Obliczanie zapotrzebowania na wodę

Pod pojęciem zapotrzebowania na wodę rozumie się przewidywaną ilość wody niezbędną do zaspokojenia potrzeb wszystkich odbiorców znajdujących się na terenie objętym zasięgiem sieci wodociągowej i wymagających wody zdatnej do picia i potrzeb gospodarczych.

System wodociągowy ma na celu dostarczenie wody na cele:

  • bytowe gospodarstwach domowych (picie, przygotowywanie posiłków, higieny osobistej, mycia naczyń, prania, utrzymania w czystości pomieszczeń, spłukiwania ustępów itp.) – uzależnione od standardu wyposażenia mieszkania w urządzenia wodociągowe i kanalizacyjne,
  • hodowlane (pojenie, mycie zwierząt, przygotowywanie karmy, utrzymanie w czystości pomieszczeń inwentarskich itp.) – uwarunkowane mechanicznym sposobem zaopatrzenia w wodę,
  • bytowe w zakładach pracy i zakładach użyteczności publicznej,
  • warsztatów remontowych – zależne od wyposażenia warsztatów w stanowiska pracy
  • przemysłowe – jest zależne od typu produkcji (może być bardzo zróżnicowane w czasie w przypadku przemysłu sezonowego), systemu gospodarki wodno-ściekowej w przedsiębiorstwie, stosowane procesy produkcyjne,
  • robót budowlanych – zależne od zakresu robót, stosowanych technologii, organizacji pracy,
  • podlewania zieleńców i upraw przydomowych – zależne od pory roku, pory dnia, warunków pogodowych,
  • przeciwpożarowe,
  • własne zakładów wodociągowych (10–15% całkowitego średniego dobowego zapotrzebowania na wodę).

Suma maksymalnych dobowych zapotrzebowań na wodę na wszystkie wyżej wymienione cele jest podstawą do projektowania. Bezwzględna wielkość zużywanej wody w mieście zależy od wielu czynników, takich jak: liczba mieszkańców, funkcja miasta, wielkość i rodzaj przemysłu, a także wysokość ciśnienia w sieci wodociągowej itp. Zużycie wody jest zmienne w czasie. Zmiany te mają
dwie równoległe tendencje:

  • zmienność w różnych cyklach – dobowych, tygodniowych, rocznych lub innych,
  • wzrost w ciągu lat w wyniku rozwoju miast i podnoszenia się poziomu życia ludności.

Podstawowymi wielkościami zapotrzebowania na wodę są:
Średnie dobowe zapotrzebowanie Qd śr. wyrażone w m3/d, które otrzymuje się, dzieląc zapotrzebowanie wody roczne Qprzez 365 dni, co można przedstawić wzorem:

wodoc01  gdzie:
Qd śr. – średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę, [m3/d],
Qr – roczne zapotrzebowanie wody [m3].

Maksymalne dobowe zapotrzebowanie Qd max wyrażone w m3/d, które określa zapotrzebowanie na wodę w dobie maksymalnego rozbioru w roku; określa się je przez pomnożenie średniego dobowego zapotrzebowania Qd śr. przez współczynnik nierównomierności dobowej Nd, co można przedstawić wzorem:wodoc02

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę Qh max wyrażone w m3/d lub m3/h, które określa największe zapotrzebowanie na wodę w ciągu godziny o maksymalnym zapotrzebowaniu; określa się je przez pomnożenie maksymalnego dobowego zapotrzebowania na wodę Qd max przez współczynnik nierównomierności godzinowej Nh, oraz podzielenie przez 24, co można zapisać wzorem:wodoc03

Tak rozumiane maksymalne zapotrzebowanie wody stanowi podstawę określenia wielkości poszczególnych elementów wodociągu komunalnego:
Qdmax – jest podstawą projektowania i analizy wydajności takich elementów wodociągu, jak:

  • ujęcia i urządzenia do uzdatniania wody
  • przewody przesyłowe między ujęciem a stacja uzdatniania wody
  • pompownie wody na ujęciu i na stacji uzdatniania
  • przewody przesyłowe ze stacji uzdatniania do zbiorników (początkowych) wody czystej

Qhmax – jest podstawą obliczania pozostałych elementów wodociągu, jak:

  • pompownie tłoczące wodę do sieci wodociągowej
  • sieć wodociągowa główna i rozdzielcza

Skalę zmienności zapotrzebowania wody w cyklu rocznym charakteryzują współczynniki nierównomierności:
Nd – współczynnik nierównomierności rozbiorów dobowych (stosunek maksymalnego dobowego zapotrzebowania do średniego dobowego zapotrzebowania w dobie o największym zapotrzebowaniu wody w ciągu roku)

Nd = Qdmax / Qdśr

Nh – współczynnik nierównomierności godzinowych (stosunek maksymalnego godzinowego zapotrzebowania do średniego godzinowego zapotrzebowania w dobie o największym zapotrzebowania wody w roku).

Nh = Qhmax / Qhśr

Wartości współczynników nierównomierności dobowej 

Wyszczególnienie

Jednostka

Jednostkowe zapotrzebowanie na wody

Współczynnik nierównomierności

dobowej

qj
dm3/d·mk.

Nd

klasa I

mieszkaniec 160,00 1,50
klasa II mieszkaniec 100,00

1,50

klasa III

mieszkaniec 100,00 2,00
klasa IV mieszkaniec 80,00

2,00

Instytucje, zakłady i urządzenia usługowe.

mieszkaniec 15,00 1,30
Mycie pojazdów komunikacji zbiorowej i indywidualnej. mieszkaniec 4,00

1,20

Utrzymanie czystości ulic i placów.

mieszkaniec 5,00 2,40
Polewanie zieleni miejskiej. mieszkaniec 10,00

6,00

Przemysł, składy i zaplecze budownictwa.

mieszkaniec 40,00

1,15

Według Zbigniewa Heidricha współczynniki nierównomierności dobowej i godzinowej zależą od ilości obsługiwanych mieszkańców (tabela)

wodoc11

Jeszcze inne wielkości tych składników znajdziemy w pracy zbiorowej: Kwietniewski M., Olszewski W., Osuch-Pajdzińska E.,Projektowanie elementów systemu zaopatrzenia w wodę. Warszawa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2009.

wodoc4

Całkowite zapotrzebowanie na wodę dla jednostki osadniczej jest sumą zapotrzebowań na wszystkie cele. Wykorzystując sumaryczne wskaźniki, całkowite zapotrzebowanie na wodę dla jednostki
osadniczej określa się według wzorów:

wodoc04

gdzie:
qk – jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na wodę na cele ogólnokomunalne, m3/(d×M),
qp – jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na wodę na cele przemysłowe, m3/(d×M),
M – liczba mieszkańców na terenie objętym zasięgiem sieci wodociągowej,
Nd – współczynnik nierównomierności dobowej dla jednostki osadniczej,
N– współczynnik nierównomierności godzinowej dla jednostki osadniczej,
QT – zapotrzebowanie na wodę na cele technologiczne wodociągu, m3/d,
QS – straty w sieci wodociągowej, m3/d.

Wykorzystując scalone wskaźniki, całkowite zapotrzebowanie na wodę dla jednostki osadniczej określa się według wzorów:

wodoc05

gdzie:
qMi – jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na wodę dla danej grupy odbiorców wody na
cele ogólnokomunalne, dm3/(d×M),
qp – jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na wodę dla danej grupy odbiorców wody na cele przemysłowe, dm3/(d×M),
q– jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na wodę na potrzeby usług
M – liczba mieszkańców na terenie objętym zasięgiem sieci wodociągowej,
n – liczba grup odbiorców wody na cele ogólnokomunalne,
Ndi – współczynnik nierównomierności rozbiorów wody przez poszczególne grupy odbiorców,
Ndp – współczynnik nierównomierności rozbiorów wody na cele przemysłowe
Ndu – współczynnik nierównomierności rozbiorów wody na cele usługowe
QT – zapotrzebowanie na wodę na cele technologiczne wodociągu, m3/d,

wodoc12

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę dla poszczególnych grup odbiorców Qh max i można określić według wzoru:

wodoc07

gdzie:
Qh max i – max. godzinowe zapotrzebowanie na wodę dla danej grupy odbiorców, m3/h,
Qd max i – max. dobowe zapotrzebowanie na wodę dla danej grupy odbiorców, m3/d,
Nhi – współczynnik nierównomierności dobowej dla danej grupy odbiorców.

Całkowite maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę dla jednostki osadniczej oblicza się, uwzględniając niejednoczesność wystąpienia maksymalnych potrzeb wszystkich odbiorców wody w ciągu tej samej godziny doby o maksymalnym zapotrzebowaniu. W tym celu należy określić godzinowe rozkłady zapotrzebowania na wodę przez poszczególne grupy odbiorców w ciągu doby o maksymalnym zapotrzebowaniu i w oparciu o nie ustalić
wielkości zapotrzebowania na wodę w każdej godzinie tej doby według wzoru: 

Qh(j) –zapotrzebowanie na wodę w j–tej godzinie doby o max. zapotrzebowaniu, m3/h,wodoc8

gdzie:
Pi(j) – zapotrzebowanie na wodę przez danego odbiorcę w j–tej godzinie doby o max. zapotrzebowaniu, % Qd max i,
Qd max i – max. dobowe zapotrzebowanie na wodę przez danego odbiorcę, m3/h,
n – liczba grup odbiorców w j–tej godzinie.

Zapotrzebowanie na wodę na cele technologiczne wodociągu przyjmuje się w wysokości 5%, a straty w sieci wodociągowej 10% całkowitego średniego dobowego zapotrzebowania na wodę na cele ogólnokomunalne i przemysłowe.

Poniżej przedstawiam tabelę histogramów procentowego zużycia wody na poszczególne cele w j-tej godzinie doby. Wpisując w tabeli obliczenia zapotrzebowania wody na poszczególne cele  otrzymamy zużycie wody w najbardziej niekorzystnej godzinie doby.

dz.od-do Elementy zagospodarowania przestrzennego Rozkład godzinowy maksymalnego dobowego zapotrzebowania wody
Mieszkalnictwo Urzędy i instytucje usługowe Utrzymanie w czystości komunikacji zbiorowej  Zmywanie ulic i placów Polewanie zieleni miejskiej Tereny przemysłowo-składowe Straty wody
Wielorodzinne Jednorodzinne
% m³/h % m³/h % m³/h % m³/h % m³/h % m³/h % m³/h % m³/h % m³/h
0-1 1,25 1,35 1,00 6,25 0,50 4,17 1,42
1-2 0,85 0,65 1,00 16,50 6,25 0,50 4,17 1,40
2-3 0,85 0,65 1,00 16,50 6,25 0,50 4,17 1,40
3-4 0,85 0,65 1,00 16,50 6,25 0,50 4,17 1,40
4-5 2,10 0,85 1,00 16,50 6,25 12,50 0,50 4,17 3,19
5-6 2,50 3,00 1,00 6,25 12,50 0,50 4,16 3,51
6-7 5,45 5,15 1,00 12,50 8,75 4,17 5,55
7-8 6,25 4,75 2,00 12,50 8,75 4,17 5,86
8-9 4,95 4,45 3,00 8,75 4,16 4,14
9-10 4,40 4,20 7,00 8,50 8,75 4,17 4,50
10-11 4,20 3,40 10,00 8,50 6,25 8,75 4,17 4,87
11-12 4,05 3,40 12,00 8,50 6,25 8,75 4,16 5,04
12-13 3,90 3,40 12,00 8,50 6,25 8,75 4,17 4,99
13-14 4,30 4,00 12,00 6,25 8,75 4,17 5,11
14-15 4,40 4,20 10,00 3,25 4,16 4,14
15-16 4,75 3,80 7,00 3,25 4,17 3,84
16-17 5,65 4,35 3,00 3,25 4,17 3,81
17-18 5,30 5,00 3,00 12,50 3,25 4,16 5,14
18-19 5,65 6,85 3,00 6,25 12,50 3,25 4,17 5,92
19-20 6,30 9,15 3,00 6,25 12,50 3,25 4,16 6,63
20-21 6,60 9,00 2,00 6,25 12,50 3,25 4,16 6,58
21-22 6,80 7,45 2,00 6,25 3,25 4,17 5,01
22-23 5,45 5,50 1,00 6,25 0,50 4,17 3,74
23-24 3,20 4,80 1,00 6,25 0,50 4,16 2,81
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

Normy zużycia wody(na podstawie Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 14 stycznia 2002  r. w sprawie określenia przeciętnych norm zużycia wody.

Przeciętne normy zużycia wody w gospodarstwach domowych

wodoc08

 Przeciętne normy zużycia wody w usługach wodoc010

wodoc011 wodoc012

Przeciętne normy zużycia wody do podlewania ogródków i upraw rolniczych

dodaj!

źródło:
1) www.instsani.pl

Dodaj komentarz