UJCIA WD POWIERZCHNIOWYCH Wykad nr 3 Systemy zaopatrzenia

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, 30 C – 200 C; 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 [m 3/s] gdzie: , - współczynniki; H – roczna wysokość opadu [m]; A – powierzchnia zlewni [km 2]

Pomiar wydajności małych cieków Pomiar za pomocą podstawionego naczynia gdzie: V – objętość naczynia [dm 3] t – czas napełniania [s]

Pomiar wydajności małych cieków Pomiar za pomocą przelewu trójkątnego (Thompsona) dla trójkąta prostokątnego: 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 Ø 10 -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