Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Jímání podzemních vod. Složení a vlastnosti přírodních vod Podzemní vody obsahují především železo, mangan, sulfan, oxid uhličitý, radon a amonné ionty.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Jímání podzemních vod. Složení a vlastnosti přírodních vod Podzemní vody obsahují především železo, mangan, sulfan, oxid uhličitý, radon a amonné ionty."— Transkript prezentace:

1 Jímání podzemních vod

2 Složení a vlastnosti přírodních vod Podzemní vody obsahují především železo, mangan, sulfan, oxid uhličitý, radon a amonné ionty. Povrchové vody obsahují především suspendované a koloidní látky, popř. rozpuštěné látky anorganické i organické. Při úpravě vody vznikají suspenze a koloidní roztoky většinou hydroxidů železa a hliníku.

3 Složení a vlastnosti podzemních vod Podzemní vody – většinou mineralizovanější než vody povrchové. Kolísání fyzikálně chemických parametrů nevýznamné. Stálá teplota (s výjimkou vod infiltrovaných). Neobsahují kyslík nebo jen velmi malé množství, vyšší koncentrace oxidu uhličitého, někdy výskyt radonu. Koncentrace organických látek velmi malá. Žádný nebo malý obsah organismů, jiný charakter než v povrchových vodách. Chemické složení – závisí na horninové prostředí, které je s podzemní vodou v kontaktu.

4 Složení a vlastnosti podzemních vod jakost vod a ovlivňující procesy: vyluhování minerálních a organických složek z půd, rozpouštění částečně rozpustných hornin, vylučování nerozpustných sraženin ze složek přítomných ve vodě, adsorpce a desorpce již rozpuštěných složek na částicích půdy a hornin a výměna iontů, aerobní a anaerobní odbourávání organických látek, míchání vod různého původu, obvykle spojené s průběhem chemických reakcí. Vzájemné ovlivňování fyzikálních procesů a chemických dějů. Vliv teploty, hydraulických parametrů prostředí, tlaku a složení plynné fáze, doby kontaktu vody s minerály, rovnováha plyn -voda …

5 Zdroje podzemní vody  Zvodnělé vrstvy, nekonsolidované nebo částečně konsolidované písky a štěrky,  Mocnost od několika málo po desítky metrů  Údolní nivy řek a pískovce české křídy  Voda puklinová  Zvodnělá vrstva – podpovrchová zásobní nádrž  Přirozené odtoky ze zvodnělé vrstvy – prameny, odtok do řek, odtok do jezer  Umělé využití zvodnělých vrstev – studně, vrty jímací zářezy, umělá infiltrace  Zvodnělá vrstva s volnou hladinou  Zvodnělá vrstva s napjatou hladinou (artézská voda)  Protékané zvodnělé vrstvy

6 Rozdělení podzemních vod Podle propustnosti horninového prostředí Podle hydraulických poměrů zvodnělého prostředí Podle skupenství Podle obsahu minerálních látek Vzájemný vztah povrchových a podzemních vod Mezi podzemními vodami uloženými v propustných horninách a povrchovými vodami tekoucími a stojatými existuje určitá spojitost. Toto různě těsné spojení je způsobeno zahloubením koryt toků či dna nádrží do průlinově či puklinově propustných horizontů, které se podílí na obnově zdrojů podzemních vod. Vzájemné ovlivnění se projevuje v podstatě dvěma způsoby: přítokem podzemních vod do povrchových vod pronikáním povrchových vod do propustného horninového či půdního prostředí

7 Určení zásob podzemních vod Zásoby podzemních vod je možné stanovit pomocí metod hydrologických či hydraulických. Předmětem hydrologických metod podzemních vod je určení zásoby využitelných zdrojů podzemních vod. Tyto metody vycházejí z celkové bilance vod a z poznání procesů tvorby podzemních vod a podzemního odtoku. Používají se metody: hydrologické bilance, stanovení podzemního odtoku z hydrogramu, stanovení změn průtoků v povrchovém toku, bilance vydatnosti pramenů.

8 Určení zásob podzemních vod Hydrologické metody neuvažují způsob jímání podzemních vod a určují obecně množství podzemní vody, které se aktivně podílí na oběhu vody na Zemi. Hydraulické metody vycházejí ze zákonitostí pohybu podzemních vod v horninách s průlinovou propustností, ze znalosti hydraulických parametrů zvodněného prostředí, mezi které patří koeficient filtrace, zásobnosti a průtočnosti, dále pak je nutná znalost okrajových podmínek a způsoby jímáni podzemních vod. Nejčastěji používané hydraulické metody pro výpočet zásob podzemních vod jsou: výpočet z Darcyho filtračního zákona, výpočet pomocí aktivních vrtů, výpočet pro skutečný systém jímacích vrtů.

9 Podzemní zdroje vody Jímací objekty: vertikální jímací objekty (studny vrtané, kopané) horizontální jímací objekty radiální jímací objekty Jímání pramenů (sestupné, vzestupné, přelivné) Čerpací zkoušky – dynamické s konstantní vydatností s konstantním snížením s postupně zvyšovanou vydatností skupinové

10 Podzemní zdroje vody Studny s hladinou volnou a napjatou Studny úplné a neúplné

11 Podzemní zdroje vody Podmínky výpočtu vydatnosti studny 1. Čerpáme konstantní množství vody 2. Pohyb podzemní vody se řídí Darcyho filtračním zákonem 3. Voda má stálé fyzikálně chemické složení 4. Jedná se úplnou studnu 5. Vodonosná vrstva není ohraničena ve vertikální rovině (donekonečna se rozprostírající území) Odběr vody ze studny: Čerpadlem Násoskovým řadem

12 Zdroje podzemní vody ČSN Studny individuálního zásobování vodou Vymezuje veřejné, neveřejné a domovní studny Vzdálenosti studní od možného znečištění Zabývá se zřizováním studní, včetně tloušťky obsypové vrstvy Uvádí možné příslušenství Úpravu okolí studní Jejich kontrolou a desinfekcí V příloze jsou uvedeny typy studní – spouštěná z betonových skruží, kopaná studna z betonových skruží, kopaná studna zděná, vrtaná studna pro ruční čerpadlo, vrtaná studna pro motorové čerpadlo, dále je uvedena úprava krycí desky veřejné sytudny a úprava zhlaví vrtané studny v záplavovém území.

13 Podzemní zdroje vody

14 Podélný řez trubní studnou Podélný řez šachtovou studnou

15 Podzemní zdroje vody  Darcyho zákon v = k f. I  k f 10 –8 až 10 –2 m/s  Určení zásob PV (čerpací nebo stoupací zkoušky)  Vydatnost zdroje Q R = s. k f -1/2 R = 575. s. (H. k f ) -1/2

16 Zdroje podzemní vody zeminak f (m/s)označení propustnosti jíl velmi nízká hlína nízká písčitá hlína mírná hlinitý písek střední jemnozrnný písek vysoká střednězrnný písek velmi vysoká drobný štěrk velmi vysoká hrubý štěrk s pískem velmi vysoká Klasifikace půd podle hodnoty k f

17 Podzemní zdroje vody Jímací zářez Podélný řez jímací galerií Horizontální jímací objekty Do této skupiny jímacích objektů patří zářezy, štoly, galerie a horizontální vrty Příčný a podélný řez radiální studnou

18 Odběry podzemních vod

19 Odběry podzemních vod

20 Jakost podzemních vod – prameny

21 Jakost podzemních vod – mělké vrty Vyhláška č. 5/2011 Sb., o vymezení hydrogeologických rajonů a útvarů podzemních vod, způsobu hodnocení stavu podzemních vod a náležitostech programů zjišťování a hodnocení stavu podzemních vod

22 Jakost podzemních vod – hlubinné vrty

23 Jímání povrchových vod, ochranná pásma, umělá infiltrace

24 Složení a vlastnosti povrchových vod Povrchové vody – většinou nižší mineralizace než u podzemních vod. Kolísání fyzikálně chemických parametrů často značné (roční období, antropogenní činnost apod.). Různá teplota (s výjimkou vod infiltrovaných). Větší obsah kyslíku, s výjimkou velmi znečištěných vod, malý obsah oxidu uhličitého. Vyšší koncentrace organických látek, měnící se charakter podle původu vody. Větší počet mikroorganismů, biologické složení rozmanitější.

25 Složení a vlastnosti povrchových vod Povrchové vody jako životní prostředí pro organismy – bakterie, viry, řasy či vyšší organismy. Mikrobiologické a biologické osídlení a fyzikálně chemické složení vody. Organismy katarobní – žijící v čistých vodách Organismy saprobní – žijící ve vodách s různým stupněm znečištění:  polysaprobní – velmi znečištěné vody,  mezosaprobní (α, β) – čistší vody,  oligosaprobní – nejméně znečištěné vody.

26 Složení a vlastnosti povrchových vod Vodní toky a třída čistoty vody: I.velmi čistá voda II.čistá voda III.znečištěná voda IV.silně znečištěná voda V.velmi znečištěná voda ČSN „Klasifikace jakosti povrchových vod“ ČSN „Kontrola jakosti povrchových vod“ Požadavky na jakost surové vody – příloha č. 13 vyhlášky č. 428/2001 Sb. (kategorie A1 až A3)

27 Povrchové zdroje vody Vydatnost povrchového zdroje a minimální průtoky Odběr z volného toku (50 – 70 cm) Odběr z nádrže ( 6m) Kvalita vody v nádržích (hydraulika nádrže, klimatické podmínky v místě, rozměrové parametry nádrže, doba zdržení v nádrži) Dvě období stagnace a dvě období promíchávání nádrží (letní stratifikace, zimní stratifikace) Ochrana povrchových vodních zdrojů, ZÁKON 254/2001. Sb.

28 Povrchové zdroje vody Množství povrchových vod může být vyjádřeno Průtok vody Q, který představuje průměrnou hodnotu povrchového odtoku za časovou jednotku. Vyjadřuje se v m 3 /s nebo v l/s. Průtok Q 355 vyjadřuje průměrný denní průtok dosažený nebo překročený po dobu 355 dní v průměrně vodném roce Průměrný průtok Q a představuje průměr všech průměrných denních průtoků za hodnocené, obvykle třicetileté období Povrchový odtok je vyjadřován v mm odteklého množství vody z plochy za rok nebo v m 3 za jednotku času (den, měsíc, rok) Minimální průtok MQ je takový průtok vody v toku, který umožní zachování podmínek pro normální biologický život v toku a jeho nejbližším okolí

29 Jímání vody z toků Odběr vody z toku pro vodárenské využití musí být vodoprávně zajištěn tak, aby byly zachovány nároky všech uživatelů vody a aby byl zabezpečen minimální průtok v řečišti. Řečiště musí být v místě jímání stabilní, aby nedocházelo k zanášení odběrového zařízení Jímání ve dně koryta se navrhují výjimečně. Jsou vhodná pro toky bystřinného charakteru Jímací objekty umístěné nade dnem řečiště je možné situovat u širších vodních toků (střední tratě) s nestabilními břehy, s nedostatečnou hloubkou vody u břehů Jímadla břehová se budují na tocích se stabilními břehy, které výškově umožňují vybudování objektu se zaručením odběru i při minimální hladině vody v toku

30 Jímání vody z toků Břehové jímadlo Vtokový otvor musí být umístěn nade dnem řečiště tak vysoko, aby nedocházelo k víření kalů. Musí být opatřen česly (1) se vzdáleností česlic cca 5 cm, zařízení musí být přizpůsobeno snadnému čištění. Sedimentační prostor (2) je opatřen jemnými česlemi (3) a vlastní odběr se provádí z odběrové části jímadla (4). Objekt je opatřen betonovým poklopem (5). Odběrové potrubí je vhodné navrhovat na takovou průtočnou rychlost, aby nedocházelo k jeho zanášení strženými částicemi. Většinou se navrhuje zdvojené potrubí.

31 Vodárenská nádrž Jímací objekty údolních nádrží Objekty věžové mohou být stavebně uspořádány jako samostatné odběrové věže spoje- né s hrází nebo břehem nádrže, zejména u sypaných a kamenitých hrází. Jímadla nade dnem nádrže jsou používána pouze tam, kde se jedná o nádrž s čistou vodou, u níž nedochází u dna nádrže k hromadění sedimentů a možnému anaerobnímu rozkladu organických látek. Břehová jímadla je vhodné navrhovat pro jímání vody z mělkých nádrží, jejichž hladina kolísá v malém rozsahu (některé jezové zdrže, jezera, popř. rybníky). Výškové umístění vtokových otvorů musí být provedeno tak, aby byl zaručen požadovaný odběr vody při nejnižší hladině a aby bylo zabráněno víření a nasávání kalu

32 Zvyšování množství vodních zdrojů zřizování a provozování údolních nádrží Z hlediska zvyšování vodních zdrojů je tudíž rozhodující zásobní objem vodní nádrže Mezi největší nádrže patří Orlík na Vltavě se zásobním objemem m 3, Švihov na Želivce ( m 3 ) a Nechranice na Ohři ( m 3 ) převádění vodních zdrojů z oblastí s relativně vysokým množstvím vodních zdrojů do oblastí s nedostatečným množstvím vodních zdrojů Převádění vody spočívá v místním přerozdělování vodních zdrojů. Provádí se buď otevřenými kanály, obvykle uzpůsobenými pro gravitační převod vody, nebo potrubím spoje-ným s čerpáním vody. umělá infiltrace povrchových vod do vod podzemních

33 Infiltrace vody Infiltrací se obecně rozumí převádění povrchové vody do vody podzemní. Množství infiltrované vody závisí především na filtračních vlastnostech půdy. V případě přímé umělé infiltrace je voda na místo infiltrace přiváděna takovým způsobem, že její množství a jakost jsou kontrolovatelné. Umělou infiltrací je obecně míněno umělé převádění povrchové vody do vody podzemní. Hlavním účelem tohoto způsobu je zlepšení jakosti povrchové vody přirozenými filtračními pochody probíhajícími v půdě na jakost vody blízkou vodě pitné, která je pak využívána pro vodárenské účely. Současně se s umělou infiltrací zvyšuje množství vodních zdrojů podzemních vod. Z tohoto důvodu tvoří umělá infiltrace samostatnou skupinu umělých opatření pro zvyšování množství vodních zdrojů a zlepšování jejích vlastností.

34 Infiltrace vody Zásadní podmínky správného provozu umělé infiltrace jsou: dostatečně vydatný zdroj povrchové vody, existence propustného horninového území s dobrou filtrační schopností v dostatečně rozsáhlé hydrogeologické oblasti, výskyt podzemní vody, jejíž složení nezpůsobuje s infiltrovanou povrchovou vodou vznik nerozpuštěných látek, které by mohly být příčinou kolmatace horninového prostředí v blízkosti vsakovacího vrtu.. K vedlejším podmínkám infiltračního procesu patří: mocnost propustné vrstvy a její hloubka pod terénem, hladina podzemní vody pod terénem a směr proudění a sklon hladiny podzemní vody, velikost volné akumulace ve zvodněné vrstvě, kvalita a mocnost nadloží propustného tělesa, způsob hospodářského využití potřebné plochy a okolí.

35 Infiltrace vody Umělá infiltrace s volnou hladinou Umělá infiltrace s napjatou hladinou Umělá infiltrace s předúpravou povrchové vody

36 Odběry povrchových vod

37

38 Hydrologické poměry

39 Profily povrchových vod v jednotlivých skupinách ukazatelů ve třídách jakosti vody podle ČSN v roce 2011

40 Akumulace a doprava vody

41 Systém zásobování pitnou vodou Čerpací stanice slouží k dopravě vody z níže položených vodních zdrojů do úpraven vody, do vodojemů a zásobovacích sítí. Rozdělují se podle množství dopravované vody a podle důležitosti uspořádání technologické a stavební části na hlavní a vedlejší, přečerpávací, cirkulační a samostatné. Gravitační vodovod je takový, kde vodní zdroj či úpravna vody je v dostatečném převýšení nad vodojemem, kdy výškový rozdíl vyvolá v celé vodovodní síti (bez použití čerpání) alespoň minimální hydrodynamický tlak 0,25 MPa. Výtlačný vodovod dopravuje vodu ze zdroje do vodojemu čerpáním. Vodní zdroj nebo úpravna vody leží níže než akumulační nádrž vodojemu.

42 Akumulace Akumulace dlouhodobá (nádrže, akumulace podzemní vody) Akumulace krátkodobá (vodojemy) Vodojemy provozní, zásobní, přerušovací Základní funkce vodojemu akumulační, tlaková, kontaktní Akumulační funkce – vyrovnání nerovnoměrností mezi přítokem vody a odběrem, požární zásoba, rezerva pro poruchy na přiváděcím řadu Tlaková funkce vodojemu Kontaktní funkce vodojemu

43 Akumulace vody K nejvýznamnějším funkcím akumulačních nádrží - vodojemům (ČSN ) patří schopnost vyrovnání přítoku vody do vodojemu a odběru vody z vodojemu. Jejich zařazení ve vodárenských soustavách umožňuje rovnoměrný, nepřetržitý odběr vody ze zdroje. Účelem krátkodobé akumulace vody ve vodojemech je: vyrovnání nerovnoměrnosti mezi přítokem vody do vodojemu a potřebou vody ve spotřebišti, které je možné určením provozní zásoby vody, nahromadění poruchové zásoby vody, která slouží k zabezpečení trvalé dodávky pitné vody do spotřebiště v případě poruchy na přívodním řadu, udržovat zásobu požární vody potřebnou pro hašení požárů, bez vážného ohrožení dodávky vody do spotřebiště, stabilizovat tlakové poměry ve vodovodní síti

44 Akumulace vody Dlouhodobá akumulace zahrnuje akumulaci povrchových vod ve vodárenských nádržích nebo rybnících, které zajišťují dostatečnou vydatnost vodních zdrojů. Dlouhodobá akumulace se také projevuje u podzemních vod ve vhodných podzemních prostorách, které dlouhodobě zajišťují vydatnost zdrojů podzemních vod. O akumulaci vody hovoříme i při hromadění vody ve studních a jímkách čerpacích stanic a jiných vodárenských objektů s čerpáním vody za účelem zajištění dostatečného objemu vody pro bezpečný chod čerpadel. Akumulací vody je také míněno hromadění vody v otevřených nádržích, které nejčastěji zajišťují zásobu vody pro požární účely nebo zásobu provozní vody pro potřeby průmyslu a zemědělství. Nutnou podmínkou pro dodání potřebného množství vody do spotřebiště je správné umístění výškového rozdílu vodojem - spotřebiště nebo zařazení čerpací stanice, která tvoří vstup do zásobovacího řadu. Vodojem ev. čerpací stanice tvoří tlakově regulační prvek, který musí ve spotřebišti vyvodit minimální hydrodynamický přetlak 0,25 MPa (tlaková výška 25 m vodního sloupce) nad terénem. Při zástavbě do 2 nadzemních podlaží postačuje přetlak 0,15 MPa nad terénem.

45 Akumulace vody Vodojemy se obvykle umísťují do takové výškové polohy, aby z nich voda do spotřebiště mohla být přiváděna gravitací, zpravidla se umísťují nad nejvyšší úroveň zástavby. Pokud je na území v ekonomické vzdálenosti místo s takovouto nadmořskou výškou, zřizuje se vodojem zemní. V opačném případě se akumulační nádrž umísťuje na nosnou konstrukci a jedná se o věžový vodojem nadzmení. Investičně výhodnější je výstavba zemních vodojemů. Jsou 10 až 20 x investičně výhodnější než věžové. Zemní vodojemy umožňují snadné provedení tepelné izolace jako ochrany vody před letním oteplováním a zimním promrzáním a je možné snadné dodatečné rozšíření přístavbou další nádrže. Používání věžových vodojemů je odůvodněné pouze v těch případech, kdy je to technicky nezbytné pro zajištění přetlaku ve vodovodní síti. Typizované řady vodojemů ve svém objemu zahrnují využitelný a nevyužitelný objem. Využitelný objem vodojemu je dán součtem provozní, poruchové a požární vody, nevyužitelný objem je dán rozdílem objemu typového vodojemu a příslušným využitelným objemem.

46 Výpočet potřeby vody příloha č. 12 vyhlášky č.120/2011 Sb. Druhy potřeby vody  domácnosti,  průmysl, pracovníky v průmyslu, administrativa, vybavenost,  zemědělství,  Ztráty(20%) Rozhodující parametry  Počet obyvatel a procento napojení  Specifická potřeba vody  Prognóza potřeby vody s výhledem na 30 let

47 výpočet objemu vodojemu Zásobu vody ve vodojemu tvoří voda provozní, poruchová a požární. Provozní zásoba vody Provozní zásoba vody  V závisí na nerovnoměrnosti přítoku vody do vodojemu. Přítok vody do vodojemu může být: rovnoměrný (nepřerušovaný nebo přerušovaný po dobu 24 hodin) nerovnoměrný Rovnoměrný nepřerušovaný přítok odpovídá gravitačnímu přítoku do vodojemu nebo při nutnosti rovnoměrného odběru vody z předcházejícího objektu vodárenské soustavy během celého dne. Rovnoměrný přerušovaný přítok odpovídá energetickým možnostem v dané oblasti, řídí se pokyny energetických závodů.

48 výpočet objemu vodojemu Poruchová zásoba vody Objem poruchové zásoby vody V por vyplývá z doporučení ČSN "Zemní vodo-jemy", kde se uvádí zvýšení akumulačního prostoru vypočteného pro provozní a požární vodu na 60 až 100 % maximální denní potřeby Q m. Rozdíl v těchto dvou hodnotách představuje zásobu poruchové vody, která je ve vodojemu nahromaděna pro případ poruchy na přiváděcím řadu do vodojemu. Konkrétní velikost poruchové zásoby však závisí na provozních podmínkách vodárenských zařízení v dané oblasti a na požadavku zajištění provozní spolehlivosti dodávky vody do spotřebiště

49 výpočet objemu vodojemu grafické řešení určení velikosti akumulačního prostoru pro provozní zásobu vody  V jako součet objemů  V a a  V b : kde  V a a  V b jsou maximální rozdíly mezi přímkou (2), která představuje závislost přiváděné vody do vodojemu na - součtová čára dodávky vody do vodo- jemu a křivkou (1) vyjadřující závislost objemu odebrané vody z vodojemu na čase - součtová čára potřeby vody ve spotřebišti. Grafické řešení určení  V při rovnoměrném čerpání vody do vodojemu Grafické řešení určení  V při nerovnoměrném čerpání vody do vodojemu

50 Nerovnoměrnost potřeby vody  Specifická potřeba vody  Průměrná denní potřeba vody Q d  Maximální denní potřeba Q m = Q d * k d [ l/s, m 3 /den ] k d = součinitel denní nerovnoměr. (1.5 – 1.2)  Maximální hodinová potřeba Q h = Q m * k h [ l/s, m 3 /den ] k h = součinitel hodinové nerovn. (1.8 – 2.3) Q h je větší než Q m Význam pro dimenzování trubních řadů Q h od vodojemu do a ve spotřebišti Q m přívodní řady do vodojemu

51 Nerovnoměrnost potřeby vody Počet obyvatel k d  Do 5001,5  ,4  ,3  Více než ,2

52 Nerovnoměrnost potřeby vody

53 Q h je větší než Q m Významné pro návrh vodovodních řadů Q h potrubí vodojem – spotřebiště a uvnitř ve spotřebišti Q m potrubí na úseku úpravna vody - vodojem k h = 1,8 nebo 2,3

54 Obecný systém zásobování vodou Vodní zdroj Vodojem Gravitace Spotřebiště 1 Spotřebiště 2 Výtlačný systém Úpravna vody Pod.Z: CO 2, Fe, Mn, NH 4 +, Rn, NO 3 -, desinfekce Povr.Z: koagulace, filtrace, desinfekce

55 Systém zásobování pitnou vodou Přiváděcí řad doprava vody z vodního zdroje či úpravny do vodojemu Zásobovací řad doprava vody z vodojemu do spotřebiště Gravitační vodovod vodní zdroj či úpravna dostatečně převyšuje spotřebiště - výškový rozdíl vyvolá alespoň hydrodynamický tlak 0,25 MPa. Výtlačný vodovod vodní zdroj či úpravna leží níže než vodojem (tlaková pásma po 30 m, max. 60 m)

56 Systém zásobování pitnou vodou Zdroj vody Akumulace Gravitace Spotřebiště 1 Spotřebiště 2 Čerpání Úprava vody

57 Výpočet průměru potrubí rovnice kontinuity průtočná plocha průměr potrubí provozní průtočné rychlosti0,6 – 1,8 m/s

58 Stanovení tlakové ztráty ztráta třením zhruba dvě stě vzorců pro výpočet tlakové ztráty v minulosti často používán vzorec Manningův, v současné době Colebroock- White v Šerkově úpravě, kde součinitel tření je funkcí Reynoldsova čísla a relativní drsnosti vyjádřené v mm v praxi – tabelární zpracování; tlaková ztráta na jednotku délky potrubí pro zvolený průtok (tedy rychlost x průtočný profil) ztráty místními odpory  metoda náhradních délek potrubí

59 Stanovení tlakové ztráty Tlakové ztráty při proudění potrubím jsou způsobeny jednak třením kapaliny o stěny a dále vloženými odpory. Ztrátová výška způsobená třením h z [m] se zpravidla počítá podle Darcy-Weissbachovy rovnice ve tvaru kde je tabelovaná hodnota součinitele tření, L je délka potrubí [m], d vnitřní průměr potrubí [m], v je rychlost proudící vody [m/s] a g je gravitační zrychlení [m/s 2 ]. Ztráty vloženými odpory [m] (armatury, náhlé změny směru proudění, odbočky, rozšíření nebo zúžení potrubí a různé vložené přepážky) h m se určí ze vztahu: kde  je je odporový součinitel vloženého odporu.

60 Tlakové poměry na přiváděcích řadech  Hydrostatický a hydrodynamický tlak  Jednotka tlaku (PN)  v MPa 1 MPa = 100 m vod.sloupce  Trubní materiály a armatury vyráběny v řadách 0.6, 1.0, (1,2), 1.6, 2.5 MPa  Gravitační řady a tlakové poměry na nich, přerušovací komory, redukční ventily, vodojemy, štoly, přehledný podélný profil  Výtlačné řady a tlakové poměry na nich, jednostupňové nebo více stupňové čerpání  Vodní ráz a regulace průtoků na gravitačních řadech  Vodní ráz a ochrana výtlačných řadů

61 Doporučená průtočná rychlost (m/s) materiáldoporučenámaximální měď1,01,2 Ocel - vertikální 1,01,6 Ocel - horizontální 1,52,0 Plasty1,53,0 Požární2,03,0

62 Materiály a objekty vodovodních sítí

63 sí ť Vodovodní sí ť Výpočet vodovodní sítě klasické výpočty (větevná síť, okruhová síť) matematické modelování průtoků (ODULA) Větevnatá Okruhová Kombinovaná

64 Trubní materiály Litinové trouby a tvarovky (hrdlové, přírubové), spojování šedá litina tvárná litina Ocelové trouby Potrubí z umělých hmot a laminátů Železobetonové trouby Azbestocementové trouby Skleněné trouby Ochrana potrubí proti korozi

65 Armatury  Šoupátka  Klapky  Kohouty  Ventily uzavírací a regulační  Kuželové ventily  Redukční ventily  Odvzdušňovací a zavzdušňovací ventily  Hydranty nadzemní, podzemní a šachtové  Kompenzátory a montážní vložky  Navrtávací pasy

66 Armatury Armatury jsou zařízení zabudovaná pro potřeby provozu vodovodní sítě. Podle funkce rozdělujeme armatury na uzavírací, odběrové a ostatní. Většinou se tyto armatury osazují na potrubí v armaturových šachticích K odběrovým armaturám patří hydranty a výtokové stojany. hydranty slouží k odběru vody z vodovodní sítě pro požární účely. Podle situačního rozmístění rozdělujeme hydranty na podzemní, nadzemní a šachtové. Hydranty je možné též používat pro odkalení, odvzdušnění a vypouštění vodovodní sítě. Podle místních podmínek bývají umístěny ve vzdálenosti 50 až 100 m. V průmyslových závodech nemají být vzdálenosti větší než 70 m. Ostatní armatury tvoří vzdušníky, redukční ventily, zpětné klapky, montážní vložky, kompenzátory kalosvody a bahníky

67 Armatury Přístroje na měření průtoku - vodoměry Zařízení, která odměřují a současně udávají objemové množství proteklé vody se nazývají vodoměry. Navrhují na začátku a na konci hlavních vodovodních řadů, v rozváděcí síti na přívodním řadu nebo v místě rozdělování řadu do sítě tam, kde to požaduje dodavatel vody. Při zásobování objektů vodou je vodoměr zpravidla součástí každé vodovodní přípojky a osazuje se na jejím konci. Vodoměry mohou být rychlostní, objemové, průřezové, a kolenové. K rychlostním vodoměrům patří vodoměry lopatkové a šroubové. Objemové vodoměry se vyrábějí v různých typech a systémech. Používají se vodoměry kroužkové a deskové. Jsou citlivější než vodoměry rychlostní. K průřezovým vodoměrům patří Venturiho vodoměry a vodoměry clonové.

68 Objekty na vodovodních řadech Armaturní šachty (uzávěry, redukční ventily, …) Odvzdušňovací a zavzdušňovací šachty Vypouštění řadů a kalosvody Podchody pod drahou a komunikacemi Podchody pod vodotečí (shybky) Přechody vodotečí vrchem Kotevní bloky Objekty protikorozní ochrany (pasivní, aktivní)

69 Objekty na vodovodních řadech Vodovodní shybky jsou využívány k překonání vodního toku pomocí podchodu nebo přechodu, dále pro převedení potrubí pomocí podchodů pod železnicemi a pod důležitými komunikacemi. V posledně jmenovaných případech se potrubí ukládá do tzv. chráničky, která je nižším koncem zaústěna do revizní šachty. Armaturní šachty se zřizují k zajištění ochrany a snadnému přístupu k armaturám, především k uzávěrům, hydrantům, vzdušníkům, kalosvodům, redukčním a poruchovým ventilům a šoupátkům. Jedná se o typizované šachty, které se provádějí jako monolitické šachty s monolitickým nebo prefabrikovaným stropem

70 Agresivní účinky vody, koroze a inkrustace

71 stabilita vody je základním předpokladem nejen snížení korozívních projevů vody při dopravě potrubím, ale současně zamezuje výraznému zhoršení její kvality produkty koroze. Spolu s kyslíkem patří agresivní oxid uhličitý mezi rozpuštěné plyny, které se bezprostředně podílí na korozi trubních materiálů. Odstraňování agresivního oxidu uhličitého se provádí zejména z důvodu jeho korozívních účinků na kovové a betonové konstrukce, ale i z důvodů hygienických. Agresivní vody rozpouští železo, měď, zinek a olovo z vodovodního potrubí a tyto pak mohou být sekundární příčinou různých zdravotních potíží. Vápenato uhličitanová rovnováha - stabilita vody

72 Chemické korozi podléhá především beton a materiály obsahující CaCO 3. Korozívní účinky mohou mít i vody obsahující sulfan, vyšší koncentrace hořečnatých iontů, síranů, chloridů aj. nebo naopak vody s malým obsahem vápenatých a hořečnatých iontů, kdy pak dochází k vyluhování vápenatých iontů z betonu a tím ke snížení pevnosti materiálu. Kovové materiály trubních řadů podléhají převážně elektrochemické korozi, jejíž rychlost závisí na koncentraci rozpuštěného kyslíku, hodnotě pH a iontovém složení vody. Korozní pochody vznikají na fázovém rozhraní kov - voda v důsledku vzniku elektrochemických článků s katodickým a anodickým prostorem. Vápenato uhličitanová rovnováha - stabilita vody

73 Zjednodušeně lze podíl vápenato-uhličitanového systému při korozi kovů objasnit tak, že v okolí katody, kde se uvolňují ionty OH -, může dojít k přesycení vody CaCO 3, který se vylučuje na povrchu katody jako ochranná vrstva. V důsledku toho dochází nejenom ke snížení rychlosti katodické reakce, ale i anodické. Při malé katodické rychlosti se na anodě přeměňuje Fe 2+ až na stabilní modifikace hydratovaných oxidů, které tvoří dobře ulpívající vrstvu na povrchu anody a brání další korozi. Při velké rychlosti katodických reakcí se na anodě tvoří jen porézní vrstvy hydratovaných oxidů, které se uvolňují do kapalné fáze a neulpívají na povrchu materiálu vystaveného korozi. Vzhledem k tomu, že tvorba ochranné vrstvičky na vnitřní stěně trubních materiálů má pozitivní účinek na snížení, resp. zastavení korozních pochodů, je významná i rychlost srážení CaCO 3, která má rozhodující vliv na vlastnosti vyloučeného povrchu a je možné ji považovat za jeden z nejvýznamnějších faktorů při pasivaci kovu. Vápenato uhličitanová rovnováha - stabilita vody

74 Rychlost a intenzita zmíněných korozívních procesů na stěnách potrubí závisejí na složení vody, především na koncentraci hydrogenuhličitanových, uhličitanových a vápenatých iontů. Zvýšené koncentrace uvedených iontů rychlost koroze zpomalují. Působí tak inhibičně a hmotnostní úbytek materiálu způsobený korozí se snižuje. Odstranění oxidu uhličitého za sou- časného zvýšení hodnoty pH, koncentrace HCO 3 -, Ca 2+ a Mg 2+ má na snížení korozívních pochodů pozitivní účinek. Zařazení stabilizace vody jako finálního úpravárenského postupu má nejedno opod-statnění. Nejvýznamnější je však snaha po dosažení, resp. přiblížení se k vápenato- uhličitanové rovnováze v upravené vodě. Je rozhodující pro potlačení korozívních projevů vody při její dopravě ke spotřebiteli. Vápenato uhličitanová rovnováha - stabilita vody

75 Základní chemickou rovnováhou, která se uplatňuje nejen v přírodních vodách, ale i při posuzování agresivity vody a při řízení stabilizačních a odkyselovacích procesů je vápenato-uhličitanová rovnováha vyjadřující vztah mezi ionty HCO 3 -, CO 3 2-, Ca 2+ a volným CO 2. Vápenato uhličitanová rovnováha - stabilita vody Požadavky na jakost vody dopravované potrubím s maltovou vystýlkou se řídí požadavky pro beton a azbestocement, požadavky na jakost vody dopravované potrubím z plastů a skla se vzhledem k vysoké chemické odolnosti těchto materiálů nespecifikují.

76 Vápenato uhličitanová rovnováha - stabilita vody Pro výpočet agresivního CO 2 na vápenec platí rovnice kde c 0 (H 2 CO 3 ) je koncentrace oxidu uhličitého v upravované vodě a c r (H 2 CO 3 ) koncentrace CO 2 v rovnovážném stavu. Přesycení CaCO 3 je definováno vztahem kde c o (Ca 2+ ) je koncentrace Ca 2+ odkyselované vody a c r (Ca 2+ ) koncentrace vápenatých iontů v odkyselené, stabilizované vodě v rovnovážném stavu

77 Vápenato uhličitanová rovnováha - stabilita vody Při praktickém hodnocení míry agresivity vody se často užívá kvalitativní ukazatel agr-sivity vody - Langelierův saturační index I s. Je definován jako jeden z indexů chemické nerovnováhy, a sice jako rozdíl hodnoty pH vody a hodnoty pH s, která představuje saturační, rovnovážnou hodnotu pH vody při dosažení vápenato- uhličitanové rovnováhy, tj. vody, která je stabilizována Takto vypočtené pH s není však skutečné pH, které by voda měla v rovnovážném stavu s CaCO 3 a které by bylo určeno bodem na rovnovážné čáře a výpočet se provádí podle vztahů:

78 Alkalita vody (m p hodnoty) Významný je pro hodnocení agresivních vlastností vody vztah KNK a ∑ Ca+Mg m hodnota = KNK 4,5(mmol/l) p hodnota = KNK 8,3(mmol/l) Z těchto hodnot lze vypočítat zastoupení: hydrogenuhličitanů uhličitanů v mmol/l hydroxylových iontů

79 Formy CO2

80 mmol mval mval = mmolpro jednovalentní ionty H +, HCO 3 -, Na +, K +, Cl -, NO 3 - mval = 0,5 mmolpro dvojvalentní ionty Ca 2+, Mg 2+, CO 3 2-, SO mmol = 2 mval mval = 1/3 mmolpro trojvalentní ionty Fe 3+, PO 4 3-

81 mmol mval 100 ppm = 100 mg/l jako CaCO 3 1 mval = 50 mg/l 2 mval = 100 mg/l 1 mval = 2,8 °N 2 mval = 5,6 °N = 100 mg/l 2 mval/l = 1 mmol/l 1 mmol/l = 2 mval/l = 5,6 °N 100 ppm = 2 mval/l = 1 mmol/l 1 mol/m 3 = 1 mmol/l = 5,6 °N

82 Tvrdost vody a alkalita HCO mg Ca mg Mg mg CO mg CO 2 44 mg

83 Alkalita vody (m p hodnoty) formyHCO 3 - CO 3 2- OH - p = 0m-- m = 2p-p- m = p--p 2p < mm – 2pp- 2p > m-m – p2p - m

84 Ca + Mg = tvrdost vody převody jednotek jednotkamval/l°N°F 20 mg/l Ca 28 mg/l CaO 10 mg/l CaO 10 mg/l CaCO 3 1 mval/l12,85 1 °N0,35711,78 1 °F0,20,561

85 Faktory ovlivňující průběh koroze

86 Faktory - koroze Mezi nejdůležitější faktory se řadí: Teplota Koncentrace kyslíku Koncentrace oxidu uhličitého Iontové složení vody Koncentrace organických látek Hydrodynamické podmínky Významná je mikrobiologická koroze, který může být ovlivňována činností mikroorganismů (přímo, nepřímo)

87 Faktory - koroze Vliv teploty S rostoucí teplotou se zvyšuje reakční rychlost chemických reakcí a na druhé straně mění rozpustnost plynů, která tak ovlivňuje vápenato-uhličitanovou rovnováhu ve vodě. V uzavřených systémech s teplotou vzrůstá korozní rychlost V otevřených systémech s rostoucí teplotou korozní rychlost nejprve vzrůstá (urychlení reakcí) a při zvýšené teplotě, v důsledku snížené rozpustnosti plynů (kyslíku) opět klesá. Maximální rychlost je patrná u materiálů oceli, litiny, zinku a hliníku Vliv teploty na rychlost koroze 1 – uzavřená soustava, 2 - otevřená

88 Faktory - koroze Vliv rozpuštěného kyslíku Rychlost koroze ve vodě s nízkou koncentrací vápenatých a hydrogenuhličitanových iontů je v neutrálním prostředí přímo úměrná koncentraci kyslíku cca do 9 mg/l. Při vyšších hodnotách pH má převažující vliv ne kyslík, ale charakter povrchu materiálu. Při koncentraci kyslíku menší než 5 mg/l neproběhne dokonale oxidace Fe a vzniká porézní vrstva koloidního charakteru, která umožňuje difuzi Fe 2+ a koroze postupuje dále, i když sníženou rychlostí – vzniká plošná koroze. Je tudíž důležitý stálý přístup kyslíku. Snížení koncentrace kyslíku má negativní vliv (podporuje) jak na ocelové materiály, tak na potrubí zinkové, a měděné. Nemá vliv na korozi hliníku a jeho slitin.

89 Faktory - koroze Vliv iontového složení vody Nutnou podmínkou omezení či zamezení koroze je dosažení, či přiblížení se k rovnováze iontů CO 2, Ca 2+, HCO 3 -, CO Tillmansova rovnovážná čára byla sestrojena právě ze znalosti pouze koncentrací výše uvedených složek, tudíž z předpokladu, že ve vodě nejsou přítomny jiné ionty. Reálnou soustavu řeší program „agresivita“, kde do výpočtu agresivních či inkrustačních vlastností vody je zahrnuto celé iontové složení vody. Přesto je třeba výpočtové vztahy doplnit o výsledky korozních zkoušek, především u oceli.

90 Faktory - koroze Vliv koncentrace aniontů Chloridy - zvyšují korozi ve vodách s obsahem kyslíku a především tam, kde je menší koncentrace vápenatých a hydrogenuhličitanových iontů. Sírany, dusičnany - zvyšují korozi ve vodách. Hydrogenuhličitany, uhličitany, fosforečnany, křemičitany, dusitany - působí inhibičně.

91 Faktory - koroze Vliv pH na rychlost koroze 1 – velká konc. O 2, 2 – střední konc. O 2, 3 – malá konc. O 2, 4 – voda bez O 2 Vliv koncentrace Ca a Mg na úbytek hmotnosti Ocelových vzorků Vliv koncentrace Cl -, SO 4 2- a HCO 3 - na rychlost koroze 1 – Cl - 2 – SO – HCO 3 -

92 Faktory - koroze Vliv koncentrace kationtů Alkalické kovy - zvyšují elektrickou konduktivitu, - v důsledku toho urychlují dílčí elektrodové reakce - ovlivňují přilnavost a ochranný účinek korozních produktů Koncentrace vápníku působí inhibičně Zn, Mg, Ni působí také inhibičně, na katodických plochách vytváří ochranné vrstvy těžké kovy se mohou vylučovat na povrchu méně ušlechtilého kovu, vytváří se aktivní katodická místa, rychlost koroze se zvyšuje -

93 Faktory - koroze Vliv koncentrace organických látek Huminové látky - s rostoucí koncentrací roste korozní rychlost. s rostoucí koncentrací se také mění charakter koroze z důlkové na plošnou. Vliv proudění vody (reguluje i přísun kyslíku k povrchu) Při pomalých rychlostech se koroze nejprvě značně zvyšuje pak klesá a dosahuje minima. Při dalším zvýšení rychlosti vody koroze opět vzrůstá. Ve vodách s vyšší koncentrací solí, koroze stoupá se zvyšující rychlostí proudění. Důlková koroze – vzniká při malých rychlostech proudění Rovnoměrná koroze – vzniká při větších rychlostech (souvislost pravděpodobně s narušováním ochranných vrstev)

94 Faktory - koroze Vliv rychlosti proudění na rychlost koroze Závislost rychlosti koroze zinku na čase 1 – destilovaná voda 2 – voda s obsahem Ca+Mg 2,7 mmol/l 3 – destilovaná voda s 20 mg/l huminových látek 4 – voda s obsahem Ca+Mg 2,7 mmol/l a 20mg/l huminových látek

95 Faktory - koroze Mikrobiální koroze Mikroorganismy mohou: přímo ovlivňovat katodické reakce měnit odolnost kovů přítomností rozkladných metabolitů Působit vznik koncentračních mikro článků na povrchu kovu Největší význam mají bakterie redukující sírany typu Sporovibrio desulphuricans. Žijí v anaerobních podmínkách, spíše v alkalickém prostředí a využívají elementární vodík z katodické reakce železa k redukci síranů na sulfidy. Urychluje se tak katodická depolarizace. Mikrobiální korozi mohou způsobovat i železite a manganové bakterie.

96 Způsoby ochrany proti korozi

97 Antikorózní ochrana Založená na úpravě vody (vylučování nerozpustné vrstvy která ulpívá na korodující stěně potrubí) Používají se vrstvy: Ochranné vrstvy CaCO 3 (zmenší se obsah CO 2 a zvýší se hodnota pH, koncentrace vápenatých hydrogen uhličitanových a hořečnatých iontů) Huminové vody s malou koncentrací HCO 3 - a CO 2 mají malou tlumivou kapacitu a při alkalizaci vápnem rychle vzrůstá hodnota pH, ale nedostatečně se zvyšuje koncentrace Ca 2+, HCO 3 -, Proto je nutná rekarbonizace (přidává se CO 2 a Ca(OH) 2 ), což je přímý způsob ztvrzování, nebo CaCO 3 a kyselina sírová, což je nepřímý způsob ztvrzování). Účinnější je přímý způsob

98 Antikorózní ochrana Založená na úpravě vody (vylučování nerozpustné vrstvy která ulpívá na korodující stěně potrubí) Používají se vrstvy: Fosforečnanové vrstvy Křemičitanové vrstvy Výše uvedené vrstvy vznikají dávkováním inhibitorů koroze a jejich funkce spočívá v tom, že chrání povrch kovu před elektrochemickým atakem agresivními roztoky. Další metody ochrany jsou metody elektrické, izolace vnitřního povrchu stěn potrubí např. cementovou vrstvou.

99 Tvorba ochranné vrstvy Obecně korozi lze potlačit přirozenou nebo uměle vytvořenou vrstvou na povrchu kovu – PASIVACE. PŘIROZENÁ OCHRANNÁ VRSTVA V přítomnosti kyslíku dochází k oxidaci Fe 2+ na Fe 3+ a hydroxid železitý krystalizuje spolu s CaCO 3. Vzniká přirozený ochranný film – pH cca 7,0 až 8,5. podmínky vzniku přirozeného ochranného filmu Koncentrace O 2 4 – 5 mg/l Koncentrace volného CO 2 odpovídající uhličitanové rovnováze příslušné distribuované vody Koncentrace Ca(HCO 3 ) 2 dostatečná pro dosažení součinu rozpustnosti CaCO 3 – (KNK 4,5 cca 0,7 až 1,1 mmol/l)

100 Tvorba ochranné vrstvy Při teplotách nad 100 °C má Fe(OH) 2 tendenci tvořit magnetit Fe 3 O 4 Tento je velice odolný a nemá tendenci se vratně rozpouštět ani v slabě alkalické prostředí Vzhledem k tomu, že podmínky pro vytvoření výše uvedené ochranné vrstvy jdou obtížně dosažitelné, protikorozní opatření vycházejí z požadavku nízké hodnoty elektrického potenciálu prostředí podmíněné odstraněním rozpuštěného kyslíku. Oblast pasivace – jsou vytvořeny podmínky pro vznik ochranného filmu Oblast odolná – jsou vytvořeny podmínky bránící elektrochemické korozi Mezi těmito oblastmi je zóna, ve které může probíhat koroze.

101 Tvorba ochranné vrstvy UMĚLÁ OCHRANNÁ VRSTVA 1.Dávkování inhibitorů (pasivátory, vytvářejí ochranný film) 2.Zvýšení hodnoty pH, neutralizace a alkalizace na pH 10,5 3.Snížení elektrodového potenciálu na méně než – 0,58 V (podzemní potrubí a zařízení ve styku s mořskou vodou) 4.Fyzikální izolace Anodické inhibitory (chromany, dusitany, fosforečnany, molybdenany, křemičitany, boráty, benzoany, tanin, hydrazin) Katodické inhibitory (tvoří ochranný film na katodickém, alkalickém povrchu, který je při vysoké hodnotě pH nerozpustný. (především zinečnaté sole a fosforečnany)

102 Postupy omezení koroze Dosažení jakosti pitné vody při její dopravě je možné dosáhnout: 1.Optimalizací technologického procesu úpravy vody (vodárenství) 2.Omezením koroze (použití nekorodujícího materiálu při výstavbě, dokonalou izolací vnitřního povrchu např. cementací, dále použití umělé vrstvy či rekarbonizace) 3.Omezením tvorby biofilmů ve vodárenských sítích (snížení biodegradabilního organického uhlíku – BDOC – což lze docílit dokonalou úpravou vody. Biofilmy vzniklé v potrubí je možné odstranit přebytkem oxidačních činidel) 4.Odkalování, čištěním a desinfekcí rozvodných systémů

103 Postupy omezení koroze Volba nejvhodnějšího postupu omezení koroze, tvorby inkrustace a vzniku biofilmů musí vycházet z: 1.Zmapování situace v síti (rozbor vody i inkrustů, stanovneí množství inkrustů v jednotlivých úsecích trasy) 2.Výsledků korozních zkoušek 3.Nákladů na zvolenou metodu opatření Použití výše uvedeného antikorozního způsobu je vhodné, jestliže náklady na jeho realizaci budou menší než rozdíl odpisů ditribuční sítě bez aplikace antikorozních přípravků a s jejich aplikací. Nejvhodnější postupy omezení koroze jsou uvedeny dále v tabulce

104

105 Kvalita vody ve vodárenských sítích Požadavky na jakost vody dopravované potrubím

106 Požadavky na jakost vody dopravované potrubím Požadavky na jakost vody dopravované potrubím jsou specifikovány předpisem TNV Odvětvová norma platí především pro vodárenské rozvody a vymezuje kritéria rozhodující o nevhodných vlastnostech vody, které se projevují korozí či vznikem inkrustací. Součástí citované normy je výpočetní program ”Agresivita”, který lze použít pro výpočet ukazatelů jakosti dopravované vodu hydrogenuhličitanového typu. Předpokladem možného použití programu je, že výsledná hodnota pH vody je určena vápenato-uhličitanovou rovnováhou. Vyskytují-li se ve vodách ve vyšší koncentraci sírany či chloridy, jsou získané výsledky o chování vody pouze orientační.

107 Požadavky na jakost vody dopravované potrubím Výpočetní program není možné použít u těch vod, kde z chemického rozboru je zřejmé, že výslednou hodnotu pH určuje rovnováha jiného než uhličitanového systému, např. při vyšší koncentraci křemičitanů, fosforečnanů, huminových látek, amonných iontů a především u málo mineralizovaných vod (celková mineralizace menší než 100 mg/l., resp. vodivost vody cca do 30 v mS/m). Výsledkem výpočetního programu je stanovení: koncentrace agresivního oxidu uhličitého přesycení vody uhličitanem vápenatým index nasyceni I s Ryznarův index RI s tlumivá kapacita vody TNV vymezuje limitní koncentrace ukazatelů jakosti vody dopravované ocelovým, litinovým, betonovým a azbestocementovým potrubím. Pro potrubí z plastů a skla, vzhledem k vysoké chemické odolnosti těchto materiálů, nejsou žádné požadavky na jakost dopravované vody stanoveny.

108 Požadavky na jakost vody dopravované potrubím Rozbory v distribuční síti: V rozsahu rozšířeného fyzikálního, chemického a radiologického rozboru, a mikrobiologického rozboru Mimo složení je třeba provést i rozbory biofilmů a inkrustací a stanovit sílu biologických vrstev a inkrustací v závislosti na době expozice a to na kupónech z materiál, který byl použit při výstavbě sítě. Při hodnocení změn jakosti vody lze též využít výsledky různých testů, jako: -Inaktivace bakterií a virů a jejich znovuoživení -Stanovení spotřeby desinfekčních činidel -Stanovení potenciálu tvorby THM -Korozních zkoušek -Rychlost tvorby vápenatých inkrustací -Rychlost tvorby biologické vrstvy

109 Požadavky na jakost vody dopravované potrubím AGRESIVITA TNV Rozbor vody Vstupní údaje: teplota vody ve °C: 15 pH vody při 20 o C: 9,5 Kationty Anionty Prvek Koncentrace mg/l Prvek Koncentrace mg/l Na + 23,2Cl – 24,2 K+K+ 5,33NO 3 – 17,7 Mg 2+ 9,72HCO 3 – 68 Ca 2+ 51,5SO 4 2– 59 NH 4 + 0,509CO 3 2– 12 Mn 2+ 0,095 Li + 0 Fe 2+ 0,379 Výsledky: Přesycení CaCO 3 0,72 mmol/l Index nasycení Is0,7 Ryznaruv index RI s 8,10 Tlumivá kapacita F0,22 mmol/l Iontová síla µ4,72 mmol/l KNK 4,5 1,11 mmol/l Agresivní CO 2 -0,2 mg/l Praktické využití programu agresivita je i v modelování chování vody při různých teplotách. Příklad výstupu programu znázorňuje tabulka.

110 Potřeba vody, akumulace ve vodojemech

111 Odběry povrchových a podzemních vod Odběry pro veřejnou potřebu

112 Vodojemy  Zemní a věžové  Vstupní prostor, armaturní komora, nádrže  Jednokomorové, dvou a vícekomorové  Armaturní vybavení – přítok, odběr, bezpečnostní přepad, vypouštění, odpad  Jiné vybavení - AT stanice, dochlorování  Měření průtoku, měření hladiny  Železobetonové, (monolitické, montované), ocelové, laminátové

113 Vodojem Přívod Odběr Výpust Bezp.přeliv

114 potřeba vody a její vývoj Podíl obyvatelstva napojeného na vodovod92%  Praha - domácnosti l/osoba/den rokpotřebaRok157potřebarokpotřebarokpotřeba

115 Výpočet potřeby vody příloha č. 12 vyhlášky č.120/2011 Sb. Druhy potřeby vody  domácnosti,  průmysl, pracovníky v průmyslu, administrativa, vybavenost,  zemědělství,  Ztráty(20%) Rozhodující parametry  Počet obyvatel a procento napojení  Specifická potřeba vody  Prognóza potřeby vody s výhledem na 30 let

116 Potřeba vody = odběr vod  Odběry vody pro veřejné zásobování pitnou vodou  Odběry vody pro zemědělství  Odběry vody pro průmyslové účely  Odběry vody pro požární účely  Odběry pro ostatní účely ( rybníky, rybniční soustavy) – nejsou konstantní Odběry vody nejsou konstantní = f(času, podmínek klimatických, místních a hospodářských)

117 vodovody pro veřejnou potřebu podle krajů 2011 kraj Zásobovaní obyvatelé (počet) Zásobovaní obyvatelé (%) Vyrobená voda (tisíc m 3 ) Celkem voda fakturovaná (tisíc m 3 ) Fakturovaná voda domácnost (tisíc m 3 )

118 vodovody pro veřejnou potřebu 2005 – 2011 ČR

119 Vodovody pro veřejnou potřebu – kraje v roce 2011

120 Voda fakturovaná pro jednotlivé sektory

121 Vývoj počtu zásobovaných obyvatel a specifické potřeby fakturované vody

122 Nerovnoměrnost potřeby vody  Hodinové kolísání posouzení akumulačního prostoru vodojemu a na dimenzování rozvodných řadů ve spotřebišti  Denní kolísání charakterizuje vydatnost vodního zdroje a význam pro dimenzování přívodních řadů do vodojemu  Měsíční kolísání letní období větší odběry podklad pro vydatnost zdroje a úpraven vody  Roční kolísání pro úvahu o výhledové potřebě vody - statistický údaj

123 Nerovnoměrnost potřeby vody  Specifická potřeba vody  Průměrná denní potřeba vody Q d  Maximální denní potřeba Q m = Q d * k d [ l/s, m 3 /den ] k d = součinitel denní nerovnoměr. (1.5 – 1.2)  Maximální hodinová potřeba Q h = Q m * k h [ l/s, m 3 /den ] k h = součinitel hodinové nerovn. (1.8 – 2.3) Q h je větší než Q m Význam pro dimenzování trubních řadů Q h od vodojemu do a ve spotřebišti Q m přívodní řady do vodojemu

124 Systém zásobování pitnou vodou Zdroj vody Akumulace Gravitace Spotřebiště 1 Spotřebiště 2 Čerpání Úprava vody

125 Systém zásobování pitnou vodou Přiváděcí řad doprava vody z vodního zdroje či úpravny do vodojemu Zásobovací řad doprava vody z vodojemu do spotřebiště Gravitační vodovod vodní zdroj či úpravna dostatečně převyšuje spotřebiště - výškový rozdíl vyvolá alespoň hydrodynamický tlak 0,25 MPa. Výtlačný vodovod vodní zdroj či úpravna leží níže než vodojem (tlaková pásma po 30 m, max. 60 m)

126 Výpočet objemu vodojemu Provozní zásoba vody pro rovnoměrný či přerušovaný přítok vody do vodojemu Poruchová zásoba vody Doporučená ČSN „Zemní vodojemy“ Požární zásoba vody Doporučená ČSN Objem vodojemu doporučený 60 – 100% Q d,max

127 Akumulace Akumulace dlouhodobá (nádrže, akumulace podzemní vody) Akumulace krátkodobá (vodojemy) Vodojemy provozní, zásobní, přerušovací Základní funkce vodojemu akumulační, tlaková, kontaktní Akumulační funkce – vyrovnání nerovnoměrností mezi přítokem vody a odběrem, požární zásoba, rezerva pro poruchy na přiváděcím řadu Tlaková funkce vodojemu Kontaktní funkce vodojemu

128 Doporučené rychlosti (m/s) potrubídoporučenámaximální Měděné1,01,2 Ocelové obyt.p.s1,01,6 Ocelové obyt.p.l1,52,0 Plasty1,53,0 Pož.vodovod2,03,0

129 Nerovnoměrnost potřeby vody  Hodinové kolísání posouzení akumulačního prostoru vodojemu a na dimenzování rozvodných řadů ve spotřebišti  Denní kolísání charakterizuje vydatnost vodního zdroje a význam pro dimenzování přívodních řadů do vodojemu  Měsíční kolísání letní období větší odběry podklad pro vydatnost zdroje a úpraven vody  Roční kolísání pro úvahu o výhledové potřebě vody - statistický údaj

130 Vodovodní síť Výpočet vodovodní sítě klasické výpočty (větevná síť, okruhová síť) matematické modelování průtoků (ODULA) Větevená Okruhová Kombinovaná

131 Jakost pitné vody ve veřejných a komerčních studních Podíl pitné vody na expozici obyvatelstva vybraným látkám


Stáhnout ppt "Jímání podzemních vod. Složení a vlastnosti přírodních vod Podzemní vody obsahují především železo, mangan, sulfan, oxid uhličitý, radon a amonné ionty."

Podobné prezentace


Reklamy Google