• 1.5. VODOZAHVATI


  •   
  • FileName: 1.5-pi.pdf [read-online]
    • Abstract: 1.5. VODOZAHVATIVodozahvati su građevine koje omogućuju zahvaćanje (kaptiranje)vode iz izvorišta i njeno usmjeravanje prema potrošačima.Vrsta vodozahvata ovisi o karakteru izvorišta, tako da razlikujemo:

Download the ebook

1.5. VODOZAHVATI
Vodozahvati su građevine koje omogućuju zahvaćanje (kaptiranje)
vode iz izvorišta i njeno usmjeravanje prema potrošačima.
Vrsta vodozahvata ovisi o karakteru izvorišta, tako da razlikujemo:
(1) vodozahvate atmosferskih izvorišta,
(2) vodozahvate površinskih izvorišta,
(3) vodozahvate podzemnih izvorišta.
1.5.1. VODOZAHVATI ATMOSFERSKIH IZVORIŠTA
Primjena ovih vodozahvata je najčešća na kraškim terenima i primjerena za manja naselja.
Osnovu vodozahvata atmosferskih izvorišta čini građevina čija je površina obrađena da prihvati i
usmjeri pale oborine prema jednoj točki, slika 1.5::01.
Slika 1.5::01 Vodozahvat atmosferskih izvorišta
(a) zahvatna građevina; (b) cisterna
1 – sabirna površina; 2 – odvod sakupljene vode; 3 – muljni ispust; 4 – ograda; 5 – obodni kanal; 6 – sabirna komora
(vodosprema); 7 – dovod sakupljene vode; 8 – zahvatna komora; 9 – pješčani filtar
Izraz čatrnja ili gustirna upotrebljava se kao sinonim za vodozahvat koji se sastoji od zahvatne
građevine (sabirne površine) i cisterne za vodu. Cisternom se rješava varijacija u potrošnji vode u
odnosu na prispjelu količinu palih oborina.
Funkcionalne dimenzije ovih građevina načelno se određuju pomoću računa vjerojatnosti za
najdužu sušu i najmanje godišnje oborine u projektnom razdoblju (15 do 30 godina). No, u praksi
se pristup pojednostavljuje pretpostavljajući da najdulja suša traje m [d] (obično m = 90 [d]), a
podatak o najmanjoj godišnjoj visini oborina, Hg,min [mm], za usvojeno projektno razdoblje dobije se
obradom podataka s najbliže kišomjerne stanice.
Ako je Nk [1] broj stanovnika na kraju projektnog razdoblja, qsp [l stanovnik-1 d-1] specifična
potrošnja vode i c [1] koeficijent otjecanja sa sabirne površine, onda je njezina minimalno potrebna
veličina, Ap [m2], definirana izrazom:
365 N k qsp (1.5-01)
Ap =
c H g ,min
Volumen cisterne, Vc [m3], treba biti dostatan za cjelokupnu potrošnju u vrijeme suše, tj. m [d], tako
da je definiran izrazom:
Vc = 10 −3 N k qsp m (1.5-02)
Sabirne površine i cisterne izvode se od vodonepropusnog betona. Također je potrebno sabirnu
površinu zaštiti ogradom visine barem 1.5 [m], a cisternu zatvoriti (iz zdravstvenih razloga) i
ugraditi pješčani filtar ispred zahvatne komore (radi dobivanja filtrirane vode). Kod cisterne se
izvodi i termička izolacija koja se uglavnom postiže nasipavanjem sloja zemlje debljine cca 0.5 [m].
1.5.2. VODOZAHVATI POVRŠINSKIH IZVORIŠTA
Vodozahvate površinskih izvorišta možemo klasificirati na:
(1) vodozahvate na rijekama (prirodnom ili reguliranom stanju),
(2) vodozahvate na (2a) jezerima (prirodnim akumulacijama), (2b) umjetnim akumulacijama i
(2c) kanalima,
(3) vodozahvate na morima.
Pored ovih postoje i vodozahvati površinskih izvorišta koji se u samoj tehnici zahvaćanja vode vrlo
malo razlikuju od navedenih, ali sadrže određene specifičnosti, kao npr.:
(i) vodozahvati na planinskim potocima, koji su u pravilu nezagađeni i predstavljaju idealna
rješenja za opskrbu vodom. Nedostatak im je što su često vrlo udaljeni od potrošača,
(ii) vodozahvati na plitkim riječnim tokovima.
1.5.2 – 1. Vodozahvati na rijekama
Kod projektiranja riječnih vodozahvata potrebno je da uz prethodno navedene opće značajke:
(i) položaj vodozahvata osigurava ravnomjerno optjecanje vode oko samog objekta,
(ii) suženje korita rijeke uvjetovano prisustvom vodozahvata bude minimalno, kako ne bi dolazilo
do deformacija riječnog korita,
(iii) vodozahvat bude smješten uzvodno od mjesta upuštanja otpadnih voda u vodotok,
(iv) vodozahvat bude izveden na mjestu u riječnom koritu na kojemu se ne primjećuje intenzivno
taloženje riječnog nanosa i ne dešava rušenje obale (kao rezultat odronjavanja ili klizanja),
(v) vodozahvat ne bude lociran na mjestu gdje se formira ili nagomilava led,
(vi) vodozahvat na plovnim rijekama bude smješten izvan plovnog puta.
Prema tome, pravilan izbor riječnog vodozahvata moguć je jedino na osnovi detaljne analize
spomenutih značajki i njihovom kompleksnom sagledavanju.
Danas još ne postoji sasvim određena i opće prihvaćena klasifikacija vodozahvata na rijekama.
Razlog tome leži u činjenici što postoje značajne specifičnosti projektiranih i izvedenih riječnih
vodozahvata. Međutim, generalno se ipak mogu nazrijeti četiri osnovne vrste riječnih vodozahvata:
(1) (fiksni) priobalni vodozahvati,
(2) vodozahvati u riječnom koritu,
(3) plovni vodozahvati,
(4) pokretni priobalni vodozahvati.
U praksi su najčešći slučajevi prve dvije vrste vodozahvata.
(1) Priobalni vodozahvati, slika 1.5::02, lociraju se na obalnom pokosu i zahvaćaju vodu
neposredno iz riječnog korita. Crpke, pomoću kojih se voda transportira do uređaja za
kondicioniranje vode, mogu biti smještene u posebnoj zgradi crpne stanice, kao što 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 rešetkama; 3 – mreža; 4 – pregrada; 5 – usisna cijev; 6 – crpni spremnik; 7 – crpka;
8 – zgrada crpne stanice; 9 – potisni cjevovod; NV – niski vodostaj; VV – visoki vodostaj; Hst,us – usisna statička visina dizanja
Osnovni dio ove vrste vodozahvata je zahvatna komora, obično armiranobetnoska, čiji prednji zid
zalazi neposredno u riječno korito. U zahvatnu komoru voda ulazi kroz otvore s rešetkama,
smještenim u prednjem zidu, i zahvaća crpljenjem kroz usisnu cijev. Rešetke su ugrađene radi
sprečavanja ulaska u zahvatnu komoru relativno krupnijih predmeta koje pronosi rijeka.
Time se istovremeno obavlja i prethodno grubo mehaničko čišćenje vode. Također, radi
zadržavanja nečistoće koja se nalazi u vodi (npr. planktoni, vodeno bilje), odnosno zbog zaštite
usisnih cijevi i crpnih agregata, u pregradi koja dijeli zahvatnu komoru od crpnog spremnika
(crpnog bazena) dodatno se smještaju mreže.
Priobalni vodozahvati s crpkama u samom vodozahvatu, slika 1.5::02 (b), (c), i (d), primjenjuju se
u slučaju povoljnih geomehaničkih prilika. Zgrada crpne stanice može biti prislonjena uz
vodozahvat, slika 1.5::02(b), ili s njima konstrukcijski činiti cjelinu, slika 1.5::02(c) i (d).
Da bi se osigurala neprekidna opskrba vodom potrebne su barem dvije zahvatne komore s po dva
crpna bazena s crpkama.
Kod rješenja vodozahvata prikazanih na slici 1.5::02(c) i (d) potrebno je za smještaj crpki izvesti
vodonepropusne komore.
Primjena vertikalnih (centrifigalnih) crpki, slika 1.5::02(d), omogućuje znatno smanjenje volumena
objekta.
(2) Vodozahvati u riječnom koritu, slika 1.5::03, karakterizirani su lociranjem zahvatne građevine
(vodozahvatne glave) u riječnom koritu.
Ova vrsta vodozahvata najčešće se primjenjuje kod relativno blago nagnutih obala, gdje se
potrebne dubine za zahvaćanje vode nalaze na većoj udaljenosti od obale.
Slika 1.5:03 Shema vodozahvata u riječnom koritu
(a) vodozahvat; (b) detalj vodozahvatne betonske glave
1 – vodozahvatna glava; 2 – gravitacijski tlačni cjevovod; 3 – sabirna komora; 4 – usisna cijev; 5 – crpni spremnik;
6 – crpna stanica; 7 – potisni cjevovod; 8 – rešetka; 9 – ulazni difuzor
(difuzor = završni, prorupčani ili rešetkom opremljeni dio cjevovoda)
U koritu rijeke, na odabranom mjestu zahvaćanja vode, izvodi se vodozahvatna glava na koju se
(do sabirne komore) nastavlja gravitacijski tlačni cjevovod. Cjelokupna konstrukcija i oprema
vodozahvata ove vrste je u biti istovjetna priobalnom vodozahvatu sa slika 1.5::02, s razlikom što
voda ne ulazi kroz otvore nego gravitacijskim cjevovodom.
Radi neprekidnosti vodoopskrbe potrebna su barem dva gravitacijska cjevovoda s po dvije crpke.
U određenim uvjetima (obalni profil, amplitude vodnih razina) moguće je kod visokih vodostaja
vodu zahvaćati i kroz otvore predviđene u prednjem zidu sabirne komore, slika 1.5::04, dakle, kao
i kod priobalnog vodozahvata.
Slika 1.5::04 Shema kombiniranog vodozahvata u riječnom koritu
(a) vodozahvat; (b) detalj armiranobetonske vodozahvatne glave
1 – vodozahvatna glava; 2 – gravitacijski tlačni cjevovod; 3 – sabirna komora; 4 – usisna cijev; 5 – crpni spremnik;
6 – crpna stanica; 7 – rešetka; 8 – ulazni difuzor
(3) Plovni vodozahvati, slika 1.5::05, sastoje se od crpki postavljenih na baržu ili ponton, tako da
se visinski položaj crpki mijenja s oscilacijama vodostaja, pri čemu usisna visina ostaje stalne, dok
se potisna visina mijenja promjenom vodostaja (niži vodostaj – veća potisna visina, i obrnuto).
Ove vodozahvate treba uz načelu smjestiti u riječnim zaljevima gdje su eliminirana moguća
oštećenja vodozahvata prouzrokovana udarom leda ili balvana koje pronosi voda.
Slika 1.5::05 Shema plovnog vodozahvata
1 – usisna cijev; 2 – crpna stanica; 3 – barža ili ponton; 4 – elastični potisni cjevovod
Radi zadržavanja plovne crpne stanice na jednom mjestu potrebno je njeno osiguranje sidrima.
(4) Pokretni priobalni vodozahvati su rješenja tipa uspinjače, slika 1.5::06. Crpke su smještene na
kolicima ili vagonu koji se u granicama promjene vodostaja kreću po kolosijeku položenom
okomito na riječni tok. Voda se zahvaća crpkama iz rijeke kroz krajeve usisnih cijevi zaštićenih
sitima.
Uzduž kolosijeka se polaže fiksni potisni cjevovod s vertikalnim odvojcima na koje se priključuje
elastični 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 – elastični potisni cjevovod; 7 – kolosijek
Vrijeme zadržavanja 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 zahvaćanja vode iz jezera, umjetnih akumulacija i kanala (voda stajaćica) mogu se u načelu
koristiti vodozahvati većine vrsta ranije opisanih. Određene posebnosti su uvjetovane spoznajama
da kod ovih vodozahvata treba izbjegavati njihovo lociranje na mjestima (zonama):
(i) naglih promjena obalnih pokosa,
(ii) nepovoljnih geomehaničkih uvjeta,
(iii) intenzivnog taloženja nanosa,
(iv) pojave leda,
(v) skupljanja naplavina i akvatičnog bilja,
(vi) izraženijih temperaturnih oscilacija vode,
(vii) onečišćenja (zagađenja) vodnog bazena otpadnim vodama, u kom slučaju treba pažljivo
analizirati strujanja vodnih masa koja nastaju u bazenima i izazivaju nepovoljno premještanje
onečišćenja koje dospijeva u vodu.
Dakle, vodozahvat se nastoji smjestiti tamo gdje je moguće dobiti najčistiju (najkvalitetniju) vodu.
Općenito, voda u jezerima, umjetnim akumulacijama i kanalima je u odnosu na riječnu vodu
karakterizirana manjom mutnoćom, ali zato često puta izraženijom bojom i mirisom (kao posljedica
biljnog i životinjskog svijeta)
(1) Vodozahvati na jezerima se u odnosu na riječne vodozahvate uglavnom razlikuju po rješenju
zahvatne građevine.
Za manje cjevovode je na slici 1.5::07(a) prikazana vodozahvatna glava izvedena od čeličnih ili
plastičnih cijevi, zaštićena rešetkom i izdignuta od dna 5 do 6 [m].
Kod zahvaćanja većih količina vode moguće je kao zahvatnu građevinu 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 zahvaćati najkvalitetnija voda.
Ovakva vrsta zahvatne građevine koristi se i kod akumulacija.
(2) Vodozahvati na akumulacijama također mogu biti zasnovani na nekoliko načela zahvaćanja
vode, od kojih su najčešći prikazani na slici 1.5::07(b) i (c). Ovaj potonji princip zahvaćanja vode
odnosi se na slučaj kada je zahvatna građevina izveden u sklopu betonske pregrade (brane).
(3) Vodozahvati na kanalima su po konstrukcijskim osobinama većinom analogni s riječnim
vodozahvatima.
Zahvatne građevine su najčešće obalnog tipa, slika 1.5::07(d1), ili smještene u koritu kanala, slike
1.5::07(d2).
Slika 1.5::07 Shema zahvatnih građevina
(a) na jezeru; (b) na jezeru i akumulaciji; (c) na akumulaciji; (d) na kanalu
1 – gravitacijski tlačni ili usisni cjevovod; 2 – ulazna okna s rešetkama; 3 – rešetka; 4 – ulazni difuzor
NV – niski vodostaj; SV – srednji vodostaj; VV – visoki vodostaj
1.5.2 – 3. Vodozahvati na morima
Prilikom izbora načina zahvaćanja morske vode neophodno je sagledati specifičnosti morskog
priobalja:
(i) utjecaj djelovanja morskih valova, morskih struja i promjena morskih razina,
(ii) geološke i geomehaničke prilike priobalnog pojasa i eventualni donos nanosa,
(iii) prisustvo akvatične flore i faune u morskoj vodi (obraštanje),
(iv) korozivno djelovanje morske vode.
Zahvat morske vode može biti smješten na:
(a) otvorenoj obali,
(b) prirodno zaštićenom zaljevu,
(c) unutar (lučkog) akvatorija zaštićenog nasipom tipa lukobranom ili valobran.
U pogledu sigurnosti konstrukcije vodozahvata (dinamičko djelovanje morskih valova i struja),
najveće pogodnosti pruža smještaj morskih vodozahvata u akvatoriju. Međutim, ako se radi o
lučkom akvatoriju, to su u pravilu i zone najveće koncentracije zagađenja, što može biti
eliminatornim u smislu korištenja takve lokacije za vodoopskrbu.
Bez obzira koja se vrsta i mjesto morskog vodozahvata odabire, dobro poznavanje tehnologije
izvođenja pomorskih radova i ponašanja objekta u uvjetima eksploatacije (s obzirom na specifični
karakter morske sredine), ostaju temeljni parametri uspješnog zahvaćanja morske vode.
1.5.3. VODOZAHVATI PODZEMNIH IZVORIŠTA
Vrsta građevine za zahvaćanje podzemnih voda prvenstveno ovisi o dubini njihovog
rasprostiranja, dubini (toka) podzemne vode i njegovoj izdašnosti.
Sukladno ovim pokazateljima, vodozahvati podzemnih izvorišta se mogu svrstati u tri skupine:
(1) horizontalni voodzahvati,
(2) vertikalni vodozahvati: (2a) kopani, (2b) bušeni i (2c) zabijeni zdenci,
(3) građevine za kaptažu izvora.
1.5.3 – 1. Horizontalni vodozahvati
Ova vrsta vodozahvata, slika 1.5::08, se koriste kada je tok podzemne vode sa slobodnim vodnim
licem relativno plitko (5 do 7 [m] ispod površine terena ) i manje dubine.
Slika 1.5::08 Definicijska shema horizontalnog vodozahvata
1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – statička razina podzemne vode; 5 – horizontalni vodozahvat;
6 – sabirni zdenac; 7 – razina vode u sabirnom zdencu; 8 – usisna cijev; 9 – crpka; 10 – potisni cjevovod;
11 – smjer strujanja podzemne vode
Horizonatlni vodozahvati se prvenstveno izvode kao drenažne cijevi i vodozahvatne galerije,
položene u donjoj zoni vodonosnog sloja (obično neposredno na podinu) i najčešće okomito na
smjer strujanja podzemne vode. U cijevi i galerije voda dotječe gravitacijski i otječe sa slobodnim
vodnim licem u sabirni zdenac, odakle se dalje potiskuje crpkama.
Oko drenažnih cijevi i vodozahvatnih galerija ugrađuje se pješčano – šljunčani filtar. Njegova je
zadaća da spriječi unošenje (u cijevi i galerije) čvrstih čestica iz vodonosnog sloja.
Konstrukcije horizontalnih vodozahvata možemo klasificirati na:
(1) rovovske vodozahvate,
(2) cijevne vodozahvate,
(3) vodozahvatne galerije.
(1) Rovovski vodozahvati, slika 1.5::09(a), su horizontalni vodozahvati s kamenom (tucaničkom)
ispunom, filtarskim pješčano – šljunčanim zasipom i nepropusnim glinenim slojem (ekranom), koji
ima funkciju zaštite vodozahvata od onečišćenja s površine terena.
(2) Cijevni vodozahvati, slika 1.5::09(b), se najčešće izvode od keramičkih, betonskih,
armiranobetonskih ili plastičnih cijevi, prorupčanih na gornjoj polovini. Cijevi su kružnog ili jajolikog
profila, s filtarskim pješčano – šljunčanim zasipom i glinenim ekranom.
(3) Vodozahvatne galerije se obično izvode od betona i armiranog betona. Služe za zahvaćanje
većih količina vode. Uglavnom su prohodne, kružnog ili jajolikog profila. Stoga su minimalne
dimenzije jajolikih profila, B/H = 700/1 600 [mm], a kružnih, D =1 000 [mm].
Na slici 1.5::09 (c) prikazan je poprečni presjek prohodne, jajolike, armiranobetonske galerije s
bočnim otvorima u stjenkama. U visini otvora je izveden filtarsko – šljunčani zasip, a po po potrebi
se ugrađuje i nepropusni glineni ekran.
Slika 1.5::09 Sheme horizontalnog vodozahvata
(a) rovovski vodozahvat; (b) cijevni vodozahvat; (c) vodozahvatna galerija
1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – kamena (tucanička) ispuna; 5 – prorupčana cijev; 6 – galerija;
7 – bočni otvori; 8 – šljunčani zasip; 9 – pješčani zasip; 10 – nepropusni glineni sloj; 11 – materijal od iskopa
Proračun dotoka u horizontalne vodozahvate (galerije) položene na 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 količina
crpljenja u ravnoteži s dotokom.
Slika 1.5::10 Strujanje podzemne vode prema galeriji
1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – statička razina podzemne vode; 5 – depresijska ploha
(dinamička razina podzemne vode)
Tada je dotok, Q [m3 s-1], u horizontalnu galeriju pravokutnog poprečnog profila za slučaj njenog
dvoranskog prihranjivanja dan izrazom:
H o2 − ho2
Q = Qdvo = k Lg (1.5-03)
Bo
a za slučaj jednostranog prihranjivanja izrazom:
H o2 − ho2
Q = Qdvo = k Lg (1.5-04)
2 Bo
gdje su:
k - koeficijent procjeđivanja, [m s-1],
Lg - duljina galerije, [m],
Ho - dubina podzemne vode, [m],
ho - dubina vode u galerijskom vodozahvatu, [m],
Bo - širina utjecaja galerije, [m].
1.5.3 – 2. Vertikalni vodozahvati
Ovi se vodozahvati izvode kao:
(1) kopani zdenci,
(2) bušeni zdenci,
(3) zabijeni zdenci.
Za javne je vodovode najraširenija primjena bušenih zdenaca, a u nekim slučajevima i kopanih
zdenaca. Zato će se ovdje analizirati ove dvije skupine zdenaca. Zabijeni zdenci su primjereni za
individualnu vodoopskrbu.
(1) Kopani zdenci se obično koriste radi dobivanja podzemne vode sa slobodnim vodnim licem
koja se nalazi na dubinama do 20 (iznimno do 40) [m].
Samo u rijetkim slučajevima ovi se zdenci koriste za dobivanje arteških i subarteških voda pod
manjim tlakom.
Kopani zdenci se pretežno 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 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – statička razina podzemne vode;
5 – dinamička razina podzemne vode; 6 – nož; 7 – pješčano–šljunčani filtar; 8 – popločenje;
9 – glinena brtva; 10 - otvori
Unutarnji promjer zdenca, D [m], uglavnom ne prelazi 3 do 4 [m], dok dubina vode u zdencu, ho
[m], treba (radi njenog zahvaćanja) iznositi najmanje 1 do 2 [m].
Kod manjih dubina podzemne vode izvode se i potpuni zdenci.
Ako izdašnost jednog zdenca ne zadovoljava, umjesto povećanja njegovoga promjera povećava
se broj zdenaca, dakle, izvodi se grupa zdenaca.
Tada se zdenci obično raspoređuju uzduž linije okomito na smjer strujanja podzemne vode, slika
4.5::11, i međusobno spajaju:
(i) sifonskim cjevovodom (ako je do razine vode u zdencu najviše 7 [m]),
(ii) gravitacijskim tlačnim cjevovodom (za slučaj arteških i subarteških voda),
(iii) potisnim cjevovodom (posredstvom podvodnih crpki, ako je do razine vode u zdencu više
nego što je usisna visina sifonskog cjevovoda).
Promjer dovodnog cjevovoda se idući prema sabirnom zdencu sukcesivno povećava.
Radi samočišćenja profila, sifonski se cjevovodi polažu s neznatnim usponom prema sabirnom
zdencu, a gravitacijski i potisni s neznatnim padom.
Zahvaćanje prispjele vode ostvaruje se u pravilu iz sabirnog zdenca, koji se često koristi i kao
objekt u kojemu su smještene crpke za daljnje potiskivanje vode, slika 1.5::12.
Pri tome položaj sabirnog zdenca i crpne stanice može biti rubno (na kraju grupe zdenaca), slika
1.5::12(A) ili centralno, slika 1.5::12(B).
Slika 1.5::12 Situacijska shema spojenih kopanih zdenaca
(A) rubni položaj sabirnog zdenca i crpne stanice; (B) središnji položaj sabirnog zdenca i crpne stanice
(a) spajanje zdenaca pomoću sifonskih ili gravitacijskih tlačnih cjevovoda
(b) spajanje zdenaca pomoću potisnih cjevovoda i podvodnih crpki
(a1), (b1) s crpkom u sabirnom zdencu; (a2), (b2) sa zasebnom crpnom stanicom
1 – kopani zdenac; 2 – kopani zdenac s podvodnom crpkom; 3 – sabirni zdenac; 4 – sabirni zdenac sa crpkom;
5 – zasebna crpna stanica; 6 – sifonski ili gravitacijski tlačni cjevovod; 7 – dovodni potisni cjevovod;
8 – usisna cijev; 9 – odvodni potisni cjevovod
Kopani zdenci se mogu izvoditi:
(a) na licu mjesta,
(b) montažno.
(a) Izvedba kopanih zdenaca na licu mjesta je primjerena ako podzemna voda nije duboko, ako
kod iskopa nema obrušavanja materijala i u slučaju većih promjera zdenaca.
Nakon iskopa zidanje se vrši 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 montažno predstavlja suvremeni način gradnje ovih zdenaca. Sastoji
se u spuštanju gotovih (montažnih) betonskih ili armiranobetonskih prstenova, najčešće
postupkom potkopavanja,
Slika 1.5::13 Izvedba kopanih zdenaca
(a) na licu mjesta; (b) montažno
1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – zidanje u suho; 5 – zidanje u mortu; 6 – betonski prsten; 7 – nož
Ovaj se postupak sastoji u tome da se na mjestu izvedbe zdenca postavi prvi (najdonji) prsten, koji
na donjem obodu ima izveden lijevanoželjezni, čelični ili armiranobetonski nož, čija je funkcija
lakše prodiranje prstenova u tlo. Zatim se zdenac po cijelom unutarnjem obodu lagano i
ravnomjerno potkopava tako da postavljeni prsten polagano tone uslijed vlastite težine.
Kada prvi prsten bude potpuno utisnut u tlo, nad njim se postavlja slijedeći i postupak se ponavlja
sve dok se ne postigne projektirana dubina.
Ako prilikom izvedbe kopanog zdenca sile trenja nadvladaju opterećenje vlastitom težinom
prstenova, postavlja se dodatno opterećenje (npr. vrećama cementa, čeličnim profilima i sl.)
U prstenovima koji su u zoni toka podzemne vode izvode se otvori za ulazak vode u zdenac.
Duljina prstenova je obično 1 [m].
Razlozi postavljanja filtra i glinene brtve istovjetni su onima kod horizontalnih vodozahvata.
(2) Bušeni zdenci se primjenjuju za dobivanje podzemne vode na većim dubinama rasprostiranja
njezinog toka i njegove veće debljine, od desetak do nekoliko stotina metara.
Ova se vrsta zdenaca može koristiti za dobivanje podzemnih voda sa slobodnim vodnim licem i
pod tlakom (arteških i subarteških voda). U oba slučaja zdenci mogu biti izvedeni kao potpuni i
nepotpuni.
Prednosti bušenih zdenaca pred ostalim zahvatima podzemnih voda su između ostalog:
(i) (praktički) neograničena dubina zahvaćanja vode,
(ii) neovisnost o geološkom sastavu tla,
(iii) dobivanje relativno većih količina vode uz maksimalnu pogonsku sigurnost,
(iv) besprijekornost u sanitarnom pogledu zbog vrlo male mogućnosti vanjskog onečišćenja vode,
(v) ekonomičnost.
Bušeni zdenci se izvode bušenjem u tlu vertikalnih cilindričnih bušotina zaštićenih (najčešće)
čeličnim cijevima koje automatski formiraju zdenac. Promjer bušenih zdenaca je reda veličine 0.3
do 1.0 [m].
Osnovni dijelovi bušenog zdenca, slika 1.5::14, jesu:
(a) glava zdenca,
(b) tijelo zdenca,
(c) filtar.
Slika 1.5::14 Osnovni dijelovi bušenog zdenca
1 – glava; 2 – tijelo; 3 – filtar
(a) Glava zdenca u konstrukcijskom pogledu predstavlja vezu ušća bušotine s tijelom zdenca pri
izlazu na površinu tla. Njena je temeljna zadaća zaštita zdenca od prodiranja površinskih
onečišćenja u zdenac. U širem smislu pod glavom zdenca podrazumijevamo i ostale elemente koji
služe za mjerenje i kontrolu (razine vode, tlaka, temperature, uzimanje uzoraka) te za odvod vode
(potisne cijevi, fasonski komadi, crpni agregati).
(b) Tijelo zdenca se sastoji od jednog ili više koncentričnih nizova cijevi, čija je glavna zadaća da
omoguće dovod vode na površinu terena. Dodatno, tijelo zdenca pruža efikasnu zaštitu protiv
obrušavanja stijenki bušotine, štiti usisnu cijev i kućište podvodne crpke te sprječava gubitak vode
u druge (suhe) slojeve na njenom putu do površine.
(c) Filtar je dio zdenca koji ima zadaću da prihvati podzemnu vodu iz vodonosnog sloja i
istovremeno onemogući unošenje čvrstih čestica tla u zdenac. To je najvažniji i najosjetljiviji dio
zdenca o kojemu bitno ovisi izdašnost (kapacitet) i pogonska trajnost zdenca.
U konstrukcijskom pogledu filtre možemo podijeliti na:
▪ mrežaste filtre, koji se sastoje od prorupčane cijevi omotane specijalnim mesinganim, bakrenim,
(nehrđajućim) čeličnim ili plastičnim mrežama. Perforacije su kružne, ovalne ili četvrtaste, a gustoća
mreže je u funkciji dominantnog promjera čvrstih čestica vodonosnog sloja.
▪ prorupčane filtre, koji se sastoje od prorupčanih čeličnih cijevi. Ovisno o konstrukciji prorupčanja
postoji više vrsta ovih filtara.
▪ šljunčane filtre, koji se sastoje od prorupčane cijevi oko koje je postavljen šljunčani omotač
odgovarajuće granulacije, izveden u jednom ili više slojeva. Odnos srednjeg promjera zrna šljunka i
materijala vodonosnog sloja treba iznositi 5 do 10. Ovaj se odnos primjenjuje i za susjedne slojeve
šljunčanog omotača, čija debljina ne smije biti manja od 50 [mm].
Prilikom odabira konstrukcije filtra treba voditi računa da hidraulički otpor filtra bude što manji.
Načini izvedbe bušenih zdenaca, slika 1.5::15, ponajviše ovise o dubini rasprostiranja podzemne
vode, karakteru geoloških slojeva kroz koje prolazi bušotina i od potrebne dubine zdenca.
Slika 1.5::15 Shema izvedbe bušenih zdenaca
(a) s jednom zaštitnom cijevi; (b) s nizom zaštitnih cijevi
(a1) nakon spuštanja zaštitne i radne cijevi; (a2) nakon ugradnje filtra i izvlačenja radne cijevi
(b1) nakon spuštanja niza zaštitnih cijevi; (b2) nakon ugradnje filtra i odsijecanja zaštitnih cijevi
1 – površina terena; 2 – statička razina podzemne vode; 3 – zaštitna cijev; 4 – radna cijev; 5 – filtar; 6 – brtva; 7 – vodonepropusni sloj
U slučaju manjih dubina (40 do 50 [m]), koriste se relativno jednostavne konstrukcije poput one na
slici 1.5::15(a), gdje se cilindrična bušotina učvršćuje čeličnom zaštitnom cijevi. Ta se cijev
približno spušta do gornje granice toka podzemne vode. Nakon toga se u bušotinu spušta radna
cijev manjeg promjera, koja seže do donje granice vodonosnog sloja i donekle se utiskuje u
vodonepropusni sloj. Zatim se spušta jedan od tipova filtra, manjeg promjera od radne cijevi.
Poslije ugradnje filtra uklanja se iz bušotine radna cijev, a prstenasti prostor između filtarske cijevi i
zaštitne cijevi brtvi s pomoću ugrađenih brtvi.
Pri većim dubinama rasprostiranja podzemne vode, uslijed povećanja otpora pobijanju zaštitnih
cijevi, koristi se niz zaštitnih cijevi s postupno sve manjim promjerom, slika 1.5::15(b). Nakon što
se s cijevi promjera D1 [mm] dosegne najveća moguća dubina h1 [mm], spušta se u bušotinu cijev
najbližeg manjeg promjera D2 na dubinu h2, koja trpi otpor zemljišta samo na visini h2 - h1. Ako
potrebna dubina nije dosegnuta drugom cijevi, nastavlja se s još manjom cijevi promjera D3, itd.
Na kraju, na donjem dijelu posljednje cijevi postavlja se filtar, a cijev se povlači prema gore na
visinu koja odgovara visini filtra. Preostale zaštitne cijevi, izuzev vanjske, odsijecaju se iznutra
sjekačem cijevi, a prstenasti prostor između susjednih cijevi se brtvi.
Pojedinačna visina zaštitnih cijevi ovisi o načinu bušenja i sastavu tla, tako da pri udarnom
bušenju iznosi 20 do 25 [m], a pri rotacijskom bušenju i do 500 [m].
Prilikom zahvaćanje većih količina vode izvodi se grupa zdenaca i objedinjuje u jedinstven sustav
vodozahvatnih objekata, međusobnog rasporeda kao što je za slučaj kopanih zdenaca prikazano
na slici 1.5::12. Naravno, raspored zdenaca se može razlikovati od prikazanog.
Načini spajanja bušenih zdenaca su također istovjetni načinima spajanja kopanih zdenaca.
Proračun dotoka u pojedinačne vertikalne vodozahvate (zdence) ovisi o osnovnim
slučajevima strujanja podzemne vode prema zdencima, a koji se razlikuju prema:
(I) vrsti strujanja: (Ia) zdenci u strujanju sa slobodnim vodnim licem (obični zdenci),
(Ib) zdenci u strujanju pod tlakom (arteški ili subarteški zdenci).
(II) dubini prorupčanog dijela zdenca: (IIa) potpuni zdenci,
(IIb) nepotpuni zdenci.
▪ Dotok prema običnom zdencu promatra se kao dotok prema (a) potpunom običnom zdencu i prema
(b) nepotpunom običnom zdencu, slika 1.5::16.
Slika 1.5::16 Strujanje podzemne vode prema običnom zdencu
(a) potpuni zdenac; (b) nepotpuni zdenac
1 – površina terena; 2 – vodonosni sloj; 3 – vodonepropusni sloj; 4 – statička razina podzemne vode; 5 – depresijska ploha
(a) Dotok, Qpo [m3 s-1], prema potpunom običnom zdencu, slika 1.5::16(a), dobiven je pod
analognim pretpostavkama (Dupuit) kao i dotok u galeriju. Dan je izrazom:
H o2 − ho2
Q = Q po = π k (1.5-05)
R
ln o
ro
gdje su:
Ro – radijus utjecaja zdenca, [m],
ro – unutarnji radijus zdenca, [m].
(b) Dotok, Qno [m3 s-1], prema nepotpunom običnom zdencu, slika 1.5::16(b), ne može 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 složen
(može se upotrijebiti teorija potencijalnog strujanja), tako da se za praktične potrebe koristi
gotovim formulama kao npr. formulom Girinskog:
(2 ho − so ) so
Q = Qno = π k (1.5-06)
2h − s
ln o o
1.2ro
gdje je so [m] sniženje razine podzemne vode u zdencu.
Formula vrijedi ako je ho < Ho/3.
▪ Dotok vode prema arteškom ili također se promatra kao dotok
subarteškom zdencu
prema (a) potpunom arteškom ili subarteškom zdencu i prema (b) nepotpunom arteškom ili
subarteškom zdencu, slike 1.5::17.
Slika 1.5::17 Strujanje podzemne vode prema arteškom ili subarteškom zdencu
(a) potpuni zdenci; (b) nepotpuni zdenac
(a1) i (b1) arteški zdenac; (a2) i (b2) subarteški zdenac
1 – površina terena; 2 – vodonepropusni krovinski sloj; 3 – vodonosni sloj; 4 – vodonepropusni sloj; 5 – statička razina podzemne vode;
6 – depresijska ploha
Naime, sa slike 1.5::17 je očito da je za hidraulički proračun arteškog ili subarteškog zdenca
sasvim nevažno da li je razina podzemne vode u zdencu iznad površine terena (arteški zdenac) ili
unutar visine krovinskog vodonepropusnog sloja (subarteški zdneac). Zato će se naredne analize
odnositi na oba ova tipa zdenaca.
(a) Dotok, Qpas [m3 s-1], prema potpunom arteškom, slika 1.5::17(a1), ili potpunom subarteškom
zdencu, slika 1.5::17(a2), analogno kao i kod potpunog običnog zdenca, dan je izrazom:
H o − ho (1.5-07)
Q = Q pas = 2 π k M
R
ln o
ro
gdje je M [m] debljina sloja podzemne vode pod tlakom, a Ho [m] označava visinu koja odgovara
tlaku podzemne vode u vodonosnom sloju.
(b) Dotok, Qnas [m3 s-1], prema nepotpunom arteškom, slika 1.5::17(b1), ili nepotpunom
subarteškom zdencu, slika 1.5::17(b2), također ne može biti dobiven na temelju Dupuitove
postavke, tako da se za proračun takovog zdenca može koristiti npr. formula Babuškina:
a so
Q = Qnas = 2 π k (1.5-08)
1.26
ln
ro
gdje je a [m] dubina uronjenja prorupčanog dijela zdenca u vodonosnom sloju.
Formula vrijedi ako je a < M/3.
▪▪▪
Naglasimo da svi prethodni izrazi vrijede za proračun dotoka samo prema jednom zdencu, pri
čemu je kod zdenaca pod tlakom sniženje razine podzemne vode linearno proporcionalno s
dotokom, dok je kod zdenaca u strujanju sa slobodnim vodnim licem ta veza nelinearna.
Ova je činjenica bitna za proračun dotoka prema grupi zdenaca, jer se u slučaju linearne ovisnosti
dotoka i sniženja može primijeniti načelo superpozicije na kojemu se onda dalje izvode formule za
dotok prema zdencima.
Međutim, kod nelinearne ovisnosti proračun dotoka prema grupi zdenaca je osjetno složeniji.
1.5.3 – 3. Građevine za kaptažu izvora
Izvori predstavljaju prirodno izlaženje podzemnih voda na površinu terena.
Zbog (u pravilu) visoke zdravstvene kvalitete izvorske vode, ako i relativno jednostavnog načina
njenog zahvaćanja, nastoji se uvijek za vodoopskrbu, ako je ikako moguće, koristiti izvorsku vodu.
Najopćenitije, postoje dvije vrste izvora:
(1) uzlazni izvori,
(2) silazni izvori.
(1) Uzlazni izvori se formiraju probijanjem u površinske slojeve tla podzemnih voda pod tlakom, a
kao rezultat narušavanja čvrstoće vodonepropusnih krovinskih slojeva.
(2) Silazni izvori nastaju kao rezultat isklinjavanja na površinu tla vodonosnih slojeva koji leže na
vodonepropusnoj podlozi i sadrže vodu bez tlaka.
Građevine za zahvaćanje izvorske vode nazivaju se kaptaže, a proces sakupljanja izvorske vode
naziva se kaptiranje izvora.
Ove građevine se različito izvode, ovisno o vrsti izvora.
(a) Kaptiranje uzlaznih izvora, slika 1.5::18(a), se provodi kaptažnom građevinom u vidu vodne
komore (vodospreme) koja se izvodi nad mjestom najjačeg izviranja vode. Ako voda izvire kroz
ispucali stijenski površinski sloj, tada taj sloj treba očistiti i u slučaju iznošenja čestica pijeska
ugraditi šljunčani filtar. Filtar treba izvesti i ako voda izvire kroz površinski pjeskovito–šljunčani sloj.
Slika 1.5::18 Sheme kaptiranja
(a) uzlaznog izvora; (b) silaznog izvora
1 – vodna komora; 2 – zasunska komora; 3 – šljunčani filtar; 4 – kosa krila; 5 – ventilacijska cijev; 6 – normalna (radna)
razina vode; 7 – najviša dozvoljena razina vode; 8 – odvodni cjevovod; 9 – preljevna cijev; 10 – ispusno–preljevna
cijev; 11 – otvori; 12 – površina terena; 13 – nepropusni glineni sloj
(b) Kaptiranje silaznih izvora također se ostvaruje posredstvom vodne komore smještene na
mjestu najjačeg izviranja vode. U većini slučajeva, radi što potpunijeg zahvaćanja vode, izvode se
građevine u obliku brana ili uspornih zidova, okomito na osnovni smjer strujanja podzemne vode.
Na slici 1.5::18(b) prikazan je primjer kaptažne građevine za zahvaćanje vode silaznih izvora.
Voda ulazi u vodnu komoru kroz otvore u prednjem zidu, zasute s vanjske strane šljunčanim
filtrom. Prema vodnoj komori se obostrano priključuju kosa krila koja pregrađuju vodni tok.
Radi odvođenja vode potrošačima, mogućnosti njenog prelijevanja i pražnjenja vodne komore,
predviđena je kod obje kaptažne građevine izvedba zasunske komore, opremljena cijevima i
vodovodnim armaturama.
Mogućnost prelijevanja vode iz vodne komore je potrebno osigurati da bi se isključilo eventualno
formiranje uspora vode, jer bi to moglo izazvati smanjenje izdašnosti izvora, a u nepovoljnijem
slučaju čak i pojavu da izvor nađe drugi izlaz na površinu, zaobilazeći kaptažnu građevinu.
▪▪▪
Konstrukcije kaptažnih građevina mogu imati, u odnosu na prethodno opisane, i brojne
posebnosti, pošto lokalni geološki, hidrogeološki i topografski uvjeti u svojim kombinacijama
nalažu u pojedinačnim slučajevima posebne mjere kod njihove izvedbe.


Use: 0.0248