Analiza numeryczna hydraulicznych warunków pracy wybranej sieci wodociągowej

• Autorzy: Kępa Urszula

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2023.5.8

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of hydraulic operation conditions for a selected water supply system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę warunków hydraulicznych pracy sieci wodociągowej projektowanej w celu zaopatrzenia w wodę mieszkańców niewielkiej jednostki osadniczej. Określono wpływ dobranych średnic przewodów na pracę niewielkiego układu sieci. Obliczone maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę dla miejscowości, dla okresu perspektywicznego, było równe Q_hmax=2,83 dm³/s. Zapotrzebowanie na wodę do celów p.poż przyjęto zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 lipca 2009 r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych w wysokości Q_ppoż.=5,0 dm³/s. Łączna długość sieci wynosiła 2309 mb, a sieć składała się z trzech przewodów rozdzielczych (promieni) zasilanych z hydroforni. Analizę warunków pracy sieci wykonano dla dwóch wariantów dobranych średnic. W pierwszym przyjęto średnice przewodów zgodne z Rozporządzeniem. W drugim średnice przewodów dobrano w taki sposób, aby uzyskać odpowiednie minimalne prędkości przepływu wody. Jednocześnie porównano straty ciśnienia występujące w obu wariantach. Przeanalizowano również pracę sieci przy przepływach tylko gospodarczych, bez uwzględnienia przepływu na cele p.poż., w warunkach, jakie zazwyczaj panują w trakcie eksploatacji. Do analizy wykorzystano wykonany w programie Epanet 2 model hydrauliczny sieci. Na podstawie przeprowadzonej analizy stwierdzono, że obowiązujące przepisy prawne w przypadku niewielkich, nowych systemów wodociągowych wymuszają przyjmowanie zbyt dużych średnic przewodów. Osiągane prędkości przepływu wody w sieci w czasie normalnej eksploatacji są znacznie poniżej minimalnej wymaganej wartości 0,5 m/s. Sieci wodociągowe wymagają wówczas wzmożonych zabiegów eksploatacyjnych oraz nie są wykorzystywane w pełnym zakresie. Należałoby dopuścić, dla niewielkich systemów wodociągowych, możliwość doboru mniejszych średnic rurociągów, podobnie jak ma to miejsce przy rozbudowie sieci wodociągowych. Wymagałoby to przeprowadzenia pełnej analizy hydraulicznej projektowanej sieci wraz z wykreśleniem linii ciśnienia minimalnego.

EN

The article presents an analysis of a water supply network designed to deliver water to small settlement unit. The impact of selected pipe diameters on the operation of a small network system was determined. The calculated maximum water hourly demand for the perspective period, was equal to Q_hmax=2.83 dm³/s. The demand for water for fire protection purposes was determined based on the “Regulation of the Minister of Interior and Administration of July 24, 2009 on fire water supply and fire roads” (original: “Rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 lipca 2009 r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych”) in the amount of Q_fire = 5.0 dm³/s. The total length of the network was 2309 m, and the network consisted of three distribution lines (rays). The network operating conditions were analysed for two cases of selected diameters. In the first case, the diameters of the pipes were in compliance with the Regulation. In the second, the diameters of the pipes were selected to obtain the required minimum water flow rates. At the same time, the pressure losses occurring in both cases were compared. The network operation was also analysed with only flows for domestic purposes, without the fire protection flows, in conditions that usually prevail during operation. The hydraulic model of the network made in the Epanet 2 program was used for the analysis. Based on the analysis, it was found that in the case of small, new water supply systems, the applicable legal regulations force usage of pipes with excessively large diameter. Velocity of water flow in the network during normal operation is well below the minimum required value of 0.5 m/s. Water supply networks then require increased maintenance and are not used to their full extent. It should be allowed for small water systems to use pipelines with smaller diameter, similarly to the expansion of water supply systems. This would require a full hydraulic analysis of the designed network, for example using hydraulic modelling.

Słowa kluczowe

PL

sieć wodociągowa; projektowanie; eksploatacja; niewielkie jednostki osadnicze

EN

water supply network; design; operation; small settlement units

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 5
• Strony: 49--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kępa Urszula

• Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska, Katedra Sieci i Instalacji Sanitarnych, Częstochowa

• https://orcid.org/0000-0001-5456-2672

Bibliografia

• [1] Ustawa o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzeniu ścieków z dn 7 czerwca 2001 r., Dz. U. 2023 poz. 537
• [2] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 14 stycznia 2002 r. w sprawie określenia przeciętnych norm zużycia wody, Dz. U. 2002 nr 8 poz. 70.
• [3] Rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 lipca 2009 r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych, Dz. U. 2009 Nr 124, poz. 1030.
• [4] Ociepa A E., Lach J., Specyfika rozwiązań wiejskich systemów zaopatrzenia w wodę regionu częstochowskiego, mat. konf. XIV Konferencji Nauk.-Tech.: Aktualne Problemy Gospodarki Wodno-Ściekowej, Ustroń, str. 385-394, 2004
• [5] Wodociągi i kanalizacja w Polsce, tradycja i współczesność, praca pod red. Dymaczewski Z., SozańskiI M., Polska Fundacja Zasobów Wodnych, Poznań-Bydgoszcz, 2002.
• [6] Bergel T., Kaczor T., Bugajski P., Stan techniczny sieci wodociągowych w małych wodociągach województwa małopolskiego i podkarpackiego, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, Nr 3/IV, PAN, str. 291-304, 2013.
• [7] Krawczyk D. Rozbudowa sieci wodociągowej i kanalizacyjnej na obszarach wiejskich w perspektywie 2020, Studia KPZK nr 154, PAN, str. 180-199, 2014.
• [8] Siwiec T., Kalenik M., Programowanie budowy i rozbudowy systemów wodociągowych i kanalizacyjnych w gminach, Technologia Wody, nr 6(44), str 68-72, 2015.
• [9] Rossman, L.A. Epanet 2 Users Manual; U.S. Environmental Protection Agency: Cincinati, OH, USA, 2000
• [10] Klawczyńska A., Modelowanie układów rozprowadzania wody, Wodociągi-Kanalizacja, nr 9, str. 30-31, 2006
• [11] Rutkowski T., Od modelowania, przez symulację do sterowania, Wodociągi-Kanalizacja, nr 10, str. 12-15, 2005
• [12] Kowalski D., Kowalska B., Suchorab P., Propozycja metody diagnostycznej dla sieci wodociągowej, Instal, nr 7-8, str. 55-60, 2021, DOI 10.36119/15.2021.7-8.8.
• [13] Suvizia A., Farghadan N A., Zamani M. S., A Parallel Computing Architecture Based on Cellular Automata for Hydraulic Analysis of Water Distribution Networks, Journal of Parallel and Distributed Computing, https://doi.org/10.1016/j.jpdc.2023.03.009, March 2023
• [14] Piórek D., J Stańczyk J., Licznar P., Ocena parametrów wydajności i ciśnienia sieci wodociągowej na cele przeciwpożarowe w świetle przeprowadzonych testów hydrantowych, Instal, nr 12, str. 71-76, 2022, DOI 10.36119/15.2022.12.12
• [15] Piechurski F. G., Mierzwa T., Ocena działań zmierzających do obniżenia awaryjności i strat wody w sieci wodociągowej na przykładzie miasta Z w latach 2012-2017, Instal, nr 11, str. 41-45, 2020, DOI 10.36119/15.2020.11.6.