OPSKRBA VODOM I ODVODNJA I.

Prof. dr. sc. Živko Vuković, dipl. ing. građ.

ZAGREB, siječanj 2012.

1

2

3

4

Ova blistava voda što teče brzacima i rijekama nije samo voda, već krvnaših predaka. Ako vam prodamo zemlju, morate se sjetiti da je ova vodasveta morate reći svojoj djeci da je sveta da svaki odraz u blistavom jezerusveta, morate reći svojoj djeci da je sveta, da svaki odraz u blistavom jezerukazuje događaje i uspomene iz života moga naroda. Žubor vode glas je ocamoga oca.

(Poglavica Seattlea, 1854)

1. OPSKRBA VODOM1.1. UVOD

Opskrba vodom, vodoopskrba ili vodovod je sustav objekata i mjeraza osiguranje potreba vodom raznih potrošača.

Među mnogim granama suvremene tehnike usmjerenih na povećanje životnog standarda,urbanizaciju naselja i razvoj industrije, vodoopskrba zauzima istaknuto mjesto.

Opskrba stanovništva čistom (kvalitetnom) vodom ima prvenstveno veliku higijensku važnost, jerštiti ljude od raznih oboljenja koja se prenose vodom.

5

Osiguranjem i dovođenjem dovoljnekoličine vode u naseljeno mjestokoličine vode u naseljeno mjestoomogućuje se podizanje općegživotnog standarda čovjeka iuređenje njegovog okoliša.

Potrošnja vode utoliko je većaukoliko je voda dostupnija. Da bi sezadovoljile potrebe suvremenihvišemilijunskih gradova potrebne suvišemilijunskih gradova, potrebne suznatne količine vode, koje se dnevnomjere milijunima kubnih metara.

Radi osiguranja potrebne količineRadi osiguranja potrebne količinevode, kao i visoke zdravstvene(sanitarne) kvalitete pitke vode,naročita pažnja se posvećuje izboruprirodnih izvorišta njihovoj zaštiti odprirodnih izvorišta, njihovoj zaštiti odzagađenja, te eventualnoj potrebipoboljšanja kvalitete vode(kondicioniranja vode) navodovodnim uređajimavodovodnim uređajima.

6

Danas je u svijetu zdrave i čiste vode sve manje, uglavnom zbog kontinuiranog zagađivanja. S drugestrane, sve je veća potražnja i potrošnja novih količina vode, zbog povećanja broja stanovnika ik it t i d t ij lj i d tik i dkapaciteta industrije, poljoprivrede, energetike i dr.

Za definiranje potrebnih količina vode neophodno je što potpunije uzimanje u obzir svih mogućihpotrošača (pa i samih gubitaka vode iz vodoopskrbne mreže), koji vodu troše za najrazličitije potrebe.Međutim, pretežni se dio potrošnje vode može svesti na tri naredne kategorije:Međutim, pretežni se dio potrošnje vode može svesti na tri naredne kategorije:

(1) potrošnja vode za kućanske potrebe (opskrbu stanovništva)

(2) t š j d i d t ij k (t h l šk ) t b(2) potrošnja vode za industrijske (tehnološke) potrebe

(3) potrošnja vode za (3a) gašenje požara i (3b) vlastite potrebevodovoda

(1) Potrošnja vode za kućanske potrebe obuhvaća utrošak vodekoja se koristi za podmirenje životnih potreba stanovništva: piće,pripremu hrane (kuhanje), proizvodnju namirnica, pranje rublja iposuđa, održavanje osobe higijene i stana, zalijevanje vrtova i sl.,kao i potrošnju vode koja se koristi u komunalne svrhe: pranje ulica idvorišta, polijevanje parkova i travnjaka te sitnu industriju, zanatstvoi javne ustanove.

Potrošnja vode kod ove kategorije potrošača ovisi o nizu činilaca, odkojih su najutjecajniji: (a) klimatski uvjeti, (b) životni standard imentalitet potrošača, (c) aktivnost stanovništva, (d) cijena vode,(e) postojanje kanalizacije (f) kvaliteta i količina vode (g) osobine(e) postojanje kanalizacije, (f) kvaliteta i količina vode, (g) osobinevodoopskrbnog sustava i (h) mjerenje vode i gubici.

7

(2) Potrošnja vode za industrijske potrebe odnosi se na potrošnju vode u industrijskim pogonima (kaosirovina za izradu raznih proizvoda, proizvodnju i kondenzaciju vodene pare, hlađenje, ispiranje i sl.),

t t t ti i lj i di itdza transport te u energetici, poljoprivredi itd.

Udio industrije u ukupnoj potrošnji vode kod visoko razvijenih zemalja je dominantna i, općenitomožemo reći, raste s razvojem zemlje, regije ili grada.

(3a) Potrošnja vode za gašenje požara sastoji seod požarnih količina vode koje se u svijetu tretirajurazličito, manje ili više s velikim mjerama opreza, j j pzbog značaja ovog problema u pogledu zaštiteljudskih života i materijalnih dobara.

(3b) Potrošnja vode za vlastite potrebe vodovodaodnosi se na potrošnj ode pod eća kojeodnosi se na potrošnju vode poduzeća kojeupravlja vodovodom (vodoopskrbnim sustavom) i toza potrebe održavanja tehnološkog procesakondicioniranja vode, kao i cjelokupnog sustava.

U praksi ne postoje normativi koji propisuju ovekoličine, već se one određuju sukladnoprimijenjenoj tehnologiji kondicioniranja vode iosobinama vodoopskrbnih sustava, ili se koristep ,iskustva sa sličnih sustava.

Svaka od navedenih kategorija potrošača ima posebne zahtjeve u pogledu vodenih količina kvalitete iSvaka od navedenih kategorija potrošača ima posebne zahtjeve u pogledu vodenih količina, kvalitete i režima potrošnje, koje kod rješavanja vodoopskrbe treba detaljno razmotriti.

8

Tako npr. zahtjevi koji se postavljaju u smislu kvalitete vode ovise od karaktera njenog korištenja.

Vodi koju stanovništvo troši za piće postavljaju se u prvom redu zahtjevi sanitarnog karaktera, jertakova voda mora biti neškodljiva za zdravlje, tj. ne smije sadržavati patogene mikroorganizme,j j j j p g gmora biti bistra i bez boje i mirisa.

Kod industrijskih poduzeća o količini i kvaliteti korištene vode, te organizaciji vodoopskrbe, uznatnoj mjeri ovisi kvaliteta i cijena proizvoda. Time pravilna organizacija opskrbe vodomindustrijskih poduzeća ima i veliki ekonomski značajindustrijskih poduzeća ima i veliki ekonomski značaj.

Pretežan dio ove kategorije potrošača (npr. termoelektrane, željezare, rafinerije nafte) obično nepostavljaju visoke zahtjeve u pogledu kvalitete vode.

Za gašenje požara se može koristiti praktički voda bilo koje kvaliteteZa gašenje požara se može koristiti praktički voda bilo koje kvalitete.

Sve ove činjenice ukazuju na osjetnu složenost rješavanja vodoopskrbe, odnosno njezin prioritetkao vodnogospodarske grane.

9

1.2. VODOOPSKRBNI SUSTAVI

Vodoopskrbni sustav je sustav objekata i mjera povezanih ufunkcionalnu cjelinu s osnovnim ciljem osiguranja dovoljne količinej j g j jkvalitetne vode na što ekonomičniji način.

Vodoopskrbni sustav, slika 1.2::01, čine sljedeće glavne grupe objekata:Vodoopskrbni sustav, slika 1.2::01, čine sljedeće glavne grupe objekata:

(1) vodozahvati, kojima se voda zahvaća (kaptira) iz prirodnih izvorišta;

(2) t i ( t i ) k ji d i i ti k j ili d i išt d j t(2) crpne stanice (pumpne stanice), kojima se voda crpi i potiskuje ili od izvorišta do mjestakondicioniranja, spremanja, potrošnje i sl., ili između pojedinih objekata vodoopskrbnogsustava;

(3) uređaji za kondicioniranje vode, kojima se postiže zahtijevana kvaliteta vode;( ) j j , j p j ;

(4) vodospreme (rezervoari), koje imaju ulogu regulacijskih i pospremnih objekata u sustavuvodoopskrbe;

(5) glavna (magistralna) i razdjelna (distributivna) vodoopskrbna ili vodovodna mreža, s pratećim( ) g ( g ) j ( ) p , pobjektima, kojima se voda transportira između pojedinih objekata vodoopskrbnog sustava(glavna mreža) i distribuira potrošačima (razdjelna mreža).

10

Cjevovodi glavne mreže mogu biti dovodni (između izvorišta i uređaja za kondicioniranje vode iliizmeđu uređaja i vodospreme) i opskrbni (između vodospreme i naselja, odnosno distributivnemreže) te dovodno – opskrbni (za slučaj vodoopskrbnog sustava s protuvodospremommreže), te dovodno – opskrbni (za slučaj vodoopskrbnog sustava s protuvodospremom(kontrarezervoarom).

Slika 1.2::01 Definicijska shema vodoopskrbnog sustava1 - vodozahvat; 2(a) – niskotlačna crpna stanica; 2(b) – visokotlačna crpna stanica; 3 - uređaj za kondicioniranje vode; 4 - sabirni bazen; ( ) p ( ) p j j

5(a) – glavni dovodni cjevovod; 5(b) – glavni opskrbni cjevovod; 6 – vodosprema; 7- razdjelna mreža; 8 – potrošači; 9 – linija hidrostatičkog tlaka; 10 – linija hidrodinamičkog ili pogonskog tlaka

11

Slika 1.2::01 je načelnog karaktera, tako da ukonkretnom slučaju (ovisno o visinskom položajukonkretnom slučaju (ovisno o visinskom položajuvodozahvata, odnosno topografskim osobinamavodoopskrbnog područja) redoslijed objekata usustavu može biti i drukčiji od prikazanog. Isti takoneki od navedenih objekata mogu izostati kao nprneki od navedenih objekata mogu izostati, kao npr.uređaj za kondicioniranje, ako izvorišna vodazadovoljava tražene standarde kvalitete, ili npr.vodosprema, kada se voda crpkama (nakon ili bezkondicioniranja) izravno potiskuje u razdjelnu mrežukondicioniranja) izravno potiskuje u razdjelnu mrežu.

Ovi elementi reguliraju odnose u sustavu, koji sudefinirani tehničkim i ekonomskim razlozima pogonavodoopskrbnog sustava, i zajedno čine osnovnushemu vodoopskrbnog sustava.

Glavni činioci koji uvjetuju podjelu vodoopskrbnihsustava u pogledu dovođenja vode u vodoopskrbnopodručje jesu:

(a) pogonske osobine sustava: (a1) gravitacijski, (a2) potisni i (a3) kombinirani sustavi,

(b) vrsta vodoopskrbe: (b1) sustavi s otvorenom vodoopskrbom ili sustavi s jednokratnim

područje jesu:

(b) vrsta vodoopskrbe: (b1) sustavi s otvorenom vodoopskrbom ili sustavi s jednokratnimkorištenjem vode i (b2) sustavi sa zatvorenom (cirkulacijskom) vodoopskrbom ili sustavi svišekratnim korištenjem vode.

P dj l ti i k bi i t t b h titi d t j t j j d t žPodjelu na potisne i kombinirane sustave treba shvatiti dosta uvjetno, jer jedan sustav može uodređenim uvjetima rada biti samo potisni, a u drugima kombinirani, dakle gravitacijsko – potisni.Zato je u praksi ponekad prikladno takve sustave analizirati zajedno.

12

1.2.1. VODOOPSKRBNI SUSTAVI PREMA POGONSKOM REŽIMU

1.2.1 – 1. Gravitacijski vodoopskrbni sustavi

Kod gravitacijskih vodoopskrbnih sustava zbog djelovanja sile teže tečenje vode se primarnoKod gravitacijskih vodoopskrbnih sustava zbog djelovanja sile teže tečenje vode se primarnoodvija pod tlakom, slika 1.2::02, ili kombinirano (pod tlakom i sa slobodnim vodnim licem).

Dakle, tlačni režim je kod gravitacijskih vodoopskrbnih sustava najčešći i mora se iz funkcionalnihrazloga osigurati kod glavnih opskrbnih i razdjelnih cjevovoda, dok kod glavnih dovodnihcjevovoda, ako topografske prilike omogućuju, tečenje može biti i sa slobodnim vodnim licem(mada iz zdravstvenih razloga, pogotovo ako se radi o otvorenim kanalima, nije poželjno).

Prednosti gravitacijskog sustava su pouzdanost u radu i minimalni pogonski troškovi (bez utroškaelektrične energije)električne energije).

Kod prikaza sheme ovakvog sustava (što će važiti i za naredne), nije ucrtan uređaj zakondicioniranje vode, jer bi se zbog višestrukih mogućnosti njegovog smještaja broj prikazavodoopskrbnih sustava samo multiplicirao, ali bez bitnih pogonskih razlika. Lokacija uređaja zakondicioniranje je diktirana topografskim prilikama i veličinom (kapacitetom) uređaja, a obaveznaje prije rezervoara čiste vode.

13

Ovisno o visinskim odnosima u sustavu, slika 1.2::02(b), mogu se radi reguliranja tlačnih odnosa(ako bi tlak prelazio dopušteni) interpolirati prekidne komore, između vodozahvata i vodospreme,ili između vodospreme i potrošača Tada se dobije sustav s više visinskih zona tj zoniraniili između vodospreme i potrošača. Tada se dobije sustav s više visinskih zona, tj. zoniranivodoopskrbni sustav.

U gravitacijskom sustavu se može pojaviti i slučaj da su potrošači (naselje) između vodozahvata ivodospreme, slika 1.2::02(c). Tada se dobije sistem s protuvodospremom, gdje voda uvodospremu dotječe i iz vodospreme otječe istim cjevovodom. Kao što sa spomenute slike vidimo,i u ovome je slučaju moguć vodoopskrbni sustav bez prekidne komore, slika 1.2::02(c1), ili sprekidnom komorom, slika 1.2::02(c2).

14

Slika 1.2::02 Sheme gravitacijskih vodoopskrbnih sustava(a) tipični gravitacijski sustav; (b) zonirani gravitacijski sustav; (c) gravitacijski sustav s protuvodospremom

1 – vodozahvat; 2 – glavni dovodni cjevovod; 2(a) – glavni dovodno – opskrbni cjevovod; 3 – prekidna komora; 4 - vodosprema; 4(a) – protuvodosprema; 5 – glavni opskrbni cjevovod; 6 - razdjelna mreža; 7 – potrošači; 8 – linija hidrostatičkog tlaka; ( ) p p ; g p j ; j ; p ; j g ;

9 – linija hidrodinamičkog tlaka; 9(a) – linija hidrodinamičkog tlaka u satu najmanje potrošnje; 9(b) – linija hidrodinamičkog tlaka u satu najveće potrošnje

15

1.2.1 – 2. Potisni vodoopskrbni sustavi

Kod potisnog sustava, slika 1.2::03, voda se crpkama izravno (iz izvorišta) potiskuje potrošačima.

Ovi se sustavi uglavnom primjenjuju za manja naselja, izuzetno rijetko za veća, prvenstveno zbogznatnih pogonskih troškova uvjetovanih gotovo neprekidnim radom crpki.znatnih pogonskih troškova uvjetovanih gotovo neprekidnim radom crpki.

Slika 1.2:03 Shema potisnog sustava1 – vodozahvat; 2 – crpna stanica; 3 – glavni opskrbni cjevovod; 4 - razdjelna mreža; 5 – potrošači; 6 - linija hidrodinamičkog

tlaka u satu najmanje potrošnje; 7 – linija hidrodinamičkog tlaka u satu najveće potrošnje

16

1.2.1 – 2. Kombinirani vodoopskrbni sustavi

K d k bi i ih lik 1 2 04 ći liči i d i li č j d j ij k d l kKod kombiniranih su sustava, slika 1.2::04, mogući različiti podsustavi, ali tečenje vode je uvijek pod tlakom.

Slika 1.2::04 Sheme kombiniranih vodoopskrbnih sustava(a) kombinirani sustav s vodotornjem; (b) kombinirani sustav s protuvodospremom; (c) zonirani kombinirani sustav; (d) kombinirani

indirektni sustav; (e) zonirani kombinirani indirektni sustav; (f) kombinirani indirektni sustav s protuvodospremom

1 – vodozahvat; 2 – crpna stanica; 3 – glavni dovodni cjevovod; 3(a) glavni dovodno – opskrbni cjevovod; 4 – vodotoranj; 5 – vodosprema; 5(a) protuvodosprema; 6 – glavni opskrbni cjevovod; 7 – prekidna komora; 8 – razdjelna mreža;

9 – potrošači; 10 – linija hidrostatičkog tlaka; 11 – linija hidrodinamičkog tlaka; 11(a) – linija hidrodinamičkog tlaka u satu najmanje potrošnje; 11(b) linija hidrodinamičkog tlaka u satu najveće potrošnje17

U praksi je česta kombinacija potisnog i gravitacijskog sustava s vodotornjem, slika 1.2::04(a), gdjesve vodne količine treba crpsti, pošto je vodozahvat na nižim kotama od naselja. Primarna funkcijap , p j j jvodotornja je izravnanje potrošnje u odnosu na odabrani režim rada crpne stanice. Ovo jepouzdanija shema u odnosu na prethodnu, jer se iz vodotornja može osigurati (kratkotrajna)vodoopskrba u slučaju kvara crpki. Osim toga, ovakav je sustav i jeftiniji od potisnoga, jer se zbogdjelomičnog izravnanja potrošnje vode iz vodotornja smanjuje potrebni kapacitet crpne stanice ij g j p j j j j p p pomogućava njezin ekonomičniji pogon u razdobljima jeftinije električne energije.

Jedan od sustava je kombinacija potisnog i gravitacijskog sustava s protuvodospremom, slika1.2::04(b). Dotok u naselje je moguć istovremeno s obje strane ili odvojeno, ovisno o varijacijama upotrošnji i režimu rada crpne stanice Pogonske osobine ovoga sustava istovjetne su osobinamapotrošnji i režimu rada crpne stanice. Pogonske osobine ovoga sustava istovjetne su osobinamakombiniranog sustava s vodotornjem.

U odnosu na prethodnu shemu vodoopskrbnog sustava moguće je u slučaju nepovoljnih visinskihodnosa zoniranje sustava s dvije ili više crpnih stanica i vodosprema, slika 1.2::04(c).j j p p ( )

U praksi se javlja i kombinirani indirektni vodoopskrbni sustav, slika 1.2::04(d), kod kojega jevodozahvat odvojen od potrošača prirodnom preprekom (viši teren) na kojoj je (u načelu)vodosprema. Potisni dio vodoopskrbnog sustava je dovod vode do vodospreme, dok je opskrbagravitacijskagravitacijska.

Sukladno visinskim odnosima može se pojaviti potreba za interpolacijom crpnih stanica na potisnomdovodnom cjevovodu (višestupanjsko crpljenje) i prekidnih komora na opskrbnom cjevovodu(zoniranje), slika 1.2::04(e).

U odnosu na ovaj vodoopskrbni sistem moguća je i kombinacija s protuvodospremom, slika1.2::04(f).

Prijedlog sheme vodoopskrbnog sistema je prvi korak u rješavanju vodoopskrbne problematikenekog područja. Konačan odabir treba provesti tek nakon svestrane analize svih činilaca,prvenstveno ekonomskih, koji mogu utjecati na usvojeno rješenje.

18

1.2.2. VODOOPSKRBNI SUSTAVI PREMA VRSTI VODOOPSKRBE

1.2.2 – 1. Vodoopskrbni sustavi s otvorenom vodoopskrbom

Pod vodoopskrbnim sustavima s otvorenom vodoopskrbom, odnosno s jednokratnim korištenjemvode, podrazumijevamo sustave kod kojih voda namijenjena potrošačima ulazi samo jednom usustav vodoopskrbesustav vodoopskrbe.

To su svi prethodno analizirani vodoopskrbni sustavi, slike 1.2::01 do 1.2::04, čiji će funkcionalnielementi biti naknadno razmatrani.

Primjena ovih sustava je češća kod vodoopskrbe stanovništva dok se kod određenih vrstaPrimjena ovih sustava je češća kod vodoopskrbe stanovništva, dok se kod određenih vrstaindustrije koriste i cirkulacijski sustavi.

19

1.2.2 – 2. Vodoopskrbni sustavi sa zatvorenom vodoopskrbom

Kod sistema sa zatvorenom vodoopskrbom, slika 1.2::05, potrebe za vodom osiguravaju secirkulacijom već korištene vode, dok se ona iz vodozahvata koristi samo radi nadoknađivanjaizgubljene vode u procesu cirkulacije.

Slika 1.2::05 Shema sustava sa zatvorenom vodoopskrbom1 vodozahvat; 2 crpna stanica svježe vode; 3 dovod svježe vode; 4 crpna stanica za pročišćenu i svježu vodu;1 – vodozahvat; 2 - crpna stanica svježe vode; 3 – dovod svježe vode; 4 – crpna stanica za pročišćenu i svježu vodu;

5 – dovod pročišćene i svježe vode; 6 – industrijski pogon; 7 – odvod korištene vode; 8 – uređaj za pročišćavanje

20

Ovakvi se sustavi, kao što je istaknuto, češće primjenjuju u industriji nego u vodoopskrbistanovništva, odnosno kod korištenja vode za kućanske potrebe.

Naime, u slučaju vodoopskrbe stanovništva cirkulacijskim sistemima potrebno je već korištenuvodu prije njene ponovne distribucije potrošačima obavezno podvrći višestruko složenim i vrloskupim procesima pročišćavanja, što u znatnoj mjeri sužava mogućnost široke primjene ovakvihvodoopskrbnih sustava.

Osnovni razlozi primjene cirkulacijskih vodoopskrbnih sustava, prvenstveno u industrijske svrhe,jesu:

(a) nedovoljna izdašnost izvorišta za neprekidnu opskrbu,

(b) zahtjevi kvalitete vode koja cirkulira u proizvodnom procesu,

(c) pogonske osobine vodoopskrbnog sustava.

(a) Prvi se razlog odnosi na industrijske pogone koji koriste velike količine tehnološke vode, npr. urashladne svrhe, a koje količine izdašnost prirodnih izvorišta (u svrhu kontinuiranevodoopskrbe) ne može osigurati.vodoopskrbe) ne može osigurati.

(b) Drugi se razlog odnosi na kvalitetu vode koja se ispušta iz tehnološkog procesa. Ako jekvaliteta korištene (otpadne) vode loša, a uvjeti ispuštanja (zakonska regulativa) strogi, tadase pokazuje ekonomski povoljnije djelomično pročišćavanje korištene vode i njezino vraćanjep j p j j j p j j ju tehnološki ciklus, nego pročišćavanje do zahtjevnih kriterija i ispuštanje u prijemnik. To seposebno odnosi na slučajeve kada je iz korištene vode moguće dobiti odgovarajućesekundarne sirovine i/ili kada tehnološki proces ne zahtijeva visoku kvalitetu vode.

21

(c) Treći se razlog odnosi se na sisteme kod kojih se cjelokupne količine vode osiguravajucrpljenjem, što u slučaju velike udaljenosti vodozahvata i znatnih visinskih razlika, a s time iosjetnih pogonskih troškova, može uvjetovati opravdanost primjene cirkulacijskog sustava.j p g , j p p j j gDakle, ponekad je čak ekonomski povoljnije pročišćavanje korištene vode, nego li stalnocrpljenje svježe vode iz udaljenijeg izvorišta.

U svakom slučaju, odgovarajuće tehničko – ekonomske analize trebaju pokazati opravdanost

1.2.3. PROJEKTNO RAZDOBLJE

primjene ovakvog sustava vodoopskrbe.

Bitan parametar prilikom projektiranja vodoopskrbnih sustava je odabir projektnog razdoblja(projektnog perioda), kao razdoblja za koje projektiramo sustav i u kojemu će sustav uz ispravnoupravljanje i potrebna redovita održavanja tehnički funkcionirati.

Projektno razdoblje ovisi o nizu činilaca od kojih su najznačajniji:

(a) vijek trajanja pojedinih objekta i/ili opreme vodoopskrbnog sustava (koji u načelu nisui t j t i)istovjetni),

(b) mogućnost eventualno potrebnog proširenja (faznost izgradnje) objekata vodoopskrbnogsustava,

( ) š j t č t d blj k d ij t i k išt(c) ponašanje sustava u početnom razdoblju, kad nije potpuno iskorišten,

(d) porast broja stanovnika i potrošnje,

(e) kamate i otplata investicijskog duga,

(f) promjena vrijednosti novca.

Za praksu se mogu usvojiti orijentacijski podaci iz tablice 1.2::I.

22

VRSTA OBJEKATA OSOBINEPROJEKTNO RAZDOBLJE

Rp

[godina]

Glavni cjevovodi tuneli i Skupo i teško povećanjeGlavni cjevovodi, tuneli i otvoreni kanali

Skupo i teško povećanje kapaciteta 25 do 50

Vodozahvati, crpne stanice, vodospreme, uređaji za kondicioniranje vode

Uz pretpostavku manjeg porasta stanovništva i manje kamate (≤ 3 [%] godišnje)

20 do 25

Vodoopskrbni cjevovodi profila preko 300 [mm]

Zamjena manjih cijevi je kroz dulja razdoblja skuplja 20 do 25

Tablica 1.2::I Projektna razdoblja za objekte vodoopskrbnog sustava

Dulja projektna razdoblja se ne preporučuju jer se tada planski parametri vezuju za prognoze kojeDulja projektna razdoblja se ne preporučuju, jer se tada planski parametri vezuju za prognoze kojeteško da se temelje na konkretnim i preciznim podacima.

23

1.3. POTROŠNJA VODE

Potrošnja vode je količina (utrošak) vode po pojedinim kategorijamapotrošača, ili ukupno, izražena u vremenskoj jedinici.

Dakle, analiza potrošnje vode odnosi se na definiranjepotrebnih količina vode pojedinih kategorija potrošača, tj.:

(1) za kućanske potrebe (opskrba stanovništva)(1) za kućanske potrebe (opskrba stanovništva),

(2) za industrijske (tehnološke) potrebe,

(3) za (3a) gašenje požara i (3b) vlastite potrebe vodovoda.

Zato će se u nastavku prikazati metodologija proračunapotrošnje vode za sve tri kategorije potrošača.

24

1.3.1. POTROŠNJA VODE ZA KUĆANSKE POTREBE

Kao osnovni podaci kod određivanja potrošnje vode za kućanske potrebe koriste se:

(1) norma potrošnje vode izražena specifičnom potrošnjom vode,( ) p j p p j ,

(2) broj stanovnika.

(1) Specifičnu potrošnju vode, qsp [l stanovnik-1 d-1], definiramo kao utrošak vode po jednomstanovniku u jednim danu (24 [h]).

Ta se količina vode sastoji od utroška za najrazličitije potrebe i ovisi o stupnju sanitarno – tehničkeopremljenosti stanova kvaliteti i cijeni vode uređenju naselja postojanju kanalizacije klimatskimopremljenosti stanova, kvaliteti i cijeni vode, uređenju naselja, postojanju kanalizacije, klimatskimprilikama i sl.

Specifična potrošnja vode je osnovna veličina za funkcionalno dimenzioniranjevodoopskrbnog sustava.

O pravilnosti njenog određivanja ovisi i to da li će projektirani vodovod tokom svog projektnograzdoblje zadovoljiti tražene potrebe.

Određuje se prvenstveno na osnovi iskustva u eksploataciji postojećih vodovoda. U većini zemalja( )se regulira zakonskim propisima u skladu s veličinom naselja (grada). Kako kod nas takvi propisi

ne postoje, u praksi se koriste strane preporuke, kao npr. ruske, prema kojima je u tablici 1.3::Iprikazana specifična potrošnja vode ovisno o karakteru opreme zgrade sanitarno – tehničkimuređajima. Ove vrijednosti treba, dakako, shvatiti orijentacijski, jer su u konkretnim slučajevima

ć t d t jmoguća znatna odstupanja.

25

Karakter opreme zgrade sanitarno - tehničkim uređajima

Specifična potrošnjaqsp

[l stanovnik-1 d-1]

N lj d k j i lj d di iNaselja sa zgradama koje nisu opremljene vodovodima i kanalizacijom 30 do 50

Naselja sa zgradama opremljenim unutarnjim vodovodom i kanalizacijom bez kupaonice 125 do 150

Naselja sa zgradama opremljenim vodovodom, kanalizacijom i kupaonicom 150 do 230

Naselja sa zgradama opremljenim unutarnjim vodovodom, kanalizacijom i sistemom centralne opskrbe 250 do 400toplom vodom

Tablica 1.3::I Specifična potrošnja vode

Navedimo da su u literaturi dosta često specifičnom potrošnjom vode obuhvaćeni utrošci vode i zaostale kategorije potrošača. Međutim, takvo poimanje specifične potrošnje vode je više stvarmetodološkog pristupa nego nekih bitnih koncepcijskih razlika Jedino je bitno da se kodmetodološkog pristupa nego nekih bitnih koncepcijskih razlika. Jedino je bitno da se kododređivanja specifične potrošnje vode jasno istakne da li je u njoj sadržana samo potrošnja vode zastanovništvo ili su obuhvaćeni utrošci vode i za ostale kategorije potrošača, ponajprije industrije(poljoprivrede).

26

(2) Broj stanovnika vodoopskrbnog područja ovisi o lokalnim i općim socijalno ekonomskim(2) Broj stanovnika vodoopskrbnog područja ovisi o lokalnim i općim socijalno – ekonomskimfaktorima, te vremenski nije stalan.

Kao što je istaknuto, projektiranje vodoopskrbnog sustava se provodi za neko projektno razdobljekoje obično iznosi 20 do 25 (50) godina i gdje se najčešće pretpostavlja prirast stanovništva.

Dakle, problem se svodi na definiranje broja stanovnika vodoopskrbnog područja za usvojenoprojektno razdoblje, odnosno za konačnu fazu razvoja.

Do ovoga se podatka prvenstveno dolazi iz prostornog plana, a u slučaju da on ne postoji, ili se upogledu prognoze broja stanovnika ocijeni nerealnim, primjenjuje se neki od postupakaprognoziranja broja stanovnika.

Tako npr. pretpostavljajući geometrijski prirast, broj stanovnika, Nk, na kraju projektnog razdobljadefiniran je izrazom:definiran je izrazom:

pR

okpNN ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +=

1001 (1.3-01)

gdje su:

No - sadašnji broj stanovnika, [stanovnik],diš ji t t k i t [%] O j t i i liči lj ij ti i dp – godišnji postotak prirasta, [%]. Ovaj parametar ovisi o veličina naselja, razvijenosti privrede

(prvenstveno industrije i turizma), migracijskim kretanjima i sl.,Rp – projektno razdoblje, [godina].

27

Na osno i podataka o specifičnoj potrošnji ode q i broj stano nika N mog će je odreditiNa osnovi podataka o specifičnoj potrošnji vode, qsp, i broju stanovnika, Nk, moguće je odreditisrednju dnevnu potrošnju vode, Qsr [l d-1], primjenom izraza:

kNqQ = (1 3 02)kspsr NqQ

i srednju satnu potrošnju vode, qsr [l h-1], pomoću izraza:

(1.3-02)

2424kspsr

sr

NqQq ==

Međutim očito je da za hidrauličko dimenzioniranje pojedinih objekata vodoopskrbnog sustava

(1.3-03)

Međutim, očito je da za hidrauličko dimenzioniranje pojedinih objekata vodoopskrbnog sustava(kapacitet vodozahvata i crpki, volumen rezervoara, kapacitet uređaja za kondicioniranje vode,dimenzije glavnih i razdjelnih cjevovoda) treba poznavati i režim potrošnje vode.

Ova veličina ovisi o nizu činilaca povezanih s režimom života i djelatnošću ljudi. Radi toga varirap j j gpotrošnja vode, tj. oscilira (na više ili manje) od ranije iznijetih srednjih vrijednosti, slika 1.3::01.

28

Slika 1.3::01 Varijacija potrošnje vode tokom dana1 – manje naselje; 2 – veći grad bez industrije; 3 – veći grad s industrijom

Ta je činjenica izraženija ukoliko se razdoblje smanjuje s npr. godine ili mjeseca na dan ili sat iTa je činjenica izraženija ukoliko se razdoblje smanjuje s npr. godine ili mjeseca na dan ili sat iukoliko je manje naselje, odnosno manji broj stanovnika.

Tako se u manjim naseljima (uglavnom prigradskog i seoskog karaktera) znatno manje vode trošinoću nego li danju, a i u samome je danu veća potrošnje u jutarnjim, popodnevnim i kasnim

lij d i ti li i d d i i i lij d i ti N tposlijepodnevnim satima nego li u ranim dopodnevnim i ranim poslijepodnevnim satima. Nasuprottome, u velikim je gradovima ta oscilacija manja, ne samo danju, nego i u komparaciji s noćnompotrošnjom vode.

29

Količinu vode koja se godišnje troši u danima najveće potrošnje nazivamo najveća (maksimalna)dnevna potrošnja vode, Qmax [l d-1]. Dana je izrazom:p j , max [ ] j

srdsrd qKQKQ 24max ==

gdje je Kd [l] koeficijent neravnomjernosti najveće dnevne potrošnje.

(1.3-04)

g j j d [ ] j j j p j

Iskustvene vrijednosti ovog koeficijenta prikazane u tablici 1.3::II u funkciji veličine naselja,odnosno broja stanovnika.j

Količinu vode koja se troši u satu najveće potrošnje nazivamo najveća (maksimalna) satnapotrošnja vode, qmax [l h-1]. Dobije se prema izrazu:p j , qmax [ ] j p

2424max

maxksp

hdsrhdh

NqKKqKKQKq === (1.3-05)

gdje je Kh [l] koeficijent neravnomjernosti najveće satne potrošnje, tablica 1.3::II.

30

Veličina naselja (potrošača)Koeficijent neravnomjernosti

K Kj (p )

Kd

[1]Kh

[1]

Ljetovališta i toplice 1.6 do 1.7 2.5

Sela i manja naselja 1.5 do 1.6 2.0

Gradovi ispod 25 000 stanovnika 1.4 do 1.3 1.6

Gradovi od 25 000 do 50 000 stanovnika 1.3 do 1.4 1.4

Gradovi od 50 000 do 100 000 stanovnika 1.3 1.3

Gradovi preko 100 000 stanovnika 1.2 1.2

Tablica 1.3::II Vrijednosti koeficijenata neravnomjernosti najveće dnevne i najveće satne potrošnje vode

Fedorov (1968) je analizirajući varijacije satne i dnevne potrošnje vode došao do empirijskogizraza kojime definira ukupni (dnevni i satni) koeficijent neravnomjernosti potrošnje, K [1], kao:

121.069.2

srQK = (1.3-06)

gdje je srednja dnevna potrošnja vode, Qsr, izražena u [l s-1]. Vidljivo je da vrijednost koeficijenta,K, opada povećanjem potrošnje, i obrnuto, što je sukladno i s vrijednostima koeficijenata Kd i Kh iztablice 1.3::II.

31

Š1.3.2. POTROŠNJA VODE ZA INDUSTRIJSKE POTREBE

Kod određivanja potrošnje vode za industrijske potrebe samo iz literature treba biti veoma obazriv,jer potrošnja vode po jedinici proizvoda znatno varira i često je vrlo različita čak i u analognimpoduzećima, budući da ovisi od tipa primijenjene opreme, sheme tehnološkog procesa i lokalnihuvjeta.

Zato se potrošnja vode u industriji najbolje određuje anketom kod proizvodnih tehnologa dakle naZato se potrošnja vode u industriji najbolje određuje anketom kod proizvodnih tehnologa, dakle, nalicu mjesta (posebno od slučaja do slučaja), respektirajući konkretne zahtjeve, jer razlike u odnosuna uobičajene prosječne vrijednosti mogu biti višestruke.

Također se često količine vode potrebne za industriju moraju računati za pojedine grupe poduzećakoja postavljaju različite zahtjeve u smislu kvalitete vode. Zato je (pogotovo ako se radi o velikimkoličinama) ekonomski neprihvatljivo i vodu za industrijsku potrošnju kondicionirati do zahtijevanihstandarda za pitku vodu, ako taj stupanj kvalitete nije potreban.

Za ilustraciju potrošnje vode u tehnološke svrhe navest će se podatak iz literature da npr tvornicaZa ilustraciju potrošnje vode u tehnološke svrhe navest će se podatak iz literature da npr. tvornicacrne metalurgije na 1 [kg] gotovog proizvoda prosječno troši 150 do 165 [l] vode, tvornica papirana 1 [kg] fina papira prosječno troši 700 do 1000 [l] vode, a tvornica automobila potroši zaproizvodnju jednog automobila oko 150 000 [l] vode.

32

1 3 3 POTROŠNJA VODE ZA GAŠENJE POŽARA I ZA V ASTITE POTREBE VODOVODA1.3.3. POTROŠNJA VODE ZA GAŠENJE POŽARA I ZA VLASTITE POTREBE VODOVODA

1.3.3 - 1. Potrošnja vode za gašenje požara

Načelo određivanja potrebne količine vode za gašenje požara bitno serazlikuje od načela normiranja prethodno analiziranih potrošnji vode.

Kod suvremenih sustava za gašenje požara predviđa se njegovo gašenjeKod suvremenih sustava za gašenje požara predviđa se njegovo gašenje(a) vanjskom hidrantskom mrežom i (b) unutarnjom hidrantskom mrežom.

Zahtjevi za hidrantske mreže za gašenje požara i slučajevi u kojima se zazaštitu požara obvezatno primjenjuje hidrantska mreža za gašenje požarap p j j j g j ppropisano je Pravilnikom o hidrantskoj mreži za gašenje požara (NN 8/06).

Ovime se Pravilnikom, između ostaloga, propisuju tri temeljna parametraza gašenje požara hidrantskom mrežom:za gašenje požara hidrantskom mrežom:

(1) potrebna količina vode (protok) za gašenje požara hidrantskommrežom, koja je u funkciji specifičnog požarnog opterećenja,

(2) najmanji tlak kod potrebne požarne količine vode(2) najmanji tlak kod potrebne požarne količine vode,(3) najmanje trajanje za koje je potrebno osigurati propisani protok i tlak.

33

Specifično požarno opterećenje, Psp [J m-2], je izraženo toplinom koja se može razviti u nekojelementarnoj jedinici – prostoriji (npr sobi hali skladištu) svedeno na 1 [m2] tlocrtne površine teelementarnoj jedinici prostoriji (npr. sobi, hali, skladištu), svedeno na 1 [m ] tlocrtne površine teprostorije. Određuje se sukladno HRN U. J1. 030, ovisno o karakteristikama gorivih materijala odkojih je izvedena i opremljena građevina, te materijala za koje je građevina namjenski izgrađena.

Potrebna količina vode za gašenje požara hidrantskom mrežom mora se osigurati neovisno od i t š či k ji k blj j d i i t i ( d )drugim potrošačima koji se opskrbljuju vodom iz istog izvora (vodospreme).

(a) Vanjska hidrantska mreža za gašenje požara izvodi se izvan građevine i/ili prostora koji se štiti,a završava (a1) nadzemnim ili (a2) podzemnim hidrantom.

Za zaštitu građevine i/ili prostora vanjskom hidrantskom mrežom za gašenje požara potrebno jeosigurati najmanje protok, ovisno o (i) specifičnom požarnom opterećenju i (ii) tlocrtnoj površiniobjekta koji se štiti, čije su vrijednosti prikazane u tablici 1.3::III, a u trajanju od najmanje 2 [h].

Specifično požarnoopterećenje

[MJ m-2]

Najmanji protok, [l s-1], ovisno o tlocrtnoj površini objekta, [m2], koji se štiti

≤ 100101do

300

301 do500

501 do

1 000

1 001do

3 000

3 001 do

5 000

5 001do

10 000› 10 000

≤ 200 10 10 10 10 10 10 10 15

≤ 500 10 10 10 10 15 20 20 25

≤ 1 000 10 10 10 15 20 20 25 30

≤ 2 000 10 10 15 20 25 30 35 *≤ 2 000 10 10 15 20 25 30 35 *

> 2 000 10 15 20 30 30 35 * *

Legenda:*- potrebno proračunati protok za svaki pojedini objekt

Tablica 1.3::III Potrebna količina vode za gašenje požara vanjskom hidrantskom mrežom

34

Za propisani minimalni protok i trajanje, najmanji tlak na izlazu iz bilo kojeg nadzemnog ilipodzemnog hidranta ne smije biti manji od 2.5 [bara].

Pri navedenom tlaku i trajanju, za zaštitu naseljenih mjesta vanjskom hidrantskom mrežom zagašenje požara, potrebno je osigurati protok od najmanje 10 [l s-1].

(b) Unutarnja hidrantska mreža za gašenje požara izvodi se u objektu koji se štiti a završava(b) Unutarnja hidrantska mreža za gašenje požara izvodi se u objektu koji se štiti, a završava(b1) bubnjem s namotanim cijevima stalnog presjeka i mlaznicom ili (b2) vatrogasnom cijevi saspojnicama i mlaznicom.

Na najnepovoljnijem mjestu svakog požarnog sektora unutarnja hidrantska mreža za gašenje požaraj p j j j g p g j g j pmora imati najmanje protok, ovisno o specifičnom požarnom opterećenju, prema tablici 1.3::IV, a utrajanju od minimum 1 [h].

Specifično požarnoSpecifično požarno opterećenje

[MJ m-2]≤ 300 ≤ 400 ≤ 500 ≤ 600 ≤ 700 ≤ 800 ≤ 1 000 ≤ 2 000 > 2 000

Najmanji protok mlaznicom 25 30 40 50 60 100 150 300 450

[l min-1]

Tablica 1.3::IV Potrebne količine vode za gašenje požara unutarnjom hidrantskom mrežom

Najmanji tlak na mlaznici kod propisanog minimalnog protoka i trajanja također kao i kod vanjskeNajmanji tlak na mlaznici kod propisanog minimalnog protoka i trajanja, također kao i kod vanjske hidrantske mreže, ne smije biti manji od 2.5 [bara].

35

1.3.3 – 2. Potrošnja vode za vlastite potrebe vodovoda

Ova se potrošnja odnosi na količinu vode koje svaki vodoopskrbni sustav troši na pranje (ispiranje)i izvedbu (rekonstrukciju) vodovodnih objekata.

Kao što je istaknuto, u praksi ne postoje odgovarajući normativi koji propisuju ove količine, već seone određuju sukladno iskustvu. Orijentacijski, ova potrošnja iznosi 5 do 10 [%] srednje dnevnepotrošnje, Qsr.

36

1.3.4. PROJEKTNE KOLIČINE VODE

Prilikom hidrauličkog dimenzioniranja vodoopskrbnih objekata razmatraju se slijedećekoličine vode:

(1) najveća dnevna potrošnja, Qmax, za hidrauličkodimenzioniranje:

(a) vodozahvata,

(b) crpnih stanica (za sve vodoopskrbne sustave

osim potisnih),

(c) uređaja za kondicioniranje vode,( ) j j ,

(d) vodosprema,

(e) glavnih dovodnih cjevovoda koji povezuju ove

objekteobjekte.

(2) najveća satna potrošnja, qmax, za hidrauličkodimenzioniranje:

(a) crpnih stanica (kod potisnih sustava),

(b) glavnih opskrbnih cjevovoda,

(c) glavnih dovodno – opskrbnih cjevovoda(c) glavnih dovodno – opskrbnih cjevovoda,

(d) razdjelnih mreža.

37

1.4. IZVORIŠTA

Izvorište je lokacijski definiran dio prostora s kojega se mogu dobiti određene količine vode namijenjene vodoopskrbi.

U načelu, izbor izvorišta je jedan od najsloženijih i najodgovornijihzadataka kod rješavanja vodoopskrbe, budući da on u velikojmjeri određuje karakter vodoopskrbnog sustava, a time i njegoveinvesticijske i pogonske troškove.

Svako vodoopskrbno izvorište treba osigurati:

(a) potrebne količine kvalitetne vode, uzimajući u obzir porastbroja stanovnika, odnosno porast potrošnje vode,

(b) neprekidnost vodoopskrbe,

(c) sanitarno – higijensku sigurnost kvalitete vode,

(d) što manje investicijske i pogonske troškove dobivanja vode,

(e) uklapanje u vodno gospodarenje šireg područja.

Osnovni pokazatelji vrijednosti izvorišta su kvaliteta i količinavode.

38

Po prirodi porijekla vode, uobičajena je podjela izvorišta na:

(1) atmosferska izvorišta,

(2) površinska izvorišta,

(3) podzemna izvorišta.

(1) Porijeklo vode atmosferskih izvorišta je od oborina, u prvom redu kiše, a u nekim slučajevima isnijega.

U načelu, atmosferska se izvorišta koriste u nedostatku drugih izvorišta, uglavnom za manjanaselja.

(2) U površinska izvorišta ubrajamo:

(a) rijeke,

(b) jezera (prirodne akumulacije), umjetne akumulacije

i kanale,

(c) mora (oceane).

39

U osnovi, prve dvije skupine ove vrste izvorišta (rijeke, jezera, akumulacije i kanale) karakterizirajurelativno velike oscilacije kvalitete vode koja izravno ovisi o jačini oborina (kiše i snijega),površinskom onečišćenju koje oborine slijevanjem ponesu sa sobom, te količini otpadnih vodanaselja i industrijskih pogona koje se mogu upuštati u pojedino površinsko izvorište.

Uz ove opće osobine površinskih izvorišta postoje i neke posebne.

Tako je karakteristično svojstvo riječne vode njena relativno visoka mutnoća (naročito u vrijemevelikih voda), veliki sadržaj organskih tvari i bakterija, a često je prisutna i obojenost.

Vode jezera, umjetnih akumulacija i kanala imaju u pravilu nizak sadržaj lebdećih čestica, dakle nisku mutnoću, izuzev priobalnih zona gdje se u određenim meteorološkim prilikama (vjetar) mutnoća pojavljuje kao posljedica valovanja.

Jezera mogu biti vrlo kvalitetna izvorišta, naročito ako su planinskog porijekla.

Morska voda se zbog sadržaja znatnih količina mineralnih soli može u nekondicioniranom obliku jedino koristiti u tehnološkim procesima (npr. za hlađenje), za rekreacijske potrebe ili za gašenje požara. U slučaju korištenja morske vode za opskrbu stanovništva potrebno ju je podvrći vrlo skupim procesima kondicioniranja (desalinizaciji).

40

Prema tome, očito je da vodu dobivenu iz površinskih izvorišta treba (u pravilu) prije njezinedistribucije potrošačima podvrći kondicioniranju, tako da su pored investicijskih prisutni i relativnovisoki pogonski troškovi.

(3) U podzemna izvorišta ubrajamo:

(a) podzemne vode sa slobodnim vodnimlicem,

(b) podzemne vode pod tlakom (arteške isubarteške vode),

(c) izvorske vode.

Podzemna izvorišta se općenito za vodoopskrbu smatraju najprikladnijim, tako da ih je zbogslijedećih razloga potrebno preferirati:

(i) vodonosi su slojevi najčešće površinski zaštićeni debljim slojem od izravnih onečišćenja,

(ii) (načelno) izdašne količine podzemnih voda su vrlo često prirodno filtrirane (bezbojne i bezmutnoće), tj. kvaliteta vode (fizikalno – kemijska i mikrobiološka svojstva) je daleko bolja uodnosu na površinske vode, tako da obično ne zahtijevaju višestruke i skupe fazekondicioniranja,

(iii) podzemne vode često izbijaju na površinu, zbog čega zahvatne građevine nisu skupe,

(iv) lokacija nalazišta podzemnih voda je najčešće povoljna (visinski i po udaljenosti) sprampotrošača, tako da se voda uglavnom transportira bez većih pogonskih troškova.

41

Jedino su u pogledu kvalitete problematične podzemne vode kraških izvora u slučaju kada onepredstavljaju izlaz ponornica, koje su u stvari površinska (lažna podzemna) voda.

Neovisno o kojoj se vrsti izvorišta radi, potrebno je kod njegovog konačnog odabira u svrhuvodoopskrbe prikupiti opsežne geološke, hidrogeološke i geomehaničke podloge, kako bi seraspolagalo s bitnim podacima o iskoristivosti i uvjetima izgradnje vodozahvatnog objektaodređenog izvorišta.

Kod analize izvorišta svakako treba spomenuti i problem koji je danas, zbog stalnog povećanjaonečišćenja, sve prisutniji, a to je problem zaštite izvorišta.

Zaštita izvorišta ostvaruje se organiziranjem zona zdravstvene zaštite izvorišta na slivnimpodručjima.

Te zone predstavljaju posebno izdvojene prostore koji obuhvaćaju vodoprijemnik (koji se koristikao izvorište) i dio slivnog područja koje ga napaja. Na takvom je prostoru propisan zdravstvenirežim koji garantira zaštitu izvorišta od onečišćenja (zagađenja) i održavanje potrebne kvalitetevode.

Zato svaka projektna dokumentacija vodoopskrbe mora u skladu sa zakonskom regulativom kaosastavni dio sadržavati i projekt zaštite izvorišta – Elaborat zona sanitarne zaštite, čija je izradapropisana Pravilnikom o uvjetima za utvrđivanje zona sanitarne zaštite izvorišta (NN 66/11).

42

1.5. VODOZAHVATI

Vodozahvati su građevine kojima se zahvaća vode iz izvorišta i usmjerava prema potrošačima.

Vrsta vodozahvata ovisi o karakteru izvorišta, tako da razlikujemo:, j

(1) vodozahvate atmosferskih izvorišta,

(2) vodozahvate površinskih izvorišta,

(3) vodozahvate podzemnih izvorišta.

1.5.1. VODOZAHVATI ATMOSFERSKIH IZVORIŠTA1.5.1. VODOZAHVATI ATMOSFERSKIH IZVORIŠTA

Primjena ovih vodozahvata je najčešća na krškim terenima i primjerena za manja naselja.

Osnovu vodozahvata atmosferskih izvorišta čini zahvatna građevina čija je površina obrađena dag j j pprihvati i usmjeri pale oborine prema jednoj točki, slika 1.5::01.

43

Slika 1.5::01 Vodozahvat atmosferskih izvorišta(a) zahvatna građevina; (b) cisterna

1 sabirna površina; 2 odvod sakupljene vode; 3 muljni ispust; 4 ograda; 5 obodni kanal; 6 sabirna komora1 – sabirna površina; 2 – odvod sakupljene vode; 3 – muljni ispust; 4 – ograda; 5 – obodni kanal; 6 – sabirna komora (vodosprema); 7 – dovod sakupljene vode; 8 – zahvatna komora; 9 – pješčani filtar

44

Izraz čatrnja ili gustirna upotrebljava se kao sinonim za vodozahvat koji se sastoji od zahvatnegrađevine (sabirne površine) i cisterne za vodu. Cisternom se rješava varijacija u potrošnji vode uodnosu na prispjelu količinu palih oborina.

Funkcionalne dimenzije ovih građevina načelno se određuju pomoću računa vjerojatnosti zanajdužu sušu i najmanje godišnje oborine u projektnom razdoblju (15 do 30 godina). No, u praksise pristup pojednostavljuje pretpostavljajući da najdulja suša traje m [d] (obično m = 90 [d]), ase pristup pojednostavljuje pretpostavljajući da najdulja suša traje m [d] (obično m 90 [d]), apodatak o najmanjoj godišnjoj visini oborina, Hg,min [mm], za usvojeno projektno razdoblje dobije seobradom podataka s najbliže kišomjerne stanice.

Ako je Nk [stanovnik] broj stanovnika na kraju projektnog razdoblja, qsp [l stanovnik-1 d-1] specifičnat š j d i [1] k fi ij t tj j bi ši d j j i i i l t b

365 spk qNA

potrošnja vode i c [1] koeficijent otjecanja sa sabirne površine, onda je njezina minimalno potrebnaveličina, Ap [m2], definirana izrazom:

(1.5-01)min,g

p HcA =

Volumen cisterne, Vc [m3], treba biti dostatan za cjelokupnu potrošnju u vrijeme suše, tj. m [d], tako

(1.5 01)

Volumen cisterne, Vc [m ], treba biti dostatan za cjelokupnu potrošnju u vrijeme suše, tj. m [d], takoda je definiran izrazom:

mqNV spkc310−= (1.5-02)

45

Sabirne površine i cisterne izvode se od vodonepropusnog betona. Također je potrebno sabirnupovršinu zaštiti ogradom visine barem 1 5 [m] a cisternu zatvoriti (iz zdravstvenih razloga) ipovršinu zaštiti ogradom visine barem 1.5 [m], a cisternu zatvoriti (iz zdravstvenih razloga) iugraditi pješčani filtar ispred zahvatne komore (radi dobivanja filtrirane vode). Kod cisterne seizvodi i termička izolacija koja se uglavnom postiže nasipavanjem sloja zemlje debljine cca 0.5 [m].

1.5.2. VODOZAHVATI POVRŠINSKIH IZVORIŠTA

Vodozahvate površinskih izvorišta možemo klasificirati na:

(1) vodozahvate na rijekama (prirodnom ili reguliranom stanju),

(2) vodozahvate na (2a) jezerima (prirodnim akumulacijama) (2b) umjetnim akumulacijama i(2) vodozahvate na (2a) jezerima (prirodnim akumulacijama), (2b) umjetnim akumulacijama i(2c) kanalima,

(3) vodozahvate na morima.

Pored ovih postoje i vodozahvati površinskih izvorišta koji se u samoj tehnici zahvaćanja vode vrlomalo razlikuju od navedenih, ali sadrže određene specifičnosti, kao npr.:

(i) vodozahvati na planinskim potocima koji su u pravilu nezagađeni i predstavljaju idealna(i) vodozahvati na planinskim potocima, koji su u pravilu nezagađeni i predstavljaju idealnarješenja za opskrbu vodom. Nedostatak im je što su često vrlo udaljeni od potrošača,

(ii) vodozahvati na plitkim riječnim tokovima.

46

1.5.2 – 1. Vodozahvati na rijekama

Kod projektiranja riječnih vodozahvata potrebno je da uz prethodno navedene opće značajke:

(i) položaj vodozahvata osigurava ravnomjerno optjecanje vode oko samog objekta(i) položaj vodozahvata osigurava ravnomjerno optjecanje vode oko samog objekta,

(ii) suženje korita rijeke uvjetovano prisustvom vodozahvata bude minimalno, kako ne bi dolazilodo deformacija riječnog korita,

(iii) vodozahvat bude smješten uzvodno od mjesta upuštanja otpadnih voda u vodotok(iii) vodozahvat bude smješten uzvodno od mjesta upuštanja otpadnih voda u vodotok,

(iv) vodozahvat bude izveden na mjestu u riječnom koritu na kojemu se ne primjećuje intenzivnotaloženje riječnog nanosa i ne dešava rušenje obale (kao rezultat odronjavanja ili klizanja),

(v) vodozahvat ne bude lociran na mjestu gdje se formira ili nagomilava led(v) vodozahvat ne bude lociran na mjestu gdje se formira ili nagomilava led,

(vi) vodozahvat na plovnim rijekama bude smješten izvan plovnog puta.

Prema tome pravilan izbor riječnog vodozahvata moguć je jedino na osnovi detaljne analizePrema tome, pravilan izbor riječnog vodozahvata moguć je jedino na osnovi detaljne analizespomenutih značajki i njihovom kompleksnom sagledavanju.

Danas još ne postoji sasvim određena i opće prihvaćena klasifikacija vodozahvata na rijekama.Razlog tome leži u činjenici što postoje značajne specifičnosti projektiranih i izvedenih riječnihg j p j j p p j jvodozahvata.

Međutim, generalno se ipak mogu nazrijeti četiri osnovne vrste riječnih vodozahvata:

47

(1) fiksni priobalni vodozahvati,

(2) vodozahvati u riječnom koritu,

(3) plovni vodozahvati,

(4) pokretni priobalni vodozahvati.

U praksi su najčešći slučajevi prve dvije vrste vodozahvata.

(1) Fiksni piobalni vodozahvati slika 1 5::02 lociraju se na obalnom pokosu i zahvaćaju vodu(1) Fiksni piobalni vodozahvati, slika 1.5::02, lociraju se na obalnom pokosu i zahvaćaju voduneposredno iz riječnog korita. Crpke, pomoću kojih se voda transportira do uređaja zakondicioniranje vode, mogu biti smještene u posebnoj zgradi crpne stanice, kao što je prikazanona slici 1.5::02(a), ili u samom vodozahvatu, slika 1.5::02(b), (c), i (d).

48

Slika 1.5::02 Sheme fiksnih priobalnih vodozahvata(a) sa crpkama u posebnoj zgradi; (b), (c) i (d) sa crpkama u vodozahvatu

1 zahvatna komora; 2 ulazni otvori s rešetkama; 3 mreža; 4 pregrada; 5 usisna cijev; 6 crpni spremnik; 7 crpka;1 – zahvatna komora; 2 – ulazni otvori s rešetkama; 3 – mreža; 4 – pregrada; 5 – usisna cijev; 6 – crpni spremnik; 7 – crpka; 8 – zgrada crpne stanice; 9 – potisni cjevovod; NV – niski vodostaj; VV – visoki vodostaj; Hst,us – usisna statička visina dizanja

Osnovni dio ove vrste vodozahvata je zahvatna komora, obično armiranobetnoska, čiji prednji zidzalazi neposredno u riječno korito U zahvatnu komoru voda ulazi kroz otvore s rešetkamazalazi neposredno u riječno korito. U zahvatnu komoru voda ulazi kroz otvore s rešetkama,smještenim u prednjem zidu, i zahvaća crpljenjem kroz usisnu cijev. Rešetke su ugrađene radisprečavanja ulaska u zahvatnu komoru relativno krupnijih predmeta koje pronosi rijeka.

49

Time se istovremeno obavlja i prethodno grubo mehaničko čišćenje vode. Također, radizadržavanja nečistoća koja se nalazi u vodi (npr. planktoni, vodno bilje), odnosno zbog zaštiteusisnih cijevi i crpnih agregata u pregradi koja dijeli zahvatnu komoru od crpnog spremnikausisnih cijevi i crpnih agregata, u pregradi koja dijeli zahvatnu komoru od crpnog spremnika(crpnog bazena) dodatno se ugrađuju mreže.

Fiksni priobalni vodozahvati s crpkama u samom vodozahvatu, slika 1.5::02 (b), (c), i (d),primjenjuju se u slučaju povoljnih geomehaničkih prilika. Zgrada crpne stanice može bitiprislonjena uz vodozahvat, slika 1.5::02(b), ili s njima konstrukcijski činiti cjelinu, slika 1.5::02(c) i(d).

Da bi se osigurala neprekidna opskrba vodom potrebne su barem dvije zahvatne komore s po dvacrpna bazena s crpkamacrpna bazena s crpkama.

Kod rješenja vodozahvata prikazanih na slici 1.5::02(c) i (d) potrebno je za smještaj crpki izvestivodonepropusne komore.

Primjena vertikalnih (centrifigalnih) crpki slika 1 5::02(d) omogućuje znatno smanjenje volumenaPrimjena vertikalnih (centrifigalnih) crpki, slika 1.5::02(d), omogućuje znatno smanjenje volumenaobjekta.

(2) Vodozahvati u riječnom koritu, slika 1.5::03, karakterizirani su lociranjem zahvatne građevine(vodozahvatne glave) u riječnom koritu.

Ova vrsta vodozahvata najčešće se primjenjuje kod relativno blago nagnutih obala, gdje sepotrebne dubine za zahvaćanje vode nalaze na većoj udaljenosti od obale.

50

Slika 1.5::03 Shema vodozahvata u riječnom koritu(a) vodozahvat; (b) detalj vodozahvatne betonske glave

1 – vodozahvatna glava; 2 – gravitacijski tlačni cjevovod; 3 – sabirna komora; 4 – usisna cijev; 5 – crpni spremnik; 6 – crpna stanica; 7 – potisni cjevovod; 8 – rešetka; 9 – ulazni difuzor

(difuzor = završni, prorupčani ili rešetkom opremljeni dio cjevovoda)

U koritu rijeke, na odabranom mjestu zahvaćanja vode, izvodi se vodozahvatna glava na koju se(do sabirne komore) nastavlja gravitacijski tlačni cjevovod. Cjelokupna konstrukcija i oprema(do sabirne komore) nastavlja gravitacijski tlačni cjevovod. Cjelokupna konstrukcija i opremavodozahvata ove vrste je u biti istovjetna fiksnom priobalnom vodozahvatu sa slike 1.5::02, srazlikom što voda ne ulazi kroz otvore nego gravitacijskim cjevovodom.

Radi neprekidnosti vodoopskrbe potrebna su barem dva gravitacijska cjevovoda s po dvije crpke.

51

U određenim uvjetima (obalni profil, amplitude vodnih razina) moguće je kod visokih vodostajavodu zahvaćati i kroz otvore predviđene u prednjem zidu sabirne komore, slika 1.5::04, dakle, kaoi kod fiksnog priobalnog vodozahvata.

Slika 1.5::04 Shema kombiniranog vodozahvata u riječnom korituSlika 1.5::04 Shema kombiniranog vodozahvata u riječnom koritu(a) vodozahvat; (b) detalj armiranobetonske vodozahvatne glave

1 – vodozahvatna glava; 2 – gravitacijski tlačni cjevovod; 3 – sabirna komora; 4 – usisna cijev; 5 – crpni spremnik; 6 – ulazni otvor s rešetkom; 7 – rešetka; 8 – ulazni difuzor

(3) Plovni vodozahvati, slika 1.5::05, sastoje se od crpki postavljenih na baržu ili ponton, tako dase visinski položaj crpki mijenja s oscilacijama vodostaja, pri čemu usisna visina ostaje stalna, dokse potisna visina mijenja promjenom vodostaja (niži vodostaj – veća potisna visina, i obrnuto).

O d h t t b č l j titi ij č i lj i dj li i i ćOve vodozahvate treba uz načelu smjestiti u riječnim zaljevima gdje su eliminirana mogućaoštećenja vodozahvata prouzrokovana udarom leda ili balvana koje pronosi voda.

52

Slika 1.5::05 Shema plovnog vodozahvata1 – usisna cijev; 2 – crpna stanica; 3 – barža ili ponton; 4 – elastični potisni cjevovod1 – usisna cijev; 2 – crpna stanica; 3 – barža ili ponton; 4 – elastični potisni cjevovod

Radi zadržavanja plovne crpne stanice na jednom mjestu potrebno je njeno osiguranje sidrima.

(4) Pokretni priobalni vodozahvati su rješenja tipa uspinjače slika 1 5::06 Crpke su smještene na(4) Pokretni priobalni vodozahvati su rješenja tipa uspinjače, slika 1.5::06. Crpke su smještene nakolicima ili vagonu koji se u granicama promjene vodostaja kreću po kolosijeku položenomokomito na riječni tok. Voda se zahvaća crpkama iz rijeke kroz krajeve usisnih cijevi zaštićenihsitima.

Uzduž kolosijeka se polaže fiksni potisni cjevovod s vertikalnim odvojcima na koje se priključujeelastični potisni cjevovod. Pri potiskivanju vode u jedan od odvojaka, ostali su zatvoreni.

53

Slika 1.5::06 Shema pokretnog priobalnog vodozahvata1 – pokretna crpna stanica; 2 – vitlo; 3 – usisna cijev; 4 – fiksni potisni cjevovod; 5 – vertikalni odvojci;

6 – elastični potisni cjevovod; 7 – kolosijek

Vrijeme zadržavanja vagona ili kolica na jednom mjestu vertikalne pozicije istovjetno je trajanjupripadnog vodostaja.

1.5.2 – 2. Vodozahvati na jezerima, umjetnim akumulacijama i kanalima

Kod zahvaćanja vode iz jezera, umjetnih akumulacija i kanala (voda stajaćica) mogu se u načelukoristiti vodozahvati većine vrsta ranije opisanih. Određene posebnosti su uvjetovane spoznajamakoristiti vodozahvati većine vrsta ranije opisanih. Određene posebnosti su uvjetovane spoznajamada kod ovih vodozahvata treba izbjegavati njihovo lociranje na mjestima (zonama):

54

(i) naglih promjena obalnih pokosa,

(ii) nepovoljnih geomehaničkih uvjeta(ii) nepovoljnih geomehaničkih uvjeta,

(iii) intenzivnog taloženja nanosa,

(iv) pojave leda,

(v) skupljanja naplavina i akvatičnog bilja,

(vi) izraženijih temperaturnih oscilacija vode,

(vii) onečišćenja (zagađenja) vodnog bazena otpadnim vodama, u kom slučaju treba pažljivo( ) j ( g j ) g p j p janalizirati strujanja vodnih masa koja nastaju u bazenima i izazivaju nepovoljno premještanjeonečišćenja koje dospijeva u vodu.

Dakle, vodozahvat se nastoji smjestiti tamo gdje je moguće dobiti najčistiju (najkvalitetniju) vodu.

Općenito, voda u jezerima, umjetnim akumulacijama i kanalima je u odnosu na riječnu vodukarakterizirana manjom mutnoćom, ali zato često puta izraženijom bojom i mirisom (kao posljedicabiljnog i životinjskog svijeta)biljnog i životinjskog svijeta)

(1) Vodozahvati na jezerima se u odnosu na riječne vodozahvate uglavnom razlikuju po rješenjuzahvatne građevine.

Za manje cjevovode je na slici 1.5::07(a) prikazana vodozahvatna glava izvedena od čeličnih iliplastičnih cijevi, zaštićena rešetkom i izdignuta od dna 5 do 6 [m].

55

Kod zahvaćanja većih količina vode moguće je kao zahvatnu građevinu koristiti vodozahvatnitoranj, slika 1.5::07(b), gdje su ulazna okna za vodu postavljena na nekoliko visina kako bi se usvako doba godine mogla zahvaćati najkvalitetnija voda.

Ovakva vrsta zahvatne građevine koristi se i kod akumulacija.

(2) V d h ti k l ij t k đ biti i k lik č l h ć j(2) Vodozahvati na akumulacijama također mogu biti zasnovani na nekoliko načela zahvaćanjavode, od kojih su najčešći prikazani na slici 1.5::07(b) i (c). Ovaj potonji princip zahvaćanja vodeodnosi se na slučaj kada je zahvatna građevina izvedena u sklopu betonske pregrade (brane).

(3) Vodozahvati na kanalima su po konstrukcijskim osobinama većinom analogni s riječnimvodozahvatima.

Zahvatne građevine su najčešće obalnog tipa, slika 1.5::07(d1), ili smještene na dnu kanala, slika1 5::07(d2)1.5::07(d2).

56

Slika 1.5::07 Shema zahvatnih građevina(a) na jezeru; (b) na jezeru i akumulaciji; (c) na akumulaciji; (d) na kanalu( ) j ( ) j j ( ) j ( )

1 – gravitacijski tlačni ili usisni cjevovod; 2 – ulazna okna s rešetkama; 3 – rešetka; 4 – ulazni difuzor

NV – niski vodostaj; SV – srednji vodostaj; VV – visoki vodostaj

57

1.5.2 – 3. Vodozahvati na morima

Prilikom izbora načina zahvaćanja morske vode neophodno je sagledati specifičnosti morskogpriobalja:

(i) utjecaj djelovanja morskih valova, morskih struja i promjena morskih razina,( ) j j j j , j p j ,

(ii) geološke i geomehaničke prilike priobalnog pojasa i eventualni donos nanosa,

(iii) prisustvo akvatične flore i faune u morskoj vodi (obraštanje),

(iv) korozivno djelovanje morske vode(iv) korozivno djelovanje morske vode.

Zahvat morske vode može biti smješten na:

(a) otvorenoj obali,

(b) prirodno zaštićenom zaljevu,

(c) unutar (lučkog) akvatorija zaštićenog građevinom tipa lukobranom ili valobran.

U pogledu sigurnosti konstrukcije vodozahvata (dinamičko djelovanje morskih valova i struja),najveće pogodnosti pruža smještaj morskih vodozahvata u akvatoriju. Međutim, ako se radi olučkom akvatoriju, to su u pravilu i zone najveće koncentracije zagađenja, što može bitilučkom akvatoriju, to su u pravilu i zone najveće koncentracije zagađenja, što može bitieliminatornim u smislu korištenja takve lokacije za vodoopskrbu.

Bez obzira koja se vrsta i mjesto morskog vodozahvata odabire, dobro poznavanje tehnologijeizvođenja pomorskih radova i ponašanja objekta u uvjetima eksploatacije (s obzirom na specifičniizvođenja pomorskih radova i ponašanja objekta u uvjetima eksploatacije (s obzirom na specifičnikarakter morske sredine), ostaju temeljni parametri uspješnog zahvaćanja morske vode.

58

1 5 3 VODOZAHVATI PODZEMNIH IZVORIŠTA1.5.3. VODOZAHVATI PODZEMNIH IZVORIŠTA

Vrsta građevine za zahvaćanje podzemnih voda prvenstveno ovisi o dubini njihovog rasprostiranja,dubini (toka) podzemne vode i njegovoj izdašnostidubini (toka) podzemne vode i njegovoj izdašnosti.

Sukladno ovim pokazateljima, vodozahvati podzemnih izvorišta se mogu svrstati u tri skupine:

(1) horizontalni vodozahvati,

(2) vertikalni vodozahvati: (2a) kopani, (2b) bušeni i (2c) zabijeni zdenci,

(3) građevine za kaptažu izvora.

1.5.3 – 1. Horizontalni vodozahvati

Ova vrsta vodozahvata, slika 1.5::08, se koriste kada je tok podzemne vode sa slobodnim vodnimlicem relativno plitko (5 do 7 [m] ispod površine terena ) i manje dubine (toka) podzemne vode.

59

Slika 1.5::08 Definicijska shema horizontalnog vodozahvataSlika 1.5::08 Definicijska shema horizontalnog vodozahvata1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – statička razina podzemne vode; 5 – horizontalni vodozahvat;

6 – sabirni zdenac; 7 – razina vode u sabirnom zdencu; 8 – usisna cijev; 9 – crpka; 10 – potisni cjevovod; 11 – smjer strujanja podzemne vode

Horizonatlni vodozahvati se prvenstveno izvode kao drenažne cijevi i vodozahvatne galerije,položene u donjoj zoni vodonosnog sloja (obično neposredno na podinu) i najčešće okomito nasmjer strujanja podzemne vode. U cijevi i galerije voda dotječe gravitacijski i otječe sa slobodnimvodnim licem u sabirni zdenac, odakle se dalje potiskuje crpkama.vodnim licem u sabirni zdenac, odakle se dalje potiskuje crpkama.

Oko drenažnih cijevi i vodozahvatnih galerija ugrađuje se pješčano – šljunčani filtar. Njegova jezadaća da spriječi unošenje (u cijevi i galerije) čvrstih čestica iz vodonosnog sloja.

60

Konstrukcije horizontalnih vodozahvata možemo klasificirati na:

(1) rovovske vodozahvate,

(2) cijevne vodozahvate,

(3) d h l ij ili l ij k d h(3) vodozahvatne galerije ili galerijske vodozahvate.

(1) Rovovski vodozahvati, slika 1.5::09(a), su horizontalni vodozahvati s kamenom (tucaničkom)ispunom filtarskim pješčano šljunčanim zasipom i nepropusnim glinenim slojem (ekranom) kojiispunom, filtarskim pješčano – šljunčanim zasipom i nepropusnim glinenim slojem (ekranom), kojiima funkciju zaštite vodozahvata od onečišćenja s površine terena.

(2) Cijevni vodozahvati, slika 1.5::09(b), se najčešće izvode od keramičkih, betonskih,armiranobetonskih ili plastičnih cijevi, prorupčanih na gornjoj polovini. Cijevi su kružnog ili jajolikogprofila, s filtarskim pješčano – šljunčanim zasipom i glinenim ekranom.

(3) Vodozahvatne galerije se obično izvode od betona i armiranog betona. Služe za zahvaćanje( ) g j g jrelativno većih količina vode. Uglavnom su prohodne, kružnog ili jajolikog profila. Stoga suminimalne dimenzije jajolikih profila, B/H = 700/1 600 [mm], a kružnih, D = 1 000 [mm].

Na slici 1.5::09 (c) prikazan je poprečni presjek prohodne, jajolike, armiranobetonske galerije sb č i t i tj k U i i i t j i d filt k šlj č i i t bibočnim otvorima u stjenkama. U visini otvora je izveden filtarsko – šljunčani zasip, a po po potrebise ugrađuje i nepropusni glineni ekran.

61

Slika 1.5::09 Sheme horizontalnog vodozahvata(a) rovovski vodozahvat; (b) cijevni vodozahvat; (c) vodozahvatna galerija

1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – kamena (tucanička) ispuna; 5 – prorupčana cijev; 6 – galerija; 7 – bočni otvori; 8 – šljunčani zasip; 9 – pješčani zasip; 10 – nepropusni glineni sloj; 11 – materijal od iskopa

Proračun dotoka u horizontalne vodozahvate (galerije) položene na vodoravnomvodonepropusnom sloju, odnosno u donjoj zoni toka podzemne vode sa slobodnim vodnim licem,slika 1.5::10, zasniva se na Dupuitovoj postavci i analizi ustaljenog strujanja kada je količinaslika 1.5::10, zasniva se na Dupuitovoj postavci i analizi ustaljenog strujanja kada je količinacrpljenja u ravnoteži s dotokom.

62

Slika 1.5::10 Strujanje podzemne vode prema galeriji1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – statička razina podzemne vode; 5 – depresijska ploha

(dinamička razina podzemne vode)

Tada je dotok, Q [m3 s-1], u horizontalnu galeriju pravokutnog poprečnog profila za slučaj njenogdvoranskog prihranjivanja dan izrazom:

o

oogdvo B

hHLkQQ22 −

==

a za slučaj jednostranog prihranjivanja izrazom:

(1.5-03)

a za slučaj jednostranog prihranjivanja izrazom:

o

oogdvo B

hHLkQQ2

22 −== (1.5-04)

o

63

gdje su:

k koeficijent procjeđivanja [m s-1]k - koeficijent procjeđivanja, [m s-1],

Lg - duljina galerije, [m],

Ho - dubina (toka) podzemne vode, [m],

ho - dubina vode u galerijskom vodozahvatu, [m],

Bo - širina utjecaja galerije, [m].

1.5.3 – 2. Vertikalni vodozahvati

Ovi se vodozahvati izvode kao:

(1) kopani zdenci,

(2) bušeni zdenci,

(3) zabijeni zdenci.

Za javne je vodovode najraširenija primjena bušenih zdenaca, a u nekim slučajevima i kopanihzdenaca. Zato će se ovdje analizirati ove dvije skupine zdenaca. Zabijeni zdenci su primjereni zazdenaca. Zato će se ovdje analizirati ove dvije skupine zdenaca. Zabijeni zdenci su primjereni zaindividualnu vodoopskrbu.

64

(1) Kopani zdenci se obično koriste radi dobivanja podzemne vode sa slobodnim vodnim licemkoja se nalazi na dubinama do 20 (iznimno do 40) [m].j ( ) [ ]

Samo u rijetkim slučajevima ovi se zdenci koriste za dobivanje arteških i subarteških voda podmanjim tlakom.

Kopani zdenci se pretežno izvode kao nepotpuni, tako da je dotok kroz dno i kroz otvore up p p p , jstjenkama zdenca, slika 1.5::11.

Slika 1 5::11 Shema nepotpunog kopanog zdencaSlika 1.5::11 Shema nepotpunog kopanog zdenca1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – statička razina podzemne vode;

5 – dinamička razina podzemne vode; 6 – nož; 7 – pješčano–šljunčani filtar; 8 – popločenje; 9 – glinena brtva; 10 - otvori

65

Unutarnji promjer zdenca, D [m], uglavnom ne prelazi 3 do 4 [m], dok dubina vode u zdencu, ho[m], treba (radi njenog zahvaćanja) iznositi najmanje 1 (bolje 2) [m].[ ], ( j g j ) j j ( j ) [ ]

Kod manjih dubina podzemne vode izvode se i potpuni zdenci.

Ako izdašnost jednog zdenca ne zadovoljava, umjesto povećanja njegovoga promjera povećavase broj zdenaca, dakle, izvodi se grupa zdenaca.j , , g p

Tada se zdenci obično raspoređuju uzduž linije okomito na smjer strujanja podzemne vode, slika4.5::11, i međusobno spajaju:

(i) sifonskim cjevovodom (ako je do razine vode u zdencu najviše 7 [m]),( ) j ( j j [ ]),

(ii) gravitacijskim tlačnim cjevovodom (za slučaj arteških i subarteških voda),

(iii) potisnim cjevovodom (posredstvom podvodnih crpki, ako je do razine vode u zdencu višenego što je usisna visina sifonskog cjevovoda).g j g j )

Promjer dovodnog cjevovoda se idući prema sabirnom zdencu sukcesivno povećava.

Radi samočišćenja profila, sifonski se cjevovodi polažu s neznatnim usponom prema sabirnomd it ij ki i ti i t i dzdencu, a gravitacijski i potisni s neznatnim padom.

Zahvaćanje prispjele vode ostvaruje se u pravilu iz sabirnog zdenca, koji se često koristi i kaoobjekt u kojemu su smještene crpke za daljnje potiskivanje vode, slika 1.5::12.

Pri tome položaj sabirnog zdenca i crpne stanice može biti rubno (na kraju grupe zdenaca), slika1.5::12(A) ili centralno, slika 1.5::12(B).

66

Slika 1.5::12 Situacijska shema spojenih kopanih zdenacaSlika 1.5::12 Situacijska shema spojenih kopanih zdenaca(A) rubni položaj sabirnog zdenca i crpne stanice; (B) središnji položaj sabirnog zdenca i crpne stanice

(a) spajanje zdenaca pomoću sifonskih ili gravitacijskih tlačnih cjevovoda

(b) spajanje zdenaca pomoću potisnih cjevovoda i podvodnih crpki

( 1) (b1) k bi d ( 2) (b2) b t i(a1), (b1) s crpkom u sabirnom zdencu; (a2), (b2) sa zasebnom crpnom stanicom

1 – kopani zdenac; 2 – kopani zdenac s podvodnom crpkom; 3 – sabirni zdenac; 4 – sabirni zdenac sa crpkom; 5 – zasebna crpna stanica; 6 – sifonski ili gravitacijski tlačni cjevovod; 7 – dovodni potisni cjevovod;

8 – usisna cijev; 9 – odvodni potisni cjevovod

67

Kopani zdenci se mogu izvoditi:

(a) na licu mjesta,

(b) montažno.

(a) Izvedba kopanih zdenaca na licu mjesta je primjerena ako podzemna voda nije duboko, akokod iskopa nema obrušavanja materijala i u slučaju većih promjera zdenacakod iskopa nema obrušavanja materijala i u slučaju većih promjera zdenaca.

Nakon iskopa zidanje se vrši mjesnim materijalom (lomljenim kamenom ili opekom), u gornjemdijelu u mortu, a u donjem dijelu, koji prima vodu, u suho, slika 1.5::13(a).

Kopani zdenci se na licu mjesta mogu izvoditi i od kalupnog betona i armiranog betonaKopani zdenci se na licu mjesta mogu izvoditi i od kalupnog betona i armiranog betona.

(b) Izvedba kopanih zdenaca montažno predstavlja suvremeni način gradnje ovih zdenaca. Sastojise u spuštanju gotovih (montažnih) betonskih ili armiranobetonskih prstenova, najčešćepostupkom potkopavanja,

Slika 1.5::13 Izvedba kopanih zdenaca(a) na licu mjesta; (b) montažno

1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – zidanje u suho; 5 – zidanje u mortu; 6 – betonski prsten; 7 – nož

68

Ovaj se postupak sastoji u tome da se na mjestu izvedbe zdenca postavi prvi (najdonji) prsten, kojid j b d i i d lij ž lj i č lič i ili i b t ki ž čij j f k ijna donjem obodu ima izveden lijevanoželjezni, čelični ili armiranobetonski nož, čija je funkcija

lakše prodiranje prstenova u tlo. Zatim se zdenac po cijelom unutarnjem obodu lagano iravnomjerno potkopava tako da postavljeni prsten polagano tone uslijed vlastite težine.

Kada prvi prsten bude potpuno utisnut u tlo, nad njim se postavlja slijedeći i postupak se ponavljaKada prvi prsten bude potpuno utisnut u tlo, nad njim se postavlja slijedeći i postupak se ponavljasve dok se ne postigne projektirana dubina.

Ako prilikom izvedbe kopanog zdenca sile trenja nadvladaju opterećenje vlastitom težinomprstenova, postavlja se dodatno opterećenje (npr. vrećama cementa, čeličnim profilima i sl.)p , p j p j ( p , p )

U prstenovima koji su u zoni toka podzemne vode izvode se otvori za ulazak vode u zdenac.Duljina prstenova je obično 1 [m].

Razlozi postavljanja filtra i glinene brtve istovjetni su onima kod horizontalnih vodozahvata.p j j g j

(2) Bušeni zdenci se primjenjuju za dobivanje podzemne vode na većim dubinama rasprostiranjanjezinog toka, od desetak do nekoliko stotina metara, i njegove veće dubine (debljine).

Ova se vrsta zdenaca može koristiti za dobivanje podzemnih voda sa slobodnim vodnim licem ipod tlakom (arteških i subarteških voda). U oba slučaja zdenci mogu biti izvedeni kao potpuni inepotpuni.

69

Prednosti bušenih zdenaca pred ostalim zahvatima podzemnih voda su između ostalog:

(i) (praktički) neograničena dubina zahvaćanja vode,

(ii) neovisnost o geološkom sastavu tla,

(iii) dobivanje relativno većih količina vode uz maksimalnu pogonsku sigurnost(iii) dobivanje relativno većih količina vode uz maksimalnu pogonsku sigurnost,

(iv) besprijekornost u sanitarnom pogledu zbog vrlo male mogućnosti vanjskog onečišćenja vode,

(v) ekonomičnost.

Bušeni zdenci se izvode bušenjem u tlu vertikalnih cilindričnih bušotina zaštićenih (najčešće)čeličnim cijevima koje automatski formiraju zdenac. Promjer bušenih zdenaca je reda veličine 0.3do 1.0 [m].

Osnovni dijelovi bušenog zdenca, slika 1.5::14, jesu:

(a) glava zdenca,(a) glava zdenca,

(b) tijelo zdenca,

(c) filtar.

70

Slika 1.5::14 Osnovni dijelovi bušenog zdenca1 – glava; 2 – tijelo; 3 – filtar

71

(a) Glava zdenca u konstrukcijskom pogledu predstavlja vezu ušća bušotine s tijelom zdenca priizlazu na površinu tla. Njena je temeljna zadaća zaštita zdenca od prodiranja površinskihp j j j p j ponečišćenja u zdenac. U širem smislu pod glavom zdenca podrazumijevamo i ostale elemente kojisluže za mjerenje i kontrolu (razine vode, tlaka, temperature, uzimanje uzoraka) te za odvod vode(potisne cijevi, fasonski komadi, crpni agregati).

(b) Tijelo zdenca se sastoji od jednog ili više koncentričnih nizova cijevi čija je glavna zadaća da(b) Tijelo zdenca se sastoji od jednog ili više koncentričnih nizova cijevi, čija je glavna zadaća daomoguće dovod vode na površinu terena. Dodatno, tijelo zdenca pruža efikasnu zaštitu protivobrušavanja stijenki bušotine, štiti usisnu cijev i kućište podvodne crpke te sprječava gubitak vodeu druge (suhe) slojeve na njenom putu do površine.

(c) Filtar je dio zdenca koji ima zadaću da prihvati podzemnu vodu iz vodonosnog sloja iistovremeno onemogući unošenje čvrstih čestica tla u zdenac. To je najvažniji i najosjetljiviji diozdenca o kojemu bitno ovisi izdašnost (kapacitet) i pogonska trajnost zdenca.

U konstrukcijskom pogledu filtre možemo podijeliti na:

▪ mrežaste filtre, koji se sastoje od prorupčane cijevi omotane specijalnim mesinganim, bakrenim,(nehrđajućim) čeličnim ili plastičnim mrežama. Perforacije su kružne, ovalne ili četvrtaste, a gustoćamreže je u funkciji dominantnog promjera čvrstih čestica vodonosnog sloja,

▪ prorupčane filtre, koji se sastoje od prorupčanih čeličnih cijevi. Ovisno o konstrukciji prorupčanjapostoji više vrsta ovih filtara,

▪ šljunčane filtre, koji se sastoje od prorupčane cijevi oko koje je postavljen šljunčani omotačodgovarajuće granulacije, izveden u jednom ili više slojeva. Odnos srednjeg promjera zrna šljunka imaterijala vodonosnog sloja treba iznositi 5 do 10. Ovaj se odnos primjenjuje i za susjedne slojevešljunčanog omotača, čija debljina ne smije biti manja od 50 [mm].

72

Prilikom odabira konstrukcije filtra treba voditi računa da hidraulički otpor filtra bude što manjiPrilikom odabira konstrukcije filtra treba voditi računa da hidraulički otpor filtra bude što manji.

Načini izvedbe bušenih zdenaca, slika 1.5::15, ponajviše ovise o dubini rasprostiranja podzemnevode, karakteru geoloških slojeva kroz koje prolazi bušotina i od potrebne dubine zdenca.

Slika 1.5::15 Shema izvedbe bušenih zdenaca(a) s jednom zaštitnom cijevi; (b) s nizom zaštitnih cijevi

(a1) nakon spuštanja zaštitne i radne cijevi; (a2) nakon ugradnje filtra i izvlačenja radne cijevi

(b1) nakon spuštanja niza zaštitnih cijevi; (b2) nakon ugradnje filtra i odsijecanja zaštitnih cijevi

1 – površina terena; 2 – statička razina podzemne vode; 3 – zaštitna cijev; 4 – radna cijev; 5 – filtar; 6 – brtva; 7 – vodonepropusni sloj

73

U slučaju manjih dubina (40 do 50 [m]), koriste se relativno jednostavne konstrukcije poput one naslici 1 5::15(a) gdje se cilindrična bušotina učvršćuje čeličnom zaštitnom cijevi Ta se cijevslici 1.5::15(a), gdje se cilindrična bušotina učvršćuje čeličnom zaštitnom cijevi. Ta se cijevpribližno spušta do gornje granice toka podzemne vode. Nakon toga se u bušotinu spušta radnacijev manjeg promjera, koja seže do donje granice vodonosnog sloja i donekle se utiskuje uvodonepropusni sloj. Zatim se spušta jedan od tipova filtra, manjeg promjera od radne cijevi.Poslije ugradnje filtra uklanja se iz bušotine radna cijev a prstenasti prostor između filtarske cijevi iPoslije ugradnje filtra uklanja se iz bušotine radna cijev, a prstenasti prostor između filtarske cijevi izaštitne cijevi brtvi s pomoću ugrađenih brtvi.

Pri većim dubinama rasprostiranja podzemne vode, uslijed povećanja otpora pobijanju zaštitnihcijevi, koristi se niz zaštitnih cijevi s postupno sve manjim promjerom, slika 1.5::15(b). Nakon štose s cijevi promjera D1 [mm] dosegne najveća moguća dubina h1 [m], spušta se u bušotinu cijevnajbližeg manjeg promjera D2 na dubinu h2, koja trpi otpor zemljišta samo na visini h2 - h1. Akopotrebna dubina nije dosegnuta drugom cijevi, nastavlja se trećom cijevi još manjeg promjera D3,itd. Na kraju, na donjem dijelu posljednje cijevi postavlja se filtar, a cijev se povlači prema gore navisinu koja odgovara visini filtra. Preostale zaštitne cijevi, izuzev vanjske, odsijecaju se iznutrasjekačem cijevi, a prstenasti prostor između susjednih cijevi se brtvi.

Pojedinačna visina zaštitnih cijevi ovisi o načinu bušenja i sastavu tla, tako da pri udarnombušenju iznosi 20 do 25 [m] a pri rotacijskom bušenju i do 500 [m]bušenju iznosi 20 do 25 [m], a pri rotacijskom bušenju i do 500 [m].

Prilikom zahvaćanje većih količina vode izvodi se grupa zdenaca i objedinjuje u jedinstveni sustavvodozahvatnih objekata, međusobnog rasporeda kao što je za slučaj kopanih zdenaca prikazanona slici 1.5::12. Naravno, raspored zdenaca se može razlikovati od prikazanog.

Načini spajanja bušenih zdenaca su također istovjetni načinima spajanja kopanih zdenaca.

74

Proračun dotoka u pojedinačne vertikalne vodozahvate (zdence) ovisi o osnovnimp j ( )slučajevima strujanja podzemne vode prema zdencima, a koji se razlikuju prema:

(I) vrsti strujanja: (Ia) zdenci u strujanju sa slobodnim vodnim licem (obični zdenci),

(Ib) d i t j j d tl k ( t ški ili b t ški d i)(Ib) zdenci u strujanju pod tlakom (arteški ili subarteški zdenci).

(II) dubini prorupčanog dijela zdenca: (IIa) potpuni zdenci,

(IIb) nepotpuni zdenci.

▪ Dotok prema običnom zdencu promatra se kao dotok prema (a) potpunom običnom zdencu i prema(b) nepotpunom običnom zdencu, slika 1.5::16.

75

Slika 1.5::16 Strujanje podzemne vode prema običnom zdencu(a) potpuni zdenac; (b) nepotpuni zdenac

1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – statička razina podzemne vode; 5 – depresijska ploha

(a) Dotok, Qpo [m3 s-1], prema potpunom običnom zdencu, slika 1.5::16(a), dobiven je pod(a) Dotok, Qpo [m s ], prema potpunom običnom zdencu, slika 1.5::16(a), dobiven je podanalognim pretpostavkama (Dupuit) kao i dotok u galeriju. Dan je izrazom:

oopo R

hHkQQ22 −

== π (1.5-05)

o

opo

rRQQ

ln

gdje su:

(1.5 05)

Ro – radijus utjecaja zdenca, [m],ro – unutarnji radijus zdenca, [m].

76

(b) Dotok, Qno [m3 s-1], prema nepotpunom običnom zdencu, slika 1.5::16(b), ne može biti dobivenna temelju Dupuitove postavke, jer postoji strujanje i s izrazitim vertikalnim komponentama brzine,koje nije zanemarivo. Radi toga je izvod formula za dotok prema ovome tipu zdenca vrlo složenj j g j p p(može se npr. upotrijebiti teorija potencijalnog strujanja), tako da se za praktične potrebe koristigotovim formulama kao npr. formulom Girinskog:

ooo sshkQQ )2( −== π (1 5 06)

o

oono

rshkQQ

2.12ln −

π

gdje je so [m] sniženje razine podzemne vode u zdencu.

(1.5-06)

Formula vrijedi ako je ho < Ho/3.

▪ Dotok vode prema arteškom ili subarteškom zdencu također se promatra kao dotokprema (a) potpunom arteškom ili subarteškom zdencu i prema (b) nepotpunom arteškom iliprema (a) potpunom arteškom ili subarteškom zdencu i prema (b) nepotpunom arteškom ilisubarteškom zdencu, slike 1.5::17.

77

Slika 1.5::17 Strujanje podzemne vode prema arteškom ili subarteškom zdencu(a) potpuni zdenci; (b) nepotpuni zdenac( ) p p ( ) p p

(a1) i (b1) arteški zdenac; (a2) i (b2) subarteški zdenac

1 – površina terena; 2 – vodonepropusni krovinski sloj; 3 – vodonosni sloj; 4 – vodonepropusni sloj; 5 – statička razina podzemne vode; 6 – depresijska ploha

78

N i lik 1 1 j či d j hid lički č šk ili b šk dNaime, sa slike 1.5::17 je očito da je za hidraulički proračun arteškog ili subarteškog zdencasasvim nevažno da li je razina podzemne vode u zdencu iznad površine terena (arteški zdenac) iliunutar visine krovinskog vodonepropusnog sloja (subarteški zdneac). Zato će se naredne analizeodnositi na oba ova tipa zdenaca.

(a) Dotok, Qpas [m3 s-1], prema potpunom arteškom, slika 1.5::17(a1), ili potpunom subarteškomzdencu, slika 1.5::17(a2), analogno kao i kod potpunog običnog zdenca, dan je izrazom:

hH

o

o

oopas

rR

hHMkQQln

2 −== π

gdje je M [m] debljina sloja podzemne vode pod tlakom, a Ho [m] označava visinu koja odgovara

(1.5-07)

tlaku podzemne vode u vodonosnom sloju.

(b) Dotok, Qnas [m3 s-1], prema nepotpunom arteškom, slika 1.5::17(b1), ili nepotpunomsubarteškom zdencu, slika 1.5::17(b2), također ne može biti dobiven na temelju Dupuitovesubarteškom zdencu, slika 1.5::17(b2), također ne može biti dobiven na temelju Dupuitovepostavke, tako da se za proračun takovog zdenca može koristiti npr. formula Babuškina:

onas

sakQQ 2612π== (1.5-08)

o

nas

r26.1ln

(1.5 08)

gdje je a [m] dubina uronjenja prorupčanog dijela zdenca u vodonosnom sloju.

Formula vrijedi ako je a < M/3.

79

▪ ▪ ▪

Naglasimo da svi prethodni izrazi vrijede za proračun dotoka samo prema jednom zdencu, pričemu je kod zdenaca pod tlakom sniženje razine podzemne vode linearno proporcionalno sčemu je kod zdenaca pod tlakom sniženje razine podzemne vode linearno proporcionalno sdotokom, dok je kod zdenaca u strujanju sa slobodnim vodnim licem ta veza nelinearna.

Ova je činjenica bitna za proračun dotoka prema grupi zdenaca, jer se u slučaju linearne ovisnostidotoka i sniženja može primijeniti načelo superpozicije na kojemu se onda dalje izvode formule zadotok prema zdencima.

Međutim, kod nelinearne ovisnosti proračun dotoka prema grupi zdenaca je osjetno složeniji.

80

1.5.3 – 3. Građevine za kaptažu izvora

Izvori predstavljaju prirodno izlaženje podzemnih voda na površinu terenaIzvori predstavljaju prirodno izlaženje podzemnih voda na površinu terena.

Zbog (u pravilu) visoke zdravstvene kvalitete izvorske vode, kao i relativno jednostavnog načinanjenog zahvaćanja, nastoji se uvijek za vodoopskrbu, ako je ikako moguće, koristiti izvorsku vodu.

Najopćenitije, postoje dvije vrste izvora:

(1) uzlazni izvori,

(2) silazni izvori(2) silazni izvori.

(1) Uzlazni izvori se formiraju probijanjem u površinske slojeve tla podzemnih voda pod tlakom, akao rezultat narušavanja čvrstoće vodonepropusnih krovinskih slojeva.

(2) Silazni izvori nastaju kao rezultat isklinjavanja na površinu tla vodonosnih slojeva koji leže navodonepropusnoj podlozi i sadrže vodu bez tlaka.

Građevine za zahvaćanje izvorske vode nazivaju se kaptaže, a proces sakupljanja izvorske vodenaziva se kaptiranje izvora.

81

Ove građevine se različito izvode, ovisno o vrsti izvora.

(a) Kaptiranje uzlaznih izvora, slika 1.5::18(a), se provodi kaptažnom građevinom u vidu vodnekomore (vodospreme) koja se izvodi nad mjestom najjačeg izviranja vode. Ako voda izvire krozispucali stjenski površinski sloj, tada taj sloj treba očistiti i u slučaju iznošenja čvrstih česticaugraditi filtar Filtar treba izvesti i ako voda izvire kroz površinski pjeskovito–šljunčani slojugraditi filtar. Filtar treba izvesti i ako voda izvire kroz površinski pjeskovito–šljunčani sloj.

Slika 1.5::18 Sheme kaptiranja(a) uzlaznog izvora; (b) silaznog izvora(a) uzlaznog izvora; (b) silaznog izvora

1 – vodna komora; 2 – zasunska komora; 3 – filtar; 4 – kosa krila; 5 – ventilacijska cijev; 6 – normalna (radna) razina vode; 7 – najviša dozvoljena razina vode; 8 – odvodni cjevovod; 9 – preljevna cijev; 10 – ispusno–preljevna cijev;

11 - otvori; 12 – površina terena; 13 – nepropusni glineni sloj

82

(b) Kaptiranje silaznih izvora također se ostvaruje posredstvom vodne komore smještene namjestu najjačeg izviranja vode. U većini slučajeva, radi što potpunijeg zahvaćanja vode, izvode sej jj g j j , p p j g j ,građevine u obliku brana ili uspornih zidova, okomito na osnovni smjer strujanja podzemne vode.

Na slici 1.5::18(b) prikazan je primjer kaptažne građevine za zahvaćanje vode silaznih izvora.Voda ulazi u vodnu komoru kroz otvore u prednjem zidu, zasute s vanjske strane (šljunčanim)filtrom Prema vodnoj komori se obostrano priključuju kosa krila koja pregrađuju vodni tokfiltrom. Prema vodnoj komori se obostrano priključuju kosa krila koja pregrađuju vodni tok.

Radi odvođenja vode potrošačima, mogućnosti njenog prelijevanja i pražnjenja vodne komore,predviđena je kod obje kaptažne građevine izvedba zasunske komore opremljena cijevima ipredviđena je kod obje kaptažne građevine izvedba zasunske komore, opremljena cijevima ivodovodnim armaturama.

Mogućnost prelijevanja vode iz vodne komore je potrebno osigurati da bi se isključilo eventualnoformiranje uspora vode, jer bi to moglo izazvati smanjenje izdašnosti izvora, a u nepovoljnijemj p j g j j p j jslučaju čak i pojavu da izvor nađe drugi izlaz na površinu, zaobilazeći kaptažnu građevinu.

▪ ▪ ▪

Konstrukcije kaptažnih građevina mogu imati, u odnosu na prethodno opisane, i brojnej g g jposebnosti, pošto lokalni geološki, hidrogeološki i topografski uvjeti u svojim kombinacijamanalažu u pojedinačnim slučajevima posebne mjere kod njihove izvedbe.

83

1.6. CRPNE STANICE

Crpna stanica je građevina s pripadnom elektrostrojarskom opremom,kojom se voda crpi i podiže (potiskuje) na tlačnu visinu potrebnu zaosiguranje zahtijevane raspodjele vode potrošačima.

Crpne se stanice koriste ako izvorište nema energijskog potencijala u odnosu na vodoopskrbnopodručje, ili je raspoloživi nedovoljan, pa ga treba postići (osigurati) na umjetni način.

Sukladno slikama 1.2::03 do 1.2::05, položaj crpnih stanica i njihova izvedba su, između ostaloga,Su ad o s a a 03 do 05, po o aj c p s a ca j o a edba su, eđu os a oga,diktirani položajem i kapacitetom vodozahvata, položajem vodoopskrbnog područja i vodospreme(vodotornja), mogućnostima proširenja vodoopskrbnog sustava te imovinsko - pravnim odnosima.

Osnovne dijelove crpne stanice slika 1 6::01 čine:Osnovne dijelove crpne stanice, slika 1.6::01, čine:

(1) crpke (crpni agregati),

(2) crpni spremnik(2) crpni spremnik,

(3) strojarnica,

(4) komandna prostorija.

Crpne stanice u pravilu sadrže i opremu za eliminiranje i ublažavanje vodnog udara.

84

1.6.1. CRPKE

Crpke su osnovni element crpne stanice, kojima je podređena njena cjelokupna konfiguracija ikonstrukcija.

Crpka, odgovarajućeg kapaciteta i visine dizanja, s pogonskim strojem (u pravilu elektromotorom)određene snage i postoljem zajedno čine crpni agregatodređene snage i postoljem, zajedno čine crpni agregat.

U vodoopskrbi se uglavnom koriste centrifugalne crpke, koje rade na principu transmisijecentrifugalne sile na masu vode u energiju njenog strujanja (dizanja) kroz cjevovod. Kapaciteticentrifugalnih crpki su od nekoliko do više stotina litara u sekundi, s visinom dizanja također do

k lik inekoliko stotina metara.

Podjela centrifugalnih crpki moguća je po različitim kriterijima, kao npr. prema:

(i) broju okretnih kola: jednostupanjske i višestupanjske,

(ii) priključku usisne cijevi: radijalne, aksijalne i mješovite,

(iii) položaju elektromotora: u suhom (suhe izvedbe) i u mokrom (mokre izvedbe, potopljene,

uronjene ili podvodne),uronjene ili podvodne),

(iv) položaju osi crpke: horizontalne i vertikalne,

(v) visini dizanja vode, H [m]: niskotlačne, H < 80 [m], srednjetlačne, 80 < H < 200 [m] i

i k ltl č H 200 [ ]visokoltlačne, H > 200 [m].

85

Neke od spomenutih vrsta i načina ugradnje centrifugalnih crpki prikazani su na slici 1.6::01.

Slika 1.6::01 Dijelovi crpne stanice s vrstama centrifugalnih crpki i načinima ugradnje(a) vertikalna crpka suhe izvedbe; (b) vertikalna crpka mokre izvedbe; (c) horizontalna radijalna crpka suhe izvedbe;

(d) horizontalna aksijalna crpka suhe izvedbe(d) horizontalna aksijalna crpka suhe izvedbe

1 – crpka; 2 – crpni spremnik; 3 – strojarnica; 4 – komandna prostorija

U biti, proračun crpke (ili crpki) svodi se na definiranje snage elektromotora, kojime se masa vodes jedne točke (npr. izvorišta) crpi i potiskuje na drugu (npr. vodospremu).

Izraz za snagu, P [kW], na os crpke proizlazi iz energije potrebne za obavljanje određenoga rada ujedinici vremena i savladavanje unutarnjih otpora crpke. Ako se radi o vodi (ρ = 1000 [kg m-3]),tada izraz za snagu poprima oblik:tada izraz za snagu poprima oblik:

86

manHQP 81.9 (1.6-01)η

manQP =

gdje su:

( )

Q - protok (količina crpljenja), [m3 s-1],

Hman - manometarska visina dizanja (vode), [m],

η - koeficijent korisnog djelovanja crpke, [1].

Gornji izraz daje teoretsku snagu crpke.

Za savladavanje tromosti sistema (polazni otpori) potrebno je još oko 15 [%] rezervne snage.Iznos rezerve ovisi, kako o veličini sistema, tako i od uvjeta rada.

Snaga crpke koja uključuje i rezervnu snagu, naziva se instalirana snaga crpke, Pi.

(1) Protok, odnosno količina crpljenja, Q, ovisi s jedne strane o potrebnim količinama vode, a sd t ži d ki d t j j lj jdruge strane o režimu rada crpki, odnosno trajanju crpljenja.

Iz dosadašnjih se analiza vodoopskrbnih sustava, slike 1.2::03 do 1.2::04, uočavaju dva osnovnapoložaja crpnih stanica prema ostalim građevinama u vodoopskrbnom sustavu.

(a) crpne stanice s izravnim potiskivanjem vode (glavnim dovodnim cjevovodom) od vodozahvatado vodospreme, slika 1.2::04(d) do (f), ili s potiskivanjem vode (glavnim dovodno – opskrbnimcjevovodom) u razdjelnu mrežu i/ili vodospremu, slika 1.2::04(a) do (c).

(b) t i i i ti ki j d l i k b i j d i dj l ž(b) crpne stanice s izravnim potiskivanjem vode u glavni opskrbni cjevovod i razdjelnu mrežu,slika 1.2::03.

87

Ako u vodoopskrbnom sustavu postoji i uređaj za kondicioniranje vode, tada se u prvom slučajuvoda najprije potiskuje do uređaja a zatim (ako je s obzirom na lokalne visinske odnose potrebno)voda najprije potiskuje do uređaja, a zatim (ako je s obzirom na lokalne visinske odnose potrebno)od uređaja do vodospreme, ili od uređaja u glavni dovodno – opskrbni cjevovod, a posredstvomnjega i u vodospremu. U drugom slučaju voda se također najprije potiskuje do uređaja zakondicioniranje vode, a potom u glavni opskrbni cjevovod i razdjelnu mrežu.

Prema tome, u prvom će slučaju količina crpljenja iznositi:

Q (1 6 02)pt

QQ max=

a u drugom, u satu najveće potrošnje:

(1.6-02)

maxqQ = (1.6-03)

gdje su:

Qmax - najveća dnevna potrošnja vode, [m3 d-1],

qmax - najveća satna potrošnja vode, [m3 s-1],

tp - vrijeme crpljenja [s d-1].

Vrijeme crpljenja je kod proračuna crpnih stanica vrlo značajan ekonomski faktor, za koji trebanastojati da ne prijeđe ukupno 16 [h] dnevno, a samo iznimno 20 [h] dnevno.

88

(2) Manometarska visina dizanja, Hman, je visina koju crpka treba savladati da bi se voda moglaprepumpavati, slika 1.6::02.

Slika 1.6::02 Definicijska shema manometarske visine dizanja

89

Definirana je izrazom:

tlustlstusststman HHHHHHH Δ+Δ++=Δ+= ,,

gdje su:

(1.6-04)

Hst - statička visina dizanja, [m ],

ΔH - ukupni hidraulički gubici zbog tečenja vode kroz usisnu cijev i tlačni cjevovod, [m],

Hst,us - usisna statička visina dizanja, [m], jednaka geodetskoj visinskoj razlici između najnižest,us j j g j j jrazine vode u crpnom bazenu (vodozahvatu) i osi crpke,

Hst,tl - tlačna statička visina dizanja, [m], jednaka geodetskoj visinskoj razlici između osicrpke i najviše razine vode u vodospremi,

ΔHus - hidraulički gubici (linijski i lokalni) zbog tečenja vode kroz usisnu cijev, [m],

ΔHtl - hidraulički gubici (linijski i lokalni) zbog tečenja vode kroz tlačni cjevovod, [m].

Dakle, statička visina dizanja, Hst, i ukupni hidraulički gubici , ΔH, prikazani su kao:

tlstusstst HHH ,, += (1.6-05)

Hidraulički gubici, ΔHus, definirani su izrazom:(1.6-06)

∑m

(1 6 07)

tlus HHH Δ+Δ=Δ

∑=

Δ+Δ=Δi

uslokuslinus HHH1

,,(1.6-07)

90

a hidraulički gubici, ΔHtl, izrazom:

∑=

Δ+Δ=Δm

itlloktllintl HHH

1,,

(1.6-08)

gdje je m [1] broj mjesta lokalnih gubitaka na usisnoj cijevi i tlačnom cjevovodu.g j j [ ] j j g j j j

Uz ove, pojedine oznake sa slike 1.6::02 imaju slijedeće značenje:

1vus - brzina vode u usisnoj cijevi, [m s-1],

Lst - duljina usisne cijevi, [m],

Ltl - duljina tlačnog cjevovoda, [m],

Dst - unutarnji promjer usisne cijevi, [mm],

Dtl - unutarnji promjer tlačnog cjevovoda, [mm].

Pošto je najčešće:

tlustlus vvDD =⇒= (1.6-09)

gdje je vtl brzina vode u tlačnom cjevovodu, [m s-1].

U praktičnim se problemima obično izostavljaju lokalni gubici u tlačnom cjevovodu, zbog njihovogneznatnog doprinosa manometarskoj visini dizanja.

91

Isto tako, ne treba smetnuti s uma da je zbog eliminacije diskontinuiteta toka u usisnoj cijevi i, j g j j jpojave kavitacije praktički potrebno osigurati:

[ ]mg

vHH usususst 7

2

2

, ≤+Δ+ (1.6-10)

U prethodnim je analizama potisni cjevovod od crpne stanice do rezervoara nazvan tlačnim. To jeučinjeno stoga što se u inženjerskoj praksi potisni cjevovodi češće nazivaju tlačnima, dakle, premanačinu a ne prema uzroku tečenja, jer je (za razliku od gravitacijskih) kod potisnih sustava tečenjep j , j j ( g j ) p juvijek pod tlakom. Radi toga se i ovdje priklonilo, za praksu uobičajenijem, načinu imenovanja ioznačavanja

Kod veće duljine, naročito tlačnog cjevovoda, njegov unutarnji promjer je bitna ekonomskak t ij k ji i l i b i li t šk i d j i d ž j ( ) i tkategorija, koji proizlazi na bazi analize troškova izgradnje i održavanja (pogona) crpnog sistema.

Za praktične potrebe može se kod preliminarnih analiza uzeti da je ekonomičan promjer, D [mm]:

QKD p= (1.6-11)Qp (1.6 11)

gdje je Kp [1] koeficijent ovisan o trajanju crpljenja, tp, a Q količina crpljenja u [m3 s-1]. Orijentacijskise obično uzima Kp = 1.50.

92

(3) Koeficijent korisnog djelovanja, η, je promjenljiva veličina za pojedine odnose Q i Hman crpnihagregata slika 1 6::03 i bitno ovisi o njihovoj konstrukcijiagregata, slika 1.6::03, i bitno ovisi o njihovoj konstrukciji.

Naime, svaki agregat ima svoje unutarnje gubitke uslijed trenja, tako da se uvijek unijeta energijane iskoristi 100 [%], već reducirano na koeficijent korisnog djelovanja, η.

Najsvrsishodnije je koristiti crpne agregate kod ηNajsvrsishodnije je koristiti crpne agregate kod ηmax.

Slika 1.6::03 Odnos Q – H, Q – P i Q – η

Krivulje Q – H Q – P i Q – η sa slike 1 6::03 su tri osnovne krivulje karakteristika crpkeKrivulje Q H, Q P i Q η sa slike 1.6::03 su tri osnovne krivulje karakteristika crpke.

93

Osim ovih krivulja, kod analize rada crpki često je od interesa i krivulja crpnog sustava.

Ova se krivulja dobije računanjem manometarske visine dizanja za različite protoke, slika 1.6::04.Njeno je ishodište u statičkoj visini dizanja, Hst, za protok Q = 0.

Ako se na isti graf nacrta i Q – H krivulja crpke, dobije se sjecište ovih dviju krivulja. Točka sjecištaje radna točka crpnog sustava koja pokazuje ostvareni kapacitet i visinu njegovog dizanjaje radna točka crpnog sustava koja pokazuje ostvareni kapacitet i visinu njegovog dizanja.

Slika 1.6::04 Krivulja crpnog sustava i radna točka

94

Kod projektiranja crpnih stanica izbor crpki provodi se iz proizvodnih kataloga na temeljukarakteristika crpki, tj. Q – H, Q – P i Q – η krivulja, budući da su svi crpni agregati tipizirani.

Jedan takav dijagram karakteristika podvodnih crpki, primjerenih za crpljenje vode iz bušenihzdenaca, prikazan je na slici 1.6::05.

S ovoga dijagrama možemo očitati da je npr. za količinu crpljenja Q = 30 [l s-1], i manometarskug j g j p p j j [ ]visinu dizanja Hman = 50 [m], potrebna crpka tipa PC 125 – 2 ili dvije crpke (svaka za Q = 15 [l s-1])tipa PC 100 – 5, spojene u paralelnom radu.

Slika 1.6::05 Dijagram karakteristika podvodnih crpki

95

Kod izbora veličine i broja crpki treba respektirati činjenicu da je u pogonskom pogledu sigurnije,iako skuplje odabrati više crpki manjeg kapaciteta nego samo jednu potrebne veličine Ovakav jeiako skuplje, odabrati više crpki manjeg kapaciteta, nego samo jednu potrebne veličine. Ovakav jepristup naročito opravdan za slučaj fazne izgradnje vodoopskrbnog sustava, kada početne potrebeza vodom, u odnosu na konačne, iznose samo dio.

I kod najmanjih pogona uvijek predviđamo barem dvije crpke istih karakteristika, od kojih je jednaradna a jedna rezervna.

1.6.2. CRPNI SPREMNIK, STROJARNICA I KOMANDNA PROSTORIJA,

(1) Crpni spremnik je prostor koji služi za sakupljanje i zadržavanje (retenciju) vode koja seprepumpava, slike 1.5::02 i 1.6::01. Veličina mu bitno ovisi o režimu rada crpki i dotoka, pa sestoga on posebno dimenzionira Kod većih crpnih stanica izvodi se više crpnih spremnikastoga on posebno dimenzionira. Kod većih crpnih stanica izvodi se više crpnih spremnikameđusobno odvojenih, kako bi se omogućila revizija i popravci bez prekida rada crpki.

Voda u crpni spremnik ulazi kroz jedan ili više otvora (dovoda), direktno ili kroz rešetke i mreže. Naotvorima treba također postaviti zasune kako bi se crpni spremnik mogao povremeno prazniti.

Kod crpnih stanica s uronjenim crpkama, slika 1.6::01(b), prostor crpnog spremnika trebaprilagoditi i gabaritima crpki.

U slučaju crpki suhe izvedbe, u crpnom spremniku se postavlja početak usisne cijevi opskrbljeneU slučaju crpki suhe izvedbe, u crpnom spremniku se postavlja početak usisne cijevi opskrbljeneusisnom košarom, slika 1.6::01(a), (c) i (d).

Crpni spremnik mora imati otvor i elemente za komunikaciju (reviziju), ventilacijski otvor i preljevkoji se aktivira kod visine punjenja koja prelazi dopuštenu. Također, dno crpnog spremnika sei di d d j iž k t (t čk ) dj ( di ž j j ik ) i di lj i i tizvodi u padu do najniže kote (točke) gdje se (radi pražnjenja spremnika) izvodi muljni ispust.

96

(2) Strojarnica služi za smještaj crpnih agregata, kontrolnih instrumenata, krajeva usisnih cijevi ipočetaka potisnih cjevovoda s pripadajućim fasonskim komadima i vodovodnim armaturama (radipočetaka potisnih cjevovoda s pripadajućim fasonskim komadima i vodovodnim armaturama (radispajanja crpnih agregata u jedinstveni tlačni sustav), te druge opreme.

Strojarnica mora biti izvedena s odgovarajućim otvorima za komunikaciju, održavanje, montažu idemontažu opreme. U slučaju teške opreme postavlja se i dizalica. I unutar ovog prostora trebaosigurati ventilaciju, a po potrebi i grijanje.

Kod manjih crpnih stanica s uronjenim crpkama, slika 1.6::01(b), strojarnice uopće nema.

(3) K d t ij j t k ji d ži t b l kt k t t k(3) Komandna prostorija je prostor koji sadrži potrebnu elektronsku opremu za automatskoupravljanje crpnim agregatima, odnosno radom crpne stanice. Automatski rad se sastoji uukapčanju i iskapčanju crpki sukladno njihovom režimu rada. Pored ovoga, automatika obuhvaća ijednoliko radno opterećenje svih crpki, uključujući i rezervne.

▪ ▪ ▪

U objektu crpne stanice je potrebno realizirati i energetski priključak u skladu sa zahtjevimaU objektu crpne stanice je potrebno realizirati i energetski priključak, u skladu sa zahtjevimaelektrodistribucijskog poduzeća, pa se često uz crpnu stanicu (naročito za crpne stanice velikoginstaliranog kapaciteta) izvodi i transformatorska stanica.

97

▪ ▪ ▪

Zb j i ć i (k li ili k li ) lj j j d ili ihZbog startanja i mogućnosti (kontroliranog ili nekontroliranog) zaustavljanja pogona jednog ili svihcrpnih agregata, promjene opterećenja, te brzog zatvaranja cjevovoda, kod crpnih se stanicamože javiti vodni udar. Zato crpne stanice najčešće sadrže i opremu za zaštitu od vodnog udara.U načelu, proračun vodnog udara radi se za slučajeve kada je duljina tlačnog cjevovoda veća od50 [ ] i i di j d 20 [ ] Ak k ž t b i štit d d d bič50 [m], a visina dizanja od 20 [m]. Ako se ukaže potrebnim, zaštita od vodnog udara se običnoprovodi ugradnjom:

(1) povratnog ventila koji se sporije zatvara, tako da dio povratne vode propušta kroz crpku nazad,( ) p g j p j , p p p p ,

u crpni spremnik,

(2) obilaznog cjevovoda s kontrolnom zapornicom koja se otvara kad tlak poraste iznaddopuštenog, također propuštajući vodu natrag, u crpni spremnik,p g, p p j g, p p ,

(3) zračnog kotla koji ima zadatak (a) da kompenzira smanjenje tlaka u cjevovodu, odnosno dasprečava prekidanje vodnog stupca kada se udarni val rasprostire od crpke i (b) da amortiziraudarni val kada se on rasprostire prema crpki,

(4) vodne komore koja nadomješta vodu izgubljenu u gibanju i amortizira povratni udarni val.Primjena vodne komore dolazi u obzir ako za njen smještaj postoje povoljni visinski odnosi uokolini crpne stanice.

98

1.7. KONDICIONIRANJE VODE

Kondicioniranje vode je proces za postizanje svojstava pitke vode ikoncentracije tvari ispod maksimalno dopuštenih vrijednosti.

Dakle, kondicioniranje vode je uvijek neophodno ako se utvrdi da izvorišna voda ne odgovarapropisanim standardima kvalitete.

Stoga je uvijek najprije potrebno odrediti zahtijevane parametre kvalitete vode prirodnog izvorišta,kako bi se mogla ustanoviti neophodnost i karakter njenog kondicioniranja.

1.7.1. ZAHTJEVI KVALITETE VODE

Zbog izuzetnog značaja zdravstvene ispravnosti vode namijenjene za opskrbu stanovništva, svakazemlja zakonski propisuje zahtjeve u pogledu njene kvalitete.

U našoj zemlji je ovo regulirano Pravilnikom o zdravstvenoj ispravnosti vode za piće (NN 47/08),koji je u suglasju s istovrsnim pravilnicima zemalja Europske unije.

99

Ovime se Pravilnikom propisuje:

(I) zdravstvena ispravnost vode koja služi za ljudsku upotrebu, tj. vode koja se koristi kao voda zapiće te za pripremanje, proizvodnju i promet hrane,

(II) granične vrijednosti pokazatelja zdravstvene ispravnosti vode,(III) vrste i obim analiza uzoraka vode za piće te analitičke metode,(IV) učestalost uzimanja uzoraka (uzorkovanje) vode za piće.

Sva izvorišta vode namijenjene ljudskoj uporabi i vodoopskrbni objekti moraju biti zaštićeni odslučajnog ili namjernog onečišćenja i drugih utjecaja koji mogu ugroziti zdravstvenu ispravnost vodeza piće.

Sve pravne osobe koje obavljaju djelatnost javne vodoopskrbe, moraju isporučiti zdravstvenoispravnu vodu za piće sukladno odredbama ovoga Pravilnika.

(I) Zdravstveno ispravnom vodom za piće smatra se voda koja:

(1) ne sadrži mikroorganizme, parazite i njihove razvojne oblike u broju koji predstavlja opasnostpo zdravlje ljudi,

(2) ne sadrži tvari u koncentracijama koje same ili zajedno s drugim tvarima predstavljaju opasnostza zdravlje ljudi,

(3) ne prelazi maksimalne vrijednosti pojedinih pokazatelja, odnosno njihove maksimalnodopuštene koncentracije (MDK), svrstane u četiri osnovne skupine:(3.1) mikrobiološki pokazatelji: escherichia coli, enterokoki, ukupni koliformi, clostridium

perfringens, salmonella spp., vibrio cholerae, paraziti, enterovirusi, pseudomonas aeruginosa te broj kolonija na 22 [°C] i na 27 [°C];

100

(3.2) kemijski pokazatelji: akrilamid, aluminij, amonijak, antimon, arsen, bakar, barij, benzen,benzo(a)pirene, berilij, boja, bor, bromat, cijanidi, cink, detergenti (anionski i neionski),epiklorhidrin, fenoli, fluoridi, fosfati, isparni ostatak, kadmij, kalcij, kalij, kloridi, klorit, kobalt,koncentracija vodikovih iona (pH), krom, magnezij, mangan, mineralna ulja, miris, mutnoća,natrij, nikal, nitrati, nitriti, okus, olovo, policiklički aromatski ugljikovodici (PAH), pesticidi, selen,silikati, slobodni klor, srebro, sulfati, temperatura, trihalometan - ukupni (THM), 1.2-dikloretan,suma tetrakloretan i trikloretan, ukupni organski ugljik (TOC), ukupna tvrdoća, ukupnesuspenzije, utrošak kalijevog permanganata, KMnO4, vanadij, vinil klorid, vodikov sulfid,vodljivost, željezo i i živa;

(3.3) radioaktivnost: tricij i ukupna primljena doza;(3.4) najveća dopuštena količina ostatka nakon obrade zrakom obogaćenim ozonom: otopljeni ozon,

bromat i bromoform.

(II) Granične vrijednosti pokazatelja zdravstvene ispravnosti vode propisane su za sve prethodnonavedene parametre, svrstane u četiri skupine:

(1) mikrobiološki pokazatelji: voda za piće ne smije sadržavati ni jednu od prethodno navedenih bakterija,parazita i virusa, dok broj kolonija na 22 [°C] može iznositi 100/1 [ml] te na 37 [°C] do 20/1 [ml];

(2) kemijski pokazatelji: pitka voda može npr. sadržavati najviše 3 000 [μg l-1] cinka, 2 000 [μg l-1] bakra,do 1 500 [μg l-1] fluorida, dok cijanida, kroma i mangana može biti najviše 50 [μg l-1]. MDK mineralnihulja je 20 [μg l-1]. Arsena, bromata, olova, selena, srebra te suma tetrakloretana i trikloretana smije bitido 10 [μg l-1], benzena i žive do 1.0 [μg l-1], a akrilamida, epiklorhidrina, policikličkih aromatskihugljikovodika i (pojedinačnih) pesticida najviše 0.10 [μg l-1]. Dodatno, voda za piće mora biti bez mirisa(zbog prisustva otopljenih plinova, mineralnih ulja, organskih tvari i mikroorganizama), bez okusa(zbog prisustva u vodi tvari koje uzrokuju i miris vode) i bez vodikovog sulfita. Boja vode (zbogprisustva u vodi pretežno humusnih tvari) može iznositi najviše 20 [mg l-1], mjerenaplatinskokobaltnom skalom (PtCo), mutnoća (zbog prisustva u vodi lebdećih tvari – čestica pijeska,gline, muljevitih čestica organskog porijekla i sl.) do 4 [°NTU] (stupnja nefelometrijske turbidimetrijskejedinice), a koncentracija vodikovih iona, izražena u pH jedinici, 6.5 < pH < 9.5.

101

Klorida i sulfata smije biti do 250 [mg l-1], deterdženata, natrija i željeza do 200 [mg l-1] te amonija-ka i slobodnog (rezidualnog) klora do 0.5 [mg l-1]. Ukupne suspenzije mogu iznositi najviše 10[mg l-1]. Temperatura vode treba biti do 25 [°C];

(3) radioaktivost: u pitkoj vodi smije npr. biti tricija najviše 100 [Bq l-1];(4) najveća dopuštena količina ostatka nakon obrade zrakom obogaćenim ozonom: otopljenog ozona

u pitkoj vodi može biti do 50 [μg l-1], bromata najviše 3 [μg l-1], a bromoforma samo 1 [μg l-1].

U slučaju elementarne nepogode, iznenadnog onečišćenja vodoopskrbnog sustava ili bilo kojegdrugog uzroka odstupanja od sukladnosti prema Pravilniku, koji se postojećim postupcimakondicioniranja vode ne može ukloniti, a ne postoji rezervno izvorište, niti mogućnost opskrbe vodomza piće na drugi način, za daljnji rad, pravna osoba koja obavlja djelatnost javne vodoopskrbe morazatražiti dozvolu za odstupanje od MDK vrijednosti, ako povećane vrijednosti ne predstavljajumoguću opasnost za zdravlje ljudi, a za razdoblje od najdulje tri godine, te iznimno na još tri godine.

Provjeru sukladnosti vode namijenjene javnoj vodoopskrbi, odnosno poštivanje MDK vrijednosti izPravilnika, nadzire Hrvatski zavod za javno zdravstvo stalnim praćenjem (monitoringom). Izvršiteljimonitoringa su zavodi za javno zdravstvo u županijama, odnosno Gradu Zagrebu, čiji laboratorijiobavljaju ispitivanja sukladno odredbama norme HRN EN ISO/IEC 17025.

(III) Vrste i obim analiza uzoraka vode za piće te analitičke metode propisani su za sve četiriprethodno navedene skupine pokazatelja zdravstvene ispravnosti vode za piće.

(IV) Učestalost uzimanja uzoraka (uzorkovanje) vode za piće propisana je s obzirom na količinuisporučene vode za piće u [m3 d-1] ili broja potrošača, uz pretpostavku da potrošnja vodeiznosi 200 [l stanovnik-1 d-1].

102

1.7.2. FAZE KONDICIONIRANJA VODE

Raznovrsni zadaci koji se u praksi najčešće rješavaju postupkom kondicioniranja vode uglavnomse svode na:

(i) uklanjanje iz vode raspršenih (suspendiranih) tvari, tj. smanjenje mutnoće,

(ii) uklanjanje iz vode tvari koje uzrokuju njenu obojenost,

(iii) uklanjanje iz vode otopljenih plinova (degazacija) i ukupnih soli (desalinizacija),

(iv) uklanjanje organske tvari,

(v) promjena tvrdoće vode,

(vi) uništavane u vodi patogenih mikroorganizama (dezinfekcija).

U određenim slučajevima proces kondicioniranja vode može biti dopunjen i usložnjen specijalnimfazama, npr. uklanjanjem soli željeza (deferizacija) ili uklanjanjem masti i ulja (isplivavanje(flotacija)).

Prema tome, svaka izvorišna voda namijenjena za javnu vodoopskrbu, koja posjeduje svojstva isadrži tvari škodljive po zdravlje ljudi iznad dopuštenih vrijednosti, mora se prije upotrebe,odnosno distribucije potrošačima, podvrći odgovarajućem procesu kondicioniranja.

103

Poboljšanje kvalitete vode provodi se na objektima s pripadajućom elektrostrojarskom opremom,koje zajednički nazivamo uređaji za kondiconiranje vode.

Na slici 1.7::01 prikazana je osnovna konfiguracija, odnosno jednostavnija tehnološka shemameđusobnog rasporeda pojedinih objekata uređaja za kondicioniranje vode.

Predočenana shema pretpostavlja gravitacijsko kretanje vode prilikom njenog uzastopnogprolaženja kroz pojedine objekte uređaja za kondicioniranje vode.

Također, ova shema, sukladno parametrima kvalitete vode prirodnog izvorišta, može biti proširenai dodanim, prethodno navedenim, tehnološkim fazama kondicioniranja vode.

104

Slika 1.7::01 Osnovna tehnološka shema uređaja za kondicioniranje vode1 – otapanje i doziranje koagulanta, zgrušavanje; 2 – miješanje; 3 – pahuljičenje; 4 – taloženje; 5 – procjeđivanje; 6 - dezinfekcija

U ovome slučaju postupak kondicioniranja vode predviđa slijedeće faze temeljene na (i) fizikalnim,(ii) kemijskim i (iii) biološkim djelovanjima:

(1) otapanje i doziranje koagulanta u sirovu vodu, zgrušavanje (koagulaciju),

(2) miješanje (koagulanata i sirove vode),

(3) pahuljičenje (flokulaciju),

(4) taloženje (sedimentaciju),

(5) procjeđivanje (filtraciju),

(6) dezinfekciju.

105

1.7.2. – 1. Otapanje i doziranje koagulanta. Zgrušavanje

Glavnina problema kod smanjenja mutnoće, kao čestog nedostatka vode, vezana je uz prisustvovrlo sitnih raspršenih čestica – koloida, dimenzija od 1 [nm] do 1 [μm].

Zbog istoimenih (negativnih) elektrostatičkih naboja koloidi se međusobno odbijaju i ostajuraspršeni u vodi. Zato je vrijeme potrebno za izdvajanje koloida iz vode, prvenstveno procesomtaloženja, uslijed njihove tzv. agregatne stabilnosti, praktički beskonačno.

To je u tehnici kondicioniranja vode rezultiralo traženjem procesa remećenja stabilnosti koloida imogućnosti njihovog kasnijeg međusobnog spajanja u veće čestice koje će se u vodi lakše taložiti.

Takav proces remećenja stabilnosti (destabilizacija) koloida u sirovoj vodi naziva se zgrušavanje.

Destabilizacija koloida se postiže dodavanjem vodi određenih kemijskih reagensa – koagulanata.

106

U praktične svrhe, kao neorganski koagulanti najčešće se koriste soli aluminija i željeza, tjaluminijev sulfat, Al2(SO4)3·18 H2O, poznatiji pod komercijalnim nazivom alaun, i željezni sulfat,FeSO4·7H2O, tj. zelena galica. Još se relativno često koriste i kalcijev oksid, CaO (živo vapno),kalcijev hidroksid, Ca(OH)2 (gašeno vapno) i natrijev karbonat, Na2CO3 (soda).

U suvremenoj tehnici kondicionirana vode sve se više koriste organski koagulanti, tzv.polielektroliti, kao makromolekule dugačkog niza dobivene spajanjem prostih monomera.

Na proces koagulacije u znatnoj mjeri utječu kvaliteta sirove (prirodne) vode, količina i karaktersuspendiranih koloida, potrošnja kisika, količina soli, pH vrijednost i temperatura vode.

Stoga se vrsta i optimalna doza koagulanta određuje ispitivanjem izvorišne vode. Radi orijentacije,prosječna doza alauna za vodu mutnoće 40 [°NTU] iznosi 25 do 35 [mg l-1], dok za mutnoću od400 [°NTU] prosječna doza alauna iznosi 60 do 90 [mg l-1].

Koagulant se u vodu dodaje u obliku otopine. Zato postoje posebni uređaji za pripremu otopine injeno doziranje – dozatori, koji otopinu koagulanta doziraju u funkciji mutnoće vode (čije vrijednostimogu u relativno kratkom vremenu znatno oscilirati).

Danas je postupak doziranja potpuno automatiziran, tako da se vodi automatski, ovisno o mutnoćii protoku, dodaje prethodno definirana optimalna doza koagulanta.

107

1.7.2. – 2. Miješanje

Da bi zgrušavanje bilo što efikasnije, potrebno je odmah nakon dodavanja koagulanta osiguratinjegovo intenzivno (turbulentno) miješanje sa sirovom vodom.

To se postiže u posebnim objektima (bazenima) – mješačima, u kojima se voda zadržava do 5[min].

Obično se primjenjuju sljedeće dvije vrste mješača:

(1) gravitacijski mješači (mješači s gravitacijskim miješanjem),

(2) mehanički mješači (mješači s mehaničkim miješanjem).

(1) Gravitacijski mješači, slika 1.7::02, mogu biti izvedeni kao:

(a) horizontalni mješači (mješači s horizontalnim tokom),

(b) vertikalni mješači (mješači s vertikalnim tokom).

108

Slika 1.7::02 Gravitacijski mješači(a) horizontalni mješač; (b) vertikalni mješač

1 – dovod sirove vode; 2 – doziranje koagulanta; 3 – pravokutni preljev; 4 – vertikalne pregrade; 5 – ispust; 6 – kružni preljev

Na slici 1.7::02(a) prikazan je horizontalni mješač. Izveden je kao pravokutni bazen u kojemu jeugrađeno više uzastopnih vertikalnih pregrada s otvorima postavljenim tako da stvarajuneprestanu promjenu brzine i smjera tečenja vode.

109

Brzina vode u mješaču obično se uzima 0.6 [m s-1], a u otvorima oko 1 [m s-1]. Razmak pregradaje najčešće dvije širine bazena, Bb [m], a dubina vode iza posljednje pregrade je do 0.5 [m]. Pri timje uvjetima sniženje razine vode između susjednih pregrada oko 0.15 [m].

Rad vertikalnog mješača, slika 1.7::02(b), temeljen je na načelu turbulentnog tečenjaprouzrokovanog znatnom promjenom protjecajnog presjeka.

Brzina u uskom dijelu konusa je oko 1 [m s-1], a u cilindričnom oko 25 [mm s-1].

(2) Mehanički mješači se zasnivaju na mehaničkom miješanju vode i koagulanta pomoćupropelerne miješalice.

Slika 1.7::03 Mehanički mješač1 – dovod sirove vode; 2 – odvod koagulirane vode; 3 – doziranje koagulanta; 4 – ispust; 5 – vertikalna pregrada;

6 - pogonski motor; 7 – propelerna miješalica

110

Ponekad se miješanje postiže i izravnim doziranjem koagulanta u usisnu cijev crpke ili u cjevovodkojime se voda transportira do uređaja za kondicioniranje vode. Kod toga treba voditi računa daduljina cjevovoda, s obzirom na brzinu vode, osigura potrebno vrijeme miješanja.

1.7.2. – 3. Pahuljičenje

Pahuljičenje je proces stvaranja pahuljica (flokula) spajanjem koloida, prethodno destabiliziranihprocesom zgrušavanja.

Stvaranje pahuljica se odvija u posebnim objektima (bazenima) – flokulatorima.

Njihova je zadaća da osiguraju stvaranje pahuljica, koje počinje odmah nakon miješanja vode ikoagulanta. Ovaj proces se odvija relativno sporo i da bi se dobile dovoljno krupne flokule (veličine0.5 do 0.6 [mm]) potrebno je 10 do 30 [min].

Dodatno povećanje pahuljica može se postići dodavanjem sredstava za pahuljičenje – flokulanata.Količina i vrsta flokulanta utvrđuje se ispitivanjem vode.

Procesu stvaranja pahuljica potpomaže lagano i ravnomjerno miješanje vode, što ujednosprječava i njihovo taloženje u flokulatoru. Granična vrijednost brzine vode determinirana je smogućnošću razbijanja već slijepljenih pahuljica i iznosi 0.2 do 0.3 [m s-1].

111

U praksi se najčešće koriste, analogno kao i mješači:

(1) gravitacijski flokulatori,

(2) mehanički flokulatori.

(1) Gravitacijski flokulatori, slika 1.7::04, mogu biti izvedeni kao:

(a) horizontalni flokulatori,

(b) vertikalni flokulatori.

Slika 1.7::04 Gravitacijski flokulatori(a) horizontalni flokulator; (b) vertikalni flokulator

1 – dovod koagulirane vode; 2 – odvod vode nakon pahuljičenja

112

Na slici 1.7::04(a) prikazan je horizontalni flokulator. Izveden je kao bazen pregrađen nizomkoridora kojima teče voda. Broj zaokreta toka obično se uzima 8 do 10. Duljina koridora je ufunkciji brzine vode i vremena zadržavanja vode u flokulatoru.

Rad vertikalnog flokulatora, slika 1.7::04(b) temeljen je na istom principu kao i rad vertikalnogmješača. Voda se dovodi u donji dio konusa s uzlaznom brzinom oko 0.7 [m s-1], da bi po dolaskuu gornji dio opala na svega 4 do 5 [mm s-1]. Iz gornjeg cilindričnog dijela flokulatora voda se običnoodvodi prorupčanim cijevima.

(2) Mehanički flokulatori se zasnivaju na mehaničkom miješanju koagulirane vode pomoćumiješalica, slika 1.7::05.

Na slici 1.7::05(a) prikazan je flokulator s vertikalnom osi okretanja lopatica, a na slici 1.7::05(b) shorizontalnom osi.

113

Slika 1.7::05 Mehanički flokulatori(a) s vertikalnom osi okretanja lopatica; (b) s horizontalnom osi okretanja lopatica

1 – dovod koagulirane vode; 2 – pogonski motor; 3 – miješalica; 4 – odvod vode nakon pahuljičenja

1.7.2. – 4. Taloženje

Taloženje je proces gravitacijskog uklanjanja zrnatih i pahuljičastih čestica iz vode kojima jegustoća veća od gustoće vode.

U teoriji taloženja se polazi od (a) pojedinačne (diskretne), (b) okrugle čestice, pretpostavljajući(c) mirnu vodu i (d) zanemarujući sve utjecaje koji ometaju ovaj proces.

114

Kada se diskretna okrugla čestica pusti padati u mirnoj vodi nultom početnom brzinom, onaubrzava kretanje dok joj brzina, nakon određenog vremena (koje je gotovo uvijek beznačajno uodnosu na trajanje procesa taloženja), ne postane konstantna.

S obzirom na karakter i kvalitetu vode u procesu kondicioniranja, te na veličinu i masu čestica,vertikalna brzina taloženja čestice, vt [m s-1], nalazi se u području važenja Stokesovog zakona(1851), koji glasi:

(1.7-01)

gdje su:

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

d - promjer čestice, [m],

v - kinematički koeficijent viskoznosti vode, [m2 s-1],

ρp - gustoća mase čestice, [kg m-3]. Npr. za pijesak, ρp = 2 650 [kg m-3], a za mulj koaguliran

alaunom, ρp = 1 180 [kg m-3],

ρ - gustoća mase vode, [kg m-3].

Međutim, pošto se kod taloženja, kako prirodne tako i koagulirane suspenzije, obično susrećemo spolidisperznom suspenzijom, brzine taloženja takove suspenzije najbolje je odrediti ispitivanjima.

115

Isto tako, budući da u praksi nikada nisu ispunjeni uvjeti savršenog (idealnog) taloženja, mora seračunati na umanjenje efekta taloženja.

Ovome doprinose dva odlučujuća činioca: (i) strujanje u zoni taloženja izazvano raznim utjecajima(puhanjem vjetra po nepokrivenim taložnicima, konvektivnim strujanjem zbog temperaturnihpromjena, strujanje zbog razlike u gustoći) i (ii) međudjelovanje čestica.

Proces taloženja odvija se u posebnim objektima (bazenima) – taložnicima.

Danas se u praksi kondicioniranja vode primjenjuju dvije osnovne vrste taložnika, ovisno odsmjera toka u njima:

(1) horizontalni taložnici,

(2) vertikalni taložnici.

Ovo su tzv. konvencionalni taložnici. Radi intenzifikacije procesa taloženja grade se i specijalnitaložnici koji će se analizirati naknadno.

116

(1) Taloženje u horizontalnim taložnicima se može odvijati u:

(a) pravokutnim taložnicima,

(b) okruglim taložnicima.

(a) Shema taloženja čestica u (savršenom) pravokutnom taložniku prikazana je na slici 1.7::06.

Slika 1.7::06 Taloženje čestica u horizontalnom pravokutnom taložniku

Voda u taložnik dotječe ulaznom zonom kroz jedan od vertikalnih zidova taložnika, prolazinjegovom duljinom zonom taloženja do suprotnog vertikalnog zida i izlaznom zonom otječe iztaložnika. Ispod zone taloženja je zona mulja.

117

Na gornjoj slici, v0 [m s-1], označava horizontalnu brzinu vode u zoni taloženja, definiranu izrazom:

(1.7-02)

gdje su:

Q - protok zonom taloženja, [m3 s-1],

Bs - širina zone taloženja (širina taložnika), [m],

Hs - dubina zone taloženja (dubina taložnika), [m].

Vrijednost horizontalne brzine trebala bi se nalaziti u granicama 2.5 < vo < 35 (50) [mm s-1].

Kritična brzina taloženja, vtcr [m s-1], koja mora postojati da bi se čestice istaložile bar u krajnjojdonjoj točki zone taloženja prema zoni izlaza, određena je odnosom:

(1.7-03)

odnosno:

(1.7-04)

gdje je Ls [m] duljina zone taloženja (duljina taložnika).

118

Sve čestice s brzinom taloženja vt ≥ vtcr bit će 100 [%] uklonjene, jer će se kretati putanjamaparalelnim s “p” ili strmijim. Isto tako, sve čestice s brzinom taloženja vt < vtcr koje u zonu taloženjauđu unutar visine h [m], imat će putanje paralele s “p‘ ” i bit će također uklonjene, dok će svečestice s brzinom taloženja vt < vtcr koje u zonu taloženja uđu iznad visine h, biti iznijete iz zonetaloženja.

Uvrštavajući izraz 1.7-02 u izraz 1.7-04, dobije se izraz za površinsko (hidrauličko) opterećenje,PO [m s-1], taložnika:

(1.7-05)

gdje je As [m2] površina zone taloženja (površina taložnika).

Vrijeme zadržavanja vode u taložniku, Ts [s], definirano je izrazom:

(1.7-06)

i kreće se od 2 do 6 (7) [h].

119

Prethodne analize taloženja u pravokutnim horizontalnim taložnicima temeljene su, izmeđuostaloga, i na pretpostavci da režim tečenja ne utječe na proces taloženja. Naravno, ovapretpostavka vrijedi samo za slučaj laminarnog tečenja u taložniku.

Da li će se tečenje u taložniku odvijati u laminarnom ili turbulentnom režimu ovisi, dakako, ovrijednosti Reynoldsovog broja, Re [1], koji se u ovom slučaju može izraziti:

(1.7-07)

Za laminarno tečenje u pravokutnim taložnicima treba biti ispunjen uvjet, Re < 2000. Dakle, zamanje vrijednosti Reynoldsovog broja, Re, potrebni su relativno široki i duboki taložnici.

S druge strane, potreba eliminacije kratkospojnog tečenja, kada se dotok jednoliko ne distribuirapreko čitavog poprečnog presjeka taložnika (prema izrazu 1.7-02), zahtijeva što veći odnos silatromosti prema silama gravitacije, što se izražava Froudeovim brojem:

(1.7-08)

čija bi vrijednost trebala iznositi Fr >10-5. U ovome izrazu R [m] označava hidraulički radijus.

Zadovoljenje gornjeg kriterija zahtijeva duge, uske i plitke taložnike s većim brzinama toka, što je usuprotnosti s prethodno izraženim zahtjevom s obzirom na tražene vrijednosti Reynoldsovog broja.

120

Stoga su konstrukcijska rješenja konvencionalnih pravokutnih taložnika s horizontalnim tokomvode rezultat kompromisa između međusobno suprotnih hidrauličkih zahtjeva (niske vrijednostiReynoldsovog broja i visoke vrijednosti Froudeovog broja) i ekonomskih kriterija koji zahtijevajuograničen odnos dubine, širine i duljine spremnika.

Vrijednost Reynoldsonog broja postaje relativno niska, a Froudeovog broja relativno visoka, ako je:

(1.7-09)

Dubina taložnika odabire se 2 do 3 [m]. Isto tako, ne preporučuju se taložnici sa širinom preko5 [m] i duljinom preko 50 [m].

121

Slika 1.7::07 Horizontalni pravokutni taložnik1 – dovod; 2 – zgrtač mulja; 3 – muljna komora; 4 – muljni ispust; 5 – odvod

Moguće je i rješenje s pokretnim mostom koji također ima zgrtač i premošćuje taložnik po širini,krećući se od jednog prema drugom kraju taložnika. Zgrtanja mulja se obavlja suprotno od smjeratoka.

Postupci zgrtanja mulja obično su automatizirani.

Radi što lakšeg zgrtanja mulja u muljnu komoru, odakle se zatim ispušta, dno taložnika se izvodi suzdužnim padom 1 do 2 [%], također suprotno toku.

Na slici 1.7::07 prikazan je uzdužni presjek horizontalnog pravokutnog taložnika. U taložniku jeradi zgrtanja istaloženog mulja ugrađen zgrtač mulja. Brzina zgrtača je oko 1 [cm s-1].

122

Obično se grade dva taložnika, radni i rezervni, kako bi se nesmetano obavljalo čišćenja.

Horizontalni pravokutni taložnici pokazali su se ekonomski opravdanim ako im je kapacitet veći od3 000 [m3 d-1].

Iz prethodnih je analiza vidljivo da su mješači, flokulatori i taložnici u funkcionalnom pogledurazličiti objekti. No, u konstrukcijskom pogledu oni mogu biti povezani u cjelinu, kao što prikazujeslika 1.7::08.

Slika 1.7::08 Primjer konstrukcijske povezanosti mješača, flokulatora i taložnika1 – mješač; 2 – flokulator; 3 – taložnik

123

Bitna osobina okruglih taložnika je promjena brzine vode u zoni taloženja od najveće vrijednosti usredini, do najmanje na rubovima taložnika.

Slika 1.7::09 Okrugli taložnik1 – dovod; 2 – sabirni žlijeb; 3 – zgrtač mulja; 4 – pokretni most; 5 – muljna komora; 6 – muljni ispust; 7 – odvod

Sustav za zgrtanje mulja najčešće je riješen rotacijskom rešetkastom (mosnom) konstrukcijom.

Okrugli taložnici se grade promjera Ds = 5 do 60 [m]. Dubina taložnika (vode), Hs, na rubu uzimase 1.5 do 2.5 (3.5) [m] (Ds/Hs > 3.5), a nagib dna 4 do 10 [%].

(b) U okrugli taložnik, slika 1.7::09, voda se dovodi u komoru, smještenu u sredini taložnika, iradijalno kreće (zbog čega se ovi taložnici ponekad nazivaju radijalni taložnici) prema rubnomsabirnom žlijebu, iz kojega se dalje odvodi.

124

Slika 1.7::10 Okrugli taložnik s flokulatorom1 – dovod; 2 – flokulator; 3 – zona taloženja; 4 – muljna komora; 5 – zgrtač mulja; 6 – pokretni most; 7 – miješalice;

8 – sabirni žlijeb; 9 – muljni ispust; 10 – odvod

(2) Taloženje u vertikalnim taložnicima se može odvijati u:

(a) okruglim taložnicima,

(b) kvadratnim taložnicima.

Češća je primjena okruglih taložnika.

Okrugli taložnik može u sredini imati smješten flokulator, slika 1.7::10.

125

Ovakav taložnik je u stvari okrugli ili kvadratni bazen s konusnim, odnosno piramidalnim donjimdijelom. U sredini taložnika je najčešće ugrađen flokulator.

Slika 1.7::11 Vertikalni taložnik1 – zona taloženja; 2 – flokulator; 3 – zona mulja; 4 – dovod; 5 – mlaznice; 6 – sabirni žlijeb; 7 – muljni ispust; 8 – odvod

Koagulirana voda se dovodi u flokulator i sustavom mlaznica jednoliko distribuira. U flokulatoruvoda struji silazno i ulazi u donji dio zone taloženja. Odavde nastavlja uzlazno strujanje premasabirnom žlijebu, odakle se dalje odvodi.

Mulj se skuplja na dnu konusnog dijela i povremeno ispušta. Radi osiguranja gravitacijskogklizanja mulja prema muljnom ispustu, preporuča se izvođenje konusnog dijela pod kutom 50 do55 [º].

Vertikalne taložnike, slika 1.7::11, karakterizira uzlazno kretanje vode.

126

Srednja (uzlazna) brzina vode u taložniku, vu [m s-1], obično se kreće u granicama 5 do 6·10-

4 [m s-1]. Ova brzina osigurava taloženje svih čestica s brzinom taloženja vt > vu.

Površina zone taloženja As definirana je izrazom:

(1.7-10)

Visina zone taloženja, Hs, pretežno se uzima 4 do 5 [m], a odnos promjera taložnika, Ds, i visinezone taloženja, Hs, Ds/Hs ≥ 1.5.

Vertikalni taložnici se uglavnom primjenjuju kod uređaja kapaciteta do 30 000 [m3 d-1].

127

(a) Cijevni i pločasti taložnici su nastali kao rezultat nastojanja da se učinak taloženja približiteoretski očekivanome, te da se vrijeme zadržavanja vode u taložniku, koje je inače prilično dugo uodnosu na druge faze kondicioniranja vode, što više skrati, uz postizanje željenog stupnjataloženja.

Ovi se taložnici grade kao bazeni, slika 1.7::12, u koje se u vidu snopa, pod određenim kutomprema horizontali, ugrađuje sustav cijevi različitog oblika profila (okruglog, četverokutnog,šesterokutnog), ili sustav paralelnih ploča (lamela). Karakteristična dimenzija profila cijevi,odnosno međusobnog razmaka lamela, iznosi reda veličine 5 do 7 [cm].

Kroz ugrađene cijevi ili ploče uzlazno protječe voda opterećena lebdećim česticama i na tom seputu oslobađa znatnog dijela suspenzije za osjetno kraće vrijeme u odnosu na konvencionalnetaložnike.

Također se postiže i optimalnost hidrauličkih parametara. Reynoldsov broj poprima vrijednosti kojebez daljnjega osiguravaju slojevito tečenje, a Froudeov broj se kreće u granicama kod kojih je upotpunosti osigurana stabilnost tečenja.

(3) Taloženje u posebnim (specijalnim) taložnicima odnosi se na taloženje u:

(a) cijevnim i pločastim (lameliranim) taložnicima,

(b) taložnicima s lebdećim muljem.

128

Slika 1.7::12 Cijevni ili pločasti taložnik1 – dovod; 2 – sustav cijevi ili ploča; 3 – zgrtač mulja; 4 – muljna komora; 5 – muljni ispust; 6 – odvod

Analize i ispitivanja vezani za probleme uklanjanja mulja rezultirali su utvrđivanjem optimalnogkuta nagiba protočnih elemenata u granicama od 45 do 60 [º]. Time je osigurano neprekidnogravitacijsko klizanje mulja.

Duljina protočnih elemenata je približno jednaka dvadeseterostrukoj vrijednosti karakterističnedimenzije protočnog elementa, što u konačnosti rezultira smanjenjem potrebne dubine vode utaložniku ( za oko 30 [%] u odnosu na konvencionalne taložnike).

129

Površinsko opterećenje, PO, odnosno kritična vertikalna brzina taloženja čestica, vtcr, definirani suizrazom:

(1.7-11)

gdje je Ks [1] koeficijent čija vrijednost ovisi o nagibu i duljini protočnih elemenata.

Vrijednost koeficijenta Ks je osjetno manja od jedan. Prema tome, kod cijevnih i pločastih taložnikase postiže višestruko smanjenje kritične brzine taloženja, ili drugim riječima, zadržavanjem istekritične brzine taloženja moguće je višestruko povećati dotok, odnosno višestruko smanjitipovršinu zone taloženja u odnosu na konvencionalne taložnike.

Prednosti cijevnih i pločastih taložnika sadržane su u visokom učinku koji se postiže za osjetnokraće vrijeme, manjem volumenu objekta, pa prema tome i manjim investicijskim troškovima.

(b) Taložnici s lebdećim muljem se danas naširoko koriste u tehnici kondicioniranja vode. Sobzirom na određene posebnosti, ovi se taložnici izvode najčešće pod nazivima (i) akceleratori,(ii) precipitatori i (iii) pulzatori. Njihov rad, slika 1.7:.13, je zasnovan na propuštanju koaguliranevode kroz sloj lebdećeg mulja.

130

Slika 1.7::13 Načelo rada taložnika s lebdećim muljem1 – taložnik; 2 – zgušnjivač mulja; 3 – dovod; 4 – ispust zgusnutog mulja; 5 – odvod

Koagulirana voda se dovodi u donji dio taložnika i struji uzlazno. Čestice (pahuljice) koagulanta i snjima povučene čestice suspenzije podižu se uzlaznim tokom do trenutka kada njihova brzinataloženja postane jednaka uzlaznoj brzini toka. Pretpostavimo da će se to dogoditi na visini hoiznad dovoda vode. Iznad te razine će se formirati sloj lebdećeg mulja kroz koji će prolaziti i naodređeni se način filtrirati voda. Visina sloja mulja, h1, treba osigurati potreban stupanj taloženja.Ta je visina ograničena i položajem uređaja za oduzimanje mulja koji se uklanja u zgušnjivačmulja.

131

Voda koja je prošla kroz zonu lebdećeg mulja nastavlja uzlazno strujanje do razine odvoda vode.Visina vode iznad lebdećeg mulja, h2, treba osigurati zadržavanje čestica mutnoće koje su seprovukle kroz sloj mulja i zaštiti površinu lebdećeg mulja od usisavanja suspenzije uređajima zaodvod vode. U sloju mulja odvija se proces sljepljivanja čestica suspenzije s pahuljicamakoagulanta, tj. proces dodirnog zgrušavanja (kontaktne koagulacije).

Ako brzina uzlaznog strujanja premaši brzinu taloženja pri danoj koncentraciji suspenzije, tada ćese ta koncentracija smanjiti, tako da može biti poremećen bilans pridolaženja suspenzije u taložniki uklanjanja njenog viška u zgušnjivač taloga. Tada dolazi do podizanja suspendiranog mulja iiznošenja suspenzije iz taložnika.

Stoga se kod definiranja tehnologije rada ovih taložnika osnovni problem svodi na pravilnoodređivanje visine sloja lebdećeg mulja, h1, i uzlazne brzine vode, vu. Ove veličine za zadanistupanj taloženja ovise o kvaliteti sirove vode i postupcima njene kemijske obrade.

1.7.2. – 5. Procjeđivanje

Procjeđivanje je proces propuštanja vode kroz poroznu sredinu – filtarski materijal.

Primjenjuje se za uklanjanje koloidnih čestica i mikroorganizama (prvenstveno bakterija) koji sunakon procesa taloženja zaostali u vodi, naročito najsitniji koloidi koji se nisu uspjeli slijepiti uflokule, već su proslijedili tokom vode dalje. Kod procjeđivanja će i te čestice zaostati u kontaktu sfiltarskim materijalom.

U vodovodnoj se praksi kao osnovni filtarski materijal primjenjuje kvarcni pijesak.

132

Proces procjeđivanja se odvija u posebnim objektima – procjeđivačima (filtrima).

(a) mehaničko djelovanje, koje se sastoji u odstranjivanju čestica većih od pora filtarskogmaterijala,

(b) adhezijsko djelovanje, koje se ogleda u prianjanju čestica na površini filtarskog materijala,

(c) adsorpcijsko djelovanje, koje se očituje u pripijanju (na površini filtarskog materijala) česticakoje s vodom prodiru u poroznu sredinu,

(d) taložno djelovanje, koje se sastoji u gravitacijskom izdvajanju čestica koje s vodom prodiru uunutrašnjost filtarskog materijala,

(e) kemijsko djelovanje, koje se očituje u rastavljanju (disociranju) muteži na sitnije dijelove ili unjenom pretvaranju u netopivu masu koja se potom uklanja iz vode,

(f) biološko djelovanje, koje se ogleda u stvaranju biološke opne ili prevlake (filma, membrane)od mikroorganizama.

Ova vrsta pijeska sadrži silicijev dioksid, SiO2, koji vrlo povoljno neutralizira preostale potencijalnesile koloida zaostalih u vodi nakon procesa taloženja.

Na procjeđivanje se dovodi vodu s mutnoćom do 8 (iznimno 16) [°NTU], jer bi veća mutnoćaizazvala prebrzo onečišćenje filtarskog materijala, odnosno potrebu njegovog vrlo čestog pranja(čišćenja).

Procjeđivanje je složen proces koji objedinjuje:

133

Ovisno o načinu kretanja vode kroz filtarski materijal, procjeđivači se dijele na:

(I) gravitacijske procjeđivače,

(II) tlačne procjeđivače,

(III) vakuumske procjeđivače.

(I) Gravitacijski procjeđivači su otvoreni spremnici u kojima se iznad filtarskog sloja nalazi voda saslobodnim vodnim licem, slika 1.7::14. Procjeđivanje nastaje zbog djelovanja sile teže pri visinskojrazlici dovoda i odvoda vode na filtru.

Slika 1.7::14 Shema gravitacijskog procjeđivača1 – dovod vode nakon taloženja; 2 – filtarski sloj; 3 – drenaža; 4 – odvod filtrirane vode

134

(II) Tlačni procjeđivači su zatvoreni (čelični) cilindrični spremnici u koje se voda dovodi pod tlakom.Procjeđivanje nastaje zbog razlike tlaka na dovodu i odvodu vode.

(III) Vakuumski procjeđivači su vrsta procjeđivača kod kojih na odvodu vlada potlak.

Kod kondicioniranja vode, naročito ako se radi o uređajima većih kapaciteta, najčešće seprimjenjuju gravitacijski procjeđivači.

Ovi procjeđivači će se jedino i opisivati u nastavku.

▪ ▪ ▪

Gravitacijsko procjeđivanje se odvija u filtrima koji se grade kao otvoreni armiranobetonskispremnici u čijem je donjem dijelu smješten drenažni sustav (drenaža) za odvod filtrirane vode,slika 1.7:.14. Na drenažni se sustav polaže sloj filtarskog materijala. Voda koja je prošla procestaloženja dovodi se na filtarski materijal i silaznim tokom procjeđuje.

Osnovni parametri koji se određuju prilikom proračuna procjeđivanja, odnosno kod projektiranjaprocjeđivača, jesu:

(a) brzina procjeđivanja,

(b) dopušteni hidraulički gubici na procjeđivaču,

(c) optimalno vrijeme rada procjeđivača između dva pranja, odnosno čišćenja.

135

(a) Brzina procjeđivanja, vf [m h-1], definirana je izrazom:

(1.7-12)

gdje su:

Q - dotok na procjeđivač, [m3 h-1],

Af - površina procjeđivača, [m2].

Dakle, pod brzinom procjeđivanja se ne podrazumijeva stvarna brzina vode u porama filtarskogmaterijala, nego vertikalna brzina stupca vode koja prolazi filtrom.

(b) Dopušteni hidraulički gubici na procjeđivaču, ∆Hf [m], ograničeni su razlikom razine vode uprocjeđivaču i u spremniku čiste vode. Ovi gubici, osim gubitaka zbog procjeđivanja vode, ∆Hfp[m], uključuju linijske i lokalne gubitke zbog tečenja vode kroz vodovodne cijevi i armature kojimase filtrirana voda odvodi do spremnika čiste vode.

Hidraulički gubici, ∆Hfp, slika 1.7::15, prvenstveno ovise o osobinama filtarskog materijala (debljinisloja, poroznosti, dimenzijama i postotku udjela pojedinih frakcija), zatim o brzini procjeđivanja,viskoznosti vode i gravitacijskom djelovanju.

136

Slika 1.7::15 Prikaz tlačnih gubitaka kod gravitacijskog procjeđivanja

Osobine filtarskog materijala kvantificiraju se sa sljedeća dva parametra:

(i) efektivnim promjerom,

(ii) koeficijentom jednolikosti (koeficijentom uniformnosti).

(i) Efektivni promjer, de [mm] definiran je izrazom:(1.7-13)

(ii) Koeficijent jednolikosti, Ku [1] definiran je odnosom:

(1.7-14)

gdje su:

d10 - promjer zrna filtarskog materijala koji odgovara 10 [%] frakciji, [mm],

d60 - promjer zrna filtarskog materijala koji odgovara 60 [%] frakciji, [mm].137

Ove se veličine očitavaju s granulometrijske krivulje filtarskog materijala.

Proračun spomenutih hidrauličkih gubitaka je relativno opsežan i složen, tako da se ovdje nećeiznositi.

(c) Optimalno vrijeme rada procjeđivača određuje se iz dva uvjeta.

(i) Prvi uvjet se odnosi na onečišćenje filtarskog materijala, zbog čega u procesu procjeđivanjapostupno dolazi do smanjenja poroznosti filtarske ispune, odnosno do začepljenja pora, a time i dodo povećanja hidrauličkih gubitaka, slika 1.7::16(a), što nazivamo kolmatacijom. Ti se gubicipovećavaju kroz razdoblje, Tn [h], tokom kojega njihova vrijednost dosegne vrijednost raspoloživogtlaka.

(ii) Drugi uvjet se odnosi na činjenicu da porastom onečišćenja filtarskog materijala dolazi dopovećanja brzine vode u porama, što dovodi do djelomičnog iznošenja čestica suspenzije koje suse prethodno zadržale u porama. Kao rezultat toga počinje se pogoršavati kvaliteta filtrirane vode.

138

Slika 1.7::16 Određivanje optimalnog vremena rada procjeđivača(a) prema kriteriju dopuštenih hidrauličkih gubitaka; (b) prema kriteriju tražene kvalitete filtrirane vode

1 – promjena hidrauličkih gubitaka; 2 – promjena mutnoće

(∆Hf)max – najviše dopušteni hidraulički gubici

Dakle, prema drugom kriteriju trajanja rada filtra između dva pranja je razdoblje, Tz [h], tokomkojega se garantira tražena kvaliteta filtrirane vode, slika 1.7:16(b).

Obje vrijednosti, Tn i Tz, ovise o brzini procjeđivanja, kvaliteti vode i osobinama suspenzije ifiltarskog materijala.

U slučaju najekonomičnije projektiranog filtra vrijedi jednakost::

(1.7-15)

139

Međutim, radi osiguranja zdravstvene ispravnosti filtrirane vode poželjno je da Tz bude nešto većeod Tn odnosno preporuča se uzeti:

(1.7-16)

Time su definirani temeljni parametri procesa procjeđivanja.

Po karakteru mehanizma zadržavanja suspendiranih čestica moguće je razlikovati:

(1) sporo procjeđivanje,

(2) brzo procjeđivanje.

(1) Sporo procjeđivanje nastaje procjeđivanjem kroz biološku opnu koju obrazuju mikroorganizmina površini filtarskog sloja. Zato se ono naziva i površinsko procjeđivanje.

Proces sporog procjeđivanja se odvija na sporim procjeđivačima, koji se primjenjuju za filtriranjenekoagulirane vode koja sadrži nisku mutnoću (rijetko preko 8 [°NTU]). Rade pri malim brzinamaprocjeđivanja, obično 0.1 do 0.3 (najčešće 0.2) [m h-1] i kapaciteta do 1 000 [m3 d-1]. Zato im jepotrebna velika površina, što uvjetuje relativno visoke investicijske troškove.

Odlika im je vrlo visoko smanjenje mutnoće i veliki postotak zadržavanja bakterija (98 do 99 [%]).

140

Nedostaci sporih procjeđivača su, uz visoke troškove izgradnje, vrlo složen, skup i sa sanitarnogaspekta nesavršen način čišćenja.

Kao što je istaknuto, rad sporih procjeđivača zasniva se na filtriranju nekoagulirane vode krozbiološku membranu, na kojoj se zadržavaju samo one čestice čije su dimenzije veće od poraopne, dok pješčani filtarski sloj služi kao oslonac za sakupljanje koloida i mikroorganizama nanjegovoj površini.

Učinak pročišćavanja se povećava proporcionalno formiranju biološke opne nad filtarskim slojem.

Sakupljanje filtrirane vode provodi se pomoću žlijeba ugrađenog na dnu procjeđivača. Kod većihfiltarskih površina izvodi se drenažni sustav, najčešće od perforiranih cijevi.

Preporučljive vrijednosti temeljnih parametra sporih procjeđivača jesu:

(a) efektivni promjer, de = 0.25 do 0.35 [mm],

(b) koeficijent jednolikosti, Ku ≤ 2.75,

(c) početna debljina potpornog (filtarskog) sloja, hf ≈ 1.5 [m],

(d) dubina vode iznad filtarskog sloja, hv ≈ 1.2 [m].

141

Mala brzina procjeđivanja i male dimenzije čestica suspenzije uzrokuju relativno sporo sazrijevanjebiološke opne (1 do 2 dana), dok normalno vrijeme rada sporih procjeđivača (od završetkasazrijevanja opne do čišćenja) iznosi obično 2 (4) mjeseca. Prilikom čišćenja filtra skida seonečišćeni površinski sloj pijeska debljine 1 do 2 [cm], sve dok se debljina filtarskog sloja nesmanji na 0.75 [m]. Tada se sav prethodno odstranjen pijesak opere i vrati na filtar.

Zbog relativno velike površine sporih procjeđivača, njihovo čišćenje je težak i skup postupak kojimože potrajati i dan – dva. Stoga se uvijek grade barem dvije filtarske jedinice koje se, radikontinuiteta vodoopskrbe, čiste odvojeno.

(2) Brzo procjeđivanje nastaje procjeđivanjem kroz cijeli filtarski sloj. Zato se ono naziva i dubinskoprocjeđivanje.

Proces brzog procjeđivanja se odvija na brzim procjeđivačima koji se primjenjuju za filtriranje vodekoja je prošla proces taloženja i ima mutnoću najviše 8 [°NTU]. Rade pri relativno velikim brzinamaprocjeđivanja, obično 5 do 7 (iznimno 15) [m h-1], ovisno o granulometrijskim osobinama filtarskogsloja i vrsti procjeđivača. Zbog velike brzine filtriranja, potrebna površina ovih procjeđivača jevišestruko manja u odnosu na spore.

Međutim, s druge strane, kod brzih je filtara prisutno znatno brže onečišćenje, a time i potrebanjihovog češćeg pranja (u prosjeku 1 do 2 puta dnevno).

Na slici 1.7::17 dana je načelna shema rada brzih procjeđivača.

142

Slika 1.7::17 Shema rada brzih procjeđivača(a) faza procjeđivanja; (b) faza pranja

1 – dovodni žlijeb vode namijenjene procjeđivanju; 2 – filtarski sloj; 3 – sapnice; 4 – sabirni kanal filtrirane vode i dovodni kanal vode za pranje; 5 – odvodni žlijeb vode od pranja

Posredstvom žlijeba, slika 1.7::17(a), voda namijenjena procjeđivanju ravnomjerno se raspoređujeiznad filtarskog sloja i filtrirajući prolazi tim slojem.

Filtarski je sloj položen na nosivu konstrukciju, najčešće montažne armiranobetonske ploče, u kojeje ugrađen sistem sapnica, obično 64 sapnice po [m2]. Kroz sapnice se voda procjeđuje u donji diobazena.

Filtrirana voda se zatim sakuplja u sabirnom kanalu i odvodi glavnim kanalom (cjevovodom) premaspremniku čiste vode.

143

Preporučljive vrijednosti temeljnih parametara brzih procjeđivača jesu:

(a) efektivni promjer, de = 0.45 do 0.55 [mm],

(b) koeficijent jednolikosti, Ku = 1.5 do 1.7,

(c) debljina filtarskog sloja, hf ≈ 0.7 do 0.8 [m],

(d) dubina vode iznad filtarskog sloja, hv ≈ 0.7 do 1.0 [m].

Kada dođe do onečišćenja filtra, odnosno maksimalno dopuštenog gubitka tlaka (reda veličine1.5 [m] vodnog stupca), pristupa se njegovom isključenju iz rada i pranju, slika 1.7::17(b).

Pranje se može provesti pomoću vode ili u kombinaciji vode i zraka.

Drugi način pranja je češći.

Pranje filtra pomoću vode i zraka zasniva se na naizmjeničnom dovođenju čiste vode i zajednovode i zraka pod određenim tlakom u donji dio bazena, zbog čega nastaje uzlazno strujanje krozsustav sapnica i filtarski sloj.

Radi što ravnomjernije raspodjele vode i zraka, sapnice imaju najznačajniju ulogu upravo kodpranja filtra, slika 1.7::18.

144

Slika 1.7::18 Sapnica(a) izgled; (b) načelo rada za vrijeme pranja

1 – glava; 2 – drška; 3 – navoj; 4 – prorezi

Izvode se kao plastične (najčešće) i metalne, a sastoje se od drške i glave. Na dršci je navoj, radiugradnje sapnice u armiranobetonsko dno, i otvor na gornjem dijelu, te prorez na donjem. Glavase izvodi sa sistemom proreza čije dimenzije (obično 0.35 do 0.70 [mm]) moraju onemogućitiiznošenje filtarskog materijala u fazi rada filtra.

Kroz te se proreze procjeđuje voda u procesu rada procjeđivača, a upušta voda i zrak u fazinjegovog pranja.

145

Pranje obično traje 5 do 7 [min]. Najprije se pusti voda u trajanju 2 [min], zatim zajedno voda i zraku trajanju 2 do 3 [min], i na kraju, radi ispiranja, voda u trajanju 1 do 2 [min].

Orijentacijske vrijednosti potrebnih količina zraka i vode za pranje brzog filtra jesu:

- zraka, 1.0 [m3 h-1 sapnici-1],

- vode, 0.3 [m3 h-1 sapnici-1].

Voda od pranja odvodi se sabirnim žlijebom i ispušta u kanalizaciju. Preljevni rub žlijeba mora bitismješten na takvoj visini iznad površine filtarskog sloja da se pijesak prilikom pranja ne moževodom za ispiranje iznijeti u žlijeb.

Radi neprekidnosti rada uređaja za kondicioniranje vode, uvijek se izvodi više filtarskih jedinicakoje se peru odvojeno.

Zrak za pranje osigurava se kompresorom, čiji kapacitet ovisi o broju sapnica na filtarskimjedinicama pri njihovom istovremenom pranju, dok je potreban tlak zraka cca 0.5 [bar], mjereno odpovršine filtarskog sloja.

Čista voda za pranje procjeđivača osigurava se u posebnoj vodospremi, odakle se pod tlakom odcca 0.5 [bar] (u odnosu na površinu filtarskog sloja) dovodi zasebnim cjevovodom do filtarskogbazena.

146

Volumen vodospreme namijenjene za pranje procjeđivača ovisi o broju filtarskih jedinica koje sednevno peru.

Prema tome, u procesu procjeđivanja dolazi do određenog gubitka vode, koji nastaje kaoposljedica pranja filtarskog sloja čistom (filtriranom) vodom.

Ovaj gubitak vode kod optimalno projektiranih procjeđivača obično iznosi 3 do 5 [%] filtriranekoličine. To je potrebno imati na umu kod hidrauličkog dimenzioniranja procjeđivača, odnosnoprilikom određivanja njihovog kapaciteta.

Cjelokupan pogon brzih procjeđivača odvija se posredstvom automatskih regulatora i registratorarada njihovih pogonskih elemenata.

147

▪ ▪ ▪

Nastavak prethodno opisanog procesa gravitacijskog procjeđivanja predstavljaju procesimembranskog procjeđivanja (membranske filtracije) u kojima se koristi svojstvo polupropusnihsredina (membrana).

Princip funkcioniranja membrana je takav da se voda namijenjena filtriranju, Q , dovodi u nosivielement (membransko kućište) u kojemu se nalaze membrane. Na membranama se razdvajafiltrirana voda – filtrat (permeat), Qf , koja je prošla kroz membrane, i izdvojene otpadne tvari(retenat), Qo, koje se zaustavljaju na membrani i odstranjuju, slika 1.7::19.

Q = Qf + Qo

Qf ˂ Q

Slika 1.7::19 Princip (poprečno – protočne) membranske filtracije

148

Područje djelovanja procesa membranske filtracije prvenstveno ovisi o veličini čestica (tvari) kojetreba izdvojiti iz vode, slika 1.7::20.

Slika 1.7::20 Klasifikacija čestica u odnosu na veličinu i postupak odvajanja (separacije)

149

Prema slici razlikuju se četiri postupka odvajanja membranama:

(1) mikroprocjeđivanje (mikrofiltracija), MP (MF), s membranama veličine pora(otvora) 0.1 do 10 [μm];

(2) ultraprocjeđivanje (ultrafiltracija), UP (UF), s membranama veličine pora0.001 [μm] = 1.0 [nm] do 0.1 [μm];

(3) nanoprocjeđivanje (nanofiltracija), NP (NF), s membranama veličine otvora0.4 [nm] do 5.0 [nm];

(4) reverzna osmoza, RO, s membranama veličine pora 0.1 [nm] do 1.0 [nm].

Dakle, podjela je učinjena u funkciji veličine čestica (tvari) raspršenih (suspendiranih) i otopljenih uvodi koje mogu biti uklonjene posredstvom membrana.

RO i NP se pretežno primjenjuju za izdvajanje otopljenih mineralnih i organskih tvari, a UP i MP zauklanjanje suspendiranih čestica i mikroorganizama.

Postupci separacije tvari iz vode bazirani su na razlici tlaka pri prolasu vode kroz membranu. KodMP i UP tipične vrijednosti tlakova su 1.0 do 2.5 [bara], kod NP se koriste tlakovi 6 do 14 [bara],dok kod RO uobičajeno vrijednosti tlakova iznose 7 do 20 (80) [bara].

Kao materijali za izradu membrana danas se najčešće koriste:

(i) polimeri (npr. polipropilen, PP; polietersulfon, PES; polisulfon, PS; poliviniliden, PVDF),

(ii) metali (npr. aluminij, cirkonij, titanij, nikal),

(iii) keramika.

150

Membrane se proizvode u obliku poroznih (šupljih) cjevčica – vlakana i višeslojnih folija, ugrađenihu kućište s kojim oblikuju modul procjeđivanja (modul filtracije).

Moduli filtracije se najčešće proizvode kao, slika 1.7::21:

(a) cijevni moduli, s membranama postavljenim unutar više perforiranih cijevi ugrađenih u tlačnokućište,

(b) moduli spiralno namotanih membrana, sa spiralno namotanim membranama oko središnjecijevi,

(c) moduli sa šupljim vlaknima, s membranama od više stotina tisuća šupljih vlakana ugrađenih utlačnu cijev (kućište).

Slika 1.7::21 Moduli filtracije(a) cijevni modul; (b) modul spiralno namotanih membrana; (c) modul sa šupljim vlaknima

(a) (b) (c)

151

1.7.2. – 6. Dezinfekcija

Procesima taloženja i filtracije znatno se smanjuje količina mikroorganizama u vodi, ali to još neznači da su oni potpuno uklonjeni.

Za njihovo se uklanjanje primjenjuje dezinfekcija.

Njome se ne postiže potpuno uništenje svih živih mikroorganizama u vodi kao npr. sterilizacijom,već je svrha dezinfekcije da vodu u bakteriološkom pogledu učini zdravstveno ispravnom(sigurnom).

Stoga je zadaća dezinfekcije uništenje infektivnih mikroorganizama, u prvom redu intestinalnih ifekalnih vrsta bakterija.

Dezinfekcija je obično posljednji proces prilikom kondicioniranja vode, a ponekad i jedini, aliobavezan.

Od postupaka dezinfekcije pitkih voda danas su najrasprostranjeniji:

(1) dezinfekcija klorom i njegovim derivatima,

(2) dezinfekcija ozonom,

(3) dezinfekcija ultraljubičastim zrakama.

152

(1) Dezinfekcija klorom i njegovim derivatima ogleda se prvenstveno u pobijanju bakterija, zatimodređenih vrsta virusa i parazita, oksidaciji organske i anorganske tvari, te suzbijanju okusa istranih mirisa vode.

U suvremenoj praksi kondicioniranja pitkih voda ovaj se postupak najčešće primjenjuje.

Baktericidno svojstvo klora zasniva se na razaranju enzima koji pretvaraju škrob u šećer i koji suprijeko potrebni za život mikroorganizama.

Najčešće se koristi plinoviti klor ili hipoklorit natrija, te hipoklorit kalcija.

Klor je pogodan kao dezinfekcijsko sredstvo zbog učinka koji postiže u relativno kratkom vremenui uz prihvatljive troškove. Međutim, klor može uzrokovati neugodan miris vode.

Potrebna doza klora ovisi o ukupnoj organskoj i anorganskoj tvari u vodi koja oksidira. Pokazateljklorne doze je količina neutrošenog, tzv. slobodnog (rezidualnog) klora koji ostaje u vodi nakonizvršene oksidacije organske i anorganske tvari. Prema tome, u procesu dezinfekcije se doza kloraneprekidno povećava dok se u kloriranoj vodi ne pojavi rezidualni klor (najviše 0.5 [mg l-1]).

Orijentacijska doza klora kod pitkih voda iznosi 0.5 do 1.0 [mg l-1] uz vrijeme kontakta oko 30 [min].

153

(2) Dezinfekcija ozonom zasniva se na propuštanju kroz vodu ozona, tj. zraka u kojemu je kisikuslijed električnog pražnjenja proveden u triatomni oblik – O3.

Ozon se dobiva tako da se struja čistog i suhog zraka propušta između dviju elektroda s razlikompotencijala od 10 000 do 20 000 [V]. Zbog nepostojanosti toga oblika, ozon brzo prelazi u kisik –O2, a atom kisika koji se pri tome oslobađa djeluje kao jaki oksidant na protoplazmumikroorganizama koji se nalaze u vodi i ubija ih.

Ozon je vrlo pogodan za dezinfekciju pitkih voda jer nema neugodnog mirisa ni otrovnogdjelovanja, ali su troškovi poslovanja uređaja s ozonom danas još uvijek relativno vrlo visoki.

Potrebna doza ozona za dezinfekciju čiste vode je oko 1 [mg l-1], a vrijeme kontakta ozona svodom iznosi oko 5 [min].

154

(3) Dezinfekcija ultraljubičastim zrakama sastoji se u uništenju bakterija u vodi izloženoj zračenjuultraljubičastim zrakama. Njihovo baktericidno djelovanje je kod valnih duljina od 200 do 300 [nm],a maksimalno kod 250 [nm].

Proizvode se u žaruljama sa živinim parama pod malim tlakom. Snaga žarulje je do 200 [W], avijek trajanja 2 000 do 4 000 [h].

Voda podvrgnuta postupku dezinfekcije ultraljubičastim zrakama mora biti savršeno čista i kružitioko žarulje u tankom sloju.

Prednost ovog postupka dezinfekcije je relativno jednostavan pogon i nepromijenjen okus vode, anedostatak je sadržan u potrebi visokog prethodnog stupnja kondicioniranja vode.

155

1.8. VODOSPREME

Vodospreme su građevine čije su funkcije (a) osiguranje operativnerezerve vode radi izravnavanja oscilacija u potrošnji vode za kućanskei industrijske potrebe, (b) osiguranje požarne rezerve vode,(c) osiguranje sigurnosne rezerve vode za vrijeme prekida dotoka uvodospremu i (d) osiguranje zahtijevane razdiobe tlakova u

d d j ži d fi i j i i k l ž j d ivodovodnoj mreži, definiranjem visinskog položaja vodospreme irazine vode u vodnim komorama spram potrošača.

1.8.1. VRSTE VODOSPREMA

Podjela vodosprema je moguća po nekoliko kriterija. U pogonskom ih pogledu razvrstavamo u:

(I) visinske vodospreme,

(II) niske vodospreme.

(I) Visinske vodospreme imaju razinu vode iznad potrošača, tako da voda prema potrošačimaotječe gravitacijski. Objedinjuju sve četiri prethodno nabrojene funkcije vodosprema. Dijele se na:

156

(1) ukopane vodospreme, koje su pretežnim dijelom ukopane u teren. Izvode se na mjestima s( ) p p , j p j p jnajpovoljnijim visinskim i horizontalnim odnosima u odnosu na potrošače, slike 1.2::02 i1.2::04.

(2) vodotornjeve, koji se u cijelosti nalaze iznad terena radi postizanja potrebne tlačne visine(opskrbnog tlaka) u vodovodnoj mreži Primjenjuju se na lokacijama gdje nema topografskih(opskrbnog tlaka) u vodovodnoj mreži. Primjenjuju se na lokacijama gdje nema topografskihuvjeta za izvedbu ukopanih vodosprema (ravničarski teren), slika 1.2::04(a).

(3) tunelske vodospreme, koje se izvode u brdskim masivima (čvrstoj stijeni).

(4) hidrofore koji nemaju funkciju spremanja vode radi čega ih uvjetno svrstavamo u ovu(4) hidrofore, koji nemaju funkciju spremanja vode, radi čega ih uvjetno svrstavamo u ovuskupinu, nego se koriste za lokalno povećanje opskrbnog tlaka, npr. kod visokih stambenihzgrada.

(II) Niske vodospreme su u visinskom pogledu smještene (ukopane) na nedovoljnoj visini zaosiguranje potrebnog opskrbnog tlaka u vodovodnoj mreži. Voda se iz njih distribuira potrošačimapomoću crpki, tako da su to zapravo usisni spremnici crpnih stanica. Objedinjuju prve tri prethodnonavedene funkcije vodosprema.navedene funkcije vodosprema.

U praksi su najčešći visinski ukopani rezervoari i vodotornjevi, tako da će se oni analizirati unastavku.

157

1.8.2. OSNOVNI ELEMENTI VODOSPREMA

Glavne elemente vodosprema čine:

(1) funkcionalni elementi(1) funkcionalni elementi,

(2) konstrukcijski elementi.

1.8.2. – 1. Funkcionalni elementi vodosprema

Osnovni funkcionalni elementi vodosprema jesu:

(a) vodna ili rezervoarska komora,

(b) zasunska ili manipulativna komora.

(a) Vodna komora služi za spremanje rezervnih vodnih količina. Uobičajena dubina vode u vodnojkomori je 3 do 4 [m], rijetko do 6 [m].

Kod ukopanih rezervoara, vodna komora ima okrugli, pravokutni ili (rjeđe) spiralni tlocrt, slika1.8::01. Vodotornjevi se u pravilu izvode okruglog tlocrta.

158

Na spomenutoj slici vidimo da se vodna komora može izvoditi kao jedno ili višekomorna. Radiosiguranja neprekidnosti vodoopskrbe obično se izvode višekomorni rezervoariosiguranja neprekidnosti vodoopskrbe obično se izvode višekomorni rezervoari.

Vodna se komora najčešće oslanja na zasunsku komoru, slika 1.8::01(a1), (b), i (c), a samo je uizuzetnim slučajevima odvojena, slika 1.8::01(a2).

Slika 1.8::01 Tlocrtni oblici jedno i višekomornih ukopanih vodosprema(a) okrugli; (b) pravokutni; (c) spiralni

(a1.1), (a1.2), (b1), (b2) i (c) jednokomorne vodospreme; (a1.3), (a1.4), (a2.1) i (b3) dvokomrone vodospreme;

( 2 2) t k d(a.2.2) trokomorna vodosprema

(a1), (b) i (c) vodna komora naslonjena na zasunsku komoru; (a2) vodna komora odvojena od zasunske komore

1 – vodna komora; 2 – zasunska komora; 3 – dovod; 4 – odvod

159

(b) Zasunska komora služi za smještaj vodovodnih (manipulativnih) armatura, kraja dovodnog ipočetka odvodnog cjevovoda, ispusta, preljeva i indikatora razine vode.

Vodovodne armature služe za upravljanje vodnim rezervama, ispustom se osigurava kompletnopražnjenje komore (npr. radi čišćenja), dok preljev osigurava najvišu dopuštenu razinu vode uvodnoj komori, kako ne bi došlo do prelijevanja preko pregradnih zidova i potapanja zasunskekomore.

1.8.2. – 2. Konstrukcijski elementi vodosprema

Osnovni konstrukcijski elementi vodosprema jesu:

(1) dno,

(2) vertikalni zidovi i stupovi,

(3) grede i (ravna ili zasvođena) pokrovna ploča,

(4) nosiva konstrukcija (kod vodotornjeva).( ) j ( j )

S ovim se elementima vodospreme izvode na licu mjesta (monolitne), kao montažne ilikombinirane konstrukcije.

160

Kao montažni elementi obično se izvode stupovi, grede, ploče i paneli za formiranje vertikalnihzidovazidova.

Prema materijalu izvedbe danas su najčešći rezervoari od armiranog betona, potom odprednapetog betona i čelika, a ranije od opeke i lomljenog kamena.

Relativno visoki troškovi antikorozivne zaštite i toplinske izolacije glavna su prepreka široj primjeniRelativno visoki troškovi antikorozivne zaštite i toplinske izolacije glavna su prepreka široj primjeničeličnih vodosprema.

Konstrukcijsko oblikovanje vodosprema je vrlo raznoliko.

161

Na slici 1.8::02 prikazana je tipska konstrukcija ukopane, jednokomorne (volumena 2 000 [m3]),p j p j p , j ( [ ]),okrugle vodospreme, izvedene od montažnih armiranobetonskih elemenata. Armiranobetonskoravno dno izvedeno je na licu mjesta. Vertikalni su zidovi izvedeni montažno od rebrastih panelakoji se spajaju zavarivanjem čeličnih limova ispuštenih iz panela. Pokrovna ploča je montiranaod ravnih radijalnih i trapeznih ploča koje se oslanjanju na vertikalni zid vodospreme, te naj p p j j j p ,središnji i sistem koncentrično raspoređenih stupova.

Slika 1.8::02 Primjer ukopane, jednokomorne, okrugle armiranobetonske vodospreme

162

Slika 1.8::03 također prikazuje ukopane, dvokomorne, pravokutne vodospreme, izvedene odarmiranog betona na licu mjesta. Na slici 1.8::03(a) je ukopana vodosprema sa zidovima, a na slici1 8::03(b) sa stupovima unutar vodnih komora1.8::03(b) sa stupovima unutar vodnih komora.

Slika 1.8::03 Primjeri ukopanih, dvokomornih, pravokutnih armiranobetonskih vodosprema(a) sa zidovima; (b) sa stupovima

Izvedba vodotornjeva je, budući da sadrže nosivu konstrukciju, znatno složenija od izvedbeukopanih rezervoara, tako da su i troškovi njihove izvedbe (za isti volumen rezervoarskogprostora) višestruko veći, najmanje četverostruko. Visina nosive konstrukcije obično iznosi 25 do30 [m], a samo rijetko prelazi 40 [m].

Zato je potrebno posvetiti maksimalnu pažnju pronalaženju minimalno potrebnog volumenavodotornja U praksi se nastoji da on ne bude veći od 20 do 30 [%] najveće dnevne potrošnjevodotornja. U praksi se nastoji da on ne bude veći od 20 do 30 [%] najveće dnevne potrošnje.

Kod vodotornjeva se zasunska komora, za razliku od ukopanih vodosprema, obično izvodiodvojeno od rezervoarskog prostora, pretežno u podzemnom dijelu objekta.

163

N li i 1 8 04 ik i i j i d j ij l i db R kiNa slici 1.8::04 prikazani su primjeri vodotornjeva prema materijalu izvedbe. Rezervoarski prostorje pretežno izveden cilindričnog oblika s ravnim ili sfernim dnom.

Slika 1.8::04 Primjeri vodotornjeva prema materijalu izvedbe(a) armiranobetonski; (b) čelični; (c) od prednapetog betona( ) ( ) ( ) p p g

164

(a) vodonepropusnost, koja se kod betonskih (armiranih i prednapetih) vodosprema postižežbukanjem unutarnjih stijenki vodnih komora vodonepropusnom cementnom žbukom ili

Neovisno o konstrukcijskom rješenju, kod svake vodospreme je potrebno osigurati:

žbukanjem unutarnjih stijenki vodnih komora vodonepropusnom cementnom žbukom iliplastičnim vodootpornim žbukama,

(b) cirkulaciju vode unutar vodne komore, što se postiže izvedbom pregradnih zidova,

(c) prozračivanje što se postiže izvedbom ventilacijskih otvora(c) prozračivanje, što se postiže izvedbom ventilacijskih otvora,

(d) pad dna u iznosu 0.5 do 1.0 [%] prema ispustu, a radi mogućnosti čišćenja, odnosno pranjavodospreme,

(e) vanjsku izolaciju koja se postiže izvedbom hidro i toplinske izolacije na vanjskim plohama te(e) vanjsku izolaciju, koja se postiže izvedbom hidro i toplinske izolacije na vanjskim plohama, tenjenom zaštitom. Kod ukopanih vodosprema je težište na hidroizolaciji, a kod vodotornjeva natoplinskoj izolaciji.

Osnova funkcionalnog proračuna vodosprema sastoji se u određivanju volumena rezervoarskog

1.8.3. VOLUMEN REZERVOARSKOG PROSTORA

Osnova funkcionalnog proračuna vodosprema sastoji se u određivanju volumena rezervoarskogprostora (vodne komore).

Ova veličina ovisi o režimu potrošnje i dotoka, a odnosi se na maksimalnu dnevnu potrošnju, Qmax[m3 d-1], na kraju projektnog razdoblja. Zato je za svaku konkretnu vodoopskrbnu zonu (naselje),k j ć k blji ti d i i d t b d ditikoja će se opskrbljivati vodom iz pripadnog rezervoara, potrebno odrediti:

165

(a) satni režim potrošnje vode tokom dana (24 [h] u danu maksimalne potrošnje)(a) satni režim potrošnje vode tokom dana (24 [h], u danu maksimalne potrošnje),

(b) režim dotoka u vodospremu, bilo izravno s izvorišta (vodozahvata) ili s uređaja zakondicioniranje vode.

Pri tome, dakako, dotok u vodospremu može biti gravitacijski, pri čemu se obično pretpostavljastalnim tokom 24 [h], ili potisni, tj. posredstvom crpki, kada je režim dotoka ovisan o režimu radacrpki.

Ukupan volumen rezervoarskog prostora, VRU [m3], sastoji se od:

(1) operati ne re er e V [m3](1) operativne rezerve, VRO [m3],

(2) požarne rezerve, VRP [m3],

(3) sigurnosne rezerve, VRS [m3].

Ako se iz vodospreme podmiruje i potreba za čistom vodom uređaja za kondicioniranje vode(prvenstveno pranja brzih procjeđivača), tada je i tu količinu vode potrebno uzeti u obzir.

166

1.8.3. – 1. Operativna rezerva

Od đi j i V d i č dij l k k jiOdređivanje operativne rezerve, VRO, odnosi se na proračun dijela rezervoarskog prostora kojimse osigurava izravnanje oscilacija u potrošnji vode za kućanske i industrijske potrebe. Najčešće seprovodi pod pretpostavkom dnevnog izravnanja, dakle, za slučaj kada je dnevni dotok jednakdnevnoj potrošnji.

1.8.3. – 2. Požarna rezerva

Iznos požarne rezerve V reguliran je propisima o požarnoj zaštiti prema objašnjenju iz točkeIznos požarne rezerve, VRP, reguliran je propisima o požarnoj zaštiti prema objašnjenju iz točke1.3.3., tablica 1.3::III.

1.8.3. – 3. Sigurnosna rezerva

Sigurnosna rezerva, VRS, se predviđa za slučaj prekida dotoka u vodospremu, za vrijeme dok sene otkloni uzrok prekida (kvar ili oštećenje).

Obič č d i i 25 [%] b j ti i ž d klObično se preporuča da ova rezerva iznosi 25 [%] zbroja operativne i požarne rezerve, dakle:

( )RPRORS VVV += 25.0 (1.8-01)

1.8.3. – 4. Ukupan volumen rezervoarskog prostora

Ukupan volumen rezervoara, VRU, određuje se prema izrazu:

( )RPRORSRPRORU VVVVVV +=++= 25.1 (1.8-02)

167

1.9. VODOOPSKRBNE MREŽE

Vodoopskrbnu mrežu čini ukupnost glavnih i razdjelnih cjevovoda spripadnim oblikovnim komadima i vodovodnim armaturama,međusobno spojenih u funkcionalnu cjelinu, neposredno ili posrednopreko pojedinih objekata vodoopskrbnog sustava radi dovođenja ipreko pojedinih objekata vodoopskrbnog sustava, radi dovođenja idistribuiranja 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 održavanjevodovodne mreže.

168

Osnovni zahtjevi kod vodoopskrbne mreže sadržani su u osiguranju:j p g j

(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),( ) j , g g j ( ),

(vi) najveće ekonomičnosti.

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

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

169

U k ć j ij b i i j di d k b ih ž ij lU nastavku će se najprije zasebno opisati cjevovodi vodoopskrbnih mreža prema materijaluizvedbe, dok će se analize funkcije, pogonskog režima i načina tečenja, te sheme mreža zasebnoobraditi 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 idezinfekciju 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 jeRadi postizanja prethodno nabrojenih zahtjeva kod vodoopskrbnih mreža, u hidrotehničkoj jepraksi naširoko rasprostranjena primjena više materijala za njihovu izvedbu, ne samo kaoposljedica povijesnog razvoja proizvodnje vodovodnih cijevi, već i zbog postojanja različitih uvjetaeksploatacije.

D bi b i k k t j t ti il i b t ij i ik t ćDa bi se s obzirom na konkretne uvjete mogao provesti pravilan izbor vrste cijevi, prikazat će senjihove osnovne osobine prema najčešćim materijalima izvedbe.

170

Pri tome treba imati na umu da svaki proizvođač cijevi raspolaže s prospektima proizvodnogasortimana, odakle se mogu dobiti detaljniji podaci o osobinama cijevi, bitnim kod projektiranjavodovodnih mreža: strukturi, kemijskoj postojanosti, proizvodnom postupku, standardima kojeij i d lj j kl ij i b i l k ( i l i d i b i) di ijcijevi zadovoljavaju, klasama cijevi s obzirom na tlak (nominalni, radni, probni), dimenzijama

profila, duljini, masi, načinu ugradnje, međusobnom spajanju i osiguranju cijevi, hidrauličkimparametrima, proračunu opterećenja i kontroli deformacija, te provedbi tlačne probe i načinuisporuke, rukovanja i skladištenja cijevi.

1.9.1. – 1. Lijevano željezne cijevi

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

Proizvode se slika 1 9::01: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).

171

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 do600 (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.(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 drugecijevi, a prostor između cijevi i naglavka se popunjava brtvenim materijalom.

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

172

Ovaj je problem izbjegnut kod drugog načina spajanja, koristeći naglavak s navojem i (gumeni)brtveni prsten slika 1 9::02(a2)brtveni prsten, slika 1.9::02(a2).

(b) Spoj s prirubnicama, slika 1.9::02(b), najviše se koristi kod ugradnje oblikovnih komada ivodovodnih armatura. Brtvljenje se najčešće provodi gumenim prstenom između prirubnica,

đ b it tih ij i timeđusobno 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;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

173

Lijevano željezne cijevi proizvode se i tzv. duktilnim lijevom. Stoga se nazivaju duktilne cijevi ilij j j p j g j jcijevi od nodularnog lijeva.

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

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

S obzirom na takva svojstva, duktilne su cijevi s tržišta gotovo potisnule obične lijevano željeznecijevi.

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 zaštićujezaštitom. Vanjska zaštita se provodi galvanizacijom (metalizirani cink) i dodatno zaštićujebitumenskim premazom (za lako korozivna tla), polietilenskom ili poliuretanskom oblogom ( za vrlokorozivna tla).

174

Spajanje duktilnih cijevi se, uz već spomenute spojeve na naglavak i prirubnice (kao za običnelijevano željezne cijevi) provodi i posebno razvijenom vrstom spojeva na naglavak tzv titonlijevano 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

175

1.9.1. – 2. Čelične cijevi

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

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

Nasuprot navedenim prednostima čeličnih cijevi spram lijevano željeznih glavni im je nedostatak uNasuprot navedenim prednostima čeličnih cijevi spram lijevano željeznih, glavni im je nedostatak umaloj otpornosti protiv kemijskih i elektrolitičkih utjecaja (korozije). Zato se kod ovih cijevi u faziugradnje 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) beša ne cije i koje se proi ode od aljanog čelika(1) bešavne cijevi, koje se proizvode od valjanog čelika,

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

176

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](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 cijeviunutarnjeg promjera D = 50 do 800 [mm] Kao brtva sliži gumeni prsten koji se navlači na ravniunutarnjeg promjera, D = 50 do 800 [mm]. Kao brtva sliži gumeni prsten, koji se navlači na ravnikraj cijevi, tako da je pri navlačenju u naglavak druge cijevi i pri uzdužnim pomacima osiguranobrtvljenje. Na ravnom kraju cijevi zavaruje se zaštitni prsten koji sprječava istiskivanje gumenogprstena. 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, abrtveni prsten od gume.

(b) Spoj s prirubnicima slika 1 9::04(b) se u pravilu primjenjuje kod cjevovoda položenih na(b) Spoj s prirubnicima, slika 1.9::04(b), se u pravilu primjenjuje kod cjevovoda položenih napovršinu terena. Brtvljenje se postiže gumenim ili metalnim prstenom postavljenim izmeđuprirubnica koje se pritežu vijcima s maticama.

177

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

(c) Spoj zavarivanjem, slika 1.9::4(c), je gotovo pravilo ako je unutarnji promjer čeličnih cijevi,D > 500 [mm]. Zavareni spoj može biti čeoni, slika 1.9::04(c1), sa zavarenim naglavkom, slika1 9 04( 2) ili k l ti i l k lik 1 9 04( 3)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

178

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 vlakanavisoko 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,( ) j p p j ,

(ii) postojanost na koroziju,

(iii) električnu neprovodljivost (dielektričnost),

(i ) l ti l t ć t ij l (št t l kš t t i d j ij i)(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 ilijevano željezo) posebni prijelazni komadi od lijevanog željeza.

179

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 unutarnjegpromjera D = 350 [mm].

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

180

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 maticom5 – 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. Prvavarijanta spoja, slika 1.9::05 (a1), izvodi se bez srednjeg gumenog prstena, a druga varijanta, slika1 9::05(a2) sa srednjim gumenim prstenom1.9::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.

181

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

Napomenimo da je danas primjena azbest cementnih cijevi gotovo u potpunosti napuštena zbognjihovog 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 nalijevano željezne i čelične cijevi:

(i) postojanost na koroziju(i) postojanost na koroziju,

(ii) malu električku provodljivost,

(iii) dobra hidraulička svojstva (glatkoću).

Armiranobetonske cijevi se proizvode:

(1) s prednapetom uzdužnom i spiralnom armaturom,(1) s prednapetom uzdužnom i spiralnom armaturom,

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

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

182

Najrasprostranjenija je upotreba druge vrste cijevi.

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

Cijevi se proizvode s naglavkom i ravnim krajem tako da se prema tipu cijevi kombiniraju i spojeviCijevi 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

183

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

Općenito, primjena armiranobetonskih cijevi svrsishodna je kod glavnih cjevovoda s manjimbrojem oblikovnih komada i vodovodnih armatura, za čiju se ugradnju upotrebljavaju čelični ilijevano željezni oblikovni komadi s prirubnicamalijevano 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)(4) polipropilena (PP).

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

184

Dobre strane plastičnih cijevi sadržane su u:p j

(i) velikoj otpornosti prema koroziji,

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

(iii) otpornosti na mrazu,

(iv) dielektričnosti,

(v) maloj toplinskoj provodljivosti(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,( ) j p ,

(ii) zapaljivost,

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

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

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

185

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

PELD cijevi se izrađuju za tlakove 2.5, 6 i 10 [bara], unutarnjeg promjera ovisno o tlaku, ali unutargranica, 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 ovisnoo tlaku, ali unutar granica D = 15 do 1150 [mm], i duljine, L = 6 i 12 [m].

N jč šći či j j PELD ij i ik j li i 1 9 07 N j ij i k j ij iNajčešći način spajanja PELD cijevi prikazan je na slici 1.9::07. Najprije se na ravni kraj cijevimontira prsten s navojem, a potom se taj kraj cijevi zagrije vrućim zrakom ili vrućom vodom. Kadazagrijani kraj cijevi postane elastičan, uvuče se konusni dio spojnice i na nje navojni dio pritegneprethodno 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 navojem1 – ravni kraj cijevi; 2 – prsten s navojem; 3 – konusna spojnica s navojem

186

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

8

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)

187

(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 natemperaturi 200 [˚C] i potom drže međusobno pritisnutima 4 do 25 [s]. Trajanje zagrijavanja imeđusobnog kontakta cijevi ovisno je o debljini stijenke. Tankim cijevima odgovara kraćezagrijavanje i kraći međusobni kontakt.

U drugoj varijanti, slika 1.9::08(a2), krajevi cijevi se spajaju pomoću posebne prstenaste spojnice ukojoj 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 ravnikraj cijevi montira se slobodna prirubnica i zavari prirubnički tuljak. Spajanje cijevi se vrši pomoćuvijaka s maticama, nakon umetanja gumenog prstena.

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

188

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

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

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

189

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

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

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]D = 200 do 1600 [mm], pojedinačne duljine, L = 6 [m].

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

Spajanje ovih cijevi se obavlja pomoću spojnica tipa A i tipa B slika 1 9::10 Vrsta spoja ovisi oSpajanje ovih cijevi se obavlja pomoću spojnica tipa A i tipa B, slika 1.9::10. Vrsta spoja ovisi ounutarnjem promjeru cijevi. Za promjere, D ≥ 500 [mm], primjenjuje se spojnica tipa A, slika1.9::10(a), a za promjere, D = 200 do 400 [mm], spojnica tipa B, slika 1.9::10(b).

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

190

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 potrebnohidraulički dimenzionirati vodoopskrbnu mrežu, tako da ona u svakom trenutku udovoljavapotrebnim vodoopskrbnim količinama i tlakovima.

S obzirom na režim tečenja u vodovodnoj mreži, odnosno njenom dijelu, generalno su mogućej j , j j , g gdvije vrste proračuna:

(I) hidraulički proračun tečenja sa slobodnim vodnim licem,

(II) hidraulički proračun tečenja pod tlakom(II) hidraulički proračun tečenja pod tlakom.

191

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

(1) (otvoreni) kanali,

(2) j di(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 kondicioniranavoda (od uređaja za kondicioniranje do vodospreme).

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

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

192

Sve to dovodi do znatnog povećanja investicijskih troškova, tako da je u vodoopskrbnoj praksiprimjena kanala i cjevovoda sa slobodnim vodnim licem izuzetno rijetkaprimjena 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 slobodnim vodnim licem(a) trapezni kanal; (b) cjevovodi( ) p ( ) j

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

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

193

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

213221322132 111 (1 9 01)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.gdje je A [m ] 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

194

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 orijentacijskiiznosi 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 kompletnuvodoopskrbnu mrežu, a svakako na glavne opskrbne i opskrbno - dovodne cjevovode, te narazdjelnu mrežurazdjelnu 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 oniTada se, za razliku od prethodnog slučaja, ne zahtijeva jednoliki uzdužni pad cjevovoda, već onipraktički slijede liniju terena.

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

195

U inženjerskoj se praksi hidraulički proračun vodovodne mreže pod tlakom najčešće provodi podpretpostavkom stacionarnog tečenja ravnom dionicom konstantne protjecajne površine donosnopretpostavkom stacionarnog tečenja ravnom dionicom konstantne protjecajne površine, donosnounuutarnjeg promjera, primjenjujući Bernoullijevu jednadžbu za realnu tekućinu, koja sukladnoprethodnim 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]ρ gustoća mase vode, [kg m ],

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].

Vi i ki blik j d džb ik j li i 1 9 12Visinski oblik ove jednadžbe prikazan je na slici 1.9::12.

196

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 hidrauličkogproračuna vodovodne mreže uobičajen zbog prevladavanja linijskih gubitaka nad lokalnim, kaoposljedica znatne duljine vodovodne mreže.

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

vLHH tr

2

λ=Δ=Δ (1 9-05)gDtr 2λ (1.9 05)

197

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 – Whiteovomj d džbjednadžbom:

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +−=λ

ελ Re

51.271.3

log21 D(1.9-06)

gdje su:

ε - apsolutna hrapavost, [mm],

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

DνDv

=Re (1.9-07)

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

198

P d đi j k fi ij λ b j i i i l h i jihPrema tome, za određivanje koeficijenta λ potrebno je znati i iznos apsolutne hrapavosti unutarnjihstijenki cijevi, ε.

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

V ij iApsolutna hrapavost

Vrsta cijevi ε[mm]

Lije ano želje ne 0 1 do 0 4Lijevano željezneČelične

Azbest cementneArmiranobetonske

Pl tič

0.1 do 0.40.04 do 0.050.03 do 0.050.04 do 0.250 007 d 0 01

Tablica 1.9::I Apsolutna hrapavost vodovodnih cijevi

Plastične 0.007 do 0.01

199

Dij lj j i 1 9 0 d lji di i L d bij hid lički d I [1] k ji j j d k

vHI tr2λ

=Δ

= (1.9-08)

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

gDLI

2==

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

( )

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)

2 DDgπ

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

200

(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 proračunvodovodne mreže za praktične su potrebe publicirane tablice i nomogrami za određivanjevodovodne mreže, za praktične su potrebe publicirane tablice i nomogrami za određivanjeparametara, I, Q i D.

U tablici 1.9::II prikazan je izvadak vrijednosti ovih hidrauličkih parametara za cijevi s apsolutnomhrapavošću, 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 sapsolutnom 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].ν 1.308 [m s ], što odgovara temperaturi vode, T 10 [ C].

201

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

202

Slika 1.9::13 Nomogram hidrauličkih parametara za okrugle cijevi

203

Hidraulički proračun distributivne mreže koja za razliku od magistralnih cjevovoda sadrži i usputnu

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

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

(a) shema granate mreže,

(b) shema prstenaste mreže.

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

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

204

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

(a) Granatu mrežu karakterizira tečenje samo u jednom smjeru, od vodospreme premapotrošačima.U hidrauličkom pogledu prednost je ovakve mreže što su podloge za njen proračun jednoznačnoodređene.

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 krajevicjevovoda međusobno spojeni.

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

Mana je ove mreže spram granate veća ukupna duljina i nedefiniranost raspodjele protoka uMana je ove mreže, spram granate, veća ukupna duljina i nedefiniranost raspodjele protoka umreži.

Neovisno o shemi mreže, zbog postojanja mnoštva lokalnih kućnih priključaka vrlo je teškodefinirati st arno stanje protoka i međ d a č ora gdje se pod č orom podra mije a mjestodefinirati stvarno stanje protoka između dva čvora, gdje se pod čvorom podrazumijeva mjestorazdvajanja cjevovoda.

205

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

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

lq

∑=

=

= ni

iiL

qq

1

max

(1.9-12)

gdje su:gdje su:

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

koncentrirana u pojedinim čvorovima,o ce t a a u pojed č o o a,

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)

206

Ukupan protok q [l s-1] i te dionice jednak je zbroju vlastitog q i tranzitnog protoka qUkupan 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 iraspoloživih tlakova za dionice kojima je poznata duljina i protok.

Vrijednost unutarnjeg promjera, D, kao pretežno ekonomske kategorije, može se u funkcijiukupnog protoka očitati sa slike 1.9::15. Ove vrijednosti promjera odgovaraju brzinama tečenja od0.75 [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

207

Prilikom hidrauličkog proračuna vodovodne mreže potrebno je voditi računa i o minimalno imaksimalno 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 vrstiobjekta.

Maksimalni tlak se odnosi na najveću dopuštenu vrijednost hidrostatičkog tlaka u najnižimtočkama vodovodne mreže Obično iznosi 8 [bara] a ponekad i manje (6 [bara]) Mogući su i drugitočkama vodovodne mreže. Obično iznosi 8 [bara], a ponekad i manje (6 [bara]). Mogući su i drugitlakovi, ovisno o karakteristikama vodovodne mreže, prvenstveno otpornosti (vrsti) cijevi iugrađenih uređaja.

(1) Hid lički č t ž U t j ži j ti j j j j d(1) Hidraulički proračun granate mreže. U granatoj mreži, u uvjetima njenog napajanja s jednogkraja (rezervoara, crpke) voda se može do priključnog mjesta dovoditi samo s jedne strane. Zbogtoga svojstva granate mreže, mogu se kod protoka zadanih u krajnjim dionicama mreže, idući odtih dionica ka početku mreže (uzvodno), odrediti protoci svih preostalih dionica jedinim mogućimčinačinom.

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

208

Slika 1.9::16 Shema hidrauličkog proračuna granate mrežeSlika 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)

209

Prikazana metodologija definiranja mjerodavnih protoka neminovno sugerira dvije stvariPrikazana metodologija definiranja mjerodavnih protoka neminovno sugerira dvije stvari.

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

Međutim, ova je metodologija definiranja mjerodavnih protoka u praksi često prihvaćena, budućida se nalazi na strani sigurnostida 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) zaslučajeve 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 možda trebapredvidjeti više istovremenih požara, pitanje su lokacije odnosno prostorna distribucija njihovemoguće pojave, tj. da li se možda svi požari, s obzirom na eventualno dostatnu duljinu nekedionice, 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).

210

Time je očito da se u konačnosti vodovodna mreža mora hidraulički proračunati za više slučajevakoji se ocijene realnima kako bi se našao kritičan odnosno mjerodavankoji se ocijene realnima, kako bi se našao kritičan, odnosno mjerodavan.

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

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

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

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

211

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

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

212

Tablica 1.9::III Sheme i oznake (prema DIN-u) nekih lijevano željeznih fasonskih komadaTablica 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 trebaposebno nar čiti bog čega s sk plji rok ispor ke je d lji pa ih treba maksimalno i bjega atiposebno naručiti, zbog čega su skuplji, rok isporuke je dulji pa ih treba maksimalno izbjegavati.

213

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:Generalno postoje tri vrste armatura:

(1) armature za zatvaranje i regulaciju,

(2) armature za uzimanje vode,( ) j ,

(3) zaštitne armature.

(1) Armature za zatvaranje i regulaciju predstavljaju zasuni, koji se obavezno postavljaju na svimvodoopskrbnim 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.

214

Slika 1 9:17 Prstenasti zasunSlika 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 dopranje ulica, polijevanje javnih zelenih površina, ispiranje mreže i sl. Postavljaju se na razmaku do150 [m] (naizmjenično s obje strane ceste), a u naseljima sa samostojećim obiteljskim kućama do300 [m].

215

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

Slika 1 9::18 Armature za uzimanje vodeSlika 1.9::18 Armature za uzimanje vode(a1) nadzemni hidrant; (a2) podzemni hidrant; (b) javni zdenac

(3) Zaštitnim armaturama pripadaju:(3) Zaštitnim armaturama pripadaju:

(a) odzračni ventili,

(b) povratni ventili,

(c) usisne košare,

(d) žablji poklopci,

(e) muljni ispusti, itd.216

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 radiautomatskog ispuštanja zraka koji se u njima skupljaautomatskog 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 stranihtijela u cjevovodtijela u cjevovod.

(e) Muljni ispusti su uređaji za ispuštanje vode i mulja na niskim točkama mreže.217

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

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

Pretežno se izvode od armiranog betona na licu mjesta ili montažno okruglog i poligonalnogPretežno 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

218

1.9.5. UGRADNJA, ISPITIVANJE I DEZINFEKCIJA CJEVOVODA

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

Kao zaštita od smrzavanja smatra se za naše kontinentalne prilike dovoljnim ugradnja dubineKao zaštita od smrzavanja smatra se za naše kontinentalne prilike dovoljnim ugradnja dubine1.0 [m], mjereno od tjemena (najviše točke) 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 mjerenoRadi zaštite od zagrijavanja, dubina ugradnje ne bi trebala biti manja od 0.5 [m], također mjerenood tjemena cijevi.

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

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

219

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 krupnijikomadi, npr. lomljenog kamena, pa bi izravno polaganje cijevi na takvu podlogu moglo nakonzatrpavanja 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 veličinomStoga se radi poravnanja dna rova najprije nasipa pješčano šljunčani temeljni sloj, s veličinomzrna do 30 [mm], i ravnomjerno izvrši njegovo zbijanje po cijeloj duljini rova tako da debljinazbijenog temeljnog sloja iznosi oko 10 [cm]. Za cijevi manjih promjera (≈ D < 500 [mm]) dozvoljenaje i manja debljina temeljnog sloja, ali je onda obavezna i upotreba sitnijih frakcija. Na temeljni slojse potom nasipa oko 5 [cm] pješčanog izravnavajućeg sloja u kojemu cijev prilikom ugradnje samase potom nasipa oko 5 [cm] pješčanog izravnavajućeg sloja u kojemu cijev prilikom ugradnje samaoblikuje ležište.

Temeljni i izravnavajući sloj čine posteljicu.

220

Nakon polaganja cijevi provodi se njezino zatrpavanje zemljanim ili šljunčanim mmaterijalom uhorizontalnim slojevima debljine do 30 [cm] kako bi se istovremeno sa zatrpavanjem obavilo ihorizontalnim slojevima debljine do 30 [cm], kako bi se istovremeno sa zatrpavanjem obavilo izbijanje zasipa. Kada visina zatrpavanja dosegne 30 [cm] iznad tjemena cijevi, preostali dio rovado 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 osiguratiradi mogućnosti ugradnje cijevi i izvedbe spojeva u rovu.radi mogućnosti ugradnje cijevi i izvedbe spojeva u rovu.

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

T bli 1 9 IV P t b ši iTablica 1.9::IV Potrebna širina rova

221

Također, temeljem zakona održanja količine gibanja, na mjestima horizontalnih i vertikalnih lomovatrase, grananja i krajeva slijepih dionica cjevovoda pojavljuje se sila tlaka s tendencijom kidanjaspojeva 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 postižeizvedbom uporišnih blokova.izvedbom uporišnih blokova.

Ovi se blokovi najčešće izvode kao betonski masivi. Na slici 1.9::22(a) prikazan je primjerkonstrukcije betonskog uporišnog bloka za osiguranje cjevovoda u horizontalnoj krivini, a na slici4.9::22(b) za osiguranje u vertikalnoj krivini (za djelovanje sile tlaka prema gore).

222

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 promjerimacjevovoda (D > 400 [mm]).

223

Kod ugradnje vodoopskrbnih cjevovoda potrebno je sagledati i njihov međuodnos s ostaliminfrastrukturnim elementima gradske ulice slike 1 9::23infrastrukturnim 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 pojaseviI – 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 seU velikom gradovima s mnoštvom cijevnih infrastrukturnih vodova različite namjene često seizvode posebni prohodni tuneli, slika 1.9::24, koji omogućuju brz pristup i obavljanje popravakabez raskopavanja rova. Ovakav tip rješenja je naročito čest kod mostova.

224

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 načvrstoću i vodonepropusnost tzv. tlačnom probom.

Prije potpunog zatrpavanja rova postepeno se ispituju pojedine dionice mreže, kako bi se u slučajupotrebe popravaka lakše detektiralo mjesto kvara i ne bi morala raskopavati cjelokupna mrežapotrebe 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 upotrebed ći d i f k iji O di t k d di i d k j d ži 20 d 30 [ ]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 isperečistom vodom.

225

1 9 6 PRIKAZIVANJE VODOOPSKRBNE MREŽE U PROJEKTU1.9.6. 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)(3) karakterističnim normalnim presjecima cjevovoda (za glavne i izvedbene projekte).

(1) Situacijski plan vodovodne mreže crta se na kotiranom situacijskom planu vodoopskrbnogpodručja (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, osiguranjecjevovoda),

(f) stacionaža.

226

Situacijski plan se obično crta na kartama mjerila 1 : 2 500 do 1 : 5 000 za studije i idejne projekte,a 1 : 500 do 1 : 1 000 za glavne i izvedbene projektea 1 : 500 do 1 : 1 000 za glavne i izvedbene projekte.

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

(2) Uzdužni profili se crtaju za svaki cjevovod na posebno snimljenim uzdužnim profilima po trasiugradnje 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 u [m] s nagibom dna rova i taj nagib u [‰],(e) duljina dionice u [m] 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) d bi i k [ ] ij l i d(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 u [km].

227

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

228