Read Microsoft PowerPoint - 1.5-P.ppt text version

1.5. VODOZAHVATI

Vodozahvati su graevine koje omoguuju zahvaanje (kaptiranje) vode iz izvorista i njeno usmjeravanje prema potrosacima. Vrsta vodozahvata ovisi o karakteru izvorista, tako da razlikujemo: (1) vodozahvate atmosferskih izvorista, (2) vodozahvate povrsinskih izvorista, (3) vodozahvate podzemnih izvorista.

1.5.1. VODOZAHVATI ATMOSFERSKIH IZVORISTA Primjena ovih vodozahvata je najcesa na kraskim terenima i primjerena za manja naselja. Osnovu vodozahvata atmosferskih izvorista cini graevina cija je povrsina obraena da prihvati i usmjeri pale oborine prema jednoj tocki, slika 1.5::01.

Slika 1.5::01 Vodozahvat atmosferskih izvorista

(a) zahvatna graevina; (b) cisterna 1 ­ sabirna povrsina; 2 ­ odvod sakupljene vode; 3 ­ muljni ispust; 4 ­ ograda; 5 ­ obodni kanal; 6 ­ sabirna komora (vodosprema); 7 ­ dovod sakupljene vode; 8 ­ zahvatna komora; 9 ­ pjescani filtar

Izraz catrnja ili gustirna upotrebljava se kao sinonim za vodozahvat koji se sastoji od zahvatne graevine (sabirne povrsine) i cisterne za vodu. Cisternom se rjesava varijacija u potrosnji vode u odnosu na prispjelu kolicinu palih oborina. Funkcionalne dimenzije ovih graevina nacelno se odreuju pomou racuna vjerojatnosti za najduzu susu i najmanje godisnje oborine u projektnom razdoblju (15 do 30 godina). No, u praksi se pristup pojednostavljuje pretpostavljajui da najdulja susa traje m [d] (obicno m = 90 [d]), a podatak o najmanjoj godisnjoj visini oborina, Hg,min [mm], za usvojeno projektno razdoblje dobije se obradom podataka s najblize kisomjerne stanice. Ako je Nk [1] broj stanovnika na kraju projektnog razdoblja, qsp [l stanovnik-1 d-1] specificna potrosnja vode i c [1] koeficijent otjecanja sa sabirne povrsine, onda je njezina minimalno potrebna velicina, Ap [m2], definirana izrazom:

Ap = 365 N k qsp c H g ,min

(1.5-01)

Volumen cisterne, Vc [m3], treba biti dostatan za cjelokupnu potrosnju u vrijeme suse, tj. m [d], tako da je definiran izrazom:

Vc = 10 -3 N k qsp m

(1.5-02)

Sabirne povrsine i cisterne izvode se od vodonepropusnog betona. Takoer je potrebno sabirnu povrsinu zastiti ogradom visine barem 1.5 [m], a cisternu zatvoriti (iz zdravstvenih razloga) i ugraditi pjescani filtar ispred zahvatne komore (radi dobivanja filtrirane vode). Kod cisterne se izvodi i termicka izolacija koja se uglavnom postize nasipavanjem sloja zemlje debljine cca 0.5 [m].

1.5.2. VODOZAHVATI POVRSINSKIH IZVORISTA Vodozahvate povrsinskih izvorista mozemo klasificirati na: (1) vodozahvate na rijekama (prirodnom ili reguliranom stanju), (2) vodozahvate na (2a) jezerima (prirodnim akumulacijama), (2b) umjetnim akumulacijama i (2c) kanalima, (3) vodozahvate na morima. Pored ovih postoje i vodozahvati povrsinskih izvorista koji se u samoj tehnici zahvaanja vode vrlo malo razlikuju od navedenih, ali sadrze odreene specificnosti, kao npr.: (i) vodozahvati na planinskim potocima, koji su u pravilu nezagaeni i predstavljaju idealna rjesenja za opskrbu vodom. Nedostatak im je sto su cesto vrlo udaljeni od potrosaca,

(ii) vodozahvati na plitkim rijecnim tokovima.

1.5.2 ­ 1. Vodozahvati na rijekama Kod projektiranja rijecnih vodozahvata potrebno je da uz prethodno navedene ope znacajke: (i) polozaj vodozahvata osigurava ravnomjerno optjecanje vode oko samog objekta,

(ii) suzenje korita rijeke uvjetovano prisustvom vodozahvata bude minimalno, kako ne bi dolazilo do deformacija rijecnog korita, (iii) vodozahvat bude smjesten uzvodno od mjesta upustanja otpadnih voda u vodotok, (iv) vodozahvat bude izveden na mjestu u rijecnom koritu na kojemu se ne primjeuje intenzivno talozenje rijecnog nanosa i ne desava rusenje obale (kao rezultat odronjavanja ili klizanja), (v) vodozahvat ne bude lociran na mjestu gdje se formira ili nagomilava led, (vi) vodozahvat na plovnim rijekama bude smjesten izvan plovnog puta. Prema tome, pravilan izbor rijecnog vodozahvata mogu je jedino na osnovi detaljne analize spomenutih znacajki i njihovom kompleksnom sagledavanju. Danas jos ne postoji sasvim odreena i ope prihvaena klasifikacija vodozahvata na rijekama. Razlog tome lezi u cinjenici sto postoje znacajne specificnosti projektiranih i izvedenih rijecnih vodozahvata. Meutim, generalno se ipak mogu nazrijeti cetiri osnovne vrste rijecnih vodozahvata:

(1) (fiksni) priobalni vodozahvati, (2) vodozahvati u rijecnom koritu, (3) plovni vodozahvati, (4) pokretni priobalni vodozahvati. U praksi su najcesi slucajevi prve dvije vrste vodozahvata. (1) Priobalni vodozahvati, slika 1.5::02, lociraju se na obalnom pokosu i zahvaaju vodu neposredno iz rijecnog korita. Crpke, pomou kojih se voda transportira do ureaja za kondicioniranje vode, mogu biti smjestene u posebnoj zgradi crpne stanice, kao sto je prikazano na slici 1.5::02(a), ili u samom vodozahvatu, slika 1.5::02(b), (c), i (d).

Slika 1.5::02 Sheme priobalnih vodozahvata

(a) sa crpkama u posebnoj zgradi; (b), (c) i (d) sa crpkama u vodozahvatu 1 ­ zahvatna komora; 2 ­ ulazni otvor s resetkama; 3 ­ mreza; 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 staticka visina dizanja

Osnovni dio ove vrste vodozahvata je zahvatna komora, obicno armiranobetnoska, ciji prednji zid zalazi neposredno u rijecno korito. U zahvatnu komoru voda ulazi kroz otvore s resetkama, smjestenim u prednjem zidu, i zahvaa crpljenjem kroz usisnu cijev. Resetke su ugraene radi sprecavanja ulaska u zahvatnu komoru relativno krupnijih predmeta koje pronosi rijeka.

Time se istovremeno obavlja i prethodno grubo mehanicko cisenje vode. Takoer, radi zadrzavanja necistoe koja se nalazi u vodi (npr. planktoni, vodeno bilje), odnosno zbog zastite usisnih cijevi i crpnih agregata, u pregradi koja dijeli zahvatnu komoru od crpnog spremnika (crpnog bazena) dodatno se smjestaju mreze. Priobalni vodozahvati s crpkama u samom vodozahvatu, slika 1.5::02 (b), (c), i (d), primjenjuju se u slucaju povoljnih geomehanickih prilika. Zgrada crpne stanice moze biti prislonjena uz vodozahvat, slika 1.5::02(b), ili s njima konstrukcijski ciniti cjelinu, slika 1.5::02(c) i (d). Da bi se osigurala neprekidna opskrba vodom potrebne su barem dvije zahvatne komore s po dva crpna bazena s crpkama. Kod rjesenja vodozahvata prikazanih na slici 1.5::02(c) i (d) potrebno je za smjestaj crpki izvesti vodonepropusne komore. Primjena vertikalnih (centrifigalnih) crpki, slika 1.5::02(d), omoguuje znatno smanjenje volumena objekta. (2) Vodozahvati u rijecnom koritu, slika 1.5::03, karakterizirani su lociranjem zahvatne graevine (vodozahvatne glave) u rijecnom koritu. Ova vrsta vodozahvata najcese se primjenjuje kod relativno blago nagnutih obala, gdje se potrebne dubine za zahvaanje vode nalaze na veoj udaljenosti od obale.

Slika 1.5:03 Shema vodozahvata u rijecnom koritu

(a) vodozahvat; (b) detalj vodozahvatne betonske glave 1 ­ vodozahvatna glava; 2 ­ gravitacijski tlacni cjevovod; 3 ­ sabirna komora; 4 ­ usisna cijev; 5 ­ crpni spremnik; 6 ­ crpna stanica; 7 ­ potisni cjevovod; 8 ­ resetka; 9 ­ ulazni difuzor (difuzor = zavrsni, prorupcani ili resetkom opremljeni dio cjevovoda)

U koritu rijeke, na odabranom mjestu zahvaanja vode, izvodi se vodozahvatna glava na koju se (do sabirne komore) nastavlja gravitacijski tlacni cjevovod. Cjelokupna konstrukcija i oprema vodozahvata ove vrste je u biti istovjetna priobalnom vodozahvatu sa slika 1.5::02, s razlikom sto voda ne ulazi kroz otvore nego gravitacijskim cjevovodom. Radi neprekidnosti vodoopskrbe potrebna su barem dva gravitacijska cjevovoda s po dvije crpke.

U odreenim uvjetima (obalni profil, amplitude vodnih razina) mogue je kod visokih vodostaja vodu zahvaati i kroz otvore predviene u prednjem zidu sabirne komore, slika 1.5::04, dakle, kao i kod priobalnog vodozahvata.

Slika 1.5::04 Shema kombiniranog vodozahvata u rijecnom koritu

(a) vodozahvat; (b) detalj armiranobetonske vodozahvatne glave 1 ­ vodozahvatna glava; 2 ­ gravitacijski tlacni cjevovod; 3 ­ sabirna komora; 4 ­ usisna cijev; 5 ­ crpni spremnik; 6 ­ crpna stanica; 7 ­ resetka; 8 ­ ulazni difuzor

(3) Plovni vodozahvati, slika 1.5::05, sastoje se od crpki postavljenih na barzu ili ponton, tako da se visinski polozaj crpki mijenja s oscilacijama vodostaja, pri cemu usisna visina ostaje stalne, dok se potisna visina mijenja promjenom vodostaja (nizi vodostaj ­ vea potisna visina, i obrnuto). Ove vodozahvate treba uz nacelu smjestiti u rijecnim zaljevima gdje su eliminirana mogua osteenja vodozahvata prouzrokovana udarom leda ili balvana koje pronosi voda.

Slika 1.5::05 Shema plovnog vodozahvata

1 ­ usisna cijev; 2 ­ crpna stanica; 3 ­ barza ili ponton; 4 ­ elasticni potisni cjevovod

Radi zadrzavanja plovne crpne stanice na jednom mjestu potrebno je njeno osiguranje sidrima. (4) Pokretni priobalni vodozahvati su rjesenja tipa uspinjace, slika 1.5::06. Crpke su smjestene na kolicima ili vagonu koji se u granicama promjene vodostaja kreu po kolosijeku polozenom okomito na rijecni tok. Voda se zahvaa crpkama iz rijeke kroz krajeve usisnih cijevi zastienih sitima. Uzduz kolosijeka se polaze fiksni potisni cjevovod s vertikalnim odvojcima na koje se prikljucuje elasticni potisni cjevovod. Pri potiskivanju vode u jedan od odvojaka, ostali su zatvoreni.

Slika 1.5::06 Shema pokretnog priobalnog vodozahvata

1 ­ pokretna crpna stanica; 2 ­ vitlo; 3 ­ usisna cijev; 4 ­ fiksni potisni cjevovod; 5 ­ vertikalni odvojci; 6 ­ elasticni potisni cjevovod; 7 ­ kolosijek

Vrijeme zadrzavanja vagona ili kolica na jednom mjestu vertikalne pozicije istovjetno je trajanju pripadnog vodostaja. 1.5.2 ­ 2. Vodozahvati na jezerima, umjetnim akumulacijama i kanalima Kod zahvaanja vode iz jezera, umjetnih akumulacija i kanala (voda stajaica) mogu se u nacelu koristiti vodozahvati veine vrsta ranije opisanih. Odreene posebnosti su uvjetovane spoznajama da kod ovih vodozahvata treba izbjegavati njihovo lociranje na mjestima (zonama):

(i)

naglih promjena obalnih pokosa,

(ii) nepovoljnih geomehanickih uvjeta, (iii) intenzivnog talozenja nanosa, (iv) pojave leda, (v) skupljanja naplavina i akvaticnog bilja, (vi) izrazenijih temperaturnih oscilacija vode, (vii) onecisenja (zagaenja) vodnog bazena otpadnim vodama, u kom slucaju treba pazljivo analizirati strujanja vodnih masa koja nastaju u bazenima i izazivaju nepovoljno premjestanje onecisenja koje dospijeva u vodu. Dakle, vodozahvat se nastoji smjestiti tamo gdje je mogue dobiti najcistiju (najkvalitetniju) vodu. Openito, voda u jezerima, umjetnim akumulacijama i kanalima je u odnosu na rijecnu vodu karakterizirana manjom mutnoom, ali zato cesto puta izrazenijom bojom i mirisom (kao posljedica biljnog i zivotinjskog svijeta) (1) Vodozahvati na jezerima se u odnosu na rijecne vodozahvate uglavnom razlikuju po rjesenju zahvatne graevine. Za manje cjevovode je na slici 1.5::07(a) prikazana vodozahvatna glava izvedena od celicnih ili plasticnih cijevi, zastiena resetkom i izdignuta od dna 5 do 6 [m].

Kod zahvaanja veih kolicina vode mogue je kao zahvatnu graevinu koristiti vodozahvatni toranj, slika 1.5::07(b), gdje su ulazna okna za vodu postavljena na nekoliko visina kako bi se u svako doba godine mogla zahvaati najkvalitetnija voda. Ovakva vrsta zahvatne graevine koristi se i kod akumulacija. (2) Vodozahvati na akumulacijama takoer mogu biti zasnovani na nekoliko nacela zahvaanja vode, od kojih su najcesi prikazani na slici 1.5::07(b) i (c). Ovaj potonji princip zahvaanja vode odnosi se na slucaj kada je zahvatna graevina izveden u sklopu betonske pregrade (brane). (3) Vodozahvati na kanalima su po konstrukcijskim osobinama veinom analogni s rijecnim vodozahvatima. Zahvatne graevine su najcese obalnog tipa, slika 1.5::07(d1), ili smjestene u koritu kanala, slike 1.5::07(d2).

Slika 1.5::07 Shema zahvatnih graevina

(a) na jezeru; (b) na jezeru i akumulaciji; (c) na akumulaciji; (d) na kanalu 1 ­ gravitacijski tlacni ili usisni cjevovod; 2 ­ ulazna okna s resetkama; 3 ­ resetka; 4 ­ ulazni difuzor NV ­ niski vodostaj; SV ­ srednji vodostaj; VV ­ visoki vodostaj

1.5.2 ­ 3. Vodozahvati na morima Prilikom izbora nacina zahvaanja morske vode neophodno je sagledati specificnosti morskog priobalja: (i) utjecaj djelovanja morskih valova, morskih struja i promjena morskih razina,

(ii) geoloske i geomehanicke prilike priobalnog pojasa i eventualni donos nanosa, (iii) prisustvo akvaticne flore i faune u morskoj vodi (obrastanje), (iv) korozivno djelovanje morske vode. Zahvat morske vode moze biti smjesten na: (a) otvorenoj obali, (b) prirodno zastienom zaljevu, (c) unutar (luckog) akvatorija zastienog nasipom tipa lukobranom ili valobran. U pogledu sigurnosti konstrukcije vodozahvata (dinamicko djelovanje morskih valova i struja), najvee pogodnosti pruza smjestaj morskih vodozahvata u akvatoriju. Meutim, ako se radi o luckom akvatoriju, to su u pravilu i zone najvee koncentracije zagaenja, sto moze biti eliminatornim u smislu koristenja takve lokacije za vodoopskrbu. Bez obzira koja se vrsta i mjesto morskog vodozahvata odabire, dobro poznavanje tehnologije izvoenja pomorskih radova i ponasanja objekta u uvjetima eksploatacije (s obzirom na specificni karakter morske sredine), ostaju temeljni parametri uspjesnog zahvaanja morske vode.

1.5.3. VODOZAHVATI PODZEMNIH IZVORISTA

Vrsta graevine za zahvaanje podzemnih voda prvenstveno ovisi o dubini njihovog rasprostiranja, dubini (toka) podzemne vode i njegovoj izdasnosti. Sukladno ovim pokazateljima, vodozahvati podzemnih izvorista se mogu svrstati u tri skupine: (1) horizontalni voodzahvati, (2) vertikalni vodozahvati: (2a) kopani, (2b) buseni i (2c) zabijeni zdenci, (3) graevine za kaptazu izvora.

1.5.3 ­ 1. Horizontalni vodozahvati Ova vrsta vodozahvata, slika 1.5::08, se koriste kada je tok podzemne vode sa slobodnim vodnim licem relativno plitko (5 do 7 [m] ispod povrsine terena ) i manje dubine.

Slika 1.5::08 Definicijska shema horizontalnog vodozahvata

1 ­ povrsina terena; 2 ­ vodonosni sloj; 3 ­ vodonepropusni sloj; 4 ­ staticka 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 drenazne cijevi i vodozahvatne galerije, polozene u donjoj zoni vodonosnog sloja (obicno neposredno na podinu) i najcese okomito na smjer strujanja podzemne vode. U cijevi i galerije voda dotjece gravitacijski i otjece sa slobodnim vodnim licem u sabirni zdenac, odakle se dalje potiskuje crpkama. Oko drenaznih cijevi i vodozahvatnih galerija ugrauje se pjescano ­ sljuncani filtar. Njegova je zadaa da sprijeci unosenje (u cijevi i galerije) cvrstih cestica iz vodonosnog sloja.

Konstrukcije horizontalnih vodozahvata mozemo klasificirati na: (1) rovovske vodozahvate, (2) cijevne vodozahvate, (3) vodozahvatne galerije. (1) Rovovski vodozahvati, slika 1.5::09(a), su horizontalni vodozahvati s kamenom (tucanickom) ispunom, filtarskim pjescano ­ sljuncanim zasipom i nepropusnim glinenim slojem (ekranom), koji ima funkciju zastite vodozahvata od onecisenja s povrsine terena. (2) Cijevni vodozahvati, slika 1.5::09(b), se najcese izvode od keramickih, betonskih, armiranobetonskih ili plasticnih cijevi, prorupcanih na gornjoj polovini. Cijevi su kruznog ili jajolikog profila, s filtarskim pjescano ­ sljuncanim zasipom i glinenim ekranom. (3) Vodozahvatne galerije se obicno izvode od betona i armiranog betona. Sluze za zahvaanje veih kolicina vode. Uglavnom su prohodne, kruznog ili jajolikog profila. Stoga su minimalne dimenzije jajolikih profila, B/H = 700/1 600 [mm], a kruznih, D =1 000 [mm]. Na slici 1.5::09 (c) prikazan je poprecni presjek prohodne, jajolike, armiranobetonske galerije s bocnim otvorima u stjenkama. U visini otvora je izveden filtarsko ­ sljuncani zasip, a po po potrebi se ugrauje i nepropusni glineni ekran.

Slika 1.5::09 Sheme horizontalnog vodozahvata

(a) rovovski vodozahvat; (b) cijevni vodozahvat; (c) vodozahvatna galerija 1 ­ povrsina terena; 2 ­ vodonosni sloj; 3 ­ vodonepropusni sloj; 4 ­ kamena (tucanicka) ispuna; 5 ­ prorupcana cijev; 6 ­ galerija; 7 ­ bocni otvori; 8 ­ sljuncani zasip; 9 ­ pjescani zasip; 10 ­ nepropusni glineni sloj; 11 ­ materijal od iskopa

Proracun dotoka u horizontalne vodozahvate (galerije) polozene na vodoravnom vodonepropusnom 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 kolicina crpljenja u ravnotezi s dotokom.

Slika 1.5::10 Strujanje podzemne vode prema galeriji

1 ­ povrsina terena; 2 ­ vodonosni sloj; 3 ­ vodonepropusni sloj; 4 ­ staticka razina podzemne vode; 5 ­ depresijska ploha (dinamicka razina podzemne vode)

Tada je dotok, Q [m3 s-1], u horizontalnu galeriju pravokutnog poprecnog profila za slucaj njenog dvoranskog prihranjivanja dan izrazom:

Q = Qdvo H o2 - ho2 = k Lg Bo

(1.5-03)

a za slucaj jednostranog prihranjivanja izrazom:

Q = Qdvo H o2 - ho2 = k Lg 2 Bo

(1.5-04)

gdje su: k - koeficijent procjeivanja, [m s-1], Lg - duljina galerije, [m], Ho - dubina podzemne vode, [m], ho - dubina vode u galerijskom vodozahvatu, [m], Bo - sirina utjecaja galerije, [m]. 1.5.3 ­ 2. Vertikalni vodozahvati Ovi se vodozahvati izvode kao: (1) kopani zdenci, (2) buseni zdenci, (3) zabijeni zdenci. Za javne je vodovode najrasirenija primjena busenih zdenaca, a u nekim slucajevima i kopanih zdenaca. Zato e se ovdje analizirati ove dvije skupine zdenaca. Zabijeni zdenci su primjereni za individualnu vodoopskrbu.

(1) Kopani zdenci se obicno koriste radi dobivanja podzemne vode sa slobodnim vodnim licem koja se nalazi na dubinama do 20 (iznimno do 40) [m]. Samo u rijetkim slucajevima ovi se zdenci koriste za dobivanje arteskih i subarteskih voda pod manjim tlakom. Kopani zdenci se pretezno izvode kao nepotpuni, tako da je dotok vode kroz dno i kroz otvore u stjenkama zdenca, slika 1.5::11.

Slika 1.5::11 Shema nepotpunog kopanog zdenca

1 ­ povrsina terena; 2 ­ vodonosni sloj; 3 ­ vodonepropusni sloj; 4 ­ staticka razina podzemne vode; 5 ­ dinamicka razina podzemne vode; 6 ­ noz; 7 ­ pjescano­sljuncani filtar; 8 ­ poplocenje; 9 ­ glinena brtva; 10 - otvori

Unutarnji promjer zdenca, D [m], uglavnom ne prelazi 3 do 4 [m], dok dubina vode u zdencu, ho [m], treba (radi njenog zahvaanja) iznositi najmanje 1 do 2 [m]. Kod manjih dubina podzemne vode izvode se i potpuni zdenci. Ako izdasnost jednog zdenca ne zadovoljava, umjesto poveanja njegovoga promjera poveava se broj zdenaca, dakle, izvodi se grupa zdenaca. Tada se zdenci obicno rasporeuju uzduz linije okomito na smjer strujanja podzemne vode, slika 4.5::11, i meusobno spajaju: (i) sifonskim cjevovodom (ako je do razine vode u zdencu najvise 7 [m]),

(ii) gravitacijskim tlacnim cjevovodom (za slucaj arteskih i subarteskih voda), (iii) potisnim cjevovodom (posredstvom podvodnih crpki, ako je do razine vode u zdencu vise nego sto je usisna visina sifonskog cjevovoda). Promjer dovodnog cjevovoda se idui prema sabirnom zdencu sukcesivno poveava. Radi samocisenja profila, sifonski se cjevovodi polazu s neznatnim usponom prema sabirnom zdencu, a gravitacijski i potisni s neznatnim padom. Zahvaanje prispjele vode ostvaruje se u pravilu iz sabirnog zdenca, koji se cesto koristi i kao objekt u kojemu su smjestene crpke za daljnje potiskivanje vode, slika 1.5::12. Pri tome polozaj sabirnog zdenca i crpne stanice moze biti rubno (na kraju grupe zdenaca), slika 1.5::12(A) ili centralno, slika 1.5::12(B).

Slika 1.5::12 Situacijska shema spojenih kopanih zdenaca

(A) rubni polozaj sabirnog zdenca i crpne stanice; (B) sredisnji polozaj sabirnog zdenca i crpne stanice (a) spajanje zdenaca pomou sifonskih ili gravitacijskih tlacnih cjevovoda (b) spajanje zdenaca pomou potisnih cjevovoda i podvodnih crpki (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 tlacni cjevovod; 7 ­ dovodni potisni cjevovod; 8 ­ usisna cijev; 9 ­ odvodni potisni cjevovod

Kopani zdenci se mogu izvoditi: (a) na licu mjesta, (b) montazno. (a) Izvedba kopanih zdenaca na licu mjesta je primjerena ako podzemna voda nije duboko, ako kod iskopa nema obrusavanja materijala i u slucaju veih promjera zdenaca. Nakon iskopa zidanje se vrsi mjesnim materijalom (lomljenim kamenom ili opekom), u gornjem dijelu u mortu, a u donjem dijelu, koji prime vodu, u suho, slika 1.5::13(a). Kopani zdenci se na licu mjesta mogu izvoditi i od kalupnog betona i armiranog betona. (b) Izvedba kopanih zdenaca montazno predstavlja suvremeni nacin gradnje ovih zdenaca. Sastoji se u spustanju gotovih (montaznih) betonskih ili armiranobetonskih prstenova, najcese postupkom potkopavanja,

Slika 1.5::13 Izvedba kopanih zdenaca

(a) na licu mjesta; (b) montazno 1 ­ povrsina terena; 2 ­ vodonosni sloj; 3 ­ vodonepropusni sloj; 4 ­ zidanje u suho; 5 ­ zidanje u mortu; 6 ­ betonski prsten; 7 ­ noz

Ovaj se postupak sastoji u tome da se na mjestu izvedbe zdenca postavi prvi (najdonji) prsten, koji na donjem obodu ima izveden lijevanozeljezni, celicni ili armiranobetonski noz, cija je funkcija lakse prodiranje prstenova u tlo. Zatim se zdenac po cijelom unutarnjem obodu lagano i ravnomjerno potkopava tako da postavljeni prsten polagano tone uslijed vlastite tezine. Kada prvi prsten bude potpuno utisnut u tlo, nad njim se postavlja slijedei i postupak se ponavlja sve dok se ne postigne projektirana dubina. Ako prilikom izvedbe kopanog zdenca sile trenja nadvladaju optereenje vlastitom tezinom prstenova, postavlja se dodatno optereenje (npr. vreama cementa, celicnim profilima i sl.) U prstenovima koji su u zoni toka podzemne vode izvode se otvori za ulazak vode u zdenac. Duljina prstenova je obicno 1 [m]. Razlozi postavljanja filtra i glinene brtve istovjetni su onima kod horizontalnih vodozahvata. (2) Buseni zdenci se primjenjuju za dobivanje podzemne vode na veim dubinama rasprostiranja njezinog toka i njegove vee debljine, od desetak do nekoliko stotina metara. Ova se vrsta zdenaca moze koristiti za dobivanje podzemnih voda sa slobodnim vodnim licem i pod tlakom (arteskih i subarteskih voda). U oba slucaja zdenci mogu biti izvedeni kao potpuni i nepotpuni.

Prednosti busenih zdenaca pred ostalim zahvatima podzemnih voda su izmeu ostalog: (i) (prakticki) neogranicena dubina zahvaanja vode,

(ii) neovisnost o geoloskom sastavu tla, (iii) dobivanje relativno veih kolicina vode uz maksimalnu pogonsku sigurnost, (iv) besprijekornost u sanitarnom pogledu zbog vrlo male mogunosti vanjskog onecisenja vode, (v) ekonomicnost. Buseni zdenci se izvode busenjem u tlu vertikalnih cilindricnih busotina zastienih (najcese) celicnim cijevima koje automatski formiraju zdenac. Promjer busenih zdenaca je reda velicine 0.3 do 1.0 [m]. Osnovni dijelovi busenog zdenca, slika 1.5::14, jesu: (a) glava zdenca, (b) tijelo zdenca, (c) filtar.

Slika 1.5::14 Osnovni dijelovi busenog zdenca

1 ­ glava; 2 ­ tijelo; 3 ­ filtar

(a) Glava zdenca u konstrukcijskom pogledu predstavlja vezu usa busotine s tijelom zdenca pri izlazu na povrsinu tla. Njena je temeljna zadaa zastita zdenca od prodiranja povrsinskih onecisenja u zdenac. U sirem smislu pod glavom zdenca podrazumijevamo i ostale elemente koji sluze 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 vise koncentricnih nizova cijevi, cija je glavna zadaa da omogue dovod vode na povrsinu terena. Dodatno, tijelo zdenca pruza efikasnu zastitu protiv obrusavanja stijenki busotine, stiti usisnu cijev i kuiste podvodne crpke te sprjecava gubitak vode u druge (suhe) slojeve na njenom putu do povrsine. (c) Filtar je dio zdenca koji ima zadau da prihvati podzemnu vodu iz vodonosnog sloja i istovremeno onemogui unosenje cvrstih cestica tla u zdenac. To je najvazniji i najosjetljiviji dio zdenca o kojemu bitno ovisi izdasnost (kapacitet) i pogonska trajnost zdenca. U konstrukcijskom pogledu filtre mozemo podijeliti na: mrezaste filtre, koji se sastoje od prorupcane cijevi omotane specijalnim mesinganim, bakrenim, (nehrajuim) celicnim ili plasticnim mrezama. Perforacije su kruzne, ovalne ili cetvrtaste, a gustoa mreze je u funkciji dominantnog promjera cvrstih cestica vodonosnog sloja. prorupcane filtre, koji se sastoje od prorupcanih celicnih cijevi. Ovisno o konstrukciji prorupcanja postoji vise vrsta ovih filtara. sljuncane filtre, koji se sastoje od prorupcane cijevi oko koje je postavljen sljuncani omotac odgovarajue granulacije, izveden u jednom ili vise slojeva. Odnos srednjeg promjera zrna sljunka i materijala vodonosnog sloja treba iznositi 5 do 10. Ovaj se odnos primjenjuje i za susjedne slojeve sljuncanog omotaca, cija debljina ne smije biti manja od 50 [mm].

Prilikom odabira konstrukcije filtra treba voditi racuna da hidraulicki otpor filtra bude sto manji. Nacini izvedbe busenih zdenaca, slika 1.5::15, ponajvise ovise o dubini rasprostiranja podzemne vode, karakteru geoloskih slojeva kroz koje prolazi busotina i od potrebne dubine zdenca.

Slika 1.5::15 Shema izvedbe busenih zdenaca

(a) s jednom zastitnom cijevi; (b) s nizom zastitnih cijevi (a1) nakon spustanja zastitne i radne cijevi; (a2) nakon ugradnje filtra i izvlacenja radne cijevi (b1) nakon spustanja niza zastitnih cijevi; (b2) nakon ugradnje filtra i odsijecanja zastitnih cijevi 1 ­ povrsina terena; 2 ­ staticka razina podzemne vode; 3 ­ zastitna cijev; 4 ­ radna cijev; 5 ­ filtar; 6 ­ brtva; 7 ­ vodonepropusni sloj

U slucaju manjih dubina (40 do 50 [m]), koriste se relativno jednostavne konstrukcije poput one na slici 1.5::15(a), gdje se cilindricna busotina ucvrsuje celicnom zastitnom cijevi. Ta se cijev priblizno spusta do gornje granice toka podzemne vode. Nakon toga se u busotinu spusta radna cijev manjeg promjera, koja seze do donje granice vodonosnog sloja i donekle se utiskuje u vodonepropusni sloj. Zatim se spusta jedan od tipova filtra, manjeg promjera od radne cijevi. Poslije ugradnje filtra uklanja se iz busotine radna cijev, a prstenasti prostor izmeu filtarske cijevi i zastitne cijevi brtvi s pomou ugraenih brtvi. Pri veim dubinama rasprostiranja podzemne vode, uslijed poveanja otpora pobijanju zastitnih cijevi, koristi se niz zastitnih cijevi s postupno sve manjim promjerom, slika 1.5::15(b). Nakon sto se s cijevi promjera D1 [mm] dosegne najvea mogua dubina h1 [mm], spusta se u busotinu cijev najblizeg manjeg promjera D2 na dubinu h2, koja trpi otpor zemljista samo na visini h2 - h1. Ako potrebna dubina nije dosegnuta drugom cijevi, nastavlja se s jos manjom cijevi promjera D3, itd. Na kraju, na donjem dijelu posljednje cijevi postavlja se filtar, a cijev se povlaci prema gore na visinu koja odgovara visini filtra. Preostale zastitne cijevi, izuzev vanjske, odsijecaju se iznutra sjekacem cijevi, a prstenasti prostor izmeu susjednih cijevi se brtvi. Pojedinacna visina zastitnih cijevi ovisi o nacinu busenja i sastavu tla, tako da pri udarnom busenju iznosi 20 do 25 [m], a pri rotacijskom busenju i do 500 [m]. Prilikom zahvaanje veih kolicina vode izvodi se grupa zdenaca i objedinjuje u jedinstven sustav vodozahvatnih objekata, meusobnog rasporeda kao sto je za slucaj kopanih zdenaca prikazano na slici 1.5::12. Naravno, raspored zdenaca se moze razlikovati od prikazanog. Nacini spajanja busenih zdenaca su takoer istovjetni nacinima spajanja kopanih zdenaca.

Proracun dotoka u pojedinacne vertikalne vodozahvate (zdence) ovisi o osnovnim slucajevima strujanja podzemne vode prema zdencima, a koji se razlikuju prema: (I) vrsti strujanja: (Ia) zdenci u strujanju sa slobodnim vodnim licem (obicni zdenci), (Ib) zdenci u strujanju pod tlakom (arteski ili subarteski zdenci). (II) dubini prorupcanog dijela zdenca: (IIa) potpuni zdenci, (IIb) nepotpuni zdenci.

Dotok prema obicnom zdencu promatra se kao dotok prema (a) potpunom obicnom zdencu i prema

(b) nepotpunom obicnom zdencu, slika 1.5::16.

Slika 1.5::16 Strujanje podzemne vode prema obicnom zdencu

(a) potpuni zdenac; (b) nepotpuni zdenac 1 ­ povrsina terena; 2 ­ vodonosni sloj; 3 ­ vodonepropusni sloj; 4 ­ staticka razina podzemne vode; 5 ­ depresijska ploha

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

Q = Q po = k H o2 - ho2 R ln o ro

(1.5-05)

gdje su: Ro ­ radijus utjecaja zdenca, [m], ro ­ unutarnji radijus zdenca, [m].

(b) Dotok, Qno [m3 s-1], prema nepotpunom obicnom zdencu, slika 1.5::16(b), ne moze biti dobiven na 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 slozen (moze se upotrijebiti teorija potencijalnog strujanja), tako da se za prakticne potrebe koristi gotovim formulama kao npr. formulom Girinskog:

Q = Qno = k (2 ho - so ) so 2h - s ln o o 1.2ro

(1.5-06)

gdje je so [m] snizenje razine podzemne vode u zdencu. Formula vrijedi ako je ho < Ho/3. takoer se promatra kao dotok prema (a) potpunom arteskom ili subarteskom zdencu i prema (b) nepotpunom arteskom ili subarteskom zdencu, slike 1.5::17.

Dotok vode prema arteskom ili subarteskom zdencu

Slika 1.5::17 Strujanje podzemne vode prema arteskom ili subarteskom zdencu

(a) potpuni zdenci; (b) nepotpuni zdenac (a1) i (b1) arteski zdenac; (a2) i (b2) subarteski zdenac 1 ­ povrsina terena; 2 ­ vodonepropusni krovinski sloj; 3 ­ vodonosni sloj; 4 ­ vodonepropusni sloj; 5 ­ staticka razina podzemne vode; 6 ­ depresijska ploha

Naime, sa slike 1.5::17 je ocito da je za hidraulicki proracun arteskog ili subarteskog zdenca sasvim nevazno da li je razina podzemne vode u zdencu iznad povrsine terena (arteski zdenac) ili unutar visine krovinskog vodonepropusnog sloja (subarteski zdneac). Zato e se naredne analize odnositi na oba ova tipa zdenaca. (a) Dotok, Qpas [m3 s-1], prema potpunom arteskom, slika 1.5::17(a1), ili potpunom subarteskom zdencu, slika 1.5::17(a2), analogno kao i kod potpunog obicnog zdenca, dan je izrazom:

Q = Q pas = 2 k M H o - ho R ln o ro

(1.5-07)

gdje je M [m] debljina sloja podzemne vode pod tlakom, a Ho [m] oznacava visinu koja odgovara tlaku podzemne vode u vodonosnom sloju. (b) Dotok, Qnas [m3 s-1], prema nepotpunom arteskom, slika 1.5::17(b1), ili nepotpunom subarteskom zdencu, slika 1.5::17(b2), takoer ne moze biti dobiven na temelju Dupuitove postavke, tako da se za proracun takovog zdenca moze koristiti npr. formula Babuskina:

Q = Qnas = 2 k a so 1.26 ln ro

(1.5-08)

gdje je a [m] dubina uronjenja prorupcanog dijela zdenca u vodonosnom sloju. Formula vrijedi ako je a < M/3.

Naglasimo da svi prethodni izrazi vrijede za proracun dotoka samo prema jednom zdencu, pri cemu je kod zdenaca pod tlakom snizenje razine podzemne vode linearno proporcionalno s dotokom, dok je kod zdenaca u strujanju sa slobodnim vodnim licem ta veza nelinearna. Ova je cinjenica bitna za proracun dotoka prema grupi zdenaca, jer se u slucaju linearne ovisnosti dotoka i snizenja moze primijeniti nacelo superpozicije na kojemu se onda dalje izvode formule za dotok prema zdencima. Meutim, kod nelinearne ovisnosti proracun dotoka prema grupi zdenaca je osjetno slozeniji.

1.5.3 ­ 3. Graevine za kaptazu izvora Izvori predstavljaju prirodno izlazenje podzemnih voda na povrsinu terena. Zbog (u pravilu) visoke zdravstvene kvalitete izvorske vode, ako i relativno jednostavnog nacina njenog zahvaanja, nastoji se uvijek za vodoopskrbu, ako je ikako mogue, koristiti izvorsku vodu. Najopenitije, postoje dvije vrste izvora: (1) uzlazni izvori, (2) silazni izvori. (1) Uzlazni izvori se formiraju probijanjem u povrsinske slojeve tla podzemnih voda pod tlakom, a kao rezultat narusavanja cvrstoe vodonepropusnih krovinskih slojeva. (2) Silazni izvori nastaju kao rezultat isklinjavanja na povrsinu tla vodonosnih slojeva koji leze na vodonepropusnoj podlozi i sadrze vodu bez tlaka. Graevine za zahvaanje izvorske vode nazivaju se kaptaze, a proces sakupljanja izvorske vode naziva se kaptiranje izvora.

Ove graevine se razlicito izvode, ovisno o vrsti izvora. (a) Kaptiranje uzlaznih izvora, slika 1.5::18(a), se provodi kaptaznom graevinom u vidu vodne komore (vodospreme) koja se izvodi nad mjestom najjaceg izviranja vode. Ako voda izvire kroz ispucali stijenski povrsinski sloj, tada taj sloj treba ocistiti i u slucaju iznosenja cestica pijeska ugraditi sljuncani filtar. Filtar treba izvesti i ako voda izvire kroz povrsinski pjeskovito­sljuncani sloj.

Slika 1.5::18 Sheme kaptiranja

(a) uzlaznog izvora; (b) silaznog izvora 1 ­ vodna komora; 2 ­ zasunska komora; 3 ­ sljuncani filtar; 4 ­ kosa krila; 5 ­ ventilacijska cijev; 6 ­ normalna (radna) razina vode; 7 ­ najvisa dozvoljena razina vode; 8 ­ odvodni cjevovod; 9 ­ preljevna cijev; 10 ­ ispusno­preljevna cijev; 11 ­ otvori; 12 ­ povrsina terena; 13 ­ nepropusni glineni sloj

(b) Kaptiranje silaznih izvora takoer se ostvaruje posredstvom vodne komore smjestene na mjestu najjaceg izviranja vode. U veini slucajeva, radi sto potpunijeg zahvaanja vode, izvode se graevine u obliku brana ili uspornih zidova, okomito na osnovni smjer strujanja podzemne vode. Na slici 1.5::18(b) prikazan je primjer kaptazne graevine za zahvaanje vode silaznih izvora. Voda ulazi u vodnu komoru kroz otvore u prednjem zidu, zasute s vanjske strane sljuncanim filtrom. Prema vodnoj komori se obostrano prikljucuju kosa krila koja pregrauju vodni tok. Radi odvoenja vode potrosacima, mogunosti njenog prelijevanja i praznjenja vodne komore, predviena je kod obje kaptazne graevine izvedba zasunske komore, opremljena cijevima i vodovodnim armaturama. Mogunost prelijevanja vode iz vodne komore je potrebno osigurati da bi se iskljucilo eventualno formiranje uspora vode, jer bi to moglo izazvati smanjenje izdasnosti izvora, a u nepovoljnijem slucaju cak i pojavu da izvor nae drugi izlaz na povrsinu, zaobilazei kaptaznu graevinu. Konstrukcije kaptaznih graevina mogu imati, u odnosu na prethodno opisane, i brojne posebnosti, posto lokalni geoloski, hidrogeoloski i topografski uvjeti u svojim kombinacijama nalazu u pojedinacnim slucajevima posebne mjere kod njihove izvedbe.

Information

Microsoft PowerPoint - 1.5-P.ppt

41 pages

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

533847