1.9. VODOOPSKRBNE MREŽE

Vodoopskrbnu mrežu čini ukupnost glavnih i razdjelnih cjevovoda s pripadnim oblikovnim komadima i vodovodnim armaturama, međusobno spojenih u funkcionalnu cjelinu, neposredno ili posredno preko pojedinih objekata vodoopskrbnog sustava, radi dovođenja i distribuiranja vode potrošačima.

Dakle, vodovodnu mrežu čine:

(I) cjevovodi, kojima se voda dovodi i distribuira unutar vodoopskrbnog područja,

(II) oblikovni (fasonski) komadi, koji služe za usmjeravanje toka vode, promjenu protjecajnihpovršina cjevovoda i izvedbu različite vrste spojeva,

(III) vodovodne armature, koje služe za ispravno funkcioniranje, upravljanje i održavanje vodovodne mreže.

Osnovni zahtjevi kod vodoopskrbne mreže sadržani su u osiguranju:

(i) dostatne čvrstoće (mehaničke otpornosti prema vanjskim i unutarnjim opterećenjima),

(ii) vodonepropusnosti,

(iii) glatkoće unutarnjih stijenki (radi postizanja što manjih hidrauličkih gubitaka),

(iv) dugotrajnosti (s obzirom na agresivno djelovanje sredine),

(v) jednostavne, brze i sigurne ugradnje (montaže),

(vi) najveće ekonomičnosti.

Podjela kompletnih vodoopskrbnih mreža ili njihovih dijelova moguća je po nekoliko kriterija, od kojih su najčešći prema:

(1) materijalu izvedbe: lijevano željezne, čelične, azbest cementne, armiranobetonske i plastične,

(2) funkciji: glavne (dovodne, opskrbne, dovodno – opskrbne) i razdjelne,

(3) pogonskom režimu: gravitacijske, potisne i kombinirane,

(4) načinu tečenja: pod tlakom i kombinirane (pod tlakom i sa slobodnim vodnim licem),

(5) shemi: granate i prstenaste.

U nastavku će se najprije zasebno opisati cjevovodi vodoopskrbnih mreža prema materijalu izvedbe, dok će se analize funkcije, pogonskog režima i načina tečenja, te sheme mreža zasebno obraditi u jednoj točki, koja će se odnositi na njihov hidraulički proračun.

Na kraju će se ukratko osvrnuti na oblikovne komade i vodovodne armature, ugradnju, ispitivanje i dezinfekciju cjevovoda, te prikazivanje vodoopskrbne mreže u projektu.

1.9.1. VODOOPSKRBNE MREŽE PREMA MATERIJALU IZVEDBE

Radi postizanja prethodno nabrojenih zahtjeva kod vodoopskrbnih mreža, u hidrotehničkoj je praksi naširoko rasprostranjena primjena više materijala za njihovu izvedbu, ne samo kao posljedica povijesnog razvoja proizvodnje vodovodnih cijevi, već i zbog postojanja različitih uvjeta eksploatacije.

Da bi se s obzirom na konkretne uvjete mogao provesti pravilan izbor vrste cijevi, prikazat će se njihove osnovne osobine prema najčešćim materijalima izvedbe.

Pri tome treba imati na umu da svaki proizvođač cijevi raspolaže s prospektima proizvodnog asortimana, odakle se mogu dobiti detaljniji podaci o osobinama cijevi, bitnim kod projektiranja vodovodnih mreža: strukturi, kemijskoj postojanosti, proizvodnom postupku, standardima koje cijevi zadovoljavaju, klasama cijevi s obzirom na tlak (nominalni, radni, probni), dimenzijama profila, duljini, masi, načinu ugradnje, međusobnom spajanju i osiguranju cijevi, hidrauličkim parametrima, proračunu opterećenja i kontroli deformacija, te provedbi tlačne probe i načinu isporuke, rukovanja i skladištenja cijevi.

1.9.1. – 1. Lijevano željezne cijevi

Ove su cijevi najrasprostranjenije kod izvedbe vodovodnih mreža i svoj primat drže posljednjih 200 godina. Vijek trajanja im se procjenjuje na preko 100 godina, što im omogućuje i tvornički izvedena antikorozivna zaštita.

Proizvode se, slika 1.9::01:

(a) s naglavkom (kolčakom), odnosno s proširenjem na jednom kraju, dok je drugi kraj ravan, slika 1.9::01(a),

(b) s prirubnicom (flanšom ili pelešom) na jednom, slika 1.9::01(b1), ili oba kraja, slika 1.9::01(b2).

Slika 1.9::01 Lijevano željezne cijevi(a) s naglavkom; (b) s prirubnicom

(b1) s prirubnicom na jednom kraju; (b2) s prirubnicom na oba kraja

Lijevano željezne cijevi se proizvode za tlakove 10,15 i 20 [bara], unutarnjeg promjera, D = 50 do 600 (700) [mm], i duljine (ovisno o promjeru), L = 3 do 4 [m].

Prema vrsti završetka cijevi kombiniraju se i međusobni spojevi, slika 1.9::02.

(a) Spoj s naglavkom se može izvesti na dva načina.

Prvi se način, slika 1.9::02(a1), sastoji u tome da se ravni kraj jedne cijevi uvodi u naglavak druge cijevi, a prostor između cijevi i naglavka se popunjava brtvenim materijalom.

Nedostatak ovog spoja je njegova krutost, a otuda i mogućnost laganog popuštanja pri eventualnim deformacijama.

Ovaj je problem izbjegnut kod drugog načina spajanja, koristeći naglavak s navojem i (gumeni) brtveni prsten, slika 1.9::02(a2).

(b) Spoj s prirubnicama, slika 1.9::02(b), najviše se koristi kod ugradnje oblikovnih komada i vodovodnih armatura. Brtvljenje se najčešće provodi gumenim prstenom između prirubnica, međusobno pritegnutih vijcima s maticama.

Slika 1.9::02 Spajanje lijevano željeznih cijevi(a) spoj s naglavkomi; (b) spoj s prirubnicama

1 – ravni kraj cijevi; 2 – naglavak; 3 – konopljeno uže natopljeno lanenim uljem; 4 – nabijeno olovo ili olovna guma;

5 - naglavak s navojem; 6 – tlačni prsten s navojem; 7 – (gumeni) brtveni prsten; 8 – prirubnica; 9 – vijek s maticom

Lijevano željezne cijevi proizvode se i tzv. duktilnim lijevom. Stoga se nazivaju duktilne cijevi ili cijevi od nodularnog lijeva.

Naime, sve izrazitija potražnja za cijevima veće otpornosti prema vanjskim (udarcima, koroziji) i unutarnjim utjecajima (tlaku), te nastojanja da cijevi što duže traju, potakli su razvoj nove tehnologije dobivanja lijeva, budući da sivi lijev (od kojega se izvode lijevano željezne cijevi) sadrži grafit u obliku listića ili pahuljica koji u određenim uvjetima mogu izazvati napukline i puknuće cijevi.

Dodavanjem lijevu malih količina magnezija, grafit se pojavljuje u obliku malih kuglica, što doprinosi njegovoj kovkosti i povećanju otpora na vlačne sile, pa lijev postaje kovak – duktilan.

S obzirom na takva svojstva, duktilne su cijevi s tržišta potisnule lijevano željezne i druge vrste cijevi.

Duktilne cijevi se proizvode za tlakove 30 do 40 [bara], unutarnjeg promjera, D = 60 do 1800 [mm] i uobičajene duljine, L = 6 [m].

Ove lijevano željezne cijevi zaštićuju se od korozivnih tala i agresivne vode vanjskom i unutarnjomzaštitom. Vanjska zaštita se provodi galvanizacijom (metalizirani cink) i dodatno zaštićuje bitumenskim premazom (za lako korozivna tla), polietilenskom ili poliuretanskom oblogom ( za vrlo korozivna tla).

Spajanje duktilnih cijevi se, uz već spomenute spojeve na naglavak i prirubnice (kao za obične lijevano željezne cijevi) provodi i posebno razvijenom vrstom spojeva na naglavak, tzv. titonspojevi, slika 1.9::03.

Slika 1.9::03 Spajanje duktilnih cijevi s posebnim vrstama spojeva na naglavak (titon spojevi)1 – ravni kraj cijevi; 2 – naglavak; 3 – tvrdi dio brtve; 4 – mekani dio brtve

1.9.1. – 2. Čelične cijevi

Ove cijevi imaju značajne prednosti u odnosu na lijevano željezne, sadržane prvenstveno u daleko većoj čvrstoći (otpornosti na lom) i elastičnosti.

Zato je njihova primjena izraženija kod vodovodnih mreža s većim tlakovima i u uvjetima koji zahtijevaju izraženiji otpor dinamičkim utjecajima i savijanjima. Debljine stijenki čeličnih cijevi su upola manje od lijevano željeznih, tako da su relativno lakše, a tržišne duljine 2 do 3 puta veće, što osjetno smanjuje troškove transporta i ugradnje.

Nasuprot navedenim prednostima čeličnih cijevi spram lijevano željeznih, glavni im je nedostatak u maloj otpornosti protiv kemijskih i elektrolitičkih utjecaja (korozije). Zato se kod ovih cijevi u fazi ugradnje izvode zaštitni premazi (na bitumenskoj, cementnoj ili plastičnoj osnovi) i katodna zaštita.

Vijek trajanja čeličnih cijevi procjenjuje se 25 do 50 godina.

Prema procesu proizvodnje razlikujemo dvije vrste čeličnih cijevi:

(1) bešavne cijevi, koje se proizvode od valjanog čelika,

(2) šavne cijevi, koje se proizvode uzdužnim ili spiralnim varenjem čeličnih limova.

Čelične cijevi se proizvode za tlakove 10, 15, 25, 40, 64, 80 i 100 [bara], unutarnjeg promjera, D = 50 do 600 [mm] (bešavne cijevi), odnosno, D = 50 do 1600 [mm] (šavne cijevi), i duljina (ovisno o promjeru i transportnim mogućnostima), L = 4 do 12 (i više) [m].

Spajanje čeličnih cijevi, slika 1.9::04, moguće je na tri osnovna načina.

(a) Spojevi s naglavkom su prikazani na slici 1.9::04(a).

Relativno najčešći spoj je SIGUR, slika 1.9::04(a1), koji se primjenjuje za spajanje čeličnih cijevi unutarnjeg promjera, D = 50 do 800 [mm]. Kao brtva sliži gumeni prsten, koji se navlači na ravni kraj cijevi, tako da je pri navlačenju u naglavak druge cijevi i pri uzdužnim pomacima osigurano brtvljenje. Na ravnom kraju cijevi zavaruje se zaštitni prsten koji sprječava istiskivanje gumenog prstena. Preostali dio naglavka ispunjava se nabijenim impregniranim užetom.

Čest je i spoj s naglavkom na navoj, slika 1.9::04(a2). Dijelovi s navojem su od lijevanog željeza, a brtveni prsten od gume.

(b) Spoj s prirubnicima, slika 1.9::04(b), se u pravilu primjenjuje kod cjevovoda položenih na površinu terena. Brtvljenje se postiže gumenim ili metalnim prstenom koji se protežu vijcima s maticama.

Završetak čeličnih cijevi s prirubnicima također je obavezan kod prelaska na korištenje lijevano željeznih fasonskih komada i vodovodnih armatura, budući da oni završavaju s prirubnicama.

(c) Spoj zavarivanjem, slika 1.9::4(c), je gotovo pravilo ako je unutarnju promjer čeličnih cijevi, D > 500 [mm]. Zavareni spoj može biti čeoni, slika 1.9::04(c1), sa zavarenim naglavkom, slika 1.9::04(c2) ili s kuglastim zavarenim naglavkom, slika 1.9::04(c3).

Slika 1.9::04 Spajanje čeličnih cijevi(a) spoj s naglavkom; (b) spoj s prirubnicama; (c) spoj zavarivanjem

1 – ravni kraj cijevi; 2 – naglavak; 3 – brtveni prsten; 4 – zavareni zaštitni prsten; 5 – nabijeno impregnirano uže;

6 – čep s navojem; 7 – tlačni prsten s navojem; 8 – prirubnica; 9 – vijek s maticom; 10 – var; 11 – kuglasti naglavak

1.9.1. – 3. Azbest cementne cijevi

Ove se cijevi proizvode tvorničkim postupkom od smjese koje se (maseno) sastoji od 75 do 80 [%] visoko kvalitetnog portland cementa i 20 do 25 [%] azbestnih vlakana.

U odnosu na lijevano željezne i čelične cijevi, azbest cementne cijevi imaju slijedeće prednosti:

(i) slabiju toplinsku provodljivost,

(ii) postojanost na koroziju,

(iii) električnu neprovodljivost (dielektričnost),

(iv) relativno malu gustoću materijala (što znatno olakšava transport i ugradnju cijevi),

(v) dobra hidraulička svojstva (glatkoću),

(vi) postojanost na niske i visoke temperature,

(vii) laganu montažu (obradu, rezanje i spajanje).

Mane azbest cementnih cijevi jesu:

(i) slaba otpornost na udarce i dinamička opterećenja,

(ii) relativno skupi spojevi (za veće profile),

(iii) kod ugradnje fasonskih komada i vodovodnih armatura potrebni su (za prijelaz na čelik i lijevano željezo) posebni prijelazni komadi od lijevanog željeza.

Vijek trajanja azbest cementnih cijevi smatra se preko 75 godina.

Proizvode se u šest klasa, A do F, za tlakove 2.5, 5, 10, 15, 20 i 25 [bara], unutarnjeg promjera, D = 50 do 1300 [mm], i duljine, L = 3 do 5 [m].

Promjer cijevi je u funkciji deklariranog tlaka, tako da se npr. klase A i B (za tlakove 2.5 i 5 [bara]) proizvode najvećeg promjera, dok se klasa E (za tlak 20 [bara]) proizvodi samo do unutarnjeg promjera D = 350 [mm].

Spajanje azbest cementnih cijevi se najčešće odvija pomoću azbest cementnih i lijevano željeznih specijalnih prstenastih spojnica, slika 1.9::05.

Slika 1.9::05 Spajanje azbest cementnih cijevi(a) spoj DALMA REKA; (b) spoj VITLAK; (c) spoj GIBAULT

1 – ravni kraj cijevi; 2 – prstenasta spojnica; 3 – profilirani gumeni prsten; 4 – srednji gumeni prsten za razmak; 5 – brtveni prsten kružnog profila; 6 – lijevano željezna ogrlica; 7 – prirubnica; 8 – vijek s maticom

Na slici 1.9::05(a) prikazan je patentirani spoj DALMA REKA, koji se izvodi u dvije varijante. Prva varijanta spoja, slika 1.9::05 (a1), izvodi se bez srednjeg gumenog prstena, a druga varijanta, slika 1.9::05(a2), sa srednjim gumenim prstenom.

Na slici 1.9::05(b) prikazan je spoj VITLAK, a na slici 1.9::05(c) spoj GIBAULT.

Ovi spojevi osiguravaju njihovu potrebnu elastičnost, što je prilično važno za relativno krhke azbest cementne cijevi. Za prijelaz na cijevi iz drugih materijala i za spajanja različitih promjera izrađuju se posebni naglavci.

Napomenimo da je danas primjena azbest cementnih cijevi gotovo u potpunosti napuštena zbog njihovog dokazanog štetnog utjecaja na ljudsko zdravlje.

1.9.1. – 4. Armiranobetonske cijevi

Slično kao azbest cementne, tako i armiranobetonske cijevi imaju niz prednosti u odnosu na lijevano željezne i čelične cijevi:

(i) postojanost na koroziju,

(ii) malu električku provodljivost,

(iii) dobra hidraulička svojstva (glatkoću).

Armiranobetonske cijevi se proizvode:

(1) s prednapetom uzdužnom i spiralnom armaturom,

(2) s unutarnjim čeličnim cilindrom (radi vodonepropusnosti) i prednapetom spiralnom armaturom,

(3) s prednapetom armaturom i postupkom specijalnog vibriranja pod tlakom u procesu proizvodnje.

Najrasprostranjenija je upotreba druge vrste cijevi.

Dimenzije armiranobetonskih cijevi nisu normirane. Tvornički se obično izrađuju cijevi za tlakove do 10 [bara], unutarnjeg promjera, D = 300 do 3000 [mm] (preporučljivo D > 600 [mm]), dok su tržišne duljine, L = 4 do 6 [m].

Cijevi se proizvode s naglavkom i ravnim krajem, tako da se prema tipu cijevi kombiniraju i spojevi, slika 1.9::06.

Slika 1.9::06 Spajanje armiranobetonskih cijevi(a) spoj s ravnim krajem; (b) spoj s naglavkom

1 – uzdužna armatura; 2 – spiralna armatura; 3 – cilindar od čeličnog lima; 4 – prsten ravnog kraja cijevi; 5 – gumeni prsten; 6 – prsten naglavka; 7 – naglavak; 8 – ravni kraj cijevi

(a) Spoj s ravnim krajem (spoj s utorom i perom) prikazan je na slici 1.9::06(a), a (b) spoj s naglavkom na slici 1.9::06(b).

Općenito, primjena armiranobetonskih cijevi svrsishodna je kod glavnih cjevovoda s manjim brojem oblikovnih komada i vodovodnih armatura, za čiju se ugradnju upotrebljavaju čelični i lijevano željezni oblikovni komadi s prirubnicama.

1.9.1 – 5. Plastične cijevi

Plastične se cijevi proizvode od:

(1) polietilena, niske (PELD) i visoke (PEHD) gustoće,

(2) tvrdog polivinil klorida (PVC),

(3) poliesterskih materijala,

(4) polipropilena (PP).

Primjena ovih cijevi je novijeg datuma, unazad 50–ak godina, tako da još nema konačnih podataka i njihovom vijeku trajanja.

Dobre strane plastičnih cijevi sadržane su u:

(i) velikoj otpornosti prema koroziji,

(ii) maloj masi (što olakšava transport i ugradnju),

(iii) otpornosti na mrazu,

(iv) dielektričnosti,

(v) maloj toplinskoj provodljivosti,

(vi) dobrim hidrauličkim osobinama (glatkoći),

(vii) laganoj montaži (obradi, rezanju i spajanju).

Loše strane su:

(i) znatno istezanje na visokim temperaturama,

(ii) zapaljivost,

(iii) opadanje čvrstoće kod temperature, T > 20 [˚C],

(iv) krutost PVC cijevi na temperaturi, T < 0 [˚C],

(v) za ugradnju oblikovnih komada i vodovodnih armatura potreban je prijelaz na čelične ili lijevano željezne oblikovne komade s prirubnicama.

(1) Polietilenske cijevi se proizvode polimerizacijom etilena. PELD cijevi se dobiju beztlačnompolimerizacijom etilena kod niskih temperatura, a PEHD cijevi polimerizacijom etilena kod visokog tlaka i visoke temperature.

PELD cijevi se izrađuju za tlakove 2.5, 6 i 10 [bara], unutarnjeg promjera ovisno o tlaku, ali unutar granica, D = 10 do 130 [mm]. Proizvode se s ravnim krajem, a isporučuju u namotajima od 300 [m] (za D ≤ 40 [mm]) do 110 [m] (za najveće profile).

PEHD cijevi se proizvode za tlakove 2.5, 3.2, 4,6, i 10 [bara], unutarnjeg promjera također ovisno o tlaku, ali unutar granica D = 15 do 1150 [mm], i duljine, L = 6 i 12 [m].

Najčešći način spajanja PELD cijevi prikazan je na slici 1.9::07. Najprije se na ravni kraj cijevi montira prsten s navojem, a potom se taj kraj cijevi zagrije vrućim zrakom ili vrućom vodom. Kada zagrijani kraj cijevi postane elastičan, uvuče se konusni dio spojnice i na nje navojni dio pritegne prethodno ugrađeni prsten.

Slika 1.9::07 Spajanje PELD cijevi(a) montaža prstena s navojem; (b) uvlačenje konusnog dijela spojnice; (c) pritezanje prstena sa spojnicom

1 – ravni kraj cijevi; 2 – prsten s navojem; 3 – konusna spojnica s navojem

Spajanje PEHD cijevi, slika 1.9::08, moguće je na tri načina.

Slika 1.9::08 Spajanje PEHD cijevi(a) spoj zavarivanjem; (b) spoj pomoću prirubničkog tuljka i slobodne prirubnice; (c) spoj pomoću zupčaste spojnice i slobodne prirubnice

1 – ravni kraj cijevi; 2 – grijač; 3 – slobodna prirubnica; 4 – prirubnički tuljak; 5 – vijak s maticom; 6 – brtveni prsten; 7 – zupčasta spojnica; 8 – elektrospojnica (prstenasta spojnica sa žicom za zavarivanje)

8

(a) Spoj zavarivanjem je prikazan na slici 1.9::08(a), a može se izvesti u dvije varijante.

U prvoj varijanti, slika 1.9::08(a1), krajevi cijevi se najprije u trajanju 30 do 250 [s] zagrijavaju na temperaturi 200 [˚C] i potom drže međusobno pritisnutima 4 do 25 [s]. Trajanje zagrijavanja i međusobnog kontakta cijevi ovisno je o debljini stijenke. Tankim cijevima odgovara kraće zagrijavanje i kraći međusobni kontakt.

U drugoj varijanti, slika 1.9::08(a2), krajevi cijevi se spajaju pomoću posebne prstenaste spojnice u kojoj se nalazi žica za zavarivanje i koja se priključi na aparat za zavarivanje.

(b) Spoj pomoću prirubničkog tuljka i slobodne prirubnice prikazan je na slici 1.9::08(b). Na ravni kraj cijevi montira se slobodna prirubnica i zavari prirubnički tuljak. Spajanje cijevi se vrši pomoću vijaka s maticama, nakon umetanja gumenog prstena.

(c) Spoj pomoću zupčaste spojnice i slobodne prirubnice prikazan je na slici 1.9::08(c). Najprije se na ravni kraj cijevi montira slobodna prirubnica, a potom zupčasta spojnica. Spajanje cijevi se također vrši pomoću vijaka s maticama, nakon postavljanja gumenog brtvenog prstena.

(2) Cijevi od tvrdog polivinil klorida se izrađuju od umjetne mase dobivene sintetičkom polimerizacijom vinil klorida, koji nastaje spajanjem acetilen plina s plinovitom solnom kiselinom.

Postupak proizvodnje se sastoji u tome da se ugrijani granulat polivinil klorida istiskuje kroz mlaznicu (tzv. ekstruder) i zatim hladi.

PVC tvrde cijevi proizvode se za tlakove 6 i 10 [bara], unutarnjeg promjera, D = 60 do 450 [mm], i duljine, L = 6 [m].

Ove se cijevi proizvode s naglavkom i ravnim krajem, tako da im spajanje ovisi o načinu završetka.

Spajaju se na naglavak, slika 1.9::09, s umetanjem brtvenog prstena između naglavka i cijevi.

Slika 1.9::09 Spajanje PVC cijevi1 – ravni kraj cijevi; 2 – brtveni prsten; 3 – naglavak

Cijevi su pokazale izvanredne mehaničke osobine, tako da se primjenjuju u najtežim uvjetima eksploatacije.

Najčešće se proizvodi s ravnim krajem, za tlakove 4, 6, 10, 16, 20 i 25 [bara], unutarnjeg promjera, D = 200 do 1600 [mm], pojedinačne duljine, L = 6 [m].

Također se proizvode i svi potrebni fasonski komadi za vodovodne armature i za priključke cijevi od drugih materijala.

Spajanje ovih cijevi se obavlja pomoću spojnica tipa A i tipa B, slika 1.9::10. Vrsta spoja ovisi o unutarnjem promjeru cijevi. Za promjere, D ≥ 500 [mm], primjenjuje se spojnica tipa A, slika 1.9::10(a), a za promjere, D = 200 do 400 [mm], spojnica tipa B, slika 1.9::10(b).

(3) Poliesterske cijevi se izrađuju od smjese kvarcnog pijeska, staklenih vlakana i poliesterske smole.

Slika 1.9::10 Spajanje poliesterskih cijevi(a) spoj sa spojnicom tipa A; (b) spoj sa spojnicom tipa B

1 – ravni kraj cijevi; 2 – prstenasta spojnica; 3 – monolitni rebrasti gumeni prsten; 4 – brtveni prstenovi; 5 – srednji gumeni prsten za razmak

1.9.2. HIDRAULIČKI PRORAČUN VODOOPSKRBNE MREŽE

Sukladno projektnim vodoopskrbnim količinama (točka 1.3.4) i osobinama vodovodne mreže (materijal izvedbe, položaj i režim rada objekata na mreži, topografski uvjeti) uvijek je potrebno hidraulički dimenzionirati vodoopskrbnu mrežu, tako da ona u svakom trenutku udovoljava potrebnim vodoopskrbnim količinama i tlakovima.

S obzirom na režim tečenja u vodovodnoj mreži, odnosno njenom dijelu, generalno su moguće dvije vrste proračuna:

(I) hidraulički proračun tečenja sa slobodnim vodnim licem,

(II) hidraulički proračun tečenja pod tlakom

(I) Hidraulički proračun tečenja sa slobodnim vodnim licem se može odnositi samo na glavne dovodne provodnike, koji se izvode kao:

(1) (otvoreni) kanali,

(2) cjevovodi.

(1) Primjena kanala je dozvoljena (mada iz zdravstvenih razloga ne i poželjna) za dovod sirove (nekondicionirane) vode iz vodozahvata do uređaja za kondicioniranje vode.

(2) Cjevovodima se transportira prirodno čista (od vodozahvata do vodospreme) i kondicionirana voda (od uređaja za kondicioniranje do vodospreme).

Iza vodospreme se, zbog potrebe osiguranja opskrbnog tlaka, nikako ne može primijeniti režim tečenja sa slobodnim vodnim licem.

Osim toga, osiguranje konstantnog uzdužnog pada kod ovih provodnika vrlo često zahtijeva znatno povećanje zemljanih radova (usijecanje) i izgradnju objekata (sifona, mostova, akvedukata, tunela) za savladavanje prepreka (dolina, jaruga, uzvišenja).

Sve to dovodi do znatnog povećanja investicijskih troškova, tako da je u vodoopskrbnoj praksi primjena kanala i cjevovoda sa slobodnim vodnim licem izuzetno rijetka.

Na slici 1.9::11(a) prikazan je primjer poprečnog presjeka trapeznog kanala, a na slici 1.9::11(b) primjeri cjevovoda okruglog, izduženog i stlačenog oblika.

Slika 1.9::11 Kanal i cjevovodi sa sa slobodnim vodnim licem(a) trapezni kanal; (b) cjevovodi

(b1) okruglog oblika; (b2) izduženog oblika; (b3) stlačenog oblika

1 – obodni kanal; 2 – zaštita pokosa tucanikom; 3 – najniža razina vode; 4 – najviša razina vode

Hidraulički proračun kanala i cjevovoda, pretpostavljajući jednoliko tečenje, provodi se pomoću Chezyeve (1796) formule s Manningovim koeficijentom hrapavosti, n [m-1/3 s], koja za srednju brzinu, v [m s-1], glasi:

213221322132 111Eo IR

nIR

nIR

nv === (1.9-01)

gdje su:

R – hidraulički radijus, [m],

I – pad dna kanala, [1], jednak padu vodnog lica, Io [1], i padu linije energije (hidrauličkom

gradijentu), IE [1].

Protok, Q [m3 s-1], se određuje iz jednadžbe kontinuiteta:

21321 IRAn

AvQ == (1.9-02)

gdje je A [m2] protjecajna površina.

Dubina vode, h [m], obično se uzima u granicama:

(1.9-03)h = (0.75 do 0.90)D, odnosno h = (0.75 do 0.90)H

Zbog mogućnosti abrazije, kod ovih se provodnika ograničava i maksimalna brzina, vmax [m s-1], ovisno o materijalu izvedbe. Tako npr. za betonske kanale i cijevi maksimalna brzina orijentacijski iznosi 3.0 [m s-1], a za armiranobetonske 4.0 [m s-1].

(II) Hidraulički proračun tečenja pod tlakom se u praksi najčešće odnosi na kompletnu vodoopskrbnu mrežu, a svakako na glavne opskrbne i opskrbno - dovodne cjevovode, te na razdjelnu mrežu.

Tečenje pod tlakom može u vodoopskrbnoj mreži biti gravitacijsko i kombinirano (gravitacijsko –potisno).

Tada se, za razliku od prethodnog slučaja, ne zahtijeva jednoliki uzdužni pad cjevovoda, već oni praktički slijede liniju terena.

Međutim, uvjeti za njihovo funkcioniranje iziskuju primjenu cijevi koje mogu izdržati tlak koji se javlja u mreži.

U inženjerskoj se praksi hidraulički proračun vodovodne mreže pod tlakom najčešće provodi pod pretpostavkom stacionarnog tečenja ravnom dionicom konstantne protjecajne površine, donosno unuutarnjeg promjera, primjenjujući Bernoullijevu jednadžbu za realnu tekućinu, koja sukladno prethodnim pretpostavkama poprima oblik:

trHgv

gpz

gv

gpz Δ+++=++

22

22

2

21

1α

ρα

ρ (1.9-04)

gdje su:

z1, z2 - visine položaja točaka 1 i 2 s obzirom na referentnu ravninu, [m],

p1, p2 - tlakovi u istim točkama, [N m-2],

g - ubrzanje polja sile teže, [m s-2],

ρ - gustoća mase vode, [kg m-3],

α - Coriolisov koeficijent, [1], (α = 1.0),

v - (srednja profilska) brzina vode u cijevi, [m s-1],

ΔHtr - hidraulički (tlačni) gubici zbog otpora trenja (linijski gubici) na dionici između promatranih

točaka, [m].

Visinski oblik ove jednadžbe prikazan je na slici 1.9::12.

Slika 1.9::12 Grafički prikaz Bernoullijeve jednadžbe za ustaljeno strujanje realne tekućine u cijevi

Dakle, gornjom jednadžbom nisu uzeti u obzir lokalni gubici. Ovakav pristup je kod hidrauličkog proračuna vodovodne mreže uobičajen zbog prevladavanja linijskih gubitaka nad lokalnim, kao posljedica znatne duljine vodovodne mreže.

Hidraulički gubici, ΔH = ΔHtr, obično su definirani Darcy – Weisbachovom (1845) jednadžbom:

gv

DLHH tr 2

2

λ=Δ=Δ (1.9-05)

gdje su, uz prethodne oznake:

λ - koeficijent otpora tečenju zbog trenja, [1],

L - duljina dionice, [m].

Vrijednost koeficijenta λ je u turbulentno prijelaznom režimu definirana Colebrook – Whiteovomjednadžbom:

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +−=λ

ελ Re

51.271.3

log21 D(1.9-06)

gdje su:

ε - apsolutna hrapavost, [mm],

Re - Reynoldsov broj, [1], definiran izrazom:

νDv

=Re (1.9-07)

gdje je ν [m2 s-1] kinematički koeficijent viskoznosti vode.

Prema tome, za određivanje koeficijenta λ potrebno je znati i iznos apsolutne hrapavosti unutarnjih stijenki cijevi, ε.

Ove su vrijednosti s obzirom na vrstu vodovodnih cijevi prikazane u tablici 1.9::I.

Tablica 1.9::I Apsolutna hrapavost vodovodnih cijevi

0.1 do 0.40.04 do 0.050.03 do 0.050.04 do 0.250.007 do 0.01

Lijevano željezneČelične

Azbest cementneArmiranobetonske

Plastične

Apsolutna hrapavostε

[mm]Vrsta cijevi

gv

DLHI tr

2

2λ=

Δ=

Budući da se kod vodovodnih mreža koriste okrugle cijevi čija je protjecajna površina, A [m2], definirana izrazom:

(1.9-08)

4

2πDA = (1.9-09)

uz izraz za protok:

AvQ = (1.9-10)

izraz 1.9-08 prelazi u oblik:

5

2

2

2

2 0826.02

16DQ

DgQI λ

πλ == (1.9-11)

Prema tome, hidraulički proračun promatrane dionice vodovodne mreže poznate duljine i vrste cijevi svodi se na određivanje slijedeća tri parametara:

Dijeljenjem izraza 1.9-05 s duljinom dionice, L, dobijemo hidraulički pad, Iε [1], koji je jednak piezometarskom padu, I [1]:

(i) za zadani protok, Q, i unutarnji promjer cjevovoda, D, treba odrediti piezometarski pad, I,

(ii) za zadani piezometarski pad, I, i unutarnji promjer cjevovoda, D, treba odrediti protok, Q,

(iii) za zadani piezometarski pad, I i protok, Q, treba odrediti unutarnji promjer cjevovoda, D.

Da bi se izbjeglo učestalo računanje po prethodnim izrazima i tako olakšao hidraulički proračun vodovodne mreže, za praktične su potrebe publicirane tablice i nomogrami za određivanje parametara, I, Q i D.

U tablici 1.9::II prikazan je izvadak vrijednosti ovih hidrauličkih parametara za cijevi s apsolutnom hrapavošću, ε = 0.1 [mm], što prema tablica 1.9::I odgovara lijevano željeznim cijevima.

Uz spomenute parametre I, Q, i D može se očitati i brzina, v.

Za vrijednosti između tabeliranih zadovoljava linearna interpolacija.

Na slici 1.9::13 prikazan je nomogram za određivanje hidrauličkih parametara, također za cijevi s apsolutnom hrapavošću, ε = 0.1 [mm].

Istaknimo da su tablica i nomogram načinjeni s vrijednošću kinematičkog koeficijenta viskoznosti, ν = 1.308 [m2 s-1], što odgovara temperaturi vode, T = 10 [˚C].

Tablica 1.9::II Izvadak vrijednosti hidrauličkih parametara za okrugle cijevi

Slika 1.9::13 Nomogram hidrauličkih parametara za okrugle cijevi

Postoje dvije osnovne sheme razdjelnih vodoopskrbnih mreža, slika 1.9::14:

(a) shema granate mreže,

(b) shema prstenaste mreže.

Slika 1.9::14 Osnovne sheme razdjelnih vodoopskrbnih mreža(a) granata; (b) prstenasta

V – vodosprema (ili crpna stanica); 1 – glavni opskrbni cjevovod; 2 – razdjelna mreža; X – oznaka čvora

Hidraulički proračun distributivne mreže, koja za razliku od magistralnih cjevovoda sadrži i usputnu potrošnju, karakteriziraju određene posebnosti uvjetovane shemom razdjelne vodovodne mreže.

U hidrauličkom pogledu prednost je ovakve mreže što su podloge za njen proračun jednoznačno određene.

Mane su joj sadržane u većim tlačnim gubicima i pojavi ustajale vode na mnogobrojnim krajevima, te naročito u prekidu dotoka u slučaju kvara za sve potrošače iza mjesta kvara.

(b) Prstenasta mreža u svakoj točki može biti napajana barem iz dva smjera, pošto su krajevi cjevovoda međusobno spojeni.

Ovo znatno povećava pogonsku sigurnost, jer se u slučaju kvara na cjevovodu može isključiti relativno usko područje potrošača. Prednost je prstenaste mreže i znatno prilagođavanje oscilacijama u potrošnji, te ublažavanju fenomena vodnog udara.

Mana je ove mreže, spram granate, veća ukupna duljina i nedefiniranost raspodjele protoka u mreži.

Neovisno o shemi mreže, zbog postojanja mnoštva lokalnih kućnih priključaka vrlo je teško definirati stvarno stanje protoka između dva čvora, gdje se pod čvorom podrazumijeva mjesto razdvajanja cjevovoda.

(a) Granatu mrežu karakterizira tečenje samo u jednom smjeru, od vodospreme prema potrošačima.

Zato se kod hidrauličkog proračuna mreže koristi pojednostavljena shema, pretpostavljajući da se voda ravnomjerno distribuira po njenoj duljini, tako da je protok koji teče promatranom dionicom proporcionalan duljini dionice.

Sukladno ovakvoj pretpostavci uvodi se pojam specifičnog protoka, q [l s-1 m-1], kao protoka koji propada jednom metru dužnom mreže. Ovaj je protok definiran izrazom:

∑=

=

= ni

ii

l

L

qq

1

max

(1.9-12)

gdje su:

q‘max - najveći mjerodavni satni protok mrežom, [l s-1], oduzimajući potrošače čija je potrošnja

koncentrirana u pojedinim čvorovima.

Li - duljina i – te dionice razdjelne vodovodne mreže, [m],

n - broj dionica, [1].

Prema tome, i – toj dionici, duljine Li, pripada vlastiti protok, qv,i [l s-1]:

iiv Lqq =, (1.9-13)

Ukupan protok, qu,i [l s-1], i – te dionice jednak je zbroju vlastitog, qv,i, i tranzitnog protoka, qt,i, dakle:

itiviu qqq ,,, += (1.9-14)

Kod proračuna vodovodnih mreža problem se obično svodi na određivanje unutarnjih promjera i raspoloživih tlakova za dionice kojima je poznata duljina i protok.

Vrijednost unutarnjeg promjera, D, kao pretežno ekonomske kategorije, može se u funkciji ukupnog protoka očitati sa slike 1.9::15. Ove vrijednosti promjera odgovaraju brzinama tečenja od 0.75 [m s-1], za najmanje promjere i protoke, do 1.5 [m s-1], za najveće promjere i protoke.

Slika 1.9::15 Dijagram ovisnosti unutarnjeg promjera cjevovoda i protoka

Prilikom hidrauličkog proračuna vodovodne mreže potrebno je voditi računa i o minimalno i maksimalno dopuštenim tlakovima u mreži.

Minimalni tlak treba osigurati u satu najveće potrošnje na najvišim izljevnim mjestima u zgradama. Najčešće je reguliran propisima ili preporukama i obično iznosi 0.5 do 1.0 [bara], ovisno o vrsti objekta.

Maksimalni tlak se odnosi na najnižu dopuštenu vrijednost hidrostatičkog tlaka u najnižim točkama vodovodne mreže. Obično iznosi 8 [bara], a ponekad i manje (6 [bara]). Mogući su i drugi tlakovi, ovisno o karakteristikama vodovodne mreže, prvenstveno otpornosti (vrsti) cijevi i ugrađenih uređaja.

(1) Hidraulički proračun granate mreže. U granatoj mreži, u uvjetima njenog napajanja s jednog kraja (rezervoara, crpke) voda se može do priključnog mjesta dovoditi samo s jedne strane. Zbog toga svojstva granate mreže, mogu se kod protoka zadanih u krajnjim dionicama mreže, idući od tih dionica ka početku mreže (uzvodno), odrediti protoci svih preostalih dionica jedinim mogućim načinom.

Drugim riječima, sukladno izrazu 1.9-14, protok u pojedinim dionicama vodovodne mreže jednak je zbroju vlastite potrošnje duž promatrane dionice i protjecajne (tranzitne) količine za “nizvodne”dionice, uključujući i koncentriranu potrošnju, qx, u “nizvodnim” čvorovima, te požarne količine, qp, (točka 1.3-1).

Postupak je shematski prikazan na slici 1.9::16.

Slika 1.9::16 Shema hidrauličkog proračuna granate mreže

Primjer definiranja mjerodavnog (računskog) protoka, Qi, pojedinih dionica:

(a) dionica 4 – 5

ppv qLqqqQ +=+= −−− 5454,54 (1.9-15)

(b) dionica 4 – 4A

pApAvA qLqqqQ +=+= −−− 4444,44 (1.9-16)

(c) dionica 3 – 4

...,4445443443,43,43 itdqqLqLqLqqqqqQ pAptv +++++++= −−−=−−− (1.9-17)

Prikazana metodologija definiranja mjerodavnih protoka neminovno sugerira dvije stvari.

Prvo, ovakvo definiranje mjerodavnog protoka implicite uključuje pretpostavku istodobnosti maksimalne satne potrošnje za kućanske i industrijske potrebe te za gašenje požara, uz sasvim opravdano pitanje veličine vjerojatnosti istodobnosti maksimalne satne potrošnje za kućanske i industrijske potrebe te za gašenje požara.

Međutim, ova je metodologija definiranja mjerodavnih protoka u praksi često prihvaćena, budući da se nalazi na strani sigurnosti.

Jedino se za “slijepe” dionice (dionice 4 – 5, 4 – 4A, 3 – 3A, 2 – 2A i 1 – 1A na slici 1.9::16) za slučajeve kada je qv,i < qp, uzima Qi = qp ( a ne Qi = qv,i + qp).

Drugo, kod naselja kod kojih s obzirom na broj stanovnika, Nk, konačne faze razvoja treba predvidjeti više istovremenih požara, pitanje su lokacije odnosno prostorna distribucija njihove moguće pojave, tj. da li se možda svi požari, s obzirom na eventualno dostatnu duljinu neke dionice, mogu javiti baš na toj dionici (npr. dionica 2 – 3, slika 1.9::16), ili i na susjednoj dionici (npr. dionica 1 – 2) ili pak i na sasvim udaljenoj (npr. dionica 4 – 5).

Time je očito da se u konačnosti vodovodnih mreža mora hidraulički proračunati za više slučajeva koji se ocijene realnima, kako bi se našao kritičan, odnosno mjerodavan.

Pri tome je, dakako, neosporna činjenica da treba respektirati mogućnost pojave požara u najudaljenijim i najvišim točkama mjesta potrošnje od crpke ili rezervoara.

Treba također napomenuti da po prestanku požara potrošenu količinu vode iz rezervoara treba popuniti u roku od 24 [h].

Nakon toga, kada su definirani mjerodavni protoci svih dionica mreže, mogu se za njih odrediti promjeri cjevovoda i tlačni gubici.

(2) Hidraulički proračun prstenaste mreže obično je temeljen na jednom od slijedeća tri postupka:

(1) postupak ekvivalentnih cjevovoda,

(2) postupak presijecanja,

(3) Crossov postupak (1936).

U praksi je najčešća primjena Crossovog (iterativnog) postupka.

Ovdje se neće iznositi metodologija hidrauličkog proračuna prstenastih mreža. U primjeni se najčešće koriste računalni programski paketi s različitim komercijalnim pristupima kao npr. EPANET, WATER CAD, MIKE i drugi.

1.9.3. OBLIKOVNI KOMADI

Prilikom projektiranja i izvedbe vodoopskrbne mreže potrebno je svladati česte promjene pravca, profila i vrste spojeva, te izvesti grananje cijevnih vodova.

Ove se zadaće svladavaju posebnim komadima koje zovemo oblikovni ili fasonski komadi.

Fasonski komadi se najčešće proizvode tvornički od lijevanog željeza, rjeđe od drugih materijala (čelika, azbest cementa ili plastike). Spojnice su s naglavkom, s prirubnicom i kombinirano. Proizvode se istih osobina, osim duljina, kao i cijevi.

Vrste, veličina, sheme i oznake oblikovnih komada su standardizirane.

U tablici 1.9::III prikazane su sheme i oznake nekih lijevano željeznih fasonskih komada. Oznake su prema Njemačkom industrijskom standardu (Deutsche Industrie Norm – DIN).

Tablica 1.9::III Sheme i oznake (prema DIN-u) nekih lijevano željeznih fasonskih komada

U praksi se može ukazati potreba i za nestandardiziranim fasonskim komadima. Njih treba posebno naručiti, zbog čega su skuplji, rok isporuke je dulji pa ih treba maksimalno izbjegavati.

1.9.4. VODOVODNE ARMATURE

Vodoopskrbna mreža također sadrži i različite uređaje koji služe za njeno ispravno funkcioniranje, upravljanje i održavanje.

Ovi se uređaji općim imenom zovu vodovodne armature. Izvode se od lijevanog željeza i čelika, istih nazivnih promjera i tlakova kao i vodovodne cijevi.

Generalno postoje tri vrste armatura:

(1) armature za zatvaranje i regulaciju,

(2) armature za uzimanje vode,

(3) zaštitne armature.

(1) Armature za zatvaranje i regulaciju predstavljaju zasuni, koji se obavezno postavljaju na svim vodoopskrbnim ograncima i na ravnim potezima na udaljenosti od 300 do 500 [m].

Najrasprostranjenija je primjena (a) klinastih, (b) prstenastih (EV) i (c) leptirastih zasuna.

Na slici 1.9::17 prikazan je prstenasti zasun.

Slika 1.9:17 Prstenasti zasun

Radi ublaženja vodnog udara u mreži, svi su zasuni temeljeni na načelu postupnog zatvaranja.

(2) Armature za uzimanje vode jesu:

(a) hidranti (nadzemni i podzemni),

(b) javni zdenci.

(a) Hidranti, slika 1.9::18(a1) i (a2) služe za uzimanje vode za gašenje požara (požarni hidranti), pranje ulica, polijevanje javnih zelenih površina, ispiranje mreže i sl. Postavljaju se na razmaku do 150 [m] (naizmjenično s obje strane ceste), a u naseljima sa samostojećim obiteljskim kućama do 300 [m].

Slika 1.9::18 Armature za uzimanje vode(a1) nadzemni hidrant; (a2) podzemni hidrant; (b) javni zdenac

(b) Javni zdenci, slika 1.9::18(b), služe za uzimanje pitke vode na javnim mjestima.

(3) Zaštitnim armaturama pripadaju:

(a) odzračni ventili,

(b) povratni ventili,

(c) usisne košare,

(d) žablji poklopci,

(e) muljni ispusti, itd.

Slika 1.9::18 Zaštitne armature(a) odzračni ventil; (b) povratni ventil; (c) usisna košara; (d) žablji poklopac

(a) Odzračni ventili, slika 1.9::18(a), ugrađuju se na visokim prijevojnim točkama mreže radi automatskog ispuštanja zraka koji se u njima skuplja.

(b) Povratni ventili, slika 1.9::18(b), osiguravaju strujanje vode u cjevovodu samo u jednom smjeru.

(c) Usisne košare, slika 1.9::18(c), sprječavaju ulaženje većih stranih tijela u usisne cijevi.

(d) Žablji poklopci, slika 1.9::18(d), služe za sprječavanje povratnog strujanja i ulaženja stranih tijela u cjevovod.

(e) Muljni ispusti su uređaji za ispuštanje vode i mulja na niskim točkama mreže.

Radi omogućavanja pristupa i zaštite, u pravilu se sve vodovodne armature s pripadnim fasonskimkomadima smještaju unutra posebnih okana.

Veličine okana ovise o dimenzijama cijevi, fasonskih komada i armatura koji se u njih ugrađuju, te usvojenoj dubini polaganja cijevi.

Pretežno se izvode od armiranog betona, na licu mjesta ili montažno, okruglog i poligonalnog (pravokutnog ili kvadratnog) tlocrta.

Prema vrsti armature koja je u njih ugrađena, okna se specificiraju kao npr. zasunska okna, odzračna okna, okna muljnog ispusta, vodomjerna okna i sl.

Na slici 1.9::19 prikazano je pravokutno armiranobetonsko zasunsko okno.

Slika 1.9::19 Pravokutno armiranobetonsko zasunsko okno1 – podložni (betonski) blok; 2 – TT komad; 3 – zasuni; 4 – FF komad; 5 – tipske metalne stupaljke; 6 – tipski poklopac

1.9.5. UGRADNJA, ISPITIVANJE I DEZINFEKCIJA CJEVOVODA

(1) Ugradnja cjevovoda. Jedan od osnovnih parametara ugradnje cijevi je dubina ugradnje, koja ovisi o (a) dubini smrzavanja, (b) vanjskom opterećenju (najčešće prometnom), (c) vanjskom zagrijavanju i (d) temperaturi vode u cijevi.

Kao zaštita od smrzavanja smatra se za naše kontinentalne prilike dovoljnim ugradnja dubine 1.0 [m], mjereno od tjemena cijevi.

Ovu je dubinu potrebno provjeriti i za slučaj vanjskog opterećenja cjevovoda.

Radi zaštite od zagrijavanja, dubina ugradnje ne bi trebala biti manja od 0.5 [m], također mjereno od tjemena cijevi.

Dubina ugradnje cjevovoda, usvojena za konkretan slučaj, približno je jednaka za čitavu mrežu pa vodovodne linije praktički slijede liniju terena.

Prilikom ugradnje cjevovoda nije dovoljno voditi brigu samo o dubini polaganja cijevi u rovu, već i o potrebi izvedbe posteljice i nadsloja, slika 1.9::20.

Slika 1.9::20 Normalni poprečni presjek rova1 – pješčano – šljunčani temeljni sloj; 2 – pješčani izravnavajući sloj; 3 – cijev; 4 – zemljani ili šljunčani zasip;

5 – materijal od iskopa.

Naime, na dnu rova mogu nakon iskopa mjestimice zaostati koncentrirane neravnine i krupniji komadi, npr. lomljenog kamena, pa bi izravno polaganje cijevi na takvu podlogu moglo nakon zatrpavanja izazvati lokalnu koncentraciju naprezanja, a time i mogućnost oštećenja ili loma cijevi. Stoga se radi poravnanja dna rova najprije nasipa pješčano – šljunčani temeljni sloj, s veličinom zrna do 30 [mm], i ravnomjerno izvrši njegovo zbijanje po cijeloj duljini rova tako da debljina zbijenog temeljnog sloja iznosi oko 10 [cm]. Za cijevi manjih promjera (≈ D < 500 [mm]) dozvoljena je i manja debljina temeljnog sloja, ali je onda obavezna i upotreba sitnijih frakcija. Na temeljni sloj se potom nasipa oko 5 [cm] pješčanog izravnavajućeg sloja u kojemu cijev prilikom ugradnje sama oblikuje ležište.

Temeljni i izravnavajući sloj čine posteljicu.

Nakon polaganja cijevi provodi se njezino zatrpavanje zemljanim ili šljunčanim mmaterijalom u horizontalnim slojevima debljine do 30 [cm], kako bi se istovremeno sa zatrpavanjem obavilo i zbijanje zasipa. Kada visina zatrpavanja dosegne 30 [cm] iznad tjemena cijevi, preostali dio rova do površine (terena) može se, također uz zbijanje, zasuti materijalom od iskopa.

U slučaju znatnog iznosa vanjskog opterećenja potrebno je izvesti dodatnu zaštitu cjevovoda, npr. oblaganjem betonom ili ugradnjom cjevovoda u armiranobetonske sanduke.

Osim dubine, važan parametar ugradnje cjevovoda je širina rova, Br [m], koju je potrebno osigurati radi mogućnosti ugradnje cijevi i izvedbe spojeva u rovu.

Potrebna širina rova ovisi o promjeru cijevi, tablica 1.9::IV.

Tablica 1.9::IV Potrebna širina rova

Također, temeljem zakona održanja količine gibanja, na mjestima horizontalnih i vertikalnih lomova trase, grananja i krajeva slijepih dionica cjevovoda pojavljuje se sila tlaka s tendencijom kidanja spojeva i fasonskih komada, slika 1.9::21.

Slika 1.9:21 Djelovanje sile tlaka(a) na koljeno, (b) na račvu; (c) na završetak cijevi

Radi toga je potrebno posebno osiguranje takvih mjesta na trasi cjevovoda, što se postiže izvedbom uporišnih blokova.

Ovi se blokovi najčešće izvode kao betonski masivi. Na slici 1.9::22(a) prikazan je primjer konstrukcije betonskog uporišnog bloka za osiguranje cjevovoda u horizontalnoj krivini, a na slici 4.9::22(b) za osiguranje u vertikalnoj krivini (za djelovanje sile tlaka prema gore).

Slika 1.9:22 Uporišni betonski blokovi(a) u horizontalnoj krivini; (b) u vertikalnoj krivini

1 – betonski blok; 2 – tucanička ili šljunčana posteljica; 3 – steznici; 4 – sidra; 5 – čelična ogrlica

Potreba za izvedbom uporišnih blokova je utoliko izraženija koliko se radi o većim promjerima cjevovoda (D > 400 [mm]).

Kod ugradnje vodoopskrbnih cjevovoda potrebno je sagledati i njihov međuodnos s ostalim infrastrukturnim elementima gradske ulice, slike 1.9::23.

Slika 1.9:23 Primjer rasporeda cijevi u poprečnom presjeku uliceI – prometni dio ulice; II – nogostupi; III – zeleni pojasevi

1 – glavni vodoopskrbni cjevovod; 2 – razdjelni vodoopskrbni cjevovod; 3 – kanalizacijski kolektor; 4 – plinovod; 5 – toplovod; 6 – kablovi visokog napona; 7 – kablovi niskog napona; 8 – kablovi javne rasvjete

U velikom gradovima s mnoštvom cijevnih infrastrukturnih vodova različite namjene često se izvode posebni prohodni tuneli, slika 1.9::24, koji omogućuju brz pristup i obavljanje popravaka bez raskopavanja rova. Ovakav tip rješenja je naročito čest kod mostova.

Slika 1.9:24 Prohodni tunel1 – vodovi pod naponom; 2 – ptt vodovi; 3 – plinovod; 4 – toplovod; 5 – vodovod; 6 – kanalizacija

(2) Ispitivanje cjevovoda. Prije puštanja u pogon cjelokupna se vodovodna mreža ispituje na čvrstoću i vodonepropusnost tzv. tlačnom probom.

Prije potpunog zatrpavanja rova postepeno se ispituju pojedine dionice mreže, kako bi se u slučaju potrebe popravaka lakše detektiralo mjesto kvara i ne bi morala raskopavati cjelokupna mreža. Vremensko trajanje ispitivanja i veličina ispitnog tlaka propisani su za pojedine vrste cijevi.

(3) Dezinfekcija cjevovoda. Nova ili rekonstruirana vodovodna mreža mora se prije upotrebe podvrći dezinfekciji. Ovo se provodi tako da se dionice pune vodom koja sadrži 20 do 30 [mg] klora na litru vode. Kloriranje traje minimum 24 [h], a nakon toka se vodovodna mreža ispere čistom vodom.

1.9.6. PRIKAZIVANJE VODOOPSKRBNE MREŽE U PROJEKTU

Vodoopskrbna mreža se u projektu prikazuje:

(1) situacijskim planom,

(2) uzdužnim profilima cjevovoda,

(3) karakterističnim normalnim presjecima cjevovoda (za glavne i izvedbene projekte).

(1) Situacijski plan vodovodne mreže crta se na kotiranom situacijskom planu vodoopskrbnog područja (s izohipsama). U njega se unose:

(a) trase cjevovoda,

(b) brojevi čvorova (stalnih točaka),

(c) dimenzije profila i vrste cijevi za svaku dionicu između dva čvora,

(d) oznake i brojevi pojedinih grupa objekata na mreži (npr. zasunskih okana – ZO1, ZO2, ..., crpnih stanica – CS1, CS2, ...).

(e) posebni objekti na mreži (prijelazi preko rijeka i ispod željezničkih pruga, osiguranje cjevovoda),

(f) stacionaža.

Situacijski plan se obično crta na kartama mjerila 1:2500 do 1:5000 za studije i idejne projekte, a 1:500 do 1:1000 za glavne i izvedbene projekte.

Na posebnim se listovima crtaju sheme čvorova s fasonskim komadima i vodovodnim armaturama. Svaki čvor je obilježen istim brojem kao na situacijskom planu i na isti način je orijentiran.

(2) Uzdužni profili se crtaju za svaki cjevovod na posebno snimljenim uzdužnim profilima po trasi ugradnje cijevi. U njima trebaju biti upisani i ucrtani:

(a) brojevi čvorova (stalnih točaka) iz situacijskog plana,

(b) dimenzije profila i vrste cijevi po dionicama iz situacijskog plana,

(c) oznake i brojevi pojedine grupe objekata na mreži iz situacijskog plana,

(d) posebni objekti na mreži iz situacijskog plana,

(e) duljina dionice s nagibom dna rova i taj nagib u [‰],

(f) kote dna rova u [m n.m.] na prijelomima dna rova,

(g) kote terena u [m n. m.], na prijelomima terena,

(h) dubine iskopa u [m], na prijelomima dna rova,

(i) piezometarske kote u [m n.m.] i linije s iznosima piezometarskog pada u [‰].

(j) razmak profila u [m], na prijelomima pod (f) do (h),

(k) stacionaža.

Kod crtanja uzdužnih profila obično se uzima isto mjerilo za duljine u kojem je izrađen i situacijski plan, a za visine se najčešće odabire mjerilo 1:100.

(3) Karakteristični normalni presjeci obično se crtaju u mjerilu 1:5 do 1:50 (1:100), ovisno o dimenzijama profila i dubini iskopa. U njih se unosi:

(a) geometrija rova (širina, dubina i nagib stijenki),

(b) dimenzija profila i vrsta cijevi,

(c) dimenzija i struktura posteljice, zasipa do 30 [cm] iznad tjemena cijevi (ili zaštite cijevi) i nadsloja.