial ( Q )I 32000* loc 20*

TOTAL 1f. Consum pentru nevoi proprii = 1,05KP

QNP =( - 1) KP Qa e...

TOTAL 2

g.

Consum pentru acoperirea pierderilor de

ap = 1,10: = ( -1) Q KS QPT KS a f...

TOTAL GENERAL

Nr.crt. Denumirea consumului

Qzi mediu

[m /zi]3

Kzi Qzi max

[m /zi ]3

Ko Q0max

[ m3/h]0 1 4 5 6 7 8

a. Consum gospodresc ( )QG 6720 1,15 7728 1,3 418,6

38


37/348

b. Consum public ( )QP 2720 1,15 3128 1,3 169,4c. Consum pentru stropit spaii verzi ( )QS 512 1,15 589 1,3 32

d. Consum pentru splat i stropit strzi( )QSP

136 1,15

156 1,6 10,5

e. Consum pentru ap industrial ( Q )I 640 1,15 736 1,2 36,8

TOTAL 1 10720 12337 667,3f. Consum pentru nevoi proprii = 1,05KP

QNP =( - 1) QKP

563 617 33,3

TOTAL 2 11264 12953 700,7g. Consum pentru acoperirea pierderilor

de ap = 1,10: = ( -1)QKS QPT KS

1126 1295 70TOTAL GENERAL 12390 14250 771

Obs.: Pt. consumurile pentru necesarul marcat la liniile c,d,e se poate adopta alt coeficient devariaie orar (dup modul real de utilizare a apei).

2.4. DEBITE DE DIMENSIONAREA SCHEMEI DE ALIMENTARE CU AP

Cu valorile determinate n tabelul 1 se poate calcula i valoarea debitului de

calcul pe tronsonul captare-rezervor, i debitul de calcul, , i deverificare , pentru reeaua de distribuie. Pentru debitul de calcul pentru

tronsonul captare-rezervor va fi adoptat valoarea cea mai mare dintre cele douformule:

QI ( )QIId

QIIv

QI = ;Qzi max

QI = Q + Q .zi max KP r i

Trebuie calculat debitul , debitul de refacere a rezervei de incendiu:Qr i

Qr i =V / ,inc Tr i

unde , timpul de refacere a rezervei de incendiu, se apreciaz la 24 ore,

(STAS 1343).

Tr i

39


38/348

Volumul rezervei de incendiu ( V ) este format din volumul de incendiu

(V ) i volumul de consum pe perioada stingerii focului ( V ):Ri

i cons

Vinc =V +V ;i cons

Volumul de ap pentru combaterea focului:

Vi = n Q + T ;i e Te Qii i

Vi = (22533 600 +151060)1/1 000 = 549 m3 ,

Volumul de consum pe perioada stingerii focului:

Vcons = a =0,77713 = 1 619Qomax Te m3 ;

unde valoarea coeficientului a se adopt 0,7.

Vinc = 549 +1 619 = 2 168 m3 ;

Qr i

= 2 168/24 = 90,3m3/zi;

Rezult:

QI = 14 250 + 1,12 168 =16 635 m3/zi = 192 l/s.

Q = 166 l/s.I'

ntruct se apreciaz c refacerea rezervei de incendiu se poate face cu o

oarecare restrngere a consumului pe durata unei zile, ziua dup incendiu, se

poate adopta valoarea Q = 166 l/s.I'

Debitul de dimensionare a reelei de distribuie este:

QIId = + =771 + 1,13,615 = 830Q0max KP Qii m

3/h = 230 l/s;

Debitul de verificare a reelei, la fuincionare n caz de incendiu este:

QIIv = 0,7 Q + n = 0,7771 + 2253,6 = 7380max KP Qi e m

3/h = 205 l/s.

40


39/348

Valorile debitelor de calcul sunt marcate pe schema din figura 10.

41


40/348

42


41/348

43


42/348

Observaie:

Nu trebuie s surprind faptul c debitul de verificare este mai mic dectdebitul de dimensionare. Valorile sunt bune pentru prima parte a reelei dedistribuie. Pentru zonele terminale ale reelei (n sensul de curgere al apei)valoarea debitului de incendiu este mult mai mare dect consumul normal(rezultat din ).Qomax

2.5. EVALUAREA ANALITIC A CONSUMULUI DE AP PENTRU

NEVOI TEHNOLOGICE PROPRII

Acum cnd exist un ordin de mrime al debitelor de dimensionare i deci sepoate obine o dimensionare geometric a construciilor se poate face o evaluareanalitic a debitelor de ap necesare pentru acoperirea pierderilor din sistem i anecesarului tehnologic propriu sistemului.

Conform evalurii generale i pierderilor de ap (tabelul 1), a rezultat:necesarul propriu sistemului

QNP = 617m3/zi sau 33,3m3/h,

iar necesarul pentru piederi tehnic admisibile

QPT= 1 295m3/zi i 70m3/h,

considerate ca un consum maxim, uniform pe zi sau respectiv pe or.

2.5.1. STABILIREA CONDIIILOR DE CALCUL

Pentru o evaluare analitic este nevoie de cunoaterea dimensiunilorlucrrilor. Cu valorile pentru debitele de dimensionare:

QI = 166 l/s;

( )QII

d= 230 l/s,

se poate face o apreciere a dimensiunilor lucrrilor: captarea va fi cu sistem de sifonare i deci nu va pierde ap;

44


43/348

aduciunea are circa10 km i va avea diametrul 400 mm; pentru introducerea clorului pentru dezinfectare nu se pierde ap; rezervorul va fi de tip construcie pe sol i va avea un volum de minim

jumatate din necesarul zilnic de ap; reeaua de distribuie se presupune c se execut din tuburi de font de

presiune, n lungime total de 2m/cap locuitor; diametrul mediu al conductelorva fi 200 mm;

reeaua de canalizare se va spla, n general, cu ap din reeaua dedistribuie; lungimea reelei se consider egal cu lungimea reelei dedistribuie.


Pentru pierderi tehnic admisibile ( ):QPT se consider c aduciunea i reeaua sunt confecionate din tuburi de

font pentru presiunea de lucru de maximum 4 bari, cu o presiune de ncercarede 6 bari; se accept ca la presiunea de ncercare s se respecte condiia descdere a presiunii cu 10% din valoarea de ncercare n decurs de o or (deci0,6 atm/h);

pentru rezervoare se adopt dou cuve de 7000 m3 fiecare, pentrujumtate din consumul zilnic de 14700m3 , tabelul 1; se consider c se

realizeaz pierdere de ap la limita maxim, realizat la proba de presiune de0,02 l/m2 zi.

Pentru consumul tehnologic propriu ( ):QNP se consider c aduciunea se spal anual, prin realizarea unei viteze de

curgere a apei de minimum 1,5 m/s pe durata a 15 minute; se consider c evile reelei de distribuie se spal anual dup urmatoarea

reet: pstrarea cu ap de clor, 20-30 mg/l, timp de 3 h; evacuarea apei de clori splarea cu viteza de minimum 2 m/s pe durata a 15 minute;

se consider c, succesiv, cuvele rezervorului se spal anual dupurmtoarea reet: se umple cu ap cu clor, 20-30 mg/l i se pstreaz timp de24 ore; se evacueaz apa puternic clorat; se spal cu jet de ap, 2 l/s, timp de 5

minute pentru fiecare m2 ; splarea reelei de canalizarese va face cu un echipament special (pomp

de nalt presiune i dispozitiv automat cu jet de curire); debitul de lucru360 l/min, viteza de lucru 0,2...1,0 m/s.

45


44/348

46


45/348

2.5.3. EVALUAREA CONSUMULUI DE APPENTRU PIERDERI TEHNIC ADMISIBILE

Aduciune i reea de distribuie volumul de ap nmagazinat n aduciune (10 km,Dn 400):

( /4)10 000= 1 2570 42, m3 ;

volumul de ap nmagazinat n reea (64 Km,Dn 200):( /4)64 000 = 2 0100 22, m3 ;

din relaia de calcul a compresibilitii apei (Iamandi, C., 1986; Cioc, D.,1975):

= (-V/V)1/p;

V= - Vp;

(semnul minus arat c la creterea presiunii scade volumul i invers)unde:

Veste volumul de ap pierdut (m3 );

V - volumul iniial de ap ( m3 );

p - scderea de presiune, kgf/cm2 ;

- coeficientul de compresibilitate al apei, circa 0,488 105 cm2/Kgf,

rezult: V = - (0,488conduct 105 32670,6) = 0,00956m3 .

Pierderea este continu, deci:

V Q= = 000956, m3/s.

Volumul de ap pierdut ntr-un an va fi (31,5 106 s/an):

0,00956m3/s31,510 s/an = 301 5006 m3/an.

Rezervorul.

47


46/348

Este format din dou cuve de 7 000 m3 , cuvele sunt cilindrice din betonprecomprimat, cu peretele nalt de 6 m: ca atare suprafaa total udat de ap vafi:

S = 2 / 4 + 2DH= 3 779D2 m2 .

Cum la ncrcare maxim cu ap (H= 6 m), la proba de ncercare se pierde

0,02 l/m2 zi rezult c n timpul anului se poate pierde maximum:

3 7790,02365 zile1/1 000 = 27 588 m3/an,

Va rezulta deci un volum anual de ap pierdut de 329087 m3/an sau raportatla volumul de ap aprovizionat ( =10728Qmed zi m

3/zi=3,915106 m3/an) un

procent de pierderi de 8,4%; valoarea este apropiat de 10%, valoare apreciatn aplicaie prin coeficientul = 1,10.KP

2.5.4. EVALUAREA CONSUMULUI DE AP

aduciuneVolumul de ap supraclorizat pentru dezinfectare (aduciunea poate fi

oprit pe o durat egal cu durat pentru care s-a constituit i se asigur rezervade avarie n rezervoare: se poate spla n perioada de consum redus, primvara,toamna) este format din:

volumul de ap evacuat: ( /4)L = 1 256 D2 m3 ; splarea (pe tronsoane) a aduciunii funcionnd cu 1,5 m/s timp de 15

minute: v = 1,5 m/s, Qmed zi = 200 l/s; acest debit va putea fi realizat folosind i

pompa de rezerv din staia de pompare (la o amenajare adecvat se va puteafolosi injecia de aer comprimat fiind posibil o reducere a consumului de ap);

la o durat de 15 minute consumul de ap va fi: 200 15601/1 000 = 180 m3 .

ntreinerea aduciunii va necesita anual un volum de ap de 1 436 m3/an. rezervoare dezinfectarea anual a cuvelor, folosind apa supraclorizat se face cu un

volum de ap de 14 000 m3/an (volumul rezervoarelor; splarea pereilor i radierului rezervorului cu jet de ap (eventual i

curire cu peria mecanic apreciat la q =2 l/s m2 , pe durat de 5 minute,

conduc la necesarul de apS :qs

48


47/348

2 /4+2DH=3 779 D2 m2 ;

V= S t=3 779qs m2 2l/m2 5601/1 000=2 267 m3 ,

Rezult c splarea rezervorului necesit anual 14 000 + 2 267 = 16 267 m3 ap.

Reeaua de distribuie (se lucreaz pe tronsoane de 500 m)Volumul necesar de ap este format din:

apa pentru dezinfectare 2 010m3 ; apa pentru splare (V 2 m/s, t= 15minute); pentru diametrul de 200 mm

se apreciaz un debit de 60 l/s necesarul de ap (64 000/500 = 128 tronsoane)

128 tronsoane60 l/s15601/1 000 = 6 912 m3 , deci pentru toat reeaua un

volum de circa 8 922 m3/an.

Reeaua de canalizareFolosind un utilaj de spalare automat, de tip VOMA, utilaj care n medie

utilizeaz 6,0 l/s (la circa 50-120 atm) i cu o vitez de avansare de 0,5 m/srezult:

64 000 m/0,5 m/s6 l/s1/1 000 = 768 m3

/an.

Rezult c necesarul de ap pentru nevoi tehnologice proprii este:

splare aduciune 1 436 m3 ; splare rezervoare 16 267m3 ; splare reea distribuie 8 922 m3 ; splare reea canalizare 768 m3 ;

TOTAL: 27 393 m3/an.

Exprimat procentual fa de cantitatea de ap livrat, cu medie zilnic

( Q = 10 728med zi m3/zi = 3,915106 m3/an) rezult 0,7%. Valoare este maimic dect cea adoptat n aplicaie prin sporul de 2%. Nu sunt cuprinse nspierderile (nu risipa) de ap din reelele interioare de distribuie.

49


48/348

Capitolul 3

DIMENSIONAREA CAPTRII

3.1. DIMENSIONAREA CAPTRII PENTRU VARIANTA 1 - CAPTAREDIN STRAT FREATIC

3.1.1. ELEMENTELE HIDROGEOLOGICE, DE CALCUL,ALE STRATULUI ACVIFER

Conform temei sunt cunoscute (fig. 6): grosimea statului de ap msurat =8,70 m;Hm poziia nivelului hidrostatic 2,80 sub nivelul terenului; nlimea precipitaiilor n zon:

Nm = 800 mm, = 600 mm;Nmin

curba medie de pompare (curba puului) exprimnd relaia ntredenivelareas i debitul pompatQ:

s = 0,06 Q + 0,036 Q (cu s n m i Q n l/s);2

coeficientul Darcy, k= 43,2 m/zi.

3.1.2. DETERMINAREA ELEMENTELOR DE BAZPENTRU DIMENSIONAREA CAPTRII

Grosimea stratului de ap, H

Se poate calcula ca grosime minim a stratului de ap corectnd valoareamsurat ( ) cu raportul precipitaiilor:Hm

H= / = 8,70600/800 = 6,50m.Hm Nmin Nm

Dac sunt studii aprofundate se poate alege valoarea grosimii minime acoloanei de ap, msurat pe durata de minimum un an, funcie de asigurarea de

49


49/348

calcul normat; cnd sunt msurtori de durat este cel mai indicat mod deapreciere.

Se poate lua, expeditiv, nalimea msurat din care se scade 1,00 m.S-a optat pentru valoareaH= 6,50 m.

Determinarea mrimii i direciei pantei piezometrice a apei n strat (i)

Cu metode analitice sau grafice se determin pentru fiecare staie de lucrudirecia de curgere a apei. S-a aplicat metoda grafo-analitic, figura 12.

Se deseneaz la scar poziia forajelor de studiu i se caut pe cele trei laturipunctele de aceeai cot (echidistana se alege astfel ca pe desen s poat fireprezentate cel puin dou linii de aceeai cot. Prin punctele de aceeai cot seduce cte o linie dreapt. n ipoteza c suprafaa este plan (distanele sunt mici)

aceste drepte reprezinthidroizohipsele. Se deseneaz perpendiculara pe acestedrepte i dup mrimea cotei rezult direcia de curgere i valoarea panteicurentului din raportul echidistane/distane ntre dou curbe vecine (h/L).Rezult la staia 1 panta 1,2%, iar la staia 2 panta de 1,26%.

Determinarea debitului maxim (capabil) al puului (fig. 12)Se aplic metoda grafo-analitic.Pe un grafic, la scar convenabil se deseneaz: curba de pompare q =f(s), dup curba dat:

s = 0,06 q + 0,036 ;q2

curba debitului maxim al forajului astfel ca s nu fie depait vitezaadmisibil de rennisipare (V ):a

q = 2r(H- s)V ;a

se alege diametrul forajului (2r) 83/4 (200 mm), iar viteza admisibil cu

relaia cunoscut i acceptat,

Va = k0 5, /15 = 0,0015 m/s;

se poate calcula debitul maxim (capabil) al puului pentru denivelarenul,qmax = 2r V = 8,19 l/s;Hm a

din grafic rezult c se poate obine debitul:

50


50/348

51


51/348

qput = 6,4 l/s;

smax =2,90 m.

Dac se ine ns seama de faptul c nivelul apei poate fi mai jos, H, atuncidebitul asigurat pentru pu va fi mai mic. O soluie simpl se poate obine printranslatarea curbei de pompare, astfel ca la debit zero nivelul apei s asiguregrosimea apei deH= 6,50 m.

H=8,70 - 6,50 = 2,20.

n noua situaie, teoretic, debitul asigurat tot timpul ntruct nlimea apei npu este minim. Se determin valoarea maxim a debitului puului n situaiacea mai dezavantajoas:

qput = 5,0 l/s

s =1,90 m (1,90 + 2,20 = 4,10 fa de nivelul msurat).

Cu valoarea debitului maxim al puului (5,0 l/s) se poate ncepedimensionarea captrii. Se cere determinarea numrului de puuri ( ), a

distanei dintre puuri (a), a sistemului de colectare a apei i a mrimii zonei de

protecie sanitar.

np

3.1.3. OPTIMIZAREA DIMENSIUNILOR CAPTRII

n realitate problema este mult mai complex. Debitul puului este funcie dediametrul ales, de numrul de puuri care la rndul lui depinde de distana ntrepuuri (pentru acelai acvifer). Pe ansamblu sistemul funcioneaz economic i

n funcie de sistemul de colectare a apei. Din aceast cauz se poate imagina uncalcul de optimizare pe trei nivele:

optimizarea diametrului puului; optimizarea numrului de puuri; optimizarea funcionrii pe ansamblu a captrii.De regul rezolvarea unei etape aduce i revederea celei precedente.

3.1.3.1. Optimizare la nivelul 1. Sunt dou elemente care complic la unmoment dat alegerea corect a unei soluii:

52


52/348

debitul maxim al puului este funcie de diametrul puului; un diametrumic de foraj cost mai puin dar debitul pe pu este mic i pentru a capta acelaidebit, necesar beneficiarului, va fi nevoie de un numr mai mare de puuri, decide o lungime mai mare de foraj; trebuie obinut o soluie optimizat;

nivelul apei n strat este variabil; ca atare i energia de pompare estevariabil (variaie n general necunoscut la momentul proiectrii lucrrii darposibil de obinut n exploatare); n momentul n care aceast variaie estecunoscut se poate face: (a) optimizarea exploatrii prin reducerea/mrirea

debitului pe toate puurile, (b) scoaterea unor puuri din funciune astfel ca s serealizeze un consum minim de energie; totodat se poate pune problemanumrului optim de puuri pentru realizarea debitului minim cu asigurarea decalcul cerut; acest nivel va fi dezvoltat mai trziu n timpul exploatrii.

Pentru optimizarea la nivelul 1 se adopt indici de cost pentru investiie ienergie (acetia sunt variabili n timp deci o soluie economic obinut va fibun numai pentru condiiile i momentul ales); n aplicaii indicii sunt daidirect n tabelul de calcul.

Diametrul forajului se alege funcie de posibilitaile de execuie i dediametrul minim pentru a putea instala dispozitivul de scoatere a apei, (deregul 200 mm, diametrul pompei +100 mm); pentru foraje sub 300 mm

diametrul va fi acelai cu al puului; pentru diametre mai mari se alegediametrul coloanei definitive a puului, de 300 mm i un diametru de forajvariabil (spaiul dintre coloana definitiv i coloana de foraj se umple cumaterial granular, figura 21).

Debitul puului, calculat simplificat, este:

q = [k( )]/(ln R/r ),H ho2 2 f

considernd c rezistena filtrului din pietri i a nalimii de izvorre estefoarte mic. S-a notat cu R raza de influen a puului i cu r - raza

forajului. Pentru simplificare se consider c prin modificarea diametruluiforajului nu se modific esenial curba de pompare (s = f (Q) rmneneschimbat, lucru care teoretic nu este adevarat); cum se transform curba depompare s =f(Q) obinut pe un diametru de coloan ntr-o curb de pompare s=f(Q) pentru alt diametru se va vedea n (Mnescu, A., 1975).

f

Se aleg diametrele de foraj 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500, figura 13.Pentru aceste diametre se calculeaz debitul puului i numrul de puuri

necesare ( ):np

53


53/348

54


54/348

np = /q .QI put

Se cunoate lungimea total de foraj:

Lf = n ( +2,80)= 10,5 mp Hm npi deci costul investiiei (I).

Se poate determina poziia nivelului apei ( ) i deci se poate calcula

costul energiei ( C ) sporul de energie fa de varianta de baz (varianta deja

evaluat).

NHd

e

Pentru uurin calculul este fcut sintetic n tabelul 2.

Tabelul 2Determinarea diametrului optim al puului

Nr.crt.

Diametrulforajului

[mm]

Diametrulpuului

[mm]

Debitulpuului

qput

[l/s]

Numrulpuurilor

n

Lungimeaforajului

lf

[m]

Costulspecific

[ lei/m]106

0 1 2 3 4 5 6

1. 75 75 2,8 60 630 0,122. 100 100 3,7 45 471 0,153. 150 150 5,1 33 342 0,18

4. 200 200 6,4 26 272 0,205. 250 250 7,3 23 240 0,286. 300 300 8,2 21 212 0,327. 400 250 9,3 18 187 0,458. 500 250 10,2 17 171 0,55

Nrcrt

Costulforajului

I

[10 lei]6

Inv.anual

[ lei]106

Denumireaparametrului

s[m]

Costulenergie

[10 lei]6

Costultotal

[10 lei]6

Obs.

0 7 8 9 10 11 12

1. 675 45 0,5 2,10 47,102. 520 34,7 0,8 3,49 38,203. 391 26,1 1,3 5,7 31,84. 314 21,0 1,9 8,30 29,35. 297 19,8 2,3 10 29,806. 278 18,5 2,8 12,2 30,77. 264 17,6 3,7 16,1 33,78. 264 17,6 4,3 18,7 36,3

55


55/348

Din motive constructive, pentru uurina amlasrii pompei n pu, se alege

diametrul forajului d rf f= =2 200 mm.

Soluia optim este dat de costul total anual.

NOT: Sintetic valorile de baz sunt:

= 166 l/s; = H = 40 d;I= (10n + )(10 lei);QI qunic df va Lf6

= 4,36 s (10 lei/an); = n 10,5 (m).Ce6

Lf p

Soluia optim este deci o captare cu 26 puuri de 200 mm diametru.Rezult c se poate adopta soluia cu 26 puuri cu diametrul de 200 mm.

3.1.3.2. Optimizare la nivel 2 (Mnescu, A., 1975; Trofin, P., 1983;Zamfirescu, F., 1997)

Se calculeaz distana ntre puuri:

a =L/ ,np

unde;L este lungimea frontului calculat ca raport ntre debitul necesar i debitulunitar al frontului, , pentru grosimea minim a stratului:q m1

q m1 =(1H)(ki) = 6,543,20,022 = 6,17m3/zim = 0,071 l/sm;

L =166/ 0,071=2338 m;

i deci: a = 2338/26 = 90 m;

Aprecierea razei de influen (R) se face cu formula Sichardt:

R=3 000s k0 5, = 3 0001,9 = 127 m,0 00050 5, ,

Cum puurile sunt aezate la o distan mai mic dect 2R (255 m este sigurc se va produce o influen ntre ele (fig. 14).

Influena, ntre puurile funcionnd simultan, se traduce prin dou efecte: debitul puurilor nu este egal; cu ct sunt mai multe i mai apropiate cu

att debitul puului aflat spre centrul irului este mai redus, dac puurile suntobligate s funcioneze la acelai nivel hidrodinamic (s = s din motive de

nennisipare); ca ataremax

q n qi p put puturi < ;

56


56/348

57


57/348

denivelarea de lucru depete denivelarea maxim n pu, denivelarepentru care viteza de intrare a apei n coloan nu depete viteza de nnisipare;

n acest caz denivalarea n puuri este variabil (greu de pstrat n condiiipractice) i debitul puurilor ar putea fi aproape constant.

n ambele cazuri trebuie cunoscut debitul fiecrui pu sau denivelareafiecruia. n primul caz:

q Qi Iputuri= ,

deci vor trebui realizate puuri suplimentare pentru asigurarea egalitii:

( )Q n nI p s q1= + ,

unde cu se noteaz numrul de puuri suplimentare.nsDac este aa apare ca necesar optimizarea problemei: se execut puuri mai puine ( ) dar la distane mai mari ntre ele

(aproape de 2R) deci cu influen mic ntre ele;

np

se execut puuri mai multe la distan mai mic i la care influena estemare; dac puurile sunt amplasate la aceeai distan ntre ele debitul fiecruiaeste diferit, dac sunt la distane inegale debitul ar putea fi acelai.

Pentru determinarea debitului unui pu, ntr-un ir de puuri, se foloseterelaia dat n literatura de specialitate (Mnescu, A., 1975; Trofin, P., 1983;

Zamfirescu, F., 1997). pentru puuri n strat freatic:

q1= sau,( ) k H ho2 2

/ ( )ln / .../

R r r r rin

01 2 31

pentru puuri aflate la distane egale:

q1= .( ) ( ) k H h R r R a no n2 2 01 11 2 3 1

+

/ ln / ln / ...

Se observ c termenul al doilea din parantez arat tocmai reducereadebitului puului funcionnd n grup de puuri.

Pentru un calcul corect trebuie luai atia termeni ci sunt necesari pentru arespecta relaia R.ri

58


58/348

n aceste relaii notaiile au semnificaia:- debitul unui singur pu, cel de calcul;q1- raza puului ( );r01 rp- distana de la puul de calcul la celelalte puuri n funciune;r i2 3, ,...,- numrul de puuri n funciune.n

Debitul puului singular este 6,4 l/s.Debitul primului pu din ir va fi:

q1= k( )/(ln R/r+ ln R/a) = 6,18 l/s.H ho2 2

2

Debitul puului doi i urmtoarele (influena este dat numai de cte un pun stnga - dreapta) va fi:

q2 = k( )/(ln R/r+ ln R/a + ln R/a) = 5,91 l/s.H ho2

Ca atare debitul asigurat de cele n puuri va fi:

26,18 + 245,91 = 154,2 l/s

n loc de:266,4 l/s = 166 l/s.

Rezult c trebuie executate puuri pentru diferen

166 - 154,2 = 11,8 l/sdeci ncdou puuri.

Captarea optimizat va avea 28 puuri aezate la 90 m unul de altul, (nu suntcuprinse puurile de rezerv conform STAS 1629).

3.1.3.3. Optimizare de nivel 3. Cele 28 puuri ce vor fi executate vor trebuilegate cu un sistem de colectare a apei din puuri. Sistemul de colectare poate firealizat cu:

sistem de colectare cu sifonare i pu colector sau cazan de vacuum ipompare; sistem de colectare cu cap autoamorsant i pompare;

sistem de colectare prin pompare din fiecare pu.Atenie! Pentru simplificarea calculelor debitul puurilor a fost pstrat

constant 6,4 l/s.Colectare prin sifonare i pu colectorCaptarea este organizat simetric, din motive tehnologice, i realizat din

patru ramuri, legate la conducta de sifonare. Apa din pu este pompat la

59


59/348

rezervor. Pentru compararea variantelor se pastreaz lungimea aduciunii,L=3 500 m, cu diametrul de 600 mm (nedimensionat economic; V= 0,6 m/s, i =0,0006). Din motive de siguran i uurin n exploatare se realizeazgruparea puurilor i legarea pe grupe la conducte colectoare, figura 15,a.Rezult i schema de calcul. Se alege o vitez de dimensionare de ordinul0,4...0,8 m/s cu creterea valorii de la primul spre ultimul pu. Calculele suntfcute sistematic n tabelul 3. Se adaug i aduciunea, pentru determinareacotelor piezometrice.

Vacuumul maxim pe sifon este de 7,37 m aproape acceptabil pentrufuncionare (n mod practic nu ar trebui s depaeasc 6...7 m altfel execuiadevine foarte costisitoare).

Costul sistemului de sifonare este calculat n tabelul 4, cu costurile unitarepentru:

conducte c= 800 Dn (mm) (lei/m) staie pompare = 310 IP 6 (lei/kW) cost energie e = 180 (lei/kWh) cota de amplasament pentru conducte 1/30, pentru pompe 1/10 randamentul pompelor = 0,7

Colectare prin sifonare cu cap autoamorsant

Calculele s-au efectuat dup aranjamentul din figura 15,b, o aezaresimetric cu grupare de cte apte puuri. Se adopt panta conductei de 10/

00i

un grad de umplere de maximum 0,8. Calculul se face sistematic n tabelul 5.Costul sistemului, folosind aceiai indici de cost, este prezentat n tabelul 6.

Tabelul 3Dimensionare conducte de legatur la sistem cu sifonare simpl

Tronsonul Lungimeatronsonului

l[m]

DebitulQ

[l/s]

VitezaV

[m/s]

Diametrul normalDn[mm]

1 2 3 4 5

P1 - P2 90 6,4 0,53 125

P2 - P3 90 12,8 0,70 150P3 - P4 90 19,2 0,61 200

P4 - P5 90 25,6 0,80 200

P5 - P6 90 32,0 0,67 250

P6 - P7 90 38,4 0,78 250

P7 -PC 7,590=675 44,8 0,64 300

PC - R 3500 166 0,6 600

60


60/348

Tabelul 3(continuare)Tronsonul i hi = i1 Cote piezometrice

[m] Pi Pi+1

1 6 7 8 9

P1 - P2 0,004 0,36 131,3 130,94

P2 - P3 0,0057 0,51 130,94 130,43

P3 - P4 0,0028 0,25 130,43 130,18

P4 - P5 0,0051 0,46 130,18 129,72

P5 - P6 0,0025 0,22 129,72 129,50

P6 - P7 0,0035 0,32 129,50 129,18P7 -PC 0,0017 1,15 129,18 128,03

PC - R 0,0006 2,1 128,03 140H=14,07m

Tabelul 4Valoarea costului lucrrilor sistemului de sifonare clasic

Lucrarea Diametrulconductei

Dn[mm]

Lungimeaconductei

l

Costulunitar

[10 lei/m]6

Costul deinvestiii

[10 lei]6

Costulanual

[ lei]106

Obs.

150 490=360 0,12 43,2 1,44Conducte 125 490=360 0,10 36 1,20

de 200 4180=720

0,16 115,2 3,84 1/30

legatur 250 4180=720

0,20 144 4,8

300 675 0,24 162 5,4

Aduciune 600 3500 0,48 1680 56Staie depompare

P=33,4 kW 3 85 8,5 1/10

Costulenergiei

Qe = 33,48,760180 52,6 =0,7

Cost total: 133,7810 lei/an6

61


61/348

62


62/348

63


63/348

Colectare prin pompare din puuriSistemul de legare este cel din figura 15,c. Se pstreaz legarea n grupri de

apte puuri la conducta general de legtur (se poate face i o legare direct apuurilor la conduct). Calculul se face n tabelul 7. Cotele piezometrice sedetermin plecnd de la cota de comand care este cota rezervorului.NOT: n toate situaiile n mod corect ar fi trebuit lucrat cu debitul mediu egalcu 166/28 =5,93 l/s, n loc de debitul 6,4 l/s debit necesar pentru varianta debaz, cnd se realizeaz numai 26 puuri (fr s se in seama de influena

ntre puuri). Pentru diferen mic ntre nlimile de pompare se acceptacelai tip de pomp (Q = 6,4 l/s, H= 20 m, pomp tip GRUNDFOS SPZA).Evaluarea costului se face folosind aceleai valori pentru indicatori i nu se face

o distincie ntre echiparea cu pompe diferite n puuri.Tabelul 5

Calculul conductelor de sifonare cu cap autoamorsant

Tronson Lungtrons

l

Debit

Q

Viteza

Vp

Panta

i =10/oo

Debitla

secplinQp

Diamcond

Dn

Pres.sarcin

hi

Cotepiezometrice

[m] [l/s] [m/s] [l/s] [mm] [m] Pi Pi+1

P1 - P2 90 6,4 0,37 1 12 200 0,09 134P2 - P3 90 12,8 0,42 1 20 250 0,09

P3 - P4 90 19,2 0,48 1 34 300 0,09

P4 - P5 90 25,6 0,48 1 34 300 0,09

P5 - P6 90 32,0 0,54 1 50 350 0,09

P6 - P7 90 38,4 0,54 1 50 350 0,09

P7 -PC 675 44,8 0,58 1 65 400 0,09

PC - R 3500 166 0,60 0,6 166 600 2,1 130,89142,1

140

H=11,21 m

64


64/348

65


65/348

66


66/348

Tabelul 6Costul sistemului cu cap autoamorsant

Lucrarea Diam.cond.Dn[mm]

Lungimea

l[m]

Costulunitar

[10 lei/m]6

Costulinvestiie

[ lei]106

Costulanual

[10 lei]6

Obs.

200 490 0,16 57,6 1,92Conducte 250 490 0,20 72 2,40

de 300 890 0,24 172,8 5,76 1/30legatur 350 890 0,28 201,6 6,72

400 2675 0,32 432 14,4Aduciune 600 3.500 0,48 1680 56 1/30Staie depompare P = 26,6 kW 3 79,8 8,0 1/10Energie 26,6 kW8700 ore/an180 41,94 --------


Tabelul 7Dimensionarea sistemului cu pompare din puuri

Tronsonul Lung

condl

Debitul

Q

Viteza

V

Diam

condDn

Panta

piez.i (%0)

Param+

simbolhr

Cote

piezometrice

[m] [l/s] [m/s] [mm] [m] Pi Pi+1

P1 - P2 90 6,4 0,8 100 13 1,17 151,60

P2 - P3 90 12,8 0,7 150 5,6 0,50 150,43

P3 - P4 90 19,2 0,6 200 2,7 0,24 149,93

P4 - P5 90 25,6 0,8 200 5,0 0,45 149,69

P5 - P6 90 32,0 1,0 200 8,0 0,72 149,24

P6 - P7 90 38,4 0,8 250 4,0 0,36 148,52

P7

- P14

790 44,8 0,94 250 5,2 3,28 148,16

P14 - P21 790 88 0,68 400 1,4 0,88 144,88

P21 - P28 790 132 1,0 400 3,0 1,89 143,99 142,1

P28 -R 3 500 166 0,6 600 0,6 2,1 142,1 140

H=151,6-140=11,60 m

67


67/348

Evaluarea costului lucrrilor este prezentat n tabelul 8.Tabelul 8

Costul sistemului cu pompare din puuri

Lucrarea Diam.cond.Dn[mm]

Lung.cond.

l[m]

Costulunitar

[ lei/m]106

Costulinvestiie

[ lei]106

Costulanual

[10 lei/an]6

Obs.

100 490 0,08 28,8 0,96Conducte 150 490 0,12 43,2 1,44

de 200 4390 0,16 172,8 5,76 1/30

legatur 250 490 0,20 7,2 0,24250 630 0,20 126 4,2400 2630 0,32 403 13,44

Aduciune 600 3500 0,48 1680 56 1/30Pompe npuuri

P = 1,8 kW,n = 28,8

3 151,2 15,1 1/10

Consumenergie Pi =1,828=50,4kW 79,47

-----


Analiznd costurile totale anuale pe cele trei variante rezult c varianta cu

colectare a apei cu sifonare i pu colector (comparabil cu aceea folosind cazan

de vacuum) este cea mai ieftin: 13410 lei/an. Este suficient de aproape de

varianta cu sifonare cu cap autoamorsant: 13710 lei/an.

6

6

n cadrul variantei economice se poate face un calcul de detaliu privindalegerea cea mai raional a conductelor sifonului.

3.2. DIMENSIONAREA CAPTRII PENTRU VARIANTA 2-CAPTARE DIN STRAT SUB PRESIUNE

3.2.1. ELEMENTELE HIDROGEOLOGICE ALE STRATULUI ACVIFERConform temei, sunt cunoscute (fig. 6,b): grosimea stratului de apM= 10 m; poziia nivelului hidrostatic, = - 12 m;NHs poziia statului acvifer, ntre cotele 45... 57 sub cota terenului natural; relaia debit-denivelare s = 0,21Q (s n m i Q n l/s); mrimea i direcia pantei piezometrice, i = 0,008;

68


68/348

elementele pentru determinarea coeficientului Darcy, k, sunt date ntabelul de mai jos.

Determinarea coeficientului de permeabilitate Darcy, k

Debitul Denivelarea Denivelarea npuul de observaie

q[l/s]

s[m]

s1

[m]

2 0,42 0,155 1,05 0,4510 2,1 0,84

Distana ntre foraje a = 10 m, foraj = 103/4.

Din literatur (Trofin, P., 1983; Mnescu, a., 1975) este cunoscut relaia dedeterminare a coeficientului kfolosind msuratori pe teren (fig. 6,b).

k= (qln a/r)/ 2M(h - ).h0

De unde rezult: = 0,5810 m/s; k13

= 0,6110 m/s; k23

= 0,5210 m/s k23

sau valoarea medie: /3 = 50 m/zi 0,58 m/s.ki

Determinarea debitului maxim al puului

Aplicnd metoda grafo-analitic rezult, din figura 17, c debitul este nfuncie de diametrul puului.

Optimizarea diametrului puului

La fel ca n cazul puurilor n strat freatic se poate pune problema optimizriidiametrului puului. Se aplic acelai procedeu: optimizarea valorilor costurilortotale anuale (pentru invesitie i costul energiei).

Evaluarea costurilor se face dup urmtorii indici de cost:

lungimea forajelor =Lf n Hp f cost foraj + definitivare (1010 + );6 Lf costul specific este dat n tabel de calcul (tab. 9); costul energiei de pompare e =180 lei/kWh; funcionare continu, 8 760 ore/an; durata de recuperare a investiiei 30 ani; randamentul mediu al pompelor n sistem = 0,70.

69


69/348

70


70/348

Calculul este dat n tabelul 9, iar rezultatul reprezentat n figura 17.Rezult c se poate adopta diametrul 200 mm, diametru ce ofer minimum

de cost dar i valoare bun pentru introducerea pompei n pu. Numrul depuuri = 17.np

Optimizarea numrului de puuriFolosind debitul necesar de 166 l/s trebuie determinat numrul real de puuri

innd seama i de influena ntre puuri n timpul funcionarii la capacitateamaxim.

Se determin numrul de puuri:

n = /QI qput .= 166/10 = 16,6 17 puuri.

Tabelul 9Costul captrii din stratul de adncime

Nr.crt.

Diam.foraj

[mm]

Diametrulpuului

[mm]

Debitulpuului

q[l/s]

Nr. depuuri

np

Lungimeade forat

Lf =nH f[m]

Investiiaspec.

[10 lei/m]6

0 1 2 3 4 5 6

1. 75 75 3,85 43 2457 0,122. 100 100 5,03 33 1881 0,153. 150 150 7,53 22 1256 0,18

4. 200 200 10 17 969 0,205. 300 250 15 11 630 0,256. 400 250 20,1 9 470 0,30

Tabelul 9(continuare)Nr.crt.

Costulforajului[ lei]106

Investiiaanual

[10 lei]6

Denivelareas

[m]

Costulenergiei[10 lei]6

Costul totalanual

[10 lei]6

Obs.

0 7 8 9 10 11 12

1. 725 24,1 0,80 3,0 27,12. 612 20 1,06 3,96 23,963. 446 14,9 1,58 5,90 20,804. 194 6,5 2,10 7,85 14,355. 158 5,3 3,15 11,78 17,086. 141 4,7 4,22 15,78 20,48

Se determin lungimea frontului de captare:

L = /Mki =16686,4 (QI m3/zi)/(100,00850) = 3.585 m.

71


71/348

Se evalueaz raza de influen dup formula Sickardt:R = 3 000s k0 5, = 151 mDistane ntre puuri:a = 3585/17 = 211 m.Debitul puului singular dup formula Dupuit-Thiem:q = 2kM(H- )/ln R/r= 10,45 l/s.h0Cum distana dintre puuri este apropiat de mrimea razei de influen

rezult c influena ntre puuri va fi mic. Deci se poate pstra numrul de 17puuri.

Optimizarea sistemului de legtur

n cazul captrii de fa din cauz c nivelul apei este foarte jos (12 m subnivelul terenului) rezult c nu se poate aplica dect sistemul de pompare dinfiecare pu.

Sistemul de transport poate avea ns dou rezolvri (fig. 18): pompare din puuri direct n rezervorul de acumulare al localitaii

(sistem 1); pompare din puuri la un rezervor amplasat n zona de captare i

repomparea apei, cu o staie de repompare, n rezervorul de acumulare allocalitii (sistem 2).

Tabelul 10Dimensionarea sistemului de colectare a apei - varianta 1

Tronsonul Lung.trons.

l

[m]

Debit

Q[l/s]

Diamcond.Dn[mm]

Viteza

V[m/s]

Pantahidraul

i[%0]

Pierdereade sarcin

hr

[m]

Costulconductelor

[10 lei]6

P1 - P2 211 10 150 0.57 3,7 0,78 25,3

P2 - P3 211 20 200 0.63 3,6 0,76 33,7

P3 - P4 211 30 250 0.62 2,2 0,46 42,2

P4 - P5 211 40 250 0.82 4,0 0,84 42,2

P5 - P6 211 50 300 0,70 2,2 0,46 50,6

P6 - P12 6211 60 300 0,83 3,2 4,05 304

P12 - P17 5211 120 400 0,88 2,3 2,43 337,6

P17 -R 1.250 166 500 0,82 1,5 1,87 500

Hm = 145 - 120 = 25 m =11,6 Total:1 335,6hr

72


72/348

Tabelul 11Dimensionarea sistemului de colectare a apei - varianta 2

Tronson Lung.trons.

l

[m]

Debit

Q[l/s]

Diamcond.Dn[mm]

Viteza

V[m/s]

Pantahidraul

i[%0]

Pierdereade sarcin

hr

[m]

Costulconductelor

[10 lei]6

P1 - P2 211 10 125 0,8 9,7 2,04 21,1

P2 - P3 211 20 150 1,12 15 3,16 25,3

P3 - P4 211 30 200 0,94 7 1,48 33,7

P4 - P5 211 40 200 1,25 13 2,74 33,7P5 - P6 211 50 250 1,05 6,5 1,37 42,2

P6 - P12 6211 60 250 1,25 9,3 11,77 303

P12 - P17 5211 120 350 1,20 5,5 5,80 253

P17 -R 1250 166 500 0,82 1,5 1,87 500

Hm hr= 156 - 120 = 36 m =30,23; Total:1 212

Tabelul 12Dimensionarea sistemului de colectare a apei - sistem 3

Tronsonul Lung.trons.

l

[m]

Debit

Q[l/s]

Diamcond.Dn[mm]

Viteza

V[m/s]

Pantahidraul

i[%0]

Pierdereade sarcin

hr

[m]

Costulconductelor

[10 lei]6

P1 - P2 211 10 100 1,22 30 6,33 17

P2 - P3 211 20 150 1,12 15 3,16 25,3

P3 - P4 211 30 200 0,94 7 1,48 33,7

P4 - P5 211 40 200 1,25 13 2,74 33,7

P5 - P6 211 50 200 1,6 20 4,22 33,7

P6 - P12 6*211 60 250 1,25 9,3 11,77 253

P12 - P17 5*211 120 300 1,6 12 12,66 253P17 -R 1250 166 400 1,3 5 6,25 400

=172,4 - 120 = 52,4; =48,61; Total: 1049,4Hm hr

Departajarea soluiilor, numeroase n acest caz, se poate face folosind totcriteriul costului anual minim. Pentru nelegerea rolului costului energiei vor fi

73


73/348

analizate numai trei variante: apa va fi pompat folosind conducte n care vitezade curgere va fi mai mic sau mai mare.

Puurile vor fi grupate cte ase la conducta colectoare general, dupschema din figura 18.

Pentru evaluarea din tabel au fost folosii urmtorii indici specifici: cost conduct: C =Dn800, lei/m, cuDn n mm; cost energie: e = 180, lei/kWh; cota de amortizare: 1/10 pentru conducte i pentru pompe; cost pompare: 3 , lei/kW;106 randament pompare = 0,7.Pentru uurina calculului se consider o nalime medie rezultat din media

valorilor extreme ale cotelor piezometrice ( pe figur).HmCostul energiei se evalueaz cu relaia

C P Te a= e lei/an sau

Ce = [166 /70]8760180 = 3,73 10 lei/an.Hm Hm6

unde:- puterea pompelor, kW;P

- durata de pompare, 8760 ore/an;Ta- costul specific al energiei, lei/kWh.e

Tabelul 13

Evaluarea sistemului de colectare

Sistem Cost conducte

[ lei]106

Costpompe

[10 lei]6

Costenergie

[10 lei/an]6

Cost totalanual

[10 lei]6

Obs.

1. 133,6 17,8 93,25 244,65 bun2. 121,2 25,6 134,28 281,083. 105 37,3 195,45 337,75

3.3. DETERMINAREA DISTANEI DE PROTECIE SANITAR

Dup o metodologie simplificat (Trofin, P., 1983) mrimea suprafeeimprejmuite protejate contra impurificrii cu orice substan uor degradabil,conform HG 101/1997, se determin astfel nct timpul de parcurgere asubsolului suprafeei s fie de minimum T= 20 zile.

74


74/348

75


75/348

76


76/348

pentru un pu singular n strat acvifer (asimilat ca bazin), distana deprotecie este:

D1 = T/[p (h - s/2)]0 5= 59 m,qput,

unde

p - porozitatea stratului, apreciat la 0,2; se poate msura din probesau se poate determina pe teren;

h - grosimea stratului de ap n pu la funcionarea cu debitul .qput

se calculeaz raportul /a = 59/90 = 0,66;D1 cu raportul /a din diagrama din figura 20 se determin rapoartele

/a, /a, /a (se face trecerea de la pu singular la grup de puuri). Se

poate apoi calcula distana amonte ( ), distana aval ( ) i distana

lateral ( ):

D1

Dam Dav Dlat

Dam Dav

Dlat

/a =0,80; = 72 m;Dam Dam/a = 0,80; = 72 m;Dav Dav/a = 0,70; = 63 m.Dlat Dlat

Pentru dimensiunile D , se poate adopta valoarea minim de 50 m,

avnd n vedere c apa se clorizeaz ulterior, deci o parte din impurificareabacteriologic poate fi inut sub control.

am Dav

n figura 20 este dat i graficul de determinare a d

a-manescu-alimentari.pdf

Documents

Transcript of a-manescu-alimentari.pdf