Entwurf Wasserversorgung
Entwurf zum Fachgebiet Siedlungswasserbau und Gewässerschutz
Studiengang Wasserwirtschaft und Kulturtechnik - Vertiefungsrichtung Siedlungswasserwirtschaft
cand.-ing. Arne Battermann
cand.-ing. Steffen Macke
20. Mai 2000
1 Grundwerte
Die folgenden Grundwerte wurden der Aufgabenstellung entnommen.1.1 Grundwerte aus Anlage 1
Einwohnerzahl: 23155Zieljahr: 2015
Tabelle 1 enthält die vorgegebenen Geländehöhen.
m NN Brunnenreihe 80 undurchlässige Sohle 10 Ruhewasserspiegel 35 Wasserwerksgelände 105 max. Wasserstand im Hochbehälter 130
Entfernung des ersten Brunnen zum Wasserwerk: 2,5 km
Entfernung Wasserwerk zum Hochbehälter: 8,5 km
1.2 Grundwasseranalyse SS 2000 aus Anlage 2
Tabelle 2 enthält die in Anlage 2 der Aufgabenstellung vorgegebenen Ergebnisse der Grundwasseranalyse.
pH-Wert 7,0 Säurekapazität bis pH = 4,3 0,8320 mmol/l Basekapazität bis pH = 8,2 0,2000 mmol/l Calcium 0,7643 mmol/l Magnesium 0,1691 mmol/l Sulfat 0,4288 mmol/l Eisen (zweiwertig) 2,5 mg/l Mangan 0,8 mg/l Temperatur 10 °C Sauerstoffgehalt 0 mg/l Elektrische Leitfähigkeit bei 25 °C 312 µ S/cm
2 Bemessung der Brunnenreihe und der Rohrleitung U-Pumpe bis Wasserwerk
2.1 Wasserbedarf
2.1.1 Durchschnittlicher Tagesbedarf
Da keine weiteren Angaben zu Großverbrauchern oder dem Ort der zu planenden Wasserversorgung gemacht wurden, gehen wir von Anhaltswerten aus. Mit 23155 Einwohnern liegt eine Mittelstadt vor, in der Literatur findet sich hierfür ein spezifischer durchschnittlicher Verbrauch von 190 Litern pro Einwohner und Tag [4 ]. Bei genaueren Angaben wäre eventuell eine Prognose für das Zieljahr 2015 möglich, im Rahmen dieser Ausarbeitung wird jedoch darauf verzichtet. Ebenso wird auf eine Prognose der Bevölkerung für das Zieljahr verzichtet.mQd,Anhaltswert=23155E· 0,190 m3/d· E=4400m3/d
Als Eigenbedarf der Wasserversorgung werden 1,5% für Rohrnetz- und Filterspülungen und 4,0% Wasserverluste angesetzt.
mQd=1,055· mQd,Anhaltswert=4642m3/d
2.1.2 Maximaler Tagesbedarf
Der Spitzenfaktor fd beträgt 1,8 für eine Mittelstadt [4 ].maxQd=fd· mQd=1,8· 4642m3/d=8356m3/d
2.1.3 Maximaler Stundenbedarf
Der Spitzenfaktor fh beträgt 3,0 für eine Mittelstadt [4 ].maxQh=Qd/86,4· fh=4642/86,4· 3,0=161l/s
2.1.4 Löschwasser
Der mit Löschwasserbedarf entstehende Spitzenbedarf setzt sich auch dem durchschnittlichen stündlichem Bedarf und dem Löschwasserbedarf zusammen. In den Kern-, Industrie- und Gewerbegebieten der Mittelstadt beträgt der Feuerlöschbedarf 53,3 l/s [5 ].mQh=mQd/86,4=4642/86,4=53,7l/s
maxQh,Feuer=mQh+QFeuer=53,7+53,3=107l/s
Der unter 2.1.3 berechnete maximale Stundenbedarf ist maßgebend.
Bei der Hochbehälterbemessung wird der Löschwasserverbrauch nicht berücksichtigt, da der Gesamtverbrauch größer als 2000 m³/d ist [8 ].
2.2 Bemessung der Brunnenreihe
Die Brunnen werden als vollkommene Brunnen geplant.2.2.1 Sieblinien
UngleichförmigkeitsgradeU1=d60/d10=0,26/0,13=2,0
U2=d60/d10=0,43/0,14=3,0
U3=d60/d10=0,60/0,25=2,4
Da der Ungleichförmigkeitsgrad für alle Sieblinien kleiner oder gleich 3 ist, wird d80 mit einem Filterfaktor von 4-5 maßgebend. Gewählt wird ein Filterfaktor von 4,5. Der Kennkorndurchmesser beträgt 0,35 mm für die maßgebende Sieblinie 1.
d80=0,35mm
Der Schüttkorndurchmesser ergibt sich aus der Multiplikation von Kennkorndurchmesser und Filterfaktor:
0,35· 4,5=1,575mm
Es wird ein Filtersand > 1,0 bis 2,0 mm für die Außenschüttung gewählt, die Körnung der Schüttung am Filterrohr wird > 5,6 bis 8,0 mm gewählt[10 ]1 . Die Schichtdicke wird in beiden Fällen zu 80 mm gewählt.
Der k-Wert ergibt sich nach Hazen wie folgt:
k=0,0116· d10 2=0,0116· 0,132=0,000196m/s
2.2.2 Brunnentiefe
Die Brunnentiefe ergibt sich aus der Distanz von der Geländeoberkante Brunnenreihe zur undurchlässigen Sohle plus der Länge des Sumpfrohres, das sich in der undurchlässigen Sohle anschließt. Ein bis zwei Meter sind übliche Längen für Sumpfrohre (Abbildung 1).
80-10+2 = 72 m
2.2.3 Höhe des Ruhewasserspiegels
Die Höhe H des Ruhewasserspiegels ergibt sich aus der Distanz der NN-Höhen des Ruhewasserspiegels und der undurchlässigen Sohle.
H = 35-10 = 25 m
2.2.4 Schlitzweite
Für ein Filterkorn bis 8,0 mm beträgt die maximale Schlitzweite der Filterrohre 3,0 mm [4 ].2.2.5 Maximale Absenkung
Die maximale Absenkung für wasserverfüllte Schichten geringer Mächtigkeit sollte beschränkt werden [4 ].max s=0,15· H=0,15· 25=3,75m
2.2.6 Filterdurchmesser
Zwei Kriterien bestimmen die Wahl des Filterdurchmessers: Betrieb und Einbau der U-Pumpe, sowie die Gewährleistung des laminaren Strömens im Bereich der Filteröffnungen. Gewählt wird ein Filterdurchmesser von 400 mm. Der Bohrlochdurchmesser sollte das Zweieinhalbfache des Filterrohrdurchmessers betragen [4 ], er ergibt sich somit zu 1000 mm. Daraus resultiert der folgende mittlere Brunnenradius:r=di+da/4=400+1000/4=350mm
Der Durchfluß der Filterrohre pro m Länge beträgt 17 m³/h wenn die Eintrittsgeschwindigkeit 3 cm/s beträgt [4 ].
2.2.7 Ergiebigkeitsgleichung nach Dupuit-Thiem
Die Ergiebigkeitsgleichung nach Dupuit-Thiem lautet [3 ]:Q=( 2H-s) · s· p · kf/ln3000· s· kf/r
Mit den folgenden Einheiten: Die Ergiebigkeit Q in m³/s, die Absenkung s, die Höhe H des Grundwasserspiegels über der Grundwassersohle und den mittleren Brunnenradius r in m, sowie der Durchlässigkeitsbeiwert in m/s.
Da kein Wert für die Gebirgsdurchlässigkeit vorliegt, wird im folgenden näherungsweise der k-Wert verwendet. Die Richtigkeit dieser Näherung, insbesondere im Hinblick auf die sich einstellende Absenkungen muß mit einem Pumpversuch geprüft werden.
Q=( 2· 25-3,75) · 3,75· p · 0,000196/ln3000· 3,75· 0,000196/0,350=0,0175m3/s
2.2.8 Faßbare Wassermenge
Die faßbare Wassermenge läßt sich mit nachstehender Formel ermitteln [4 ]:Qf=2/15· p · r· h· kf
Dabei ist h die Höhe des abgesenkten Grundwasserspiegels über der Grundwassersohle in m. Die faßbare Wassermenge Qf in ergibt sich in m³/s. Übrige Einheiten wie unter 2.2.7.
Qf=2/15· p · 0,350· (25-3,75)· 0,000196=0,0436m3/s
2.2.9 Filterlänge
Die Filterlänge läßt sich aus der Distanz vom Ruhewasserspiegel zur undurchlässigen Sohle abzüglich der Wasserspiegelabsenkung und der Länge des im Bereich der Unterwasserpumpe eingebauten Blindrohres ermitteln (Abbildung 3). Die Länge des Blindrohres wird mit 5 m gewählt. Die maximale Absenkung wird ein Sicherheitszuschlag von 1,25 m erhöht, da der k-Wert nur näherungsweise bestimmt wurde und keine Gebirgsdurchlässigkeit vorliegt.
lFilter=25-3,75-1,25-5=15m
Unter 2.2.6 wurde der maximale Durchfluß pro m Filterrohr mit 17 m³/h bestimmt. Mit diesem Wert kann man den maximalen Durchfluß durch den gesamten Filter berechnen:
QFilter=lFilter· 17m3/h· m=15· 17=255m3/h=0,0708m3/s
Dieser Wert liegt über der Ergiebigkeit, so daß der Filter ausreichend dimensioniert ist.
2.2.10 Anzahl der Brunnen
Für die geplante Wasserversorgung wurde eine Pumpzeit von 18 h gewählt (s. 6.1). Mit dem maximalen Tagesbedarf aus 2.1.2 ergibt sich die erforderliche stündliche Wassermenge:erf Qh=mqxQd/tB=8356m3/d/18h/d=464m3/h
Die Ergiebigkeit der einzelnen Brunnen ist der maßgebende Wert, sie wurde unter 2.2.7 mit 0,0175 m³/s ermittelt, das enspricht 63 m³/h. Damit läßt sich die erforderliche Anzahl an Brunnen ermitteln:
n=erfQh/Qh,Brunnen=464/63=8
Mit einem zusätzlichen Reservebrunnen [12 ] ergeben sich 9 Brunnen. Im Folgenden wird mit n=8 Brunnen gerechnet, der Reservebrunnen soll im normalen Betrieb nicht genutzt werden.
2.2.11 Brunnenabstand
Die Reichweite der Absenkung ergibt sich nach Sichardt wie folgt [4 ]:R=3000· s· kf=3000· 3,75· 0,000196=157,5m
Der Abstand der Brunnen sollte mindestens das Doppelte der Reichweite der Absenkung betragen, damit sich die Brunnen nicht gegenseitig beeinflussen:
erf A=2· R=2· 157,5=315m
Es wird ein Brunnenabstand von 350 m gewählt.
2.3 Bemessung der Rohrleitung U-Pumpe bis Wasserwerk
Abbildung 4 zeigt das Pumpschema sowie die Durchmesser von Steigleitungen und Sammelleitung.
2.3.1 Fließgeschwindigkeiten
Die in Tabelle 3 aufgeführten Richwerte liegen der folgenden Bemessung zugrunde, sie wurden [9 ] entnommen.
Leitung v in m/s Pumpendruckleitungen als Steigleitung im Brunnen 1,5 bis 2,5 Pumpendruckleitungen 1,0 bis 2,0 Pumpensaugleitungen 0,5 bis 1,0
2.3.2 Rauheiten
Eine integrale Rauheit von 0,4 mm wird angesetzt [13 ].2.3.3 Bemessungsdurchflüsse
Mit den in 2.1.1 und 2.1.2 ermittelten Werten ergeben sich pro Brunnen:mQd,Brunnen=mQd/n=4642m3/d· 18h/d/8=32,2m3/h
maxQd,Brunnen=maxQd/n=8356m3/d· 18h/d/8=58,0m3/h
2.3.4 Steigleitungen
Die Steigleitung wird als DN 100 ausgebildet. Die Geschwindigkeiten und Energiegefälle, die sich für den mittleren und maximalen Durchfluß einstellen, lassen sich Tabelle 4 entnehmen.
v in m/s I in m/km mQd 1,14 14,5 maxQd 2,05 44,9
2.3.5 Rohrleitung vom Brunnen zur Sammelstelle
Die Rohrleitung vom Brunnen zur Sammelstelle wird als DN 100 ausgeführt. Die Geschwindigkeiten und Energiegefälle, die sich für den mittleren und maximalen Durchfluß einstellen, lassen sich Tabelle 5 entnehmen.
v in m/s I in m/km mQd 1,14 14,5 maxQd 2,05 44,9
2.3.6 Rohrleitung von der Sammelstelle zum Wasserwerk
Die Rohrleitung von der Sammelstelle zum Wasserwerk wird als DN 300 ausgebildet. Die Geschwindigkeiten und Energiegefälle, die sich für den mittleren und maximalen Durchfluß einstellen, lassen sich Tabelle 6 entnehmen.
v in m/s I in m/km mQd 1,01 2,98 maxQd 1,82 9,24
3 Überprüfung der Rohwasseranalyse nach den Vorgaben der Trinkwasserverordnung und erforderlicher pH-Wert des Trinkwassers
3.1 Vorgaben der Trinkwasserverordnung
Es wird davon ausgegangen, daß die nicht aufgeführten Parameter - insbesondere die Mikrobiologischen - des Rohwassers die Vorgaben der Trinkwasserverordnung einhalten. Die in Tabelle 7 aufgeführten Vorgaben sind ein Auszug aus der Anlage 4 der TrinkwV in der Fassung vom 5. Dezember 1990 [2 ]. Sie gelten für das (aufbereitete) Trinkwasser.
Parameter Grenzwert(e) pH-Wert 6,5-8,0 Calcium 400 mg/l Magnesium 50 mg/l Sulfat 240 mg/l Eisen (zweiwertig) 0,2 mg/l Mangan 0,05 mg/l Temperatur 25 ° C Elektrische Leitfähigkeit bei 25 °C 2000 µ S/cm
3.2 Überprüfung der Analysewerte
3.2.1 Eisen und Mangan
Die Werte für Eisen und Mangan liegen deutlich über den Grenzwerten der Trinkwasserverodnung. Eine entsprechende Aufbereitung ist vorzusehen (s. Abschnitt 4).3.2.2 Summe der Erdalkalien
Die Stoffmengenkonzentration für Magnesium von 0,1691 mmol/l läßt sich wie folgt in eine Massenkonzentration umrechnen:b (Mg2+)=0,1691mmol/l· 28g/mol=4,73mg/l
Analog ergibt sich die Massenkonzentrationen für Calcium:
b (Ca2+)=0,7643mmol/l· 40,1g/mol=30,65mg/l
Die Konzentrationen von Magnesium und Calcium liegen somit unter den Grenzwerten der Trinkwasserverordnung. Die Summe der Erdalkalien beträgt 0,933 mmol/l. Damit handelt es sich um ein weiches Wasser [4 ], das als Trinkwasser gut geeignet ist.
3.2.3 Sulfat
Die Sulfat-Konzentration liegt unter dem Grenzwert der Trinkwasserverordnung.b (SO42-)=0,4288mmol/l· 96g/mol=41,16mg/l
3.2.4 Elektrische Leitfähigkeit
Die Elektrische Leitfähigkeit liegt unter dem Grenzwert der Trinkwasserverordnung.3.3 Überschüssige Kohlensäure
3.3.1 Ionenstärke
Die Ionenstärke IS läßt sich näherungsweise aus der elektrischen Leitfähigkeit berechnen [4 ]:IS=elektr. Leitf. in µ S/cm bei 25oC/62=312/62=5,03mmol/l
3.3.2 p-Wert
Der p-Wert entspricht in etwa der Basenkapazität von 0,2 mmol/l, da der pH-Wert des vorliegenden Wassers zwischen 4,3 und 8,2 liegt.3.3.3 Vorhandenes freies Kohlendioxid
Das vorhandene freie Kohlendioxid erhält man durch die Multiplikation des p-Wertes mit der molaren Masse des Kohlendioxides.b (CO2)=p-Wert· 44g/mol=0,2mmol/l· 44g/mol=8,8mg/l
3.3.4 m-Wert
Der m-Wert entspricht in etwa der Säurekapazität von 0,832 mmol/l, da der pH-Wert des vorliegenden Wassers zwischen 4,3 und 8,2 liegt.3.3.5 Hydrogencarbonate
Die vorhandene Stoffmengenkonzentration an Hydrogencarbonaten entspricht dem m-Wert.c( HCO3-) ~ m-Wert=0,832mmol/l
3.3.6 Zugehöriger Kohlendioxidwert
Der zugehörige Kohlendioxidwert läßt sich über die Tillmans-Gleichung ermitteln [4 ].Für 10°C gilt:
KT=0,0132
Für eine Ionenstärke von 5,03 mmol/l gilt[11 ]:
fT=1,56
CO2 zug=KT/fT· [ c( HCO3-) ] 2· c( Ca2+) · 44=0,0132/1,56· 0,8322· 0,7643· 44=0,197mg/l
3.3.7 Überschüssiges Kohlendioxid
Das überschüssige Kohlendioxid ergibt sich aus der Subtraktion von vorhandenem freien Kohlendioxid und dem zugehörigen Kohlendioxidwert:b ( CO2 ueberschuessig) =8,8-0,197=8,60mg/l
3.4 Erforderlicher pH-Wert
3.4.1 pH-Wert bei Calcitsättigung
pH-Wert der Lösung bei Calcitsättigung nach Austausch von Kohlenstoffdioxid bei 10°C [4 ]:pHA10=8,5
3.4.2 D pH-Wert
Damit der D pH-Wert gleich Null wird, müssen 8,6 mg Kohlendioxid pro Liter Wasser entfernt werden.4 Auswahl und Begründung der Aufbereitungstechnik für das Grundwasser
Für das vorliegende eisenbelastete Grundwasser mit Mangan wird eine offene Belüftung mit nachgeschaltetem Mehrschichtfilter empfohlen [11 ]. Die Filtergeschwindigkeit des Schnellfilters sollte in diesem Fall weniger als 15 m/h betragen, der Filter kann geschlossen oder offen ausgebildet werden. Die Anlagen sollten nicht auf die Grenzwerte der Trinkwasserverordnung, sondern auf die für die Praxis empfohlenen Werte von 0,1 mg/l für Eisen und 0,02 mg/l für Mangan ausgelegt werden.
4.1 Offene Belüftung
Die offene Belüftung wird als mehrstufige Wellbahnbelüftung ausgebildet. Das Verfahren zeichnet sich durch einen geringen Energie- und Platzbedarf und einen hohen Sauerstoffeintrag aus [4 ]. Falls durch die Belüftung kein D -pH-Wert von Null erreicht werden kann, ist eine Nachentsäuerung, z.B. mit Natronlauge vorzusehen.4.2 Zweischichtfilter
Die Aufbereitungstechnik hat im vorliegenden Fall die Aufgabe, Eisen und Mangan aus dem Rohwasser zu entfernen. In der Aufgabenstellung ist vorgegeben, daß ein Zweischichtfilter verwendet werden soll.4.3 Desinfektion
Eine weitere Desinfektion ist nicht notwendig. Sollte sie sich aufgrund der mikrobiellen Untersuchung des vorliegenden Wassers als nötig erweisen, müßte eine entsprechende Desinfektionsanlage, etwa eine Chlorung bemessen werden.5 Bemessung der Aufbereitungstechnik
5.1 Offene Belüftung
5.1.1 Wellbahnbelüfter
Der erforderliche Vordruck einer Wellbahnbelüftung beträgt 2 m Wassersäule. Die Flächenbelastung kann einen Maximalwert von 800 m³ pro Quadratmeter und Stunde entsprechen. Der Wirkungsgrad für den Sauerstoffeintrag liegt zwischen 95 und 100% [4 ]. Der Wirkungsgrad für den Sauerstoffeintrag wird mit 98% angesetzt.5.1.2 Abmessungen
Die Höhe des Modules wird mit 2,5 m angesetzt, der Fließweg durch die Wellbahnen soll 1 m betragen - genug für ausreichenden Sauerstoffeintrag. Kohlenstoffdioxid hingegen wird nicht vollständig ausgetragen [12 ].Unter 2.1.2 wurde der maximale Tagesbedarf mit 8356 m³ bestimmt. Bei einer Pumpzeit von 18 h (s. 6.1)und einer gewählten Querschnittsfläche von 1 m³ ergibt sich die folgende Beschickung:
8356m3/18h· 1m2=464m3/h· m2
Die Beschickung liegt damit deutlich unter dem möglichen Maximalwert.
5.2 Zweischichtfilter
Der Zweischichtfilter wird als offener Schnellfilter ausgebildet.5.2.1 Abmessungen
Die Höhe des Filtermaterials soll 2 m betragen, davon 0,75 m Anthrazit in einer Körnung von 1,6 bis 2,5 mm und 1,25 m Filtersand der Körnung 0,71 bis 1,25 mm. Die Filtergeschwindigkeit soll 7 m/h betragen. Bei einem Durchsatz von 464 m³/h (maxQd, s. 5.1.2) wird die folgende Grundfläche erforderlich:Aerf=Q/v=464m3/h/7m/h=66,3m2
Es werden 3 quadratische Filter mit einer Seitenlänge von 5 m gewählt.
Avorh=3· 5· 5=75m2>Aerf
5.2.2 Materialmenge
Die Filtersand-Schüttdichte wird mit 1500 kg/m³ angesetzt.VS=A· hS=75· 1,25=93,8m3
GS=r S· VS=1,5t/m3· 93,8m3=141t
Die Anthrazit-Schüttdichte wird mit 730 kg/m³ angesetzt.
VA=A· hA=75· 0,75=56,3m3
GA=r A· VA=0,73t/m3· 56,3m3=41t
5.2.3 Filterspülung
In [4 ] sind die folgenden Schritte für die Mehrschichtfilter-Spülung angegeben:- ca. 3 bis 5 Minuten Wasserspülung mit Wassergeschwindigkeiten je nach Korngröße von 30 bis 80 m/h
- Absenken des Wasserstandes bis knapp über Materialoberkante
- ca. 3 bis 5 Minuten Luftspülung mit ca. 60 m/h
- ca. 2 Minuten Verweilzeit zum Entweichen der Luft
- ca. 3 bis 5 Minuten Wasserspülung mit 30 bis 80 m/h (Klarspülung nur bei rein chemisch/katalytischer Filterung)
- Einfiltern des Filters
-
Wasser
25m3· 80m/60min· 5min=166m3 - Luft
25m3· 60m/60min· 5min=125m3
6 Reinwasserpumpen
6.1 Leitungen
Die empfohlene Fließgeschwindigkeit beträgt für Pumpendruckleitungen 1,0 bis 2,0 m/s . Für Pumpensaugleitungen liegt sie im Bereich von 0,5 bis 1,0 m/s (s. Tabelle 3). Der mittlere Tagesverbrauch mQd beträgt 4642m3/d , der maximale Tagesverbrauch maxQd beträgt 8356m3/d . Die Pumpzeit beträgt 18h/d . Die Integrale Rauheit beträgt nach [6 ] 0,1 mm.ki=0,1mm .
6.1.1 Druckleitung
Die Bestimmung der Förderleistung erfolgt unter Verwendung der, in 6.1 dargestellten, Parameter und über das Verhältnis von maximalem Tagesverbrauch und Pumpzeit, beziehungsweise mittlerem Tagesverbrauch und der Pumpzeit.Der maximale Tagesverbrauch ist für die Dimensionierung letztlich ausschlaggebend. Allerdings muß der mittlere Tagesverbrauch in sofern in die Bemessung einfließen, als daß bei eine mittlerer Förderung die empfohlene Fließgeschwindigkeit (s. 6.1) eingehalten werden sollten:
Maximale Förderleistung =maxQd/Pumpzeit =8356m3/d/18h/d=464,22m3/h=128,95l/s
Mittlere Förderleistung =mQd/Pumpzeit=4642m3/d/18h/d=257,89m3/h=71,64l/s
Die empfohlene Fließgeschwindigkeit liegt nach [4 ] im Bereich zwischen 1 und 2 m/s . Für den durchschnittlichen Stundenbedarf liegt die Fließgeschwindigkeit deutlich niedriger. Wählt man aber eine kleinere Nennweite als DN 400, wird eine Dimensionierung der Pumpen äußerst problematisch, da der maximale Stundenbedarf, bei dem die empfohlene Fließgeschwindigkeit im Übrigen eingehalten wird, durch die Pumpen gedeckt werden muß.
50mm 30mm
Mittlerer Tagesverbrauch30mm
Maximaler TagesverbrauchTrinkwasser-Volumen in l/s 71,64 128,95 Strömungsgeschwindigkeit in m/s 0,57 1,03 Integrale Rauheit ki in mm 0,1 0,1 resultierende bezogene Reibungsverlusthöhe in m/km 0,70 3,6 gewählte Nennweite in mm 400 400
Tabelle 8 gibt einen Überblick über die wesentlichen Berechnungsparameter der Druckleitung.
6.1.2 Saugleitung
Tabelle 9 enthält die maßgebenden Berechnungsparameter der Saugleitung.
50mm 30mm
Mittlerer Tagesverbrauch30mm
Maximaler TagesverbrauchTrinkwasser-Volumen in l/s 71,64 128,95 Strömungsgeschwindigkeit in m/s 0,57 1,03 Integrale Rauheit ki in mm 0,1 0,1 resultierende bezogene Reibungsverlusthöhe in m/km 0,70 3,6 gewählte Nennweite in mm 400 400
Auf der Saugseite der Pumpe wird der empfohlene Bereich der Fließgeschwindigkeit von 0,5 - 1,0 m/s (siehe Tabelle 3) eingehalten.
6.2 Erforderliche Pumpenleistung
6.2.1 Geodätische Förderhöhe
Die geodätische Förderhöhe (H geo ) resultiert aus der Höhendifferenz zwischen Hochbehälter (h w,HB,max ) und Wasserwerk (h w,WW ). Hinzugerechnet wird die Differenz zwischen Wasserwerksgeländeoberkante und dem Mindestwasserstand im Pumpensumpf. Wir nehmen diese Größe als 2.0m an.H geo = h w,HB,max - h w,WW + 2.0m
H geo = 130 m ü. NN - 105 m ü. NN + 2.0m
H geo = 27 m
6.2.2 Energiehöhenverluste über der Saugleitung
Unter der Annahme, daß die Saugleitung eine Länge von 10 m besitzt (Anhaltswert nach [4 ], S.241) und unter Zugrundelegung der Werte aus Tabelle 9, können die Energiehöhenverluste berechnet werden. Die Eintrittsöffnung der Saugleitung ist scharfkantig ausgebildet. Daraus folgt nach [4 ]:z e=0.5
Krümmer- und Schieberverluste werden nicht berücksichtigt, da sie wie auch der Eintrittsverlust, einen verschwindend kleinen Verlust darstellen.
Geschwindigkeitshöhe:
hK=n 2/2g= 0.572/2· 9.81m=0.0166m
Reibungsverlusthöhe:
hvr=I· l=0.70m/km · 0.01km=0.0070m
Eintrittsverlusthöhe:
hvE=z e· n 2/2g=0.5· 0.572/2· 9.81m=0.0083m
Gesamtenergieverlusthöhe:
å hv,s=hK+hvr+hvE=0.0166m+0.0070m+0.0083m=0.0319m
6.2.3 Energiehöhenverluste über der Druckleitung
Die Druckleitung erstreckt sich von der Pumpe bis zum Hochbehälter über eine Distanz von 8,5 km. Sonstige Parameter werden aus der Tabelle 8 übernommen. Da Eintrittsverlust, etc. bereits im ki -Wert enthalten sind, reduziert sich der Rechenaufwand.Geschwindigkeitshöhe:
hK=n 2/2g= 0.572/2· 9.81m=0.0166m
Reibungsverlusthöhe:
hvr=I· l=0.70m/km · 8.5km=5.95m
Gesamtenergieverlusthöhe:
å hv,d=hK+hvr=0.0166m+5.95m=5.97m
Bestätigt werden die Ergebnisse in 6.2.2 und 6.2.3 durch die Software Winpump der Fa. RITZ2 .
6.2.4 Resultierende Anlagenförderhöhe
Da es sich bei Pumpensumpf und Hochbehälter um offene Behälter handelt, kann die AusgangsgleichungHA=Hgeo+pa-pe/r · g+n a2-n e2/2· g+Hv
in folgende, in der Praxis übliche, Formel umgewandelt werden:
HA» Hgeo+Hv (nach[4 ], S.168).
Die Anlagenförderhöhe setzt sich also folgendermaßen zusammen:
HA=Hgeo+å hv,s+å hv,d=27.00m+0.03m+5.97m=33.00m
6.3 Pumpenwahl
Mittels Gesamtförderhöhe HA und durchschnittlichem Fördervolumen mQd wird folgende Pumpe ausgewählt:RITZ - Pumpe
Typ 125 - 400.2f
- Pumpenleistungsbedarf = 29.6 kW
- Wirkungsgrad = 78 Prozent
- NPSH (net positive suction head) = 2.6 m
6.3.1 Detaillierte Pumpenfabrikatsangaben der Fa. RITZ
Abbildung 6 stellt Pumpen- und Anlagenkennlinie, Leistungsbedarfes, h - und NPSH-Werte für eine RITZ-Pumpe des Typs 125-400.2f bei einer Drehzahl von n=1470min-1 dar.
Abbildung 7 enthält die Darstellung der Pumpen- und Anlagenkennlinie für zwei parallele RITZ-Pumpen des Typs 125-400.2f mit einer Drehzahl von n=1470min-1 . Die Abbildungen 7 und 6 wurden mit der Software Winpump der Fa. RITZ erstellt.
6.3.2 NPSHA- und NPSHR-Wert
Da in Pumpwerken Kreiselpumpen so aufgestellt sein sollten, daß für den automatischen Betrieb ein sicheres Ansaugen gewährleistet werden kann [12 ], wird der Zulaufbetrieb für die Saugseite der Pumpstation gewählt.
Abbildung 8 stellt in Anlehnung an [4 ] das Schema eines solchen Zulaufbetriebes der Pumpe dar. Dadurch ist die Bedingung, daß die Haltedruckhöhe der Pumpe (NPSHR-Wert) kleiner ist, als die Haltedruckhöhe der Anlage (NPSHA-Wert) erfüllt:
NPSHASaugbetrieb=pe+pb-pD/r · g+v2/2· g-Hv,s-Hs,geo nach [4 ]
NPSHAZulaufbetrieb=pe+pb-pD/r · g+v2/2· g-Hv,s+Hz,geo nach [4 ]
Aus den beiden Gleichungen geht hervor, daß durch die Addition von Hz,geo beim Saugbetrieb im Gegensatz zur Subtraktion von Hs,geo im Zulaufbetrieb eine größere Anlagenhaltedruckhöhe erreicht wird.
6.3.3 Leistungsbedarf der Pumpen
Bei einem Wirkungsgrad der Pumpen von h =78.0 läßt sich der Leistungsbedarf bestimmen zu:PP=r · g· Q· HA/1000· h (nach [4 ], S.183).
Nach dieser Gleichung und bei einem Wirkungsgrad der Pumpen von h =78,8 , läßt sich der Leistungsbedarf, ergibt sich folgender Pumpenleistungsbedarf für den hier anliegenden Tagesmittelwasserverbrauch und die Anlagenförderhöhe:
PP=1000kg/m3· 9,81m/s2· 71,64l/s· 33,00m/1000· 0,78=29,7kW (nach [4 ], S.183)
Dieser Wert entspricht der Berechnung durch die RITZ-Pumpen-Software.
6.4 Elektromotoren
Bei vorhandenen Parametern, wie einem durchschnittlichen Wirkungsgrad des E-Motors von h M=0,875 [4 ], einer in 6.3.3 ermittelten Bedarfsleistung PP=29,7kW und einer, aus dem Pumpenleistungsbedarf resultierenden Leistungsreserve von 15 Prozent (siehe Tabelle 10), läßt sich die erforderliche Elektromotorleistung ermitteln:PM=1,15· 29,7kW/0,875=39,1kW , nach[4 ]
Pumpenleistungsbedarf in kW praxisbezogene Leistungsreserve bis 7,7 kW ~ 20% 7,5 - 40 kW ~ 15% > 40 kW ~ 10%
7 Bemessung des Hochbehälters
Im Folgenden wird die Planung und Dimensionierung Hochbehälters in Form eines Durchlaufbehälters dargestellt. Durchlaufbehälter sind Wasserspeicher, die zwischen der Wassergewinnung und dem Wasserversorgungsgebiet liegen und die durch konstant bleibende Förderhöhen für die Pumpen und konstante Druckverhältnisse im Versorgungsnetz gekennzeichnet sind.7.1 Bemessungsrelevante Parameter
Tabelle 11 enthält die wesentlichen Parameter zur Hochbehälterbemessung.
Werte Einwohnerzahl 23155 durchschnittlicher Wasserverbrauch 0,19m/E· d3 Feuerlöschreserve entfällt, weil maxQd>2000m3 -- Rohrleitungslänge WW bis HB 8,5km geodätische Förderhöhe 27,0m Stündlicher Wasserverbrauch V s. Tabelle 12
7.2 Tabellarische Bemessung
In Anlehung an [4 ] wird in Tabelle 12 die Bemessung des Hochbehälters durchgeführt.
Uhrzeit Pumpe von-bis V å V å Vkorrekt F F-V å (F-V) 0 - 1 1.8 1.8 1.8 5.56 3.77 3.77 1 - 2 1.6 3.4 3.4 5.56 3.97 7.73 2 - 3 1.5 4.9 4.9 5.56 4.07 11.8 3 - 4 1.6 6.5 6.5 5.56 3.97 15.77 4 - 5 1.9 8.4 8.3 5.56 3.67 19.44 5 - 6 3.0 11.4 11.3 5.56 2.58 22.01 6 - 7 4.8 16.2 16.1 5.56 0.79 22.80 7 - 8 6.0 22.2 22.0 5.56 -0.40 22.40 8 - 9 6.8 29.0 28.8 5.56 -1.20 21.20 9 - 10 6.4 35.4 35.2 5.56 -0.80 20.40 10 - 11 6.2 41.6 41.3 5.56 -0.60 19.80 11 - 12 6.0 47.6 47.3 5.56 -0.40 19.40 12 - 13 6.4 54.0 53.6 5.56 -0.80 18.60 13 - 14 5.8 59.8 59.4 -5.76 12.84 14 - 15 5.4 65.2 64.7 -5.36 7.48 15 - 16 4.9 70.1 69.6 -4.87 2.61 16 - 17 4.6 74.7 74.2 -4.57 -1.96 17 - 18 4.5 79.2 78.6 -4.47 -6.43 18 - 19 4.7 83.9 83.3 -4.67 -11.09 19 - 20 4.1 88.0 87.4 5.56 1.48 -9.61 20 - 21 3.8 91.8 91.2 5.56 1.78 -7.83 21 - 22 3.6 95.4 94.7 5.56 1.98 -5.85 22 - 23 3.1 98.5 97.8 5.56 2.48 -3.37 23 - 24 2.2 100.7 100.0 5.56 3.37 0
Dabei sind Wasserbedarf V , Fördermenge F und Förderüberschuß F-V je Stunde gemeinsam mit dem Speicherinhalt å (F-V) in Prozent von maxQ aufgeführt.
7.3 Auswertung
In Tabelle 12 wird die Wasserverteilungskurve aus Anlage 3 der Aufgabenstellung ausgewertet. Für jede Stunde wird der prozentuale Anteil der Tagesabgabe abgegriffen. Anschließend werden diese Stundenwerte aufsummiert. Da die Werte beim Abgreifen zwangsläufig eine Abweichung vom Realwert haben, wird der Gesamtfehler auf die Stunden umgeschlagen. Die prozentuale Fördermenge der Pumpen wird für die entsprechenden Stunden in der nächsten Spalte aufgetragen. Anschließend wird der stündliche Anteil der Tagesabgabe von der stündlichen Fördermenge der Pumpen abgezogen. Zuletzt wird der prozentuale Speicherinhalt über die Aufsummierung des Förderüberschusses gebildet. Der maximale und minimale prozentuale Speicherinhalt wird übernommen und sein Betrag gebildet. Die beiden Werte werden addiert und gehen als Faktor in die folgende Berechnung ein:| -0.1109| +0.2280=0.3390
Da sich die Speicherbemessung nach dem maxQd=8356m3 (s. 2.1.2) richtet, gilt:
8356m3· 0.3390=2832m3
Gewählter Speicherinhalt:
V=3000m3
8 Maßstabsgerechte Zeichnung des Hochbehälters
Anlage D enthält eine Übersicht über die in Brillenform ausgeführten Hochbehälter. Anhang E zeigt einige Details der Konstruktion.9 EDV-Berechnung eines Verteilungsnetzes
9.1 Annahmen
- Es wird davon ausgegangen, daß die für den Hochbehälter angegebene Höhe die Wasserspiegelhöhe für die auszuführende Berechnung ist.
- Weiterhin wird angenommen, daß die angegebenen Entnahmemengen die für die Berechnung maßgeblichen sind.
- Da keine weiteren Angaben gemacht wurden, wird auf eine Betrachtung unterschiedlicher Betriebszustände (wie normalerweise zur Bemessung von Rohrnetzen üblich) verzichtet.
- Es sollen maximal dreigeschossige Gebäude im Versorgungsgebiet vorhanden sein.
- Die Rohrleitungen sollen in PN 10 ausgeführt werden.
9.2 Bemessungsgrundsätze
In [4 ] ist für dreistöckige Bebauung ein erforderlicher Versorgungsdruck vor dem Wasserzähler von 3,0 bar angegeben. Dieser Druck wird als Mindestdruck für alle berechneten Knoten gefordert. Der maximal zulässige Druck beträgt für die gewählte Druckstufe 8 bar, dieser Wert berücksichtigt Druckstöße mit bis zu 20 m Druckhöhe.Wirtschaftliche Fließgeschwindigkeiten für unterschiedliche Rohrdurchmesser sind in [12 ] aufgeführt. Diese wurden zur Orientierung herangezogen. Zur Vermeidung von Stagnation sollte eine Mindestgeschwindigkeit von 0,1 m/s eingehalten werden [4 ].
9.3 Netzwerk
Abbildung 9 enthält die im weiteren verwendeten Strang- und Knotennummern. Eine solche Festlegung war sinnvoll, um die Berechnungen in den verschiedenen Programmen schnell vergleichen zu können.
9.4 Berechnung mit ghydraulic
Das von den Autoren entwickelte ``Open Source''-Programm ghydraulic wurde inspiriert durch den in [1 ] veröffentlichten Beitrag von Bernhard Kunst, ``Das EDV-Programm für den PC, ein Hilfsmittel zur Früherkennung von hydraulischen Schwachstellen im Rohrnetz''. Das dort im BASIC- und FORTRAN-Quelltext enthaltene Programm NETZY diente als Vorlage für ghydraulic.Weiterhin verwendet wurde ein DVGW-Merkblatt zur Berechnung von Rohrnetzen mit elektronischen Datenverarbeitungsanlagen [7 ]. Als Programmiersprache kommt C++ zum Einsatz, das Format der Eingabedaten ist XML, ein an HTML angelehnter Industriestandard. Die Vorteile von XML liegen auf der Hand: Die Dateien lassen sich von Hand editieren, durch Standard-Software in ihrer Konsistenz überprüfen und in andere XML-Formate konvertieren. Mit Hilfe spezieller Format-Vorlagen lassen sich XML-Daten in der neuesten Generation von Internetbrowsern komfortabel darstellen.
Anhang A enthält die XML-Datei für das vorliegende Netzwerk.
Die Homepage von ghydraulic ist im Internet unter http://ghydraulic.sourceforge.net zu finden. Dort finden sich weitere Informationen, Beispieldaten, Versionen des Programmes für Microsoft Windows und Linux sowie die Quelltexte des Programmes. Es bleibt zu hoffen, daß sich andere Studenten an dieser Software ``made in Suderburg'' beteiligen.
9.5 Berechnung mit Barthauer CROSS
Die Ergebnisse der Berechnung mit dem Programm Barthauer CROSS finden sich im Anhang C.9.6 Berechnung mit EPANET
EPANET ist ein frei erhältliches leistungsfähiges Rohrnetzberechnungsprogramm der US Environmental Protection Agency3 . Aus dem Internet wurde zur Berechnung die aktuelle Version 2.0d heruntergeladen. Sie läßt sich problemlos unter Microsoft Windows installieren.Die mit EPANET erzeugte Abbildung 10 gibt einen Überblick über die Druckverhältnisse im vorliegenden Rohrnetz. Für das vorliegende einfache Rohrnetz ist der Aussagegehalt dieser Darstellung jedoch beschränkt.
9.7 Berechnung mit Pipe 2000
Pipe 2000 ist ein an der Universität von Kentucky entwickeltes Rohrnetzberechnungsprogramm. Es ist kommerziell erhältlich. Eine Demoversion (beschränkt auf max. 30 Leitungen) ist kostenlos im Internet4 erhältlich. Mit einer solchen Demoversion erfolgte die vorliegende Berechnung. Wie EPANET verfügt Pipe 2000 über eine grafische Benutzeroberfläche.Anhang B enthält das Protokoll der Pipe 2000-Berechnung.
9.8 Vergleich der Berechnungen
Knoten ghydraulic EPANET Pipe 2000 CROSS 1 62,6 63,7 63.7 63,9 2 55,9 56,6 56.4 57,0 3 55,8 56,4 56,3 56,9 4 51,5 51,8 51,7 52,4 5 51,8 52,2 52.0 52,8 6 45,7 45,0 44.8 46,3 7 35,4 33,4 32.9 36,4
Die in den Tabellen 13 und 14 aufgeführten Berechnungsergebnisse der einzelnen Programme zeigen, daß ghydraulic durchaus leistungsfähig ist und brauchbare Ergebnisse liefert.
Strang ghydraulic EPANET Pipe 2000 CROSS 1 0,99 1,00 0.99 0,92 2 1,02 1,03 1,03 0,97 3 1,12 1,12 1,12 1,06 4 0,07 0,63 0,90 0,08 5 0,98 0,99 1,34 0,93 6 0,89 0,90 0,98 0,85 7 0,13 0,14 0,18 0,13 8 1,33 1,34 1,11 1,26 9 1,44 1,44 1,44 1,35 10 1,33 1,13 1,13 1,02 11 0,84 0,85 0,85 0,74
10 Erläuterungsbericht
10.1 Brunnen
Als Alternative zur der entworfenen klassischen Brunnenreihe könnte man z.B. untersuchen, ob sich mit Horizontalfilterbrunnen eine kostengünstigere Lösung herstellen lassen würde.10.2 Aufbereitung
Alternativ zu der gewählten Anlagentechnik hätte auch ein geschlossener Schnellfilter mit einem Zwischenpumpwerk zum Einsatz kommen können. Mit einer geschlossenen Belüftung wäre auch ein geschlossener Schnellfilter ohne Zwischenpumpwerk denkbar.Da in der Literatur (s. Abschnitt 4) jedoch eine offene Belüftung empfohlen wurde, kam es zu der gewählten Anordnung.
10.3 Reinwasserpumpen
Das komplexe Wechselspiel zwischen Pumpen, Pumpzeit und Hochbehältergröße ist prädestiniert für einen Kostenvergleich. Die durchgeführte Bemessung muß deshalb eine vorläufige bleiben, für eine wirkliche Planung müßten weitere Alternativen untersucht werden.Eine solche Alternative wäre beispielsweise die Drehzahlsteuerung einer Pumpe, um für das erforderliche Fördervolumen optimal arbeiten zu können. Gegenüber einer Schiebersteuerung ließen sich so Energieverluste einsparen.
Wie in allen Aufgabenteilen kann hier im Rahmen dieser Ausararbeitung keine komplette Planung erfolgen, eine Vielzahl von Details, wie z.B. das Druckstoßproblem bleiben unberücksichtigt.
10.4 Hochbehälter
Anstelle der gewählten Bauform des Hochbehälters wäre z.B. auch ein rechteckiger Grundriß möglich. Hier wäre wiederum ein Kostenvergleich notwendig: Rentiert sich die aufwendigere Bauform runder Hochbehälter durch einen geringeren Materialverbrauch gegenüber einem Rechteckigem?10.5 Rohrnetzberechnung
Daß für den Strang 4 ein Durchmesser von DN 100 gewählt wurde, obwohl die Geschwindigkeit z.T. unter der Mindestgeschwindigkeit liegt und mit einem kleinen Durchmesser die Geschwindigkeit hätte erhöht werden können, ist begründet: Eine kleiner dimensionierte Leitung hätte kaum das Potential eine leistungsfähige Masche auszubilden.Ein Problem bei der vorliegenden Modellierung des Netzwerkes ist, daß Entnahmen z.B. der Stränge 4 und 7 auf die entsprechenden Endknoten übertragen wurden. Im Rechenmodell tauchen diese Entnahmen gar nicht mehr als Durchfluß in dem Strang auf, in dem sie entnommen wurden. Hier macht es sind, ein detaillierteres Rechenmodell zu benutzen. Daß nicht alle Programme eine so geringe Fließgeschwindigkeit ermittelt haben verdeutlicht das Problem.
References
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Vulkan-Verlag, Essen, 1989.
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Lebensmittelbetriebe (Trinkwasserverordnung - TrinkwV).
BGBl. 1/1991, 1990.
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Erich Bieske.
Bohrbrunnen.
Oldenbourg, München, 1992.
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Wasserversorgung.
B.G. Teubner, Stuttgart, 1998.
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Arbeitsblatt W 405, Bereitstellung von Löschwasser durch
die öffenliche Trinkwasserversorgung.
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Rohrleitungen und Rohrnetzen; Druckverlust-Tafeln für
Rohrdurchmesser von 40-2000 mm.
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Datenverarbeitungsanlagen, Arbeitsblatt GW 303.
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Arbeitsblatt W 311, Planung von Wasserbehältern;
Grundlagen und Ausführungsbeispiele.
Eschborn, 1988.
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Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches.
Merkblatt W 403: Planungsregeln für Wasserleitungen und
Wasserrohrnetze.
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Grombach/Haberer/Merkl/Trüeb.
Handbuch der Wasserversorgungstechnik.
Oldenbourg, München, 1993.
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Stimmelmayr F. Brendel G. Mutschmann, J.
Taschenbuch der Wasserversorgung.
Vieweg, Braunschweig, 2000.
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- Schneider. Bautabellen für Ingenieure. Werner Verlag, 1998.
A ghydraulic XML Daten
<?xml version="1.0"?><NETWORK_SYSTEM name="hauptverteilungsnetz" creator="sdteffen">
<nodes>
<node type="UnkownPressure" elevation="65" demand="-11.3">1</node>
<node type="UnkownPressure" elevation="70" demand="-15.5">2</node>
<node type="UnkownPressure" elevation="70" demand="-17.9">3</node>
<node type="UnkownPressure" elevation="73" demand="-14.3">4</node>
<node type="UnkownPressure" elevation="73" demand="-16.7">5</node>
<node type="UnkownPressure" elevation="75" demand="-190">6</node>
<node type="UnkownPressure" elevation="80" demand="-15.5">7</node>
<node type="ConstantPressure" elevation="130" demand="0.0" pressure="1">8</node>
</nodes>
<lines>
<line from="8" to="1" length="1000" diameter="0.600" roughness="0.0001">1</line>
<line from="1" to="2" length="1000" diameter="0.400" roughness="0.0001">2</line>
<line from="1" to="3" length="900" diameter="0.400" roughness="0.0001">3</line>
<line from="3" to="2" length="1400" diameter="0.100" roughness="0.0001">4</line>
<line from="3" to="4" length="800" diameter="0.400" roughness="0.0001">5</line>
<line from="2" to="5" length="800" diameter="0.400" roughness="0.0001">6</line>
<line from="4" to="5" length="1400" diameter="0.100" roughness="0.0001">7</line>
<line from="5" to="6" length="1000" diameter="0.300" roughness="0.0001">8</line>
<line from="4" to="6" length="800" diameter="0.300" roughness="0.0001">9</line>
<line from="4" to="7" length="800" diameter="0.100" roughness="0.0001">10</line>
<line from="6" to="7" length="800" diameter="0.100" roughness="0.0001">11</line>
</lines>
</NETWORK_SYSTEM>
B Pipe 2000 Berechnungsprotokoll
* * * * * * * * * * K Y P I P E 4 * * * * * * * * * ** *
* University of Kentucky Network Modeling Software *
* *
* Copyrighted by KPFS 1998 *
* Version 1.01 *
* *
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
INPUT DATA FILENAME -------------- C:PROGRA~1PIPE2000UNTITLED.DT2
TABULATED OUTPUT FILENAME -------- C:PROGRA~1PIPE2000UNTITLED.OT2
POSTPROCESSOR RESULTS FILENAME --- C:PROGRA~1PIPE2000UNTITLED.RS2
************************************************
S U M M A R Y O F O R I G I N A L D A T A
************************************************
U N I T S S P E C I F I E D
FLOWRATE ............ = liters/second
HEAD (HGL) .......... = meters
PRESSURE ............ = kpa
THE DARCY WEISBACH HEAD LOSS EQUATION IS USED, THE KINEMATIC VIS. = .0000013
P I P E L I N E D A T A
STATUS CODE: XX -CLOSED PIPE CV -CHECK VALVE
P I P E NODE NAMES LENGTH DIAMETER ROUGHNESS MINOR
N A M E #1 #2 (m) (mm) COEFF. LOSS COEFF.
-------------------------------------------------------------------------------
P-1 J-1 R-8 1000.00 600.00 .1000 .00
P-10 J-4 J-7 800.00 100.00 .1000 .00
P-11 J-6 J-7 800.00 100.00 .1000 .00
P-2 J-1 J-2 1000.00 400.00 .1000 .00
P-3 J-1 J-3 900.00 400.00 .1000 .00
P-4 J-2 J-5 800.00 400.00 .1000 .00
P-5 J-5 J-6 1000.00 300.00 .1000 .00
P-6 J-3 J-4 800.00 400.00 .1000 .00
P-7 J-4 J-5 1400.00 100.00 .1000 .00
P-8 J-3 J-2 1400.00 100.00 .1000 .00
P-9 J-4 J-6 800.00 300.00 .1000 .00
E N D N O D E D A T A
NODE NODE EXTERNAL JUNCTION EXTERNAL
NAME TITLE DEMAND ELEVATION GRADE
(l/s) (m) (m)
--------------------------------------------------------------
J-1 11.30 65.00
J-2 15.50 70.00
J-3 17.90 70.00
J-4 14.30 73.00
J-5 16.70 73.00
J-6 190.00 75.00
J-7 15.50 80.00
R-8 ---- 120.00 130.00
S Y S T E M C O N F I G U R A T I O N
NUMBER OF PIPES ...................(p) = 11
NUMBER OF END NODES ...............(j) = 7
NUMBER OF PRIMARY LOOPS ...........(l) = 4
NUMBER OF SUPPLY NODES ............(f) = 1
NUMBER OF SUPPLY ZONES ............(z) = 1
================================================================================
RESULTS OBTAINED AFTER 7 TRIALS: ACCURACY = .00381
S I M U L A T I O N D E S C R I P T I O N (L A B E L)
P I P E L I N E R E S U L T S
STATUS CODE: XX -CLOSED PIPE CV -CHECK VALVE
P I P E NODE NUMBERS FLOWRATE HEAD MINOR LINE HL/
N A M E #1 #2 LOSS LOSS VELO. 1000
(l/s) (m) (m) (m/s) (m/m)
-------------------------------------------------------------------------------
P-1 J-1 R-8 -281.20 1.29 .00 .99 1.29
P-10 J-4 J-7 8.84 11.74 .00 1.13 14.67
P-11 J-6 J-7 6.66 6.87 .00 .85 8.59
P-2 J-1 J-2 129.13 2.24 .00 1.03 2.24
P-3 J-1 J-3 140.77 2.38 .00 1.12 2.64
P-4 J-2 J-5 112.77 1.39 .00 .90 1.73
P-5 J-5 J-6 94.64 5.26 .00 1.34 5.26
P-6 J-3 J-4 123.73 1.65 .00 .98 2.07
P-7 J-4 J-5 -1.42 .71 .00 .18 .51
P-8 J-3 J-2 -.87 .30 .00 .11 .21
P-9 J-4 J-6 102.02 4.86 .00 1.44 6.08
E N D N O D E R E S U L T S
NODE NODE EXTERNAL HYDRAULIC NODE PRESSURE NODE
NAME TITLE DEMAND GRADE ELEVATION HEAD PRESSURE
(l/s) (m) (m) (m) (kpa)
------------------------------------------------------------------------------
J-1 11.30 128.68 65.00 63.68 624.50
J-2 15.50 126.44 70.00 56.44 553.49
J-3 17.90 126.30 70.00 56.30 552.16
J-4 14.30 124.65 73.00 51.65 506.53
J-5 16.70 125.05 73.00 52.05 510.48
J-6 190.00 119.79 75.00 44.79 439.24
J-7 15.50 112.92 80.00 32.92 322.80
R-8 ---- 129.97 120.00 9.97 97.78
S U M M A R Y O F I N F L O W S A N D O U T F L O W S
(+) INFLOWS INTO THE SYSTEM FROM SUPPLY NODES
(-) OUTFLOWS FROM THE SYSTEM INTO SUPPLY NODES
NODE FLOWRATE NODE
NAME (l/s) TITLE
--------------------------------------------
R-8 281.20
NET SYSTEM INFLOW = 281.20
NET SYSTEM OUTFLOW = .00
NET SYSTEM DEMAND = 281.20
***** HYDRAULIC ANALYSIS COMPLETED *****
C Barthauer Cross Berechnungsprotokoll
D Übersicht Hochbehälter
E Details Hochbehälter
- 1
- Nach Absprache mit dem Prüfer wurde die Fassung der Norm aus dem Jahr 1972 statt der Neufassung aus dem Jahr 1998 verwendet.
- 2
- Winpump ist kostenlos im Internet erhältlich - http://www.ritz-pumpen.de
- 3
- http://www.epa.gov/ORD/NRMRL/wswrd/epanet.html
- 4
- http://www.kypipe.com
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