ALIMENTARI

TEMA PROIECTULUI

Se va elabora documentatia de proiectare pentru lucrarile de alimentare cu apa in sistem centralizat pentru o localitate la care sunt date urmatoarele elemente:

Localitatea este situata intro zona de deal cu clima temperat continentala cu o populatie in prezent de adica locuitori. Orasul se sistematizeaza in intregime si va avea doua zone cu regim de constructie si grad de dotare diferit.

Pentru zona A - cladiri de maxim P+7 niveluri avand instalatii interioare de apa calda si canalizare cu preparare centralizata a apei calde in care locuieste 80% din populatie.

Pentru zona B - cladiri cu parter avand instalatii interioare de apa rece si canalizare cu preparare locala a apei calde in care locuieste20% din populatie.

In localitate exista urmatoarele intreprinderi de interes local:

fabrica de paine: - 3t paine/zi, 3 apa/t produs, 25 de muncitori/schimb, 100d/om/zi

fabrica de bere: - 1.5hl bere/zi, 1 apa/hl produs, 15 muncitori/schimb

abator de vite: - 16t produs/zi, 6 apa/t produs, 10 muncitori/schimb

tabacarie: - 800kg/zi, 35 apa/t produs, 10 muncitori/schimb.

In marginea orasului este dezvoltata o platforma industriala cu profil alimentar la care procesul tehnologic se incadreaza in grupa a - IV - a, in industrie vor lucra in doua schimburi egale cate 300+5*n muncitori adica 300+5*20= 400 muncitori. Volumul cladirii celei mai mari este de maxim 1000 cu grad de rezistenta la foc de ordinul - III -, si categoria de pericol de incendiu D.

Necesarul de apa pentru procesul tehnologic este de 500+20*n /zi adica 500+20*20 = 900 /zi, considerat uniform tot timpul anului. Presiunea minima in industrie la punctul de brasament necesara pentru apa tehnologica este de 25m coloana de apa si minim 10m coloana de apa la incendiu.

STUDIILE EXISTENTE

planul de situatie al localitatii cu imprejurimile la scara 1:5000

in varianta sursa subterana zona de amplasare a frontului de captare si datele hidrologice sunt indicate pe planul de situatie; din punct de vedere chimic apa captata corespunde cerintelor din STAS 1342-89.

Din datele studiului hidrologic au rezultat urmatoarele:

coeficientul minim de permeabilitate k=(100+n) [m/zi] adica k=120 m/zi

inaltimea precipitatiilor este de m/an si m/an

pozitia nivelului hidrografic este la 3 m sub nivelul terenului

stratul de apa subterna este cu nivel liber

grosimea stratului de apa este (10+0.5*4) [m], adica (10+0.5*20) = 20 m

panta piezometrica a stratului acvifer este I = 0.008

marimea caracteristica a particulelor stratului natur 12312j915m al este (0.25 + 0.03*n) [mm], adica (0.25 + 0.03*20) = 0.85 mm

la un foraj de studiu de diametru D=275mm, la masuratorile de teren care aproximeaza curba de pompare s-au obtinut urmatoarele date:

porozitatea stratului acvifer p = 0.25

STABILIREA NUMARULUI DE CONSUMATORI

In prezent in localitate avem un numar de 26000 locuitori, iar numarul de locuitori in oerspectiva se calculeaza cu relatia , unde p reprezinta procentul de crestere al populatiei si se calculeaza cu formula p = 0.1 + 0.03*n. Dupa sistematizare locuitorii vor fi impartiti astfel:

Zona A : 80% din adica 23914 locuitori

Zona B : 20% din adica 5978 locuitori

DETERMINAREA DEBITELOR CARACTERISTICE

Localitatea este impartita in doua zone in functie de gradul de dotare al cladirilor cu instalatii de apa calda si rece.

Zona A: este zona cu instalatii interioare de apa calda si canalizare cu preparare centralizata a apei calde iar in aceasta zona locuieste 80% din populatia localitatii.

Zona B: este zona cu gospodarii avand instalatii interioare de apa si canalizare cu preparare locala a apei calde, zona in care locuieste 20% din populatia localitatii.

De asemenea in localitate exista urmatoarele intreprinderi de interes local:

fabrica de paine

fabrica de bere

abator de vite

tabacarie

In marginea orasului se dezvolta o platforma industriala cu profil alimentar. In industrie vor lucra doua schimburi de cate 400 muncitori. Necesarul de apa pentru procesul tehnologic este de 900 , considerat uniform tot timpul anului. Necesarul de apa poate fi calculate pe grupe de consumatori.

a.)   pentru zona A: l/an/zi

pentru zona B: l/an/zi

b.)  apa pentru consumul public

pentru zona A: l/om/zi

pentru zona B: l/om/zi

c.)      apa pentru stropit strazi si spalat piete se poate aprecia global   ca fiind 5% din consumul public realizat pentru toti locuitorii .

=> l/om/zi

d.)     apa pentru industria locala

l/om/zi

e.)     apa pentru platforma industriala

zona A:

zona B:

Coeficientul de variatie zilnica rezultat din STAS 1343/1-95 este de: pentru zona A:

pentru zona B:

Pentru stropit strazi si spalat piete

Pentru industria locala

Pentru platforma industriala

Pentru spalat strazi si platforma industriala

Coeficientul de variatie orara se adopta pentru fiecare tip de necesar de apa. Cand nu sunt alte valori justificative pot fi adoptate valori din STAS 1343/1-95

Pentru zona A: unde locuiesc - locuitori =>

Pentru zona B: unde locuiesc - locuitori =>

Pentru stropit strazi si spalat piete

Pentru industria locala

Pentru platforma industriala

Pentru spalat strazi si platforma industriala

Necesarul de apa pentru nevoile proprii ale sistemului de alimentare cu apa se poate calcula analytic sau se poate exprima ca un spor al necesarului global pentru celelalte consumuri conform STAS 1343/1-95.

Pentru sistemul de alimentare cu apa la care sursa nu este apa potabila, ca in cazul de fata este necesar un coefficient de spor .

Pierderile ethnic admisibile de apa din sistem pot fi tratate tot ca un necesar de apa. In mod current pot fi exprimate ca un spor de debit la necesarul general de apa si se noteaza .

DETERMINAREA DEBITELOR CARACTERISTICE ALE   NECESARULUI DE APA

a.)   Debitul zilnic mediu

;

b.)  Debitul zilnic maxim al necesarului de apa

;

c.)   Debitul orar maxim

;

Zona A:

Zona B:

Pentru spalat strazi:

Pentru industria locala:

pentru fabrica de paine (3 schimbrui)

;

;

pentru fabrica de bere (2 schimburi)

;

;

abator de vite (1 schimb)

;

;

tabacarie (1 schimb)

;

;

NECESARUL DE APA PENTRU PROCESUL TEHNOLOGIC

Pentru platforma industriala:

;

;

DEBITUL PENTRU SPALAT STRAZI SI UDAT SPATII VERZI PENTRU PLATFORMA INDUSTRIALA

CALCULUL DEBITULUI ZILNIC MAXIM AL NECESARULUI DE APA

Zona A:

Zona B:

Apa pentru stropit spatii verzi si spalat strazi:

Pentru industria locala:

Fabrica de paine (3 schimburi)

;

;

Fabrica de bere (2 schimburi)

;

;

Abator de vite (1 schimb)

;

;

Tabacarie (1 schimb)

;

;

Pentru platforma industriala:

;

;

Pentru spalat strazi:

CALCULUL DEBITULUI ORAR MAXIM AL NECESARULUI DE APA

- Zona A: ;

- Zona B: ;

Apa pentru stropit spatii verzi si spalat strazi:

;

Pentru industria locala:

Fabrica de paine (3 schimburi)

;

;

Fabrica de bere (2 schimburi)

;

;

Abator de vite (1 schimb)

;

;

Tabacarie (1 schimb)

;

;

Pentru platforma industriala:

;

;

Pentru stropit spatii verzi

;

CALCULUL CERINTEI DE APA

Calculul debitului zilnic mediu al cerintei de apa

;

Calculul debitului zilnic maxim al cerintei de apa

;

Calculul debitului orar maxim al cerintei de apa

;

Unde:

- reprezinta coeficientul de majorare al necesarului de apa care tine seama de pierderile ethnic admisibile din sistemul de alimentare cu apa

- este coeficientul de servitude pentru acoperirea necesitatilor proprii ale sistemului de alimentare cu apa (sau coefficient de spor)

Conform standardului romanesc STAS 1343/1-2006 rezulta ca=1.15 pentru retele de distributie noi (adica sub 5 ani) si =1.35 pentru retele de distributie existente la care se efectueaza retehnologizari, etc.

Conform STAS =1.02 pentru sursa subterana fara statie de tratare si = 1.05 - 1.08 pentru sursa subterana sau de suprafata cu statie de tratare.

Pentru zona A:

Pentru zona B:

Pentru spalat strazi:

Pentru industria locala:

- fabrica de paine:

- fabrica de bere:

- abator:

- tabacarie:

Pentru platforma industriala

CALCULUL CERINTEI DE APA PENTRU SPALAT STRAZI SI UDAT SPATII VERZI PENTRU PLATFORMA INDUSTRIALA

CALCULUL DEBITULUI DE APA AL CERINTEI ZILNICE MAXIM

Pentru zona A:

Pentru zona B:

Apa pentru stropit spatii verzi:

Pentru industria locala

- fabrica de paine:

- fabrica de bere:

- abator:

- tabacarie:

Pentru platforma industriala

Apa pentru spalat strazi:

CALCULUL DEBITULUI ORAR MAXIM AL CERINTEI ORARE MAXIME

Pentru zona A:

Pentru zona B:

Apa pentru stropit spatii verzi si spalat strazi:

Pentru industria locala

- fabrica de paine:

- fabrica de bere:

- abator:

- tabacarie:

Pentru platforma industrial

Apa pentru stropit spatii verzi:

TABEL CENTRALIZATOR PENTRU DETERMINAREA DEBITELOR CARACTERISTICE DE APĂ PENTRU PLATFORMA INDUSTRIALĂ

CALCULUL NECESARULUI DE APA PENTRU COMBATEREA INCENDIULUI

Incendiul ca orice ardere este legat de trei elemente: combustibilul sau corpul care arde, comburantul sau corpul care intretine arderea (oxigenul din aer) si temperatura de ardere.

Orice mijloace de stingere actioneaza, total sau partial, asupra acestor elemente. Apa actioneaza asupra ultimelor doua elemente in acelasi timp, de aceea se foloseste, in majoritatea cazurilor, pentru stingerea incendiilor. Intr-adevar, apa aruncata asupra corpului care arde acopera combustibilul, il izoleaza de aer si ingreuneaza arderea; de asemenea, apa fiind mai rece si avand o caldura specifica mare, in comparative cu alte lichide, preia o parte din caldura de ardere si coboara temperature corpurilor sub punctual de aprindere. Apa se foloseste pentru stingerea incendiilor sub forma de jet, sub forma de ploaie sau sub forma de perdea de apa.

Sistemul de alimentare cu apa as centrelor populate si a industriilor trebuie sa asigure si cantitatile de apa pentru stingerea incendiilor. Deoarece incendiul reprezinta o situatie accidentala, apa necesara trebuie sa se gaseasca acumulata intr-un rezervor, iar captarea, statia de tratare, statiile de pompare si apeductul trebuie sa asigure completarea rezervei de incendiu in 24 - 48 de ore, dupa stingerea incendiului. De regula, refacerea rezervei de incendiu se face pe seama restrangerii consumului de apa pentru alte nevoi.

Cand se realizeaza un system de alimentare cu apa trebuie prevazute constructii si instalatii care sa asigure cantitatile de apa pentru stingerea incendiului. Stingerea incendiului se poate face cu ajutorul apei prin hidranti interiori montati in cladiri si hidranti exteriori montati pe reteaua de distributie. Pentru cladiri speciale (teatre, biblioteci, etc) sau industrii sunt prevazute sisteme speciale de stingere cum ar fi sprimclev,conformreglementarilor tehnice in vigoare.apa pentru hidranti interior trebuie sa aiba aceeasi calitate cu apa distribuita. Pentru hidrantii exterior de regula se folosesc apa din reteaua de distributie a apei potabile. In cazuri special pentru combaterea incendiului din exterior se poate folosi si alta calitate de apa prin mijloace independente cum ar fi masinile de pompieri cisternele,retele separate de apa. Aceasta situatie comporta existent unei retele de apa special destinataacestui scop. Numarul de incendii theoretic simultane se adopta in functie de marimea localitatii dupa valorile din tabelul 4 STAS 1343/1-2006.debitul pentru combaterea incendiului cu ajutorul hidrantilor interior se noteaza cuQ (numarul jeturilor si tipurile de constructive care sint echipate cu hidranti interior) precum si debitul pentru instalatiile special se noteaza cu Qis se adopta conform STAS 1478-90.

In cazul in care nu se dispune de structuri speciale debitul hidrantilor care se noteaza cu Qie se poate adopta dupa valorile prezentate in tabelul 4.

NOTA 1 - Valorile prezentate în tabelul 4 se aplica si în cazul cartierelor izolate, separate de centrul populat printr-o zona neconstruita, în acest caz ∑N(i) reprezinta numarul de locuitori pentru fiecare cartier

NOTA 2 - Debitul pentru incendiu exterior Qie si numarul de incendii simultane n, pentru centrele populate cu peste un milion de locuitori se determina pe baza de studii speciale.

NOTA 3 - Localizarea incendiilor simultane, în perimetrul luat în calcul la dimensionarea retelelor de distributie se face astfel încât un incendiu - teoretic - sa revina unei suprafete locuite de cel mult 10000 locuitori.

NOTA 4 - În cazul retelelor cu zone de presiune, se analizeaza varianta în care fiecare zona functioneaza independent în caz de incendiu, se vor adopta debitele cele mai mari rezultate din analiza variantelor. Numarul de incendii se calculeaza însa pentru toata localitatea. Se va tine seama de NOTA 1 si NOTA 3.

NOTA 5 - Pentru localitati sub 5000 locuitori se va respecta si Reglementarea GP 106 - 04. Anexa IV - 2, aprobata de MTCT

Timpul theoretic de functionare a hidrantilor interior se determina conform STAS 1478-90. Durata teoretica de functionare a hidrantilor exterior este de 3 ore adica Te=3h.

In cazul cind in sau linga localitatea exista societati comerciale si acestea se alimenteaza din aceeasi retea publica numarul de incendii theoretic simultane se poate adopta dupa valorile prezentate in tabelul 5 din STAS 1343/1-2006.

NOTĂ - Daca între societatea comerciala si localitate este întotdeauna un spatiu gol ( verde ) de minim 300 m cele doua unitati ( localitatea si industria ) se analizeaza separat.

Asigurarea debitelor hidrantilor interiori si exteriori se realizeaza printr-un volum de apa înmagazinat special în rezervoarele sistemului de alimentare cu apa.

Debitul de incendiu pentru societati trebuie adoptat in functie de pericolul pe care-l reprezinta industria conform STAS 1343/2-89 si STAS 1478-90 sau previziunilor specialistului tehnologic.

Necesarul de apa pentru combaterea efectiva a incendiului

V_i=volumul de apainmagazinat in m³

N=numarul de incendii simultane care se combat de la exterior cu apa

N_j=numarul de jeturi simultane impus pentru cladirea respective

Q_ii=debitul asigurat de un jet de hidrantiinteriori in l/s

T_i=timpul theoretic de functionare a hidrantilor interior (minute)

Q_ie=debitul asigurat de hidranti exterior (l/s)

T_e=timpul de functionare a hidrantilor exterior (h)

Q_is=debitul pentru stingerea incendiului cu ajutorul instalatiilor special a caror durata de functionare este T_S in(h),care se stabileste conform STAS 1470-90 in (l/s).

Necesarul de apa pentru consumul de utilizator pe durata stingerii incendiului

V_cons=a*Q_{ar max}*T_e (m³)

V_cons=volumul consumat de utilizator(m³)

A=0,7 coeficient,iar pentru retelele de joasa presiune adica presiunea >7m coloana de apa stingerea se face cu ajutorul metapompelor formatiilor de pompieri

A=1 pentru retelele de inalta presiune

Q_{ar max} debitul orar maxim al zonei sau localitatii unde se combate incendiul

In total se va acumula in rezervor ca rezerva intangibila protejata volumul de apa V_ri=V_i+X_cam unde V_ri este volumul rezervei intangibile (m³). Dupa consumarea apei in urma combaterii incendiilor refacerea rezervei de apa trebuie sa se realizeze cu debitul Q_ri in timpul T_ri

Q_RI=V_RI/T_RI *24 (m³/zi)

Marimea timpului de refacere a rezervei (T_RI)se adopta conform datelor din tabelul 6 STAS 1343/1-2006.

NOTA 1 - În cazul în care Qie ≤ 10 l/s, iar debitele de apa sunt insuficiente la sursa, durata pentru refacerea rezervei intangibile de incendiu Tn se poate mari pâna la cel mult 72 h.

NOTA 2 - În cazurile în care debitele surselor de apa nu pot asigura refacerea rezervei de incendiu în durate maxime Tn prevazute în tabelul 6 se admite prelungirea acestor durate, cu conditia maririi rezervei intangibile Vri, cu volumul de apa care nu poate fi asigurat în timpul normat.

Conform STAS 1478-90 tabelul 5 in localitate vom avea urmatoarele cladiri publice mai importante:

Conform table 4 in functie de N₂₀ numarul de incendii theoretic simultane 2 incendii, care vor avea loc la scoala si la gradinita.

∑Q_ii=2,5+2,5=5,00 (l/s)

Volumul de incendiu

V_inc=n_inc*Q_ie*T_e+∑Q_ii*T_i (m³)

Durata de functionare a hidrantilor interiori T_i=10 minute si duratade functionare a hidrantilor exterior T_e=3 ore.

Debitul pentru stingerea incendiilor din exterior Q_ie=25 l/s

V_inc=2x(25x60)x180+(5x60)x10=540 00+3000=543 000 dm³=543 m³

Volumul de consum

V_cons=axQ_{ar max}xT_{e (m}³)

V_cons=0,7x760x3=1596 (m³)

Timpul de refacere al rezervei de incendiu

V_ri=V_inc+V_cons=543+1596=2139 m³

Refacerea rezervei de apa

Q_ri=V_ri/T_ri=2139/24=89,12 (m³/h)

T_ri=24 h

Calculul debitelor de dimensionare si verificare a schemei de alimentare cu apa

Toate elementeleschemei de alimentare cu apa de la captare pina la rezervor vor fi dimensionate la debitul Q_i de calcul;pentru tronsonul captare-rezervor va fi adoptata valoarea mai mare dintre cele 2 expresii.

Q_ic=max(Q_{s zi max}+Q_{szi max}+K_p*Q_ri)

Q_{1 s zi max}=reprezinta debitul zilnic maxim al cerintei de apa in regim de restrictii

Q_{1 s zi max}=Q_{s zi max}-(Q_{s zi max}+Q_{s zi max}) (m³/zi)

=(15484+1368)-(920.69+1.40)=16852-922.2=15929.8~15930

=15930 m³/zi

Unde Q_ic reprezinta debitul de refacere al rezervei de incendiu

Q_ic=Q_{1s zi max}+ K_p*Q_ri

Q_ic=15930+1.15*89.12*24=17855 (m³/zi)

Debitul de calcul pentru proiectarea constructiilor si instalatiilor dupa rezervorul de inmagazinare.se calculeaza cu urmatoarea formula:

Q_iic=Q_{s ar max}+K_p*∑Q_ii (l/s)

Debitul de verificare al retelei de distributie se detrermina cu formula;

Q_iic=0,7*Q_{sar max}+K_p*n*Q_ie (l/s)

Deci rezulta:

Q_iic=715/1000+97/1000+1,15*2*5=12,40 (l/s)

Q_iic=0,7*(715/1000+97/1000)+1,15*2*5=58,12 (l/s)

Dimensionarea captarii

Pentru alegerea surselor de apa este necesar sa se intocmeasca schema generala de gospodarire a apelor, in zona in care intereseaza pentru alimentarea cu apa potabila si industriala. In cadrul studiului de ansamblu al problemei, stabilirea schemei generale de alimentare cu apa se face pe baza planului de amenajare cu toate sursele de apa de suprafata si subterane, care trebuie luate in considerare, pentru a fi studiate.

Studierea surselor de apa posibile, urmareste sa determine caracteristicile tehnice (cantitati de apa disponibilie si calitatile apei), pe baza carora, facandu-se comparatiile economice intre solutiile de ansamblu ale sistemelor alimentate din diferite surse, sa se poata allege sursa care satisface:

debitul de apa necesar consumatorilor;

calitatile apei, pe cat posibil fara inbunatatiri artificiale, sau cu un minim de tratari, pentru a le aduce la nivelul calitatilor solicitate de consumator;

siguranta in exploatare, asigurarea in timp a debitelor minime si a constantei calitatii apei solicitate;

eficienta ecoinomica maxima, tinand seama de costul minim pe de apa furnizata si de efectul economic general, in cazul gospodaririi apei pe utilizari complexe.

In repartizarea resurselor de apa intre consumatorii industriali si consumul centrelor populate, se vor rezerva, de regula, sursele de apa subterana, pentru a fi utilizate la alimentarea cu apa potabila.

Corespunzator studiului tehnico - economic general al alimentarii cu apa, se intocmeste un studio preliminar hidrologic si hidrogeologic, in care se stabilesc sursele care trebuie studiate in delaiu, prin studii definitive, care stau apoi la baza proiectului de alimentare cu apa.

CAPTARI DIN RAURI

CRITERII DE ALEGERE A AMPLASAMENTULUI CAPTARILOR

O problema importanta a unui sistem de alimentare cu apa o constituie alegerea corecta a amplasamentului constructiilor de captare, care trebuie sa tina seama de un complex de conditii.

Un prim factor care determina amplasamentul este calitatea apei captate. Amplasamentul constructiilor de captare trebuie ales in functie de existenta in amonte a unor surse de impurificare, de capacitatea de autoepurare a raului, precum si de posibilitatea de a stabili o zona de protectie sanitara. De asemenea, compozitia fizico-chimica a apei, precum sic ea biologica, au o mare importanta in acest sens.

Captarea apei trebuie sa se faca la malul concave care, in comparative cu cel convex, are avantaje esentiale, deoarece se umple mai putin cu depozite de aluviuni si datorita unei adancimi mai mari a raului. Amplasarea constructiilorde captare la malul concave are, totusi, si dezavantaje. Aces mal este supus afueriisi, de aceea, trebuie sa se prevada lucrari pentruconsolidarea malului, pe o intindere corespunzatoare. Aceste consolidari pot avea mari proportii, afectand costul general al investitiei. De asemenea, problemele legate de aparitia ghetii sunt mai grele la malul concav, decat la malul convex.

In unele cazuri, cand apa raului curge cu viteze mici si are o capacitate foarte mica de aluviuni, problema amplasarii ma avantajoase a constructiilor pentru captarea apei la malul concave sau la cel convex poate sa nu aiba importanta, din punctual de vedere al fenomenelor mentionate. Punctual de amplasare a constructiei de captare trebuie sa fie cel mai putin periculos, in privinta ghetii de fund (zaiului). Acest aspect impune ca portiunea in care se amplaseaza captarea san u se afle in dreptul pragurilor; este bines a fie cat mai in aval. Constructia de captare trebuie amplasata pe o portiune nepericuloasa din punctual de vedere al ingramadirii ghetii de suprafata. Constructia de captare trebuie asezata la o distanta sufficient de mare de punctele de afluenta, confluenta, puncte in care pot fi circulate, uneori, mari debite solide sau este posibila manifestarea unor fenomene de depunere.

Referitor la conditiile hidrogeologice, portiunea din malul raului aflata in dreptul prizei trebuie sa fie corespunzatoare pentru amplasarea diferitelor obiective ale sistemului de alimentare cu apa (statii de pompare, gratare, deznisipatoare), avand in vedere si eventualele etape de dezvoltare.

Desigur, un factor hotarator in alegerea amplasamentului il va avea si distanta fata de obiectivul ce urmeaza a fi alimentat cu apa, avand in vedere optimizarea traseului conductelor.

TIPURI CONSTRUCTIVE DE CAPTARI SI CRITERII DE ALEGERE A ACESTORA

Alegerea tipului de captare este o problema complexa, legata de urmatoarele aspecte:

conditiile de functionare ale sistemului de alimentare cu apa;

gradul de asigurare impus;

caracteristicile cursului de apa: debite, nivele, etc.;

conditiile terenului din zona;

problemele economice.

Principalele tipuri constructive ale captarilor din rauri sunt prezentate in schema de mai jos:

de mal;

prin conducte gravitationale;

cu baraj de derivatie;

sub forma de cupa (cu bazin);

prin infiltratie de mal;

de sub albie.

Un alt factor care poate stabili tipul de captare il constituie adancimea apei in fata prizei.

Aceasta trebuie sa asigure:

captarea debitului prelevat, conform asigurarii de calcul;

oprirea intrarii in priza a aluviunilor grosiere, respectiv debitul solid de fund;

prevenirea efectelor negative ale ghetii si zaiului, adica evitarea captarii straturilor superficiale;

impiedicarea intrarii plutitorilor in priza, respective o garda corespunzatoare deasupra prizei;

spalarea hidraulica a zonei de acces la priza.

Pentru tara noastra, in functie de conditiile climatice, sunt avute in vedere urmatoarele adancimi minime de apa, care trebuie asigurate in fata prizei:

0.5m peste fundul raului, pentru evitarea patrunderii aluviunilor de fund; poate scadea la 0.2m, la raurile de munte;

Pentru evitarea efectului ghetii se recomanda o acoperire deasupra prizei cu 0.1m mai mare decat grosimea maxima a podului de gheata

Pentru evitarea captarii zaiului se considera ca este necesara o inaltime de apa de 1m deasupra prizei; se poate reduce, de la caz la caz, daca se iau masuri speciale;

Pentru evitarea patrunderii plutitorilor si blocarii prizei cu frunze se recomanda inaltimi intre 0.20 - 0.50m, functie de zona pe care o strabate raul in amonte si de frecventa plutitorilor;

Astfel, adancimea raului constituie un criteriu de alegere a tipului de captare.

Turbiditatea apei captate poate fi si ea determinate pentru alegerea tipului de captare. In cazul nostru captarea apei pentru localitatile si platforma industriala se va face din sursa de suprafata iar tipul captarii este captare de mal cu gratar.

CAPTARE DE MAL

Constructia de captare a apei consta, de fapt, din doua lucrari diferite:

camera de captare propriu-zisa;

statia de pompare

Camera de captare consta dintr-o culee de pod, goala înauntru; în interiorul ei se gaseste un perete transversal separator, care formeaza doua compartimente: de captare si de aspiratie. În aceasta din urma sunt coborâte conductele aspiratoare ale statiei de pompare. În lungime, camera de captare se împarte în doua compartimente,care pot lucra independent unul de celalalt.

În despartitura pentru captare, apa râului ajunge prin ferestrele de intrare, dispuse în înaltime în doua rânduri: ferestrele de jos lucreaza la nivelurile joase ale râului, cele de sus de nivelurile înalte, când straturile inferioare ale apei din râu pot fi relativ foarte impurificate cu aluviuni de fund. Toate ferestrele sunt înzestrate, în interiorul camerei de captare, cu vane laminare sau în forma de subere, iar la partea exterioara cu gratare cu spatii mari (pe cât posibil, demontabile), construite din bare verticale, cu spatii de 50-150 mm si uneori, chiar mai mari.

În peretele separator se monteaza plase fixe, pentru retinerea suspensiilor mari din apa bruta. Manipularea plaselor, a vanelor si a altor utilaje se face de pe un planseu de serviciu, executat la nivelul pamântului. Pe acest planseu se construieste o cabina, foarte comoda, pentru exploatarea camerei de captare. Planseul de serviciu are un balcon care permite executarea operatiilor de curatare a gratarelor, a ferestrelor de intrare, în locuirea lor, etc.

Statia de pompare se amplaseaza în afara zonei alunecarilor posibile ale terenului, în timpul executarii lucrarii. Conditiile topografice pot impune, de asemenea instalarea statiei de pompare la o distanta relativ mare.

În general însa, din punctul de vedere al asigurarii unei bune functionari a constructiei de captare, este necesar ca, tinzând la o scurtare a conductelor aspiratoare, sa se scurteze distanta dintre constructia de captare si stati a de pompare.

Captarile de mal trebuie dotate cu dispozitive de curatare a depunerilor din interior (hidroelevatoare sau pompe de namol).

Platforma circulabila a captarii de apa trebuie realizata la nivelurile maxime cu o asigurare de 1 %, având o garda de cel putin 0,70 m.

Conductele de aspiratie care pleaca spre statia de pompare trebuie sa fie duble; ele se dimensioneaza la viteze maxime de 1,00 m/s în cazul conductelor comune la mai multe pompe si de maxim 1,50 m/s la conducte separate pentru fiecare pompa.

În cazul conductelor de aspiratie sau de refulare la captarile la care sunt de asteptat tasari în perioada de exploatare, se prevad compensatoare unghiulare, care permit deplasarile relative ale constructiei fata de mal, fara a deranja functionarea conductelor.

Schema captarii de mal cu gratar

hs

h

β

H ha

h

α = 60^o

Schema alimentarii cu apa

C S.P.I R S.P II

Statie de pomp. Rezervor

Q_Ic Q_IIc

Incazul nostru captarea apei pentru localitatile si platforma industriala se va face din sursa de suprafata iar tipul captarii este captare de mal cu gratar.

Pentru captarea de mal cu gratar relatiile de calcul sint urmatoarele:

N=Q_io/v*d*h_u unde h_u=Q_ic/v*d*n

B'=n*d+(n-1)*б

H=h_u+h_s

e=H/sinα+∆

B=B'*sinα

V_i=Q_ie/B'*h_u

Unde h=ŋ*(б/d)^4/3*V_i²/2g*sinα

n=numarul interspatiilor dintre bare

Q_ic=debitul de calcul in m³/s

V=viteza apei prin interspatii in m/s

D=distante dintre barele gratarelor in m

H_u=inaltimea utila a apei de la baza gratarului la nivelul liber a apei riului

Б=grosimea barelor gratarului(8~10 mm)

H=inaltimea gratarului (m)

H_s=inaltimea de siguranta(m)(0,15~0,30 m)

L=lungimea barelor gratarului(m)

∆=lungimea curburilor barelor(0,04 m)

B=latimea canalului collector(m)

V_i=viteza de curgere a apei la intrarea in gratar (m/s)

H=pierderea de sarcina prin gratar(m0

α=unghiul de inclinare al barelor care este intre 60~70 grade

ŋ=coeficientul care tine seama de forma sectiunii barelor , de 2,42 dreptunghiulare ,de 1,83 semicirculare si de 1,79 bare rotunde

n=10 interspatii

h_u=17855(24*3600)/1*0,05*10=0,4

B'=10*0,05+(10-1)*10/1000=0,59 m

H=h_u+h_s=0,4+0,30=0,7

L=0,7/0,86+0,04=0,85

α=60

b=B'*sin60=0,59*0,86=0,51

V_i=0,20/0,59*0,4=0,83

h=1,79(0,01/0,05)^4/3*o,83²/2*9,81*0,86=0,006

Dimensionarea hidraulica a aductiunilor

aductiunile pot fi de tip canal, de tip conducta sau o combinative a acestor aductiuni inchise.aductiunile de tip canal pot fi deschise adica descoperite sau inchise adica acoperite si asigura transportul apei prin gravitatie cu nivel liber.la aductiunile de tip conducta

adica cele inchise transportul apei se face prin pompare sau fara pompare.

Calculul hydraulic al aductiunilor se face folosin relatiile:

Q_ic=k*s*r^1/3*j^1/2

V=c* r*j

C=k*r^1/6

J=∆h/l j=v²/k²*r^4/3

J=∆₀*Q_ic h=j*l

∆₀=10,3/k*d^16/3 d=(10,3*l*Q_ic²/k²*h)

Determinarea diametrului economic al aductiunii functionale prin pompare

Schema de alimentare cu apa adoptata precum si din celelalte calculi facute pentru captare deci ca apa trebuie pompata pentru a ajunge la rezervor.

Dimensionarea conductei functionind prin pompare se face astfel incit diametrul ales sa corespunda unor cheltuieli anuale minime.

Cheltuielile anuale sint formate din:

*cheltuieli cu investitia

*cheltuieli pentru energia necesara pomparii apei

*cheltuieli cu reparatiile si retributia personalului de exploatare(constant):

C=c_i+c_e=i/T_r+E*e (l/an)

Unde:

C_i=cheltuieli cu investitia

C_e=cheltuieli cu energia

T_r=timpul de recuperare a investitiei(50 ani)

I=valoarea investitiei care se calculeaza pe baza indiciilor specifici in lei/an

C=costul energiei de pompare(se considera ca fiind =cu costul de producer al energiei electrice)

E=volumul de energie electrica necesar pentru pomparea apei

P=puterea absorvita de pompa in kw

T=timpul de functionare al pompelor t=8760 h/an

Q_ic=debitul de calcul m^3/s

K=inversul coeficientului de rugozitate si se allege din table in functie de materialul din care este executata aductiunea

S=suprafata sectiunii transversal in m²

R=raza hidraulica m

J=panta (%)

∆h=diferenta dintre cotele piezometrice din sectiunile extreme ale aductiunii(in cazul conductelor) si diferenta intre cotele radierului terenului din acelasi sectiuni in cazul canaleleor

V=viteza apei in aductiune m/s

C=coeficientul lui chezy

H=pierderea de sarcina in aductiune (m)

D=diametrul aductiunii (m)

∆₀=rezistenta hidraulica specifica conductei

E=(ζ*q*h)*(102*ŋ)*t

E=volumul de energie electrica necesar pentru pomparea apei

Unde:

Ŋ=repartitia randamentului mediu de functionare al pompelor(se poate lua cam 0,6)

Q=debitul de apa pompata q=q_ic

H=inaltimea de pompare a apei

H=h_g+h_r+h_a

H_r=j*l

H_g=inaltimea geodezica de pompare

H_r=pierderea de sarcina pe conductele de refulare

H_a=pierderea de sarcina pe conductele de aspiratie

J=panta

L=lungimea aductiunii

Aductiunile sub presiune care acced gravitationalse dimensioneaza in functie de debitul de calcul si de panta.viteza minima in aceste conducte se admite de 0,3 m/s pentru ape curate si de 0,7 m/s pentru ape incarcate cu suspensii,iar viteza maxima se considera de 0,5 m/s pentru tuburi din material plastic sau azbociment si de 0,8 m/s pentru conducte metalice din beton armat centrifugat sau beton precomprimat.

Aductiunile sub presiune care functioneaza prin pompare se dimensioneaza in functie de debitul de calcul si de viteza economica v_ec=0,2~1,2 m/s. canalele deschise se dimensioneaza in functie de debit de calcul si de panta astfel incit sa nu se de4pasesca vitezele maxime admise pentru tipul de material din care este executata aductiunea.

Costul aductiunii este dat direct in tabelul de calcul 7.calculul efectiv are urmatoarea succesiune urmarita in table:

-cu valoarea debitului de calcul q_ic in l/s din diagram marning se allege primul diametru intilnit pe vertical la intersectia diametrelor normalizate d de unde rezulta panta si viteza care se trec in table.

-se vor calcula pierderea(h_r)

h_r=j*l

H=h_g+j*l p=Q*h/102*ŋ e=p*t c_e=e*l

J=c*e c_i=i/t_r c=c_i+c_e

Tabel 7 - Determinarea diametrului tehnico - economic al aductiunii

Aductiunile sub presiune, care acced gravitational, se dimensioneaza în functie de debitul de calcul si de panta

Viteza minima în aceste conducte, se admite de 0,3 m/s si 0,7 m/s pentru ape încarcate cu suspensii, iar viteza maxima se considera de 0,5 m/s pentru tuburi din material plastic sau azbociment din beton armat centrifugat sau beton precomprimat.

Aductiunile sub presiune care functioneaza prin pompare se dim. În functie de debitul de calcul si de viteza economica ( v_ec = 0,2 ÷ 1,2 m/s )

Canalele deschise se dim. În functie de debitul de calcul Qic si panta J, astfel încât sa nu se depaseasca vitezele maxime admise pentru tipul de material, din care este executata aductiunea.

Volumul rezervorului

In conformitate cu STAS 4165-88 volumul rezervorului se determina ca valoarea maxima dintre:

V_rez=v_comp+v_inc+v_supl+v_jus

V_rez=v_comp+v_av+v_supl+v_jus

-rotunjite la valorile :25,50,75,100,200,300,400,500,750,1000,1500,2000,2500..

Unde:

V_comp=volumul necesar pentru compensarea valorilor debitului de alimentare si plecare in retea(se reaminteste ca alimentarea se dimensioneaza la q_{s zi max} pe perioade de compensare si se considera o zi medie)

Vinc - volumul necesar pentru acumularea apei, necesara combaterii celor 2 incendii teoretic simultane si asigurarea consumului pe perioada stingerii incendiilor

Vsupl - volumul suplimentar de apa, necesar pentru combaterea debitelor pompate neuniform, ca urmare a functionarii statiilor de pompare amonte în afara celor de utilizare maxima a energiei electrice

Vjus - volumul necesar pentru asigurarea necesarului de apa în anumite conditii, ce vor fi justificate

Vav - volumul necesar pentru acumularea unei rezerve de apa pentru a asigura functionarea retelei în cazul în care pe circuitul amonte a rezervorului apar avarii normale admise ( ruperea de conducta, dezamorsare sifoane, întrerupere de pompare).

Conform legii 98 din 1994, volumul rezervorului va fi cel putin egal cu urmatoarea valoare:

;

;

Tmax - valoarea maxima a timpului de trecere a apei prin rezervor, admis prin normele sanitare, astfel încât calitatea apei sa nu deteriorizeze; de regula se accepta 6 zile pentru rezervoarele îngropate si de 2 zile pentru rezervoarele aeriene neprotejate termic.

În cazurile speciale organele sanitare pot accepta si impune alte valori.

CALCULUL VOLUMULUI DE COMPENSARE

a - coeficient dat de STAS 4156, care arata proportia din debitul zilnic ce trebuie retinut în rezervor

În tabelul de mai jos sunt prezentate valorile lui a pentru calculul expeditiv al volumului de compensare

Coeficient pentru determinarea debitului de compensare

Q_Ic = 17855 mc/zi

a = 0,30

Vcomp = 0,30 x 17855 = 5356.50 mc

Tabel: coeficient pentru calculul volumului de compensare

CALCULUL VOLUMULUI DE INCENDIU

Vinc = Vri = 2272,67 mc

CALCULUL VOLUMULUI DE AVARIE

Se calculeaza cu relatia:

Qmin - debitul minim în [mc/h] ce poate fi asigurat pe perioada avariei, pentru localitati se pot adopta de 60%- 80% din tabelul mediu orar al zilei cu consum maxim, în functie de marimea localitatii

Tav - timpul maxim de remediere a unei avarii pe sectorul amonte rezervorului sau din scoatere din functiune a statiilor de pompare, ca urmare a întreruperii cu energia electrica

Tav - se apreciaza astfel: între 18 si 24 de ore pentru aductiuni din tuburi premo cu diametre între 800 si 1000 mm în functie de rapiditatea si mijloacele de interventie

între 8 si 16 ore pentru aductiuni în functie de lungimea aductiunii, dificultatea traseului, tipul de material

de maxim 10 ore pentru avarii la alte obiecte ale sistemului de alimentare cu apa de la caz la caz în functie de importanta acestora si de dificultatile de interventie

Când rezervorul de alimentat prin pompare Tav se va lua egal cu timpul maxim admis pentru oprirea statiilor de pompare, daca acesta este mai mare ca timp dimensionat mai sus, sau se va lua 10 ore când acesta este mai mic.

Conform STAS 10110 - 1995 statia de pompare de categoria 2 si întreruperea ei din cauza alimentarii cu energie electrica, nu poate depasi 2 ore.

Ti - timpul maxim de întrerupere a alimentarii cu apa a localitatii conform tabelului de mai jos pentru industrii în functie de marimea pagubei ce se poate produce si posibilitatii de cooperare cu alte sisteme de alimentare cu apa.

Q - debitul ce se poate obtine de la alte surse ramase în functiune, când celelalte au fost oprite; când exista o singura sursa Q = 0, iar când sunt mai multe surse cea mai mica si mai sigura ramâne în functiune

Volumul suplimentar este egal cu 0 pentru ca se apreciaza ca nu este nevoie de un volum suplimentar de apa.

Volumul justificativ este egal cu 0 deoarece vor aparea volume suplimentare ca urmare a rotunjirii volumului rezervorului

;

VOLUMUL REZERVORULUI DIN ZIUA DE MAXIM CONSUM

;

;

Pentru rezervorul de acumulare si castelul de echilibru se obtin volumurile de compensare:

a^' = 25 - valoarea maxima, pozitiva la rezervor

b^' = 8,34 - valoarea maxima, negativa la rezervor

a = 3,5 - valoarea maxima, pozitiva la castel

b = 12 - valoare maxima, negativa la castel

În rezervor se acumuleaza si volumul de apa, necesar în cazul avariei sursei de apa si/sau a aductiunii.

;

si volumul de apa pentru nevoile tehnologice ale uzinei de apa se determina cu relatiile:

;

;

;

;

În castelul de apa pe lânga volumul de compensare se adauga si volumul de incendiu

;

COTA CASTELULUI DE APĂ

La definirea schemei de alimentare cu apa a fost necesar sa se faca o prima apreciere a marimii castelului de apa.

S-a preconizat un castel de 5304,30 mc.

Acum este necesar sa fie determinat înaltimea corecta a castelului pentru a putea gasi regimul de pompare.

Trebuie facuta observatia ca si aceasta cota mai poate suferi modificari daca dimensionarea retelei rezulta ca acest lucru este necesar.

Cota castelului este valoarea maxima a sumei:

Cc - cota terenului pe care se gaseste bransamentul utilizatorului de apa

Pentru a reduce la minim numarul de încarcari se aleg la început acele puncte, care pot da cote mai înalte ale castelului si anume:

punctul de cota maxima în zona de alimentare cu apa ( pct. A )

punctul de cota mare a terenului pe care se gasesc utilizatorii, care cer o presiume mare la bransament

punctele de cota mare aflate la cea mai mare distanta fata de castelul de apa

alte puncte apreciate ca pot conduce la cote mari punctele C, D

pierderea de sarcina apreciata între castel si punctul luat în considerare asigurând curgerea apei pe drumul cel mai scurt ( l ) se apreciaza ca panta hidraulica medie notata cu Jmed este cuprinsa între 0,003 si 0,005 rezulta ca pierderea de sarcina

pierderea de sarcina reala ( ca de altfel cota reala necesara pentru castel ), va fi cunoscuta numai dupa dimensionarea retelei, la dimensionarea retelei se va tine seama de pierderea medie de energie adoptata

Hb - reprezinta presiunea necesara la bransament ( punctul de legatura între reteaua comunala de distributie si reteaua interioara a blocului ), deci presiunea necesara la bransament se determina cu relatia:

Unde:

Hc - înaltimea celui mai înalt robinet de preluare a apei pentru cladiri civile se poate aproxima ca aceasta înaltime este egala cu înaltimea casei, întrucât ultimul robinet se afla lânga tavanul ultimului nivel

hri - pierderea de sarcina pe reteaua interioara pe tronsoanele de conducta ce asigura curgerea apei pâna la punctul cel mai îndepartat de bransament se apreciaza 2,3 m în functie de marimea retelei si se poate calcula daca se cunoaste schema retelei interioare de distributie

hb - pierderea de sarcina pe conducta de legatura inclusiv apometru, vanele de izolare, etc, se apreciaza de 1,2 m apreciaza de 1,2 m

Ps - presiunea de serviciu la robinetul de utilizare a apei necesara pentru asigurarea curgerii apei, pentru locuinte cu robinete simple ( numai pentru apa rece ), presiunea de serviciu se ia 2 m pentru robinete duble, presiunea de serviciu de 3 m.