Bevezetés. Diplomamunka. Hakstol Dávid. 1. A diplomamunka célkitűzése

Átírás

1 Bevezetés 1. A diplomamunka célkitűzése Cegléd vízellátását 11 db mélységi fúrt kút biztosítja. Ebből jelenleg 8 van üzemben, a többi tartalék. A jövőben, a városfejlesztési beruházásoknak köszönhetően több olyan létesítmény is megépítésre kerül, amely jelentősen befolyásolhatja a város jelenlegi ivóvízhálózatának hidraulikai viselkedését. Ilyen például a Cegléd északi részén épülő új ipari park, vagy a régi laktanya helyén épülő 4 emeletes panelházak. Ezeknek egy része már ma is használatban van. A feladat célja egyrészt a jelenlegi (2009) vízellátó rendszer állapotának, másrészt a távlati (2019), ipari és lakóparkkal kibővült város vízhálózatának hidraulikai felülvizsgálata. A megváltozott vízigények és rendszerkialakítás miatt javaslatot teszek a szükséges fejlesztésekre, rekonstrukciós beavatkozásokra. 2. Tervezési terület ismertetése Pest megye déli, délkeleti felének regionális központja Cegléd. A város területe a Gerje-Perje síkot és a Pilisi-Alpári homokhát északi részét érinti, a barna erdei talaj, a mezőségi csernozjom és a Duna-Tisza közi homok egyaránt megtalálható. Területe igen nagy, a magyar városok sorában a 13. helyen áll, mintegy 245 km ábra Cegléd térkép - 3 -

2 Ennek ellenére igaz, hogy a város környéke sík jellegű, a 100 m-es tengerszintfeletti vonal áthalad a város határában, de néhány km-en belül a 120 m-es, és 90 m-es szintvonal is megtalálható. A városban a legmagasabb pont a Kálvária temetőben van (106 mbf.), a legmélyebb pont a Cigányszék-Süppedéki tó környékén (89 mbf). 2. ábra Cegléd belváros Cegléd éghajlata mérsékelten kontinentális, a szárazföldi és szibériai hatások kevésbé jellemzőek, az óceáni és mediterrán befolyások egyre markánsabban jelentkeznek. Februárban igen nagy, júniusban igen kicsi a hőingadozás, október 21-től április 17-ig fagyok várhatók Cegléd környékén - ennek mind mezőgazdasági, mind építészeti értelemben nagy jelentősége van. Az átlaghőmérséklet 10,7 C, ettől a közigazgatási határon belül 0,4-0,9 C eltérés lehetséges, az évi csapadékmennyiség 536 mm-es átlaga viszont igen nagy szélsőségeket takarhat, hiszen 1992-ben közel 35 %-kal kevesebb csapadék hullott, mint más években, de szélsőségesen vizes, belvizes évek is előfordultak az elmúlt 90 esztendőben. A Gerje-patak 1963-ban árvizet okozott, de azóta többször kiszáradt a nyári hónapokban. A termál- és gyógyvíz kincs is jelentős Cegléd környékén, részben hasznosítva vagy a felhasználás tervezési szakaszában, nem kedvezőtlenek a város és a környező települések hidrotermikus adottságai. A felső pannon rétegek errefelé kb m vastagságúak, amelyek C -os termálvizet képesek adni. A Vikuv törzskönyvek alapján itt 14 termálkút található, C -os vizet szolgáltatnak. Abony, Albertirsa, Dánszentmiklós, Tápiógyörgye, Tápiószentmárton, Törtel és Nagykőrös további 24 kútja jelzi, hogy bőséggel akad termálvíz ebben a régióban

3 3. ábra Ceglédi Aquapark Cegléd beépítetlen részeire a mezőgazdasági hasznosítás a jellemző, a szántók és a legelők, az ún. feketeföldön helyezkednek el. Régi hagyománya van a nyári tanyás gazdálkodásnak illetve a homoki részeken a szőlő- és gyümölcstermesztésnek. Öntözési lehetőség csak a kertészeti kultúrákban van, itt a csőkutak nagy száma segíti a hobbikertészeteket, gazdálkodókat, a Gerje-patak csak Ceglédbercelnél élteti a réteket. Cegléd DK-Pest megye jól megközelíthető városa a vasúti fővonalak (100-as és 120-as) találkozásánál és a 4-es számú főközlekedési útvonal mellett fekszik. Mivel beépített részei nagyjából kör alakúak, a település minden irányból jól fejleszthető

4 4. ábra 100-as és 120-as vasúti fővonalak elágazása Jelenlegi és távlati rendszerkialakítás 3. Meglévő rendszer ismertetése Cegléden város közműves vízellátása 1969-ben kezdődött. Azóta összesen 11 db mélyfúrású kút épült meg, amiből jelenleg 8 db üzemel. 2 kút a vízmű telepen belül helyezkedik el, ezekben 2-2 szivattyú található. A vízmű telepi 2 kút vízkezelésére vasmangántalanító rendszer került megépítésre, amely azonban jelenleg üzemen kívül van. Ennek oka később ismertetésre kerül. A 4 szivattyú közül az egyik képes direkt módon a hálózatba is dolgozni, vízkezelés nélkül. A kútsoron elhelyezkedő többi kút szivattyúja egyenesen a hálózatba termel. Az említett szivattyúk nem csupán Cegléd, hanem a közeli Budai úti térség vízellátását is biztosítják. Ezért a Budai úti részen a megfelelő nyomás biztosításához nyomásfokozó épült. A rendszer működését jelenleg 2 db nagy teljesítményű hálózati szivattyú biztosítja, amelyek a vízmű telepi medencéből továbbítják a vizet. A hálózati nyomást és a víz tárolását 1 db térszíni tározó, és 2 db víztorony biztosítja. A térszíni tározó lényegében egy 3 részből álló medence (össz m3), amely a vízmű telepen található, a vas-mangántalanító után. A víztornyok közül az egyik Cegléd belvárosában található 600 m3-es vasbeton szerkezetű, csonkakúp alakú tározó, a másik pedig a Budai úti térségben található 50 m3-es acélszerkezetű hidroglóbusz. A rendszerben tehát 2 nyomászóna van. A jelenlegi rendszer működési elve a 8. ábrán, a magassági elrendezés a 9. ábrán látható

5 5. ábra Belvárosi víztorony 6. ábra Vízmű telepi térszíni tározó - 7 -

6 Kútsor Vízműtelep 7. ábra Cegléd város ivóvízhálózatának helyszínrajza, a 2 nyomászónával - 8 -

7 Jelen funkcionális séma - 9 -

8 Magassági elrendezés, működési vázlat

9 Az elosztóhálózat nagy részét AC anyagú csövek alkotják, de előfordulnak KM-PVC, acél, és PE csövek is. A gerincvezetéket as acél csövek alkotják, amelyek a kutaktól egészen a belvárosig terjednek. 10. ábra Vezetékhálózat átmérőviszonyai 3.1. Vízbeszerzés, gépészet Az előző pontban említett kutak, szivattyúk, nyomásfokozók adatait az 1. táblázat tartalmazza

10 1. táblázat

11 11. ábra Vízműtelepi 1. sz. kút 12. ábra Vízműtelepi 13. sz. kút

12 13. ábra Hálózati szivattyúk 14. ábra Hálózati szivattyúk és zárjaik

13 3.2. Vízkezelés, tisztítótechnológia Az alföldi mélyfúrású kutakra általánosan jellemző a magasabb vas és mangán tartalom. Ez a ceglédiek esetében azt jelenti, hogy a víz vastartalma a 0,2 mg/l-es, mangántartalma a 0,05 mg/l-es határérték környékére tehető (15. ábra). Azonban az üzemeltető mégis úgy döntött, hogy elindítja a vas-mangántalanító rendszer kiépítését. Ez a beruházás több ütemben valósult volna meg, azonban anyagi okokból csak az I. ütem épült ki. A gyakorlatban ez az jelentette, hogy a vízmű telepi 2 kút 4 szivattyúját a vas-mangántalanítóra kötötték rá, míg a többi kút (kútsor) egyenesen a hálózatra dolgozott. A keveredett víz hatására olyan vízminőségi romlás következett be, amely teljesen fölöslegessé tette a vas-mangántalanító kiépítését. A szakemberek rájöttek a problémára: A Fe2+ és a Mn2+ ionok oxidálásához használatos KMnO4 egy része kikerül a vas-mangántalanító rendszerből, majd az összeköttetés miatt keveredik a mélységi kutakból érkező tiszta vízzel. Innen ugyanaz az oxidációs folyamat játszódik le, mint korábban a szűrőben, csak éppen a hálózatban. Számos panasz érkezett a fogyasztóktól a vízcsapokon keresztül kifolyó kicsapódott, sárgás színű Fe(III) vegyület maradványokról, így meg is szűnt a vas-mangántalanító működése, jelenleg is üzemen kívül van. A technológiai folyamatábra a 17. ábrán látható Üzemelő kutak Fe2+ és Mn2+ tartalma Fe2+ (µg/l) Mn2+ (µg/l) /A 11 11/A ábra Kutak vas-és mangántartalma

14 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Üzemelő kutak NH4+ tartalma /A 11 11/A NH4+ (mg/l) 16. ábra Kutak ammónium-ion tartalma A másik probléma az egyes kutaknál nagy koncentrációban előforduló ammóniumion (16.ábra). Látható, hogy a 11/A jelű és a 12 jelű kutak NH4+ tartalma a 0,5 mg/l-es határértéket lényegesen meghaladja. Azonban az Üzemeltető részemre bocsátotta az ÁNTSZ-nek küldött tározókban és fogyasztóknál mért vízmintavételi eredményeket. Az eredmények azt mutatják, hogy a fogyasztókhoz eljutó NH4+ tartalom mindenhol határérték alatt van, így az Üzemeltető nem alkalmaz ammónium eltávolítást, a koncentrációját szivattyúk be és kikapcsolásával szabályozza. A mérések alapján az is kimutatatható, hogy a közvetlen veszélyt is jelentő NO2- koncentráció szintén az egész településen kevesebb, mint 0,02 mg/l. Ebből tehát arra lehet következtetni, hogy a hálózat nem hajlamos a nitrifikációra. A magas NH4+ tartalom miatt a vízkezelésben időszakos klórozást alkalmaznak

15 - 17 -

16 18. ábra A 4 db szűrőtartály egyike a hozzá tartozó gépészettel 19. ábra Vas-mangániszap ülepítő medence

17 4. Távlati rendszerkialakítás ismertetése A jelenlegi rendszerben több gyengepont is van. A legmelegebb nyári időszakokban (pl es év) óracsúcs idején a látszólag nagy kapacitástartalék ellenére is határon volt az ivóvíz szolgáltatás, a víztorony rohamosan ürült. Ezen kívül a távlati kialakításban gondoskodni kell a jövőben építendő ipari és lakópark vízigényeivel megnövelt ivóvíz biztosításáról is. 20. ábra Távlati állapotban létesítendő ipari és lakópark A fentebbi problémák elkerülése végett, illetve a rendszer központosítása érdekében az Üzemeltető beavatkozást tervez. A cél az, hogy minden kút egységesen, direkt módon a vízmű telepi térszíni tározóba termeljen, majd onnan a hálózati szivattyúk nyomják a hálózatba a vizet. A tervezett, távlati kialakítás a ábrán látható. Ezen beavatkozások után egy centralizált, jól ellenőrizhető, a technológiát is hasznosítani tudó rendszer jöhet létre. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a vízmű telep környékén a megfelelő tolózárak nyitásával zárásával, illetve néhány méter új cső lefektetése után előáll az említett változat. A 23. ábrán látható a vízmű telep a jelenben, illetve a 24. ábrán a távlatban építendő 400-as vezeték megépítése után. Természetesen ez csak egy elvi megoldás a modell működése miatt, a valóságban pontos felmérésekre van szükség

18 Távlati I. funkcionális séma

19 Távlati II. funkcionális séma

20 23. ábra A vízmű telepi csőhálózat a jelenben

21 24. ábra A vízmű telepi csőhálózat a távlatban Ennél a pontnál hiba lenne nem megemlíteni, hogy az Üzemeltetőtől kapott információim szerint a térszíni tározótól az elágazásig 150 KM-PVC cső található, ami a modell alapján már a jelenlegi terhelés alapján is túlterhelt, így a modellezés során 300-as átmérővel szerepel (rózsaszín, akárcsak a többi as). Azonban a későbbiekben ismertetett vízigény változások, és rendszer kialakítás változások miatt ezt a vezetékszakaszt 400-as belső átmérőre kell cserélni Vízgépészet A vízgépészetet tekintve a távlatban először ugyanazon szivattyú típusokat vettem figyelembe, ezek pontos kielemzésére és a javasolt változtatások ismertetésére a későbbiekben kerül sor. Előirányzatként annyit, hogy a távlatban 2 változatra teszek javaslatot: Az első változatban a jelenlegi hálózati szivattyútípusok kerültek betervezésre nagyobb számban, a másik változatban több kisebb kapacitású hálózati szivattyú szolgáltatja a vizet. A kutak szivattyúit minden esetben cserélni kell a megváltozott emelőmagasságok miatt, ezt a távlati szivattyú kiválasztás után egy összesítő táblázatban mutatom be Vízkezelési technológia A megváltozott kialakítás miatt az NH4+ tartalom matematikai modellezésére elkészítettem egy közelítő, üzemállapotok szerint csoportosított keveredés számítást. Ez a 2. táblázatban látható

22 - 24 -

23 Keveredés számítás

24 - 26 -

25 A táblázat jól megmutatja, hogy a távlati kialakításban - feltételezve, hogy a kutak koncentráltan a vízmű telepre termelnek, és az adott üzemállapotnak megfelelő számú szivattyú üzemel a kisebb vízfelhasználású időszakokban magasabb, időnként határérték feletti az ammónium-ion tartalom. A Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszéktől kért javaslat alapján, - feltételezve, hogy a rendszer továbbra sem lesz hajlamos a hálózati nitrifikációra, illetve a THM vegyületek továbbra sem lesznek kimutathatók törésponti klórozást kellene alkalmazni. A Diplomamunkában nem kívánok többet a vízkezelési technológiával foglalkozni, hiszen a fő cél a hidraulikai vizsgálat, de fontosnak tartottam legalább ilyen szinten bemutatni az említett kérdéskört is. Víztermelés, vízértékesítés, vízigények, vízmérleg 5. Víztermelési adatok Az Üzemeltető a rendelkezésemre bocsátotta a 2008-as év víztermelési adatait napi bontásban, a időintervallum adatait havi bontásban, illetve a meghatározó időszakokat napiban, valamint az érintett napok műszaknaplóit. Víztermelési adatok os év (m3) 2007-es év (m3) 2008-as év (m3) 2009-es év (m3) 25. ábra A fentebbi ábrán látható, hogy a kitermelt víz mennyisége néhány kivételtől eltekintve csökkenő tendenciát mutat az évek múltán. Ennek legfőbb oka feltehetően a csökkenő vízfelhasználás, illetve az egyre kevesebb hálózatból elszökő víz. A napi bontásokból meghatároztam az elmúlt 4 év Qdmax, Qdmin, és Qdátl értékeit. A 26. ábra jól szemlélteti, hogy a 2007-es kiugróan száraz év volt. Hosszú évek óta július 19.- én volt a legnagyobb Cegléden a víztermelés. Az OMSZ adatai szerint több mint egy hétig

26 nem volt csapadék, és a hőmérséklet minden nap meghaladta a 35 C-ot, a legmelegebb napokon elérte a 41 C-ot Víztermelés alakulása Kitermelt víz (m3/d) Qdátl Qdmax Qdmin 26. ábra A évi napi adatokat tekintve az értékek elég nagy ingadozást mutatnak, ennek oka egyrészről lehet a mérési pontatlanság, másrészről pedig a hétköznapitól eltérő hétvégi vízfelhasználási szokások. Az adatokat korrigálva, az alábbi felvett termelési görbét követte a város a 2008-as évben: 27. ábra A kutak, szivattyúk évi jellemző termelési adatait a 3. táblázatban láthatjuk

27 2008-as víztermelés

28 - 30 -

29 Ezen termelési értékek és az üzemóraszámuk alapján meghatározhatunk ezekre a szivattyúkra egy átlagos kapacitási értéket. Ami a táblázatból kitűnik, az egyrészről az, hogy a hálózati szivattyúk kb. ugyanannyit dolgoznak, felváltva, ritkán van szükség egyszerre a kettőre. Másrészről pedig a 4-es szivattyú szinte 24 órában működik folyamatosan. A következő táblázatokban azt foglaltam össze, hogy a kút és szivattyúkapacitások miként változhatnak a jelenhez képest. A kutakat tekintve a tervezett azt jelenti, hogy a kút kapacitása elvileg mit bírna, a jelen pedig azt, hogy milyen a jelenlegi kapacitás a beépített, üzemelő szivattyú miatt. A távlati időhorizontban azt feltételeztem, hogy a kutak vízadó képessége a 10 év elteltével 5%-ot csökken. A hálózati szivattyúknál a jelenben 2 db, a távlati 1. esetben 3 db nagy kapacitású, a távlati 2. esetben 4 db kisebb kapacitású Grundfoss szivattyú található, napi 20 órás üzemmel számolva. Ezeknél nem számoltam kapacitáscsökkenéssel. A táblázatok értelmezéséhez hozzá tartozik, hogy jelenben a funkcionális kialakítás végett nem mondanak sok mindent az értékek, hiszen a kutak felől és a hálózati szivattyú felől is van betáplálás. Viszont a távlati horizontokban hasznosabbak az adatok, hiszen tudjuk, hogy 2019-re a kutak várhatóan m3-t tudnak naponta betermelni, míg a hálózati szivattyúk a beavatkozások után m3 vizet képesek a hálózatba juttatni. 4. táblázat Kutak kapacitásai 5. táblázat Hálózati szivattyúk kapacitásai

30 6. Vízértékesítés, veszteségek, β-tényező Az Üzemeltetőtől kapott adatok alapján a 28. ábrán mutatom be a víztermelés és vízértékesítés összefüggését az elmúlt 4 esztendőben. A különbözet adja a vízmű saját felhasználásából származó vizet ( m3/hó), illetve a hálózati veszteségnek tekinthető vízmennyiséget. A hálózati veszteség folyamatosan csökkenőben van a településen, és az adatok alapján a csőhálózat nagyon jó állapotban van. A hálózati veszteség 2009-re kb. 13%-os, várhatóan ez maradni is fog (29. ábra). Az évszakos egyenlőtlenségi tényező (β) a jelen időhorizontban 1,18, viszont a 10 évre előre prognosztizált adatok szerint, és az egyre szélsőségesebb időjárási körülmények hatásait figyelembe véve a távlati időhorizontban 1,35-re vettem fel az értékét (30. ábra). A fajlagos vízfogyasztás a korábban emlegetett víztermelési adatokat követve folyamatosan csökken, az Üzemeltető véleménye szerint, és a helyi tapasztalatok alapján a fajlagos vízfogyasztás a 90 l/fő,d környékén fog állandósulni, így a távlatban ezt vettem alapul a számításban (31. ábra). 28. ábra Víztermelés vízértékesítés

31 29. ábra Hálózati veszteségek alakulása 30. ábra β - tényező előre prognosztizálása

32 Fajlagos vízfogyasztás (l/fő,d) Idő (év) 31. ábra Fajlagos vízigények alakulása 7. Vízigények A vízigények meghatározásához a fentebb ismertetett paramétereken kívül lakossági adatokra van szükség. A következő táblázatban a KSH adatai vannak összefoglalva, a én tartott népszámlálástól kezdve egészen a jelenig. 6. táblázat KSH népszámlálási adatok A táblázatból látható, hogy a lakosok száma 2005-ig emelkedett, majd utána csökkenő tendenciát mutat. Ezt az alábbi grafikonnal szemléltetem:

33 32. ábra Lakos szám és fejlődési ráta alakulása A piros színnel jelzett polinom a lakos szám változását, a kék színnel jelzett a fejlődési ráta változását mutatja. A 2019-es évre prognosztizált értékeket az egyenes egyenletébe való behelyettesítés után kapjuk. Ezek alapján az előre vetített lakosság fő körül alakul. Nekünk igazából nem a teljes lakosságra van szükségünk, hanem csak azokra, akik a hálózati vizet használják. A 7. táblázatban látható, hogy a jelen időhorizontban 90,2 %-os az ivóvíz ellátottság aránya. Az Üzemeltető véleményét, és a település jellegét tekintve a távlatban 95%-os ellátottsággal számoltam. Ennek oka a település külső részein található olyan ingatlanok, illetve tanyák, amelyek saját kutakból oldják meg várhatóan a jövőben is az ivóvíz használatot

34 7. táblázat Ivóvízzel ellátott lakosok aránya Összefoglalva tehát azok száma, akik a hálózati vizet használják a jelenben fő, a távlatban fő a lakosság csökkenésének ellenére is. Az alábbi ábra egy összesítő táblázat, amelyben az előzőekben megismert adatokkal számolva láthatjuk a település használati vízigényét a jelenben és a távlatban. 8. táblázat Települési vízigények bemutatása

35 A fejlesztési területeknél az 5 m3/d,ha vízigényt szakirodalom alapján vettem fel. Látható, hogy a Qdátl vízigények a két időhorizontban gyakorlatilag megegyeznek. A veszteségekkel terhelt Qdmax vízigényekben azért látható mégis ekkora különbség, mert az évszakos egyenlőtlenségi tényező ingadozása egyre nagyobb a korábban bemutatott grafikon alapján. Így tehát a jelenben Qdmax esetén 5561 m3/d, távlatban 6370 m3/d vízbetáplálásra van szükség. 8. Tűzi-vízigények A tűzoltási vízigényeket a tűzcsapok elhelyezkedése alapján az egyes tűzszakaszokra 900 l/min, (15 l/s) határoztam meg. A távlatban épülő ipari és lakó park tűzi-vízigényét egységesen 3000 l/min-re vettem fel. A modellezés során megvizsgáltam néhány hidraulikailag érzékeny helyen fekvő tűzcsap, meglévő rendszerkialakítás melletti, maximálisan kiadható vízmennyiségét, illetve az ipari és lakó park tűzoltási lehetőségeit. 9. Vízmérleg A korábban már bemutatott kutak és hálózati szivattyúk termelési adatait, az adott rendszerkialakítást figyelembe véve, adott időhorizontban, összevetésre kerültek a szükséges betáplálni való vízigényekkel. 9. táblázat Vízmérleg A jelenben (2009) a 2 meglévő GR SP AA hálózati szivattyúval, a távlati I.-ben ugyanebből a típusból 3 db-bal, míg a távlati II.-ben a kisebb kapacitású GR SP 120/3F-4 típusú szivattyúból 4 db-bal hajtottam végre a modellezést, így ezeknek a termelési értékei találhatók a táblázatban napi 20 órás üzemmel számolva. Most már látható, hogy jelenleg is és távlatban is van elegendő tartalék. Azonban ez csak akkor igaz, ha egy teljes napra (20 óra) nézzük a termelési adatokat. Mértékadó eset az óracsúcs esete, amely 8%-os óracsúcsot feltételezve a következőképp alakul:

36 10. táblázat Óracsúcs vízmérlege A rendszer kapacitás értékei az aktuális kialakításnak megfelelően, a szivattyúk órai kapacitásait kumulálva jöttek ki, míg a magastározó tartalék alatt azt értem, hogy a központi víztoronyban üzemrendtől függetlenül mindig biztosítani kell a táblázatban feltüntetett vízmennyiséget. Ez a szivattyúk tároló szintes szabályozásával lehetséges, de erre a későbbiekben még visszatérek. A tűzi-víz igények biztosítása végett határoztam meg ekkora össz. rendszer kapacitást. Fontos megemlíteni, hogy a távlati I.-ben a 3 szivattyú mellé, illetve a távlati II.-ben a 4 beépített szivattyú mellé legalább 1 szivattyúnak be kell kerülnie meleg tartalékként. Ez a tartalék szivattyú lesz a biztosíték arra, hogy a rendszer egy Qdmax óracsúcsban bekövetkezett tűzoltás esetén is biztonsággal üzemeljen, illetve a kiemelkedően száraz napokon (2007. júliusa) is biztonsággal kiszolgálja a lakosságot. Megjegyzés: A Vízmérlegnél nem számoltam bele a tartalék szivattyú kapacitását, azzal együtt a Távlati I. esetben 680 m3/h, a Távlati II. esetben 675 m3/h lenne a rendszer kapacitás (magas tározó tartalék nélkül). Hidraulikai modellezés A hálózati modell előállítása a következők szerint történt: - ÖKOVÍZ Kft.-től kapott Cegléd ivóvízhálózatának 2D-s AutoCAD állománya - Strukturált adatbázis létrehozása PostgreSQL segítségével - Adatbázis áttelepítése (bekötő vezetékek nélkül) HCWP verziójú hidraulikai modellező programba (HydroConsult Kft.) - Magassági adatok feltöltése csomópontokon digitális térkép segítségével Megjegyzés: A modellezés során a kutakat nem fix betáplálással vettem figyelembe, hanem tároló szintes kapcsolással szabályoztam őket. Ezáltal nem a vízigényeknél kiszámolt Qdmax értéket adtam meg betáplálásként, hanem a Qmax* értéket állítottam be fogyasztásként (fogyasztás eloszlása szerint súlyozva, veszteség nélkül számolva). Ez általánosan igaz a teljes modellre!

37 10. Fogyasztások modellezése A fogyasztás modellezésénél meg kell határozni a fogyasztás helyét, a fogyasztás mennyiségét és annak napon belüli eloszlását. Ezért az Üzemeltető a rendelkezésemre bocsátotta a számlázási rendszer segítségével a 2008-as év ingatlanonkénti fogyasztási adatait. A napon belüli változásokat az Ipari park esetében nem vettem figyelembe, azaz egyenletes az eloszlás, míg a kommunális fogyasztás a lentebb ismertetett menetgörbe szerint lett felvéve. A modellben a házi bekötővezetékeket nem ábrázoltam, mert a vizsgálatnak nem ez volt a célja, de a koncentrált nagyfogyasztók a valódi helyükre kerültek, a bekötővezeték és a közcső csomópontján jelölve. A modellezés során több esetet vizsgáltam: Az első esetben minden 1 m3/d-nál nagyobb fogyasztót koncentrált fogyasztónak tekintettem, beleértve a panelházakat is, lakossági menetgörbe szerint. A koncentrált fogyasztók a tényleges helyükre kerültek a modellben. Ezután a megmaradt vízigényt kivontam a Qmax*-ból (a legmelegebb nap fogyasztási vízigénye), és ezt fogyasztási súlyszám alapján ráterheltem a hálózatra. A második esetben a szakirodalmak ajánlása alapján nem tekintettem a 100 m3/d alatti vízigényű ingatlanokat koncentrált fogyasztóknak (kivéve a lakó park). A teljes fogyasztást ráterheltem a hálózatra, vezetékhossz alapján. Az eredmények azt mutatták, hogy a két eset gyakorlatilag teljesen megegyezett, a sebességben és nyomásban is a második tizedes jegyben voltak néhol eltérések. Ebből arra lehet következtetni, hogy ekkora hálózat esetén, ilyen kevés tényleges nagyfogyasztó esetében hidraulikailag elhanyagolható a különbség az átlagosan 5-6 m3/d-os fogyasztású intézmények, és a kommunális fogyasztás között Lakossági fogyasztás A településrendezési tervek alapján és az Üzemeltetővel egyeztetve Cegléd város középfokú központnak minősül, amelynek óracsúcsát 8%-kal vettem figyelembe. Egy ilyen település fogyasztási görbéje látható a következő ábrán:

38 33. ábra A menetgörbe alátámasztására, az Üzemeltetőtől kapott grafikon alapján látható, hogy a mért hálózati fogyasztás jellegében követi a felvett fogyasztási menetgörbét, így valósághű értékeket kaphatunk a modellezés során. 34. ábra

39 10.2. Koncentrált fogyasztás, nagyfogyasztók Cegléden a közelmúltban több nagyobb ipari vagy mezőgazdasági fogyasztó volt, de ezek mára nincsenek üzemben. Azok a jelenleg is nagy koncentrált fogyasztók, mint pl. a Kórház, vagy a városi strand, külön kutakkal üzemelnek. Így ezekkel a modellben nem kellett foglalkozni. A távlati kialakításban megépülő ipari és lakóparkot a fentebb kiszámolt fogyasztási vízigényeket figyelembe véve, koncentrált fogyasztóként modelleztem, az ipari parkot 2, a lakóparkot 1 betáplálással. 35. ábra Ipari park fogyasztásának modellezése 36. ábra Lakó park fogyasztásának modellezése

40 11. Hidraulikai vizsgálat A vizsgálatokban a jelenlegi modell alapján meghatároztam a rendszer üzemviteli jellemzőit. Ezek alapján javaslatot tettem az üzemeltetéshez tartozó szükséges átalakításokra. A vizsgálatok során 6 fő kérdéskörrel foglalkoztam: - jelenlegi rendszerkialakítás - távlati rendszerkialakítás - mindkét kialakítás tűzi-víz igényének kielégítésének megoldásai - távlatban megváltozott funkcionális kialakítás miatti szivattyúk típusai csőhálózati jelleggörbék alapján - vízkor számítás a különböző változatokban - energetikai összehasonlítások az üzemrendek között Tervezési határértékek meghatározása - sebesség: 0,3 1,3 m/s között megfelelő, alatta pangó vízről beszélünk, felette rövid ideig tartható, de tartósan rongálhatja a szerelvényeket - fajlagos nyomásveszteség: a legkedvezőbb 5 20 mvo/km között tartani, rövid ideig a 25 mvo/km is tartható (pl. tűzoltás esetén), de tartósan szintén rongálhatja a szerelvényeket, hiszen különösen nagy átmérőknél nagy nyomáslökéseket eredményezhet - nyomás: alapvetően mvo (2 6 bar) között kell tartani az értéket, de ez függ a terület beépítési viszonyaitól is. Az a szabály, hogy az adott nyomászónában lévő legmagasabb épület magasságánál legalább 10 m-rel (+ 1 bar) magasabb vízoszlop relatív nyomását kell biztosítani Jellemző nyomásigények Cegléd külvárosára jelenleg a családi házas beépítés jellemző maximum 2 szintes családi házakkal. Ehhez képest a belvárosi részben a 4 5 szintes emeletes házak a mértékadóak, de itt előfordulnak 11 szintes panelóriások is. A szintes családi házaknál kielégítő a 2 bar nyomás, a 4-5 szintes házaknál 2,5 3,0 bar a megfelelő, míg a 11 szintes paneloknál a nyomásigény 4,0 4,5 bar. A távlati kialakításban építendő lakóparkot a 4-5 szintes kategóriába soroltam be

41 A következő ábrán látható egy összefoglaló térkép a meglévő és építendő övezetek jellemző nyomásigényeit bemutatva: 37. ábra Cegléd nyomásigények Hidraulikai vizsgálat tematikái A következő ábrákon a modellezés során használt tematikákat mutatom be a sebességet, fajlagos nyomásveszteséget, relatív nyomásokat vizsgálva. Általában a kisebb terhelésű területeknél a minimális sebességek a mértékadók, míg a túlterhelt területeknél a fajlagos nyomásveszteségek

42 38. ábra Vizsgált hidraulikai szempontok tematikái Jelenlegi rendszerkialakítás A jelenlegi rendszerben tehát 2 nyomászóna van, a hálózati szivattyúkon kívül a kutaktól is van betáplálás. A fogyasztásokat a korábban ismertetett módon, a 33. ábrán bemutatott fogyasztási menetgörbével vettem figyelembe. A legnagyobb fogyasztású nap szimulációs vizsgálatainak szélső értékeit a következő ábrák mutatják:

43 39. ábra Sebességek maximuma

44 40. ábra Nyomások maximuma

45 41. ábra Nyomások minimuma Az ábrák alapján megállapítható, hogy az áramlási sebességek csak a víztorony környékén, illetve a betáplálások és a víztorony között növekednek 0,3 m/s fölé. Ennek oka a hálózat túlzottan nagy hidraulikai szállítókapacitása. A nyomások a településen 3,0 4,0 bar között mozognak, ez alól kivétel a Budai úti rész, ahol lecsökkenhet 2 bar környékére, illetve a kutak szivattyúk helyén 5 bar fölé emelkedhet. Ennek a kis nyomáskülönbségeknek az oka, hogy a terepben nincsenek nagy geodéziai szintkülönbségek, a víztorony magassága megfelelő, és a hidraulikai kapacitás felesleg miatt nincs nagy nyomásingadozás. A település központjában található világosabb színnel jelölt körzetben sok nagyfogyasztó (15 20 m3/d) található, ezért ezen a részen átlagosan 0,3 bar-ral alacsonyabb a nyomás, mint a környező területeken Üzemállapot vizsgálat (Qdmax esetén) A 42. ábrán láthatjuk az esti óracsúcsban számított eredményeket. A sebességek a település nagy részén 0,3 m/s alatt maradnak, a leginkább kiszoruló vezetékeknél azonban csak 0,1 0,2 m/s. A fő gerincvonala a hálózatnak szépen kirajzolódik, ez kék színnel jelenik meg, itt

46 optimálisak a hidraulikai viszonyok. Látható, hogy a nyomásfokozó szivattyú hatására a szívóvezetékben és a nyomóvezetékben is megindul a vízmozgás (0,5 m/s). Nagy szárazság idején előfordulhat, hogy a két hálózati szivattyú egyszerre működik. Ilyenkor, a 43. ábrán látható módon, a rózsaszínnel jelzett szakaszokon a sebesség megközelíti a határértéket, de még elfogadható, 1,0 1,3 m/s tartományban mozog. A vízmű telepet tekintve megfelelőek a hidraulikai viszonyok, bár a 13. kútból érkező víz sebessége határérték környékén van, de viszonylag rövid szakaszról van szó. Amint korábban már említettem a medencétől kifelé vezető cső átmérője a modellezés során 300 mm-es belső átmérővel szerepel, és ezzel együtt is 1,3 m/s a sebesség nagysága, amikor egyszerre megy a 2 hálózati szivattyú. A tározók ill. a kutak közvetlen közelében alakulhatnak még ki viszonylag nagyobb sebességek, de ezek óracsúcsban sem haladják meg az 1,1 1,2 m/s értéket. 42. ábra Sebességviszonyok óracsúcs idején, 1 hálózati szivattyú üzemelésével

47 43. ábra Sebességviszonyok óracsúcs idején, 2 hálózati szivattyú üzemelésével

48 44. ábra Sebességek a vízmű telepen és környékén, 2 üzemelő hálózati szivattyú esetén A nyomások a település döntő részén 3,5 3,8 bar között vannak a modell szerint. A kieső részeken, végvezetékeken általában 3 bar környékén van a nyomás, a vízmű telep környékén közel 5 bar, míg a főgerinc mentén meghaladja a 4 bar-t. A Budai úti térséget figyelembe véve az átlagos nyomás 3 bar körül van, de egyes szakaszokon alig haladja meg a minimális 2 bar-t

49 45. ábra Nyomások maximális fogyasztás idején A legnagyobb nyomások a legkisebb éjszakai fogyasztások és üzemelő hálózati szivattyúk mellett alakulnak ki. Ekkor a medence és a víztorony közötti szakaszon növekszik meg a sebesség, néhol megközelíti az 1 m/s ot. A nyomások láthatóan emelkednek, átlagosan a teljes településen 0,3 0,5 bar körül, így a nyomásviszonyok 3,7 4,5 bar között alakulnak döntően. A kutak és nyomásfokozó szivattyú környékén meghaladja az 5 bar-t is

50 46. ábra Éjszaka, minimális fogyasztás idején kialakuló sebességek

51 47. ábra Éjszaka, minimális fogyasztás esetén kialakuló nyomások

52 48. ábra Éjszaka, üzemelő hálózati szivattyúk mellett kialakuló maximális nyomások Mértékadó eset, amikor a tározók leürülnek, és ellátás csak a kutak ill. a hálózati szivattyúk felől van. Ekkor a nyomásviszonyok a 49. ábrán látható módon alakulnak. Ilyenkor általában 3,0 3,6 bar között van a nyomás, de a vízmű telepen előfordulhatnak rendkívül nagy, 7,0 7,5 bar nyomások is

53 49. ábra Nyomásviszonyok a víztorony leürülése esetén Összességében tehát elmondható, hogy a településen a nyári óracsúcs idején is zavartalan az ellátás, megfelelőek a hidraulikai viszonyok, és nagy hidraulikai tartalék van. Ez az olyan kiemelkedően meleg nyári napokon is megfelelő, mint pl. a korábban említett év júliusában volt. A különböző üzemállapotokat összehasonlítva a legnagyobb nyomásingadozás 10 m körül alakul. A korábban bemutatott jellemző nyomásigényeket mindenhol ki lehet szolgálni. Határesetet képeznek azonban a 11 szintes panelok, hiszen ezeken a területeken a 4,0 4,5 bar helyett óracsúcsban alulról közelíti a 4,0 bar-t a nyomás. A víztorony leürülése esetén pedig ezeken a helyeken a nyomás 3,5 bar, azonban ez a legfelső szinteken nyomáscsökkenést okozhat a vízkivételi helyeknél Vízellátó rendszer szállító kapacitásának meghatározása Ezen vizsgálatban a kiadható legnagyobb vízigény nagyságát határozzuk meg. Ez a hálózatban kialakuló legnagyobb sebesség megállapításával határozható meg. Az 50. ábrán látható, hogy a jelenlegi hálózatkialakítás mellett, m3/d vízigénynél csak a vízmű telepen éri el a sebesség az 1,3 m/s értéket. Emellett a hálózat kb. 1/4-énél a sebesség

54 meghaladja a 0,3 m/s-ot. Megállapítható tehát, hogy a jelenlegi hálózati kapacitás kb m3/d. Ezt a mennyiséget a meglévő hálózati szivattyúkkal és kútszivattyúkkal, jelen tározó kapacitásokkal képes ellátni az Üzemeltető. 50. ábra Kapacitás m3/d vízigény esetén A rendszer szállító és termelő kapacitását figyelembe véve, kisebb változtatásokkal kb m3/d vízigény szolgálható ki maximálisan a településen. Ezek a változtatások a következők: sz. kút tartalék szivattyúja a vízmű telepi tározó ürülése esetén 2,0 m-es szintkapcsolással üzemel - Belvárosi víztoronyhoz bevezető acélcső bővítése 300-ról 400 mm-es belső átmérőre - Vízmű telepen a medencétől kifelé vezető cső bővítése a korábban általam feltételezett 300 mm-ről 350 mm belső átmérőre - Vízmű telepen a kutaktól (1. és 13.) a medencébe vezető csövek felbővítése 150 mm belső átmérőről 200 mm-re

55 - A kútsoron található kutak bekötése a 400-as gerincvezetékbe 100 mm-es azbesztcement csővel történik, ezek átépítése szükséges 150 mm-es csőre (nem csupán hidraulikai szempontok, hanem elhasználódás miatt) - A Széchenyi út Köztáraság utca csomópontjában található Széchenyi úti 80 mm-es átkötés cseréje minimum 100 mm-re 51. ábra Kapacitás m3/d kapacitás esetén

56 Tűzi-víz igények kielégítésének vizsgálata Az egyes tűzcsapokra a mértékadó tűzi-víz igényeket 900 l/min (15 l/s) értékben határoztam meg. Ezen kívül a vizsgálat megmutatja, hogy a szükséges vízigény biztosítása mellett, mekkora a maximálisan kiadható vízmennyiség. Az 52. ábrán látható módon, 4 db hidraulikailag érzékeny helyen fekvő tűzcsapot vizsgáltam. Az ábrázolt tűzcsapok a valóságban is ezen a helyen vannak. Próbaként a belvárosi részen is modelleztem tűzcsapokat, de ott a nagyobb csőátmérők miatt többszörösen meghaladják az általam felvett tűzi-víz igényeket, így ezeket a Diplomamunkában nem mutatom be. 52. ábra Tűzi-víz kivételi helyek vizsgálata A tűzi-víz kivételnél a fajlagos nyomásveszteségeket vizsgáltam. Mivel a vízigény ebben az esetben rövid idejű, időszakos, ezért a megengedhető legnagyobb fajlagos nyomásveszteség 25 mvo/km

57 53. ábra Tűzi-víz kivételek hatásai a tűzcsapok környezetében Az ábrákon látható, hogy az 1,2 és 3 jelű tűzcsapok a hálózat egészen nagy szakaszára hatással vannak. A pirossal jelölt szakaszokon a fajlagos nyomásveszteség mvo/km. Ezen feltételek mellett az egyes tűzcsapokra jelen értékekben határoztam meg a vízkivételi lehetőséget: - Tűzcsap 1 : 15 l/s - Tűzcsap 2 : 25 l/s - Tűzcsap 3 : 30 l/s - Tűzcsap 4 : 20 l/s A szimuláció során jelenlegi rendszerkialakítás mellett a víztorony kapcsolási szintjét 2,0 m- ben határoztam meg, havária esetén ez a víztartalék, illetve a vízmű telepen a második hálózati szivattyú beindítása elegendő ahhoz, hogy a tűzoltáshoz szükséges vizet óracsúcsban is biztosítsa. Összegezve tehát elmondható, hogy a településen a tűzi-víz igények kiszolgálása jól megoldott, a modell szerint mindenhol kivehető a minimális, 15 l/s vízigény. Mivel a vízkivételek általában nagyobb szakaszokra is hatással vannak, ez az Üzemeltető számára azt jelenti, hogy a hálózat tűzcsapokról való mosatása, tisztítása hatékony lehet

58 Üzem szimulációs vizsgálat A szimuláció során két szivattyúzási rendet alkalmaztam. Az első az ún. normál menetrend, amelyben a hálózati szivattyúk tározó szintes szabályozással működnek. A második esetben a minimális energia felhasználás volt a cél, így ebben az esetben az energetikailag olcsóbb időszakokban történik a szivattyúzás Normál szivattyúzás esetén a modellezést a következő feltételezésekkel végeztem: - Vízmű telepi tározóba a kutak 2 m-es alsó szintkapcsolással termelnek (Medence szabályoz) - Cegléd belvárosi víztoronyba a hálózati szivattyúk és kutak a prioritási szintjüknek megfelelő kapcsolási szinttel termelnek (Belvárosi víztorony szabályoz) - Budai úti nyomásfokozó 1m-es alsó kapcsolási szinttel üzemel (Budai úti víztorony szabályoz) - Modellezés kezdetén (0 h-kor) a tározókban lévő vízmennyiséget Qdmax napján a műszaknaplóból vettem fel (vízmű telepi medence: 3,75 m, belvárosi víztorony: 4,50 m, Budai úti víztorony: 3,00 m) Ebben az esetben a következő ábrákon látható módon alakul a tározók vízforgalma: 54. ábra Cegléd belvárosi víztorony vízszint változása

59 55. ábra Budai úti víztorony vízszint változása 56. ábra Medence vízszint változása A vízmű telepi medence vízforgalmának változása kiegyenlített, 2,0 m-es szint alsó kapcsolási szinttel beindul az 1. és 13. kút, és pótolja a vízmennyiséget. Érdekesség, hogy jelen állapotban elegendő az 1 db hálózati szivattyú is, a másik szivattyú nem kapcsolt be a modellezés során, amit az Üzemeltetőtől kapott műszaknapló is igazol. A Budai úti nyomásfokozó Qdmax idején is elegendő, ha háromszor bekapcsol. Itt fontos megemlíteni, hogy az előző pontban meghatározott 3. Tűzcsapnál csak hálózat hidraulikai szempontok alapján vehető ki mindig a 30 l/s-os vízigény, mert ez a mennyiség csak akkor biztosítható ténylegesen, ha a Budai úti tározó tele van. Viszont óracsúcsban bekövetkezett tűz idején, 1,0 m-es alsó kapcsolási szinttel, és a Budai úti nyomásfokozó beindulásával egyidejűleg is csak 15 l/s tűzi-víz igény szolgálható ki

60 57. ábra Vízmű telepi hálózati szivattyú

61 58. ábra Budai úti nyomásfokozó Összességében elmondható erről az üzemrendről, hogy a medence, magas tározók és szivattyúk egyaránt nagy tartalékkal rendelkeznek, amellyel a tűzi-víz kivétel még csúcsidőben is megoldható, viszont drágább energia idején is szükség van szivattyúzásra Minimális energia felhasználás esetén a következő feltételezésekkel éltem: - Előző eset utolsó pontja, amely a kezdeti vízszinteket jelenti változatlan - A hálózati szivattyúk nem szintkapcsolással működnek, hanem időkapcsolással az energiafelhasználás szempontjából olcsóbb (0-8 h, h, h) időszakokban - A Budai úti nyomásfokozó továbbra is szintkapcsolással működik

62 59. ábra Belvárosi víztorony vízszint változása 60. ábra Budai úti víztorony vízszint változása 61. ábra Medence vízszint változása A magas tározók és a medence kapacitása is szinte teljesen ki van használva, a vízszint a csúcsidőkben kritikus szintre csökkenhet. Ez hálózatüzemeltetés szempontjából nem biztonságos

63 62. ábra 1. Hálózati szivattyú

64 63. ábra 2. Hálózati szivattyú Itt látható, hogy napi 13 h hálózati szivattyúzással is lehet működtetni a rendszert, ami ráadásul az olcsóbb időszakba esik. Ez azonban a kútszivattyúk számára jelent többletterhelést. Olyan megoldásra nincs lehetőség, hogy a hálózati szivattyúk és a kútszivattyúk is csak völgyidőszakban üzemeljenek, mert nem áll rendelkezésre akkora térfogat tartalék a magas tározóban. Ennek az üzemrendnek a látszólagos olcsósága ellenére az a hátránya, hogy a víztoronyból csúcs időben nem lehet biztosítani a szükséges tűzi-víz igényeket, illetve a víztorony szintje kritikus szintre is lecsökkenhet. Megjegyzés: Üzemrendtől függetlenül elmondható a jelenlegi rendszerről, hogy a vízmű telepi térszíni medencének nagy a tehetetlensége, azaz jelen feltételek mellett lassan töltődik és ürül a nagy térfogata miatt. Ezt mindenképpen érdemes kihasználni a távlati kialakítás során. A kutak bekapcsolási sorrendjét a szintkapcsolásokon túl a kutak prioritási szintjei szabályozzák. A prioritási szintek hidraulikai, energetikai, vízminőségi szempontok alapján

65 lettek meghatározva. Ezek alapján a jelenlegi rendszerben a következő prioritási szintjei vannak az egyes kutaknak/szivattyúknak: - 1. kút 1. prioritás kút 2. prioritás - 4. kút 1. prioritás - 5. kút 7. prioritás - 10/A 1. kút 3. prioritás - 10/A 2. kút 8. prioritás kút 5. prioritás - 11/A. kút 6. prioritás kút 2. prioritás - Hálózati szivattyú prioritás - Hálózati szivattyú prioritás

66 11.5. Távlati rendszerkialakítás A távlati rendszerkialakítás során szintén marad a 2 nyomászóna, és a jelenben is alkalmazott fogyasztási menetgörbe. Azonban a rendszerkialakításban a korábban bemutatott módon jelentős változtatások történtek. Egyrészt megjelent az ipari és lakópark, mint koncentrált nagyfogyasztó, másrészt minden kút szivattyúja a vízmű telepi térszíni tárolóba termel, majd a hálózati szivattyúk onnan nyomják a hálózatba a vizet. A következő ábrákon a távlati rendszerkialakítás szimulációs vizsgálatainak szélső értékeit mutatom be: 64. ábra Sebességek maximuma A távlati kialakítás 2 változata között a sebességekben elhanyagolható a különbség, az előző ábra jól szemlélteti az áramlási sebességek eloszlását mindkét esetben. A szállító kapacitás valamivel jobban ki van használva, mint a jelenben, nagyobb a 0,3 m/s feletti vezetékek aránya, és a vízmű telep környékén 1 m/s körüli sebességek jellemzők. A minimális sebességek éjszaka fordulnak elő, de ezek mind jelenben, mind a távlati kialakításokban szinte a teljes hálózaton 0,3 m/s alatt maradnak, kivéve a vízmű telep és a belvárosi víztorony közötti részt, illetve a fő gerincvonalakat

67 65. ábra Nyomások minimuma 3 db GR SP AA hálózati szivattyú esetén

68 66. ábra Nyomások minimuma 4db GR SP 120/3F-4 hálózati szivattyú esetén

69 67. ábra Nyomások maximuma A legnagyobb nyomások tekintetében nincs különbség a két távlati változat között. Ami igazán szembetűnő, az a minimális nyomások vizsgálata a két változat között. Látható, hogy a 3 szivattyúval működő Távlati I. esetben egészen nagy területen alacsonyabb a nyomás (igaz, csak 0,1 0,2 bar-ral), mint a 4 szivattyúval működő Távlati II. esetben Üzemállapot vizsgálat (Qdmax esetén) A jelen állapottal összehasonlítva a távlati rendszerkialakítás hidraulikai viszonyait, szembetűnő különbség csak a vízmű telep környékén van. Ahogyan az alábbi ábrán látható, a sebességviszonyok továbbra is jórészt 0,3 m/s alatt maradnak. A kútsorról beérkező fő gerincvezetékben ugyan megnövekedett a sebesség, de továbbra is az elfogadható kategóriában van

70 68. ábra Sebességviszonyok óracsúcsban, minden hálózati szivattyú üzemben

71 69. ábra Vízmű telep sebességviszonyai óracsúcsban A modellezést a következő feltételezésekkel, és egyben fejlesztési javaslatokkal végeztem: - Vízmű telepen a medencétől kifelé vezető cső bővítése a korábban általam feltételezett 300 mm-ről 400 mm belső átmérőre - Vízmű telepen a kutaktól (1. és 13.) a medencébe vezető csövek felbővítése 150 mm belső átmérőről 200 mm-re - A kútsoron található kutak bekötése a 400-as gerincvezetékbe 100 mm-es csővel történik, ezek átépítése szükséges 150 mm átmérőre (elhasználódás miatt is) A megnövekedett vízhozamok oka a megnövekedett vízigények. A vízmű telepi tározótól kifelé vezető cső átmérőjét azért kell nagy mértékben növelni, mert a beépítendő 3 ill. 4 szivattyú jóval nagyobb vízhozamot képes produkálni, mint a jelenleg maximálisan működő 2 db hálózati szivattyú. A nyomásokat vizsgálva, átlagosan 0,1 0,2 bar-os csökkenés tapasztalható a településen a jelenhez képest. A vízmű telepen a mértékadó nyomásszint 4,5 bar körül alakul, míg a kutaknál a lecsökkent emelőmagasság igény miatt alacsony, 1 bar-nál is kisebb nyomás lép fel

72 70. ábra Nyomások óracsúcs idején

73 71. ábra Nyomások éjszakai üzem idején Mivel összességében csak jelentéktelen nyomáscsökkenés tapasztalható a jelenhez képest, így a nyomásviszonyok továbbra is megfelelnek az egész településen, kivéve a jelen vizsgálatánál említett 11 szintes panelok esetében előforduló esetleges problémát. Az építendő lakópark helyén a biztosítandó nyomás min. 2,5 bar lenne (ha 5 szintes beépítéssel számolok), viszont a rendszer a 4 bar-t is biztosítani tudja a térségben Tűzi-víz kivételének vizsgálata A vizsgálat kimutatta, hogy a jelenben megvizsgált tűzcsapok helyén a távlatban nincs jelentős változás, szinte teljesen ugyanazt a vízmennyiséget tudjuk a tűzcsapokon kivenni, amiket a korábbi vizsgálatok során megállapítottam. Az ipari és lakó park tűzi-víz igényének kielégítését a következő feltételezésekkel végeztem: - Vízigény külön külön: 3000 l/min - Mindkét esetben a 3000 l/min hálózatról biztosítandó tűzcsapokról (nem szükséges tűzi-víz tározó)

74 Ipari Park ellátása 72. ábra Ipari park tűzi-víz ellátása Az említett tűzi-víz igény 4 db tűzcsapról, az ábrán látható módon biztosítható. A tűzcsapok telepítésén kívül nincs szükség hálózati változtatásra. A fajlagos nyomásveszteségek és sebességek mindenhol az elfogadható határértékeken belül maradnak, ha a kijelölt helyekre telepítik a tűzcsapokat. A modellezés során ezekkel összesen 3600 l/min vízigény szolgálható ki Lakó Park ellátása A jelenlegi kialakítás szerint a lakó park ellátása egy 150 mm-es vezetékről történik, ami egy végvezeték. Mivel ezen keresztül nem lehet kielégíteni a 3000 l/min oltási vízigényt (fajlagos nyomásveszteségek már 2 tűzcsap esetén is meghaladják az 50 mvo/km-t), ezért a lakó park tűzi-víz igényét az alábbi változtatásokkal tudjuk biztosítani: 73. ábra Jelenlegi kialakítás a lakó park környékén

75 74. ábra Szükséges változtatások a hálózatban - A pirossal jelölt szakaszon új vezeték épül, 150 mm belső átmérővel (javaslat: D 160 KPE-P10) - A zölddel jelölt szakasz bővítése 150 mm-ről 200 mm belső átmérőre (javaslat: DN 200 GÖV) - Az ábrán feltüntetett 4 db föld feletti tűzcsap telepítése a kijelölt helyekre Ezen változtatások után a következő eredményeket kapjuk: 75. ábra Fajlagos nyomásveszteségek

76 76. ábra Sebességek A fajlagos nyomásveszteségek mindenhol megfelelnek, a legkritikusabb szakaszokon sem éri el a 25 mvo/km-t. A sebességeket tekintve 2 szakasz van, ahol éppen meghaladja az 1,5 m/sot, viszont időszakos vízkivétel révén, ez jelen esetben elfogadhatónak minősül. A következő ábrán az előző megoldás egy másik lehetséges alternatíváját mutatom be: 77. ábra Változtatások a hálózatban 2. - Az alsó pirossal jelölt szakaszon az előző megoldáshoz hasonlóan új vezeték épül 150 mm belső átmérővel - A felső pirossal jelölt szakaszon új vezeték épül 200 mm belső átmérővel - A zöld színnel jelzett szakasz felbővítése 100 mm-ről 150 mm belső átmérőre

77 78. ábra Fajlagos nyomásveszteségek 79. ábra Sebességek Ennél a megoldásnál a sebességek és a nyomásveszteségek is mindenhol határérték alatt vannak. A szükséges tűzoltási vízmennyiség (3000 l/min 2 órán keresztül, azaz 180 m3/h) biztosításának vizsgálatát a szimuláción belül fogom bemutatni a következő pontban

78 Szimulációs vizsgálat A szimulációs vizsgálatok során mint korábban említettem 2 változattal számoltam. Az első változatban 3 db GR SP AA szivattyú, a másodikban 4 db GR SP 120/3F-4 szivattyú nyomja a hálózatba a vizet a medencéből üzemelő szivattyú esete: - A modellezés kezdete 0 h, a víztorony és a medence kezdő szintje a jelenhez hasonlóan 4,5 m, ill. 3,75 m - A kútsoron lévő kutak 1,0 5,2 m-es szintkapcsolás között termelnek a medencébe prioritásuktól függően (Vízmű telepi medence szabályoz) - A Budai úti nyomásfokozó továbbra is 1,0 4,0 m-es szintkapcsolással üzemel (Budai út víztorony szabályoz) - A hálózati szivattyúk alsó kapcsolási szintje rendre 3,75 m, 3,25 m, 2,75 m (Ceglédi víztorony szabályoz) 80. ábra Belvárosi víztorony vízszint változásai A víztorony a fenti kapcsolási szinteket használva nagy tartalékkal rendelkezik, amely biztonságos üzemeltetést eredményez. A reggeli óracsúcsban a legkritikusabb a szint, de így is ki tud szolgálni több mint 200 m3-es vízmennyiséget. Ez az óracsúcsban bekövetkező tűzoltási vízigényhez (180 m3/h) elegendő

79 81. ábra Budai úti víztorony vízszint változásai A Budai úti víztorony kis térfogata miatt (50 m3) a megnövekedett vízigények miatt gyorsabban ürül, ezért a nyomásfokozónak napi 3-szor is be kell kapcsolnia. 82. ábra Vízmű telepi térszíni tározó vízszint változásai A vízműtelepi medence is nagy tartalékkal rendelkezik (kb. 800 m3), ezért havária esetén (belvárosi víztorony leürül) tartalék szivattyú segítségével biztosítani tudja óracsúcsban is a tűzoltási vízigényt

80 83. ábra 1. Hálózati szivattyú

81 84. ábra 2. Hálózati szivattyú

82 85. ábra 3. Hálózati szivattyú A fentebbi ábrákból is látszódik, hogy a 3 GR SP AA hálózati szivattyú képes normális körülmények között biztosítani a település vízigényét. Az első hálózati szivattyú szinte teljes nap üzemel (kb. 20 órát), a második órára kapcsol be naponta, míg a harmadik csak a reggeli és esti óracsúcs környékén segít rá a termelésre

83 86. ábra Budai úti nyomásfokozó Összességében tehát megállapítható erről az üzemrendről, hogy jól kézben tartható módon üzemeltethető, nagy tartalékokkal rendelkezik. Megjegyzések: - 4 db GR SP AA kerül beépítésre, amelyből az egyik csak tartalékként funkcionál, 3 pedig a fenti kapcsolási szintekkel üzemel - Óracsúcsban is biztosítható a tűzoltási vízigény a belvárosi toronyból a 3,75 m, 3,25 m, 2,75 m-es alsó kapcsolási szintekkel - Ha óracsúcsban a víztorony leürül, akkor a tűzoltási vizet a medencéből lehet biztosítani a 4. hálózati szivattyú beindításával 50 l/s teljesítménnyel, a kutak alsó kapcsolási szintje a prioritásuktól függően 1,0 m 3,0 m között van

84 üzemelő szivattyú esete: - A modellezés kezdete 0 h, a víztorony és a medence kezdő szintje az előző esethez hasonlóan 4,5 m, ill. 3,75 m - A kútsoron lévő kutak 1,0 5,2 m-es szintkapcsolás között termelnek a medencébe prioritásuktól függően (Vízműtelepi medence szabályoz) - A Budai úti nyomásfokozó továbbra is 1,0 4,0 m-es szintkapcsolással üzemel (Budai út víztorony szabályoz) - A hálózati szivattyúk alsó kapcsolási szintje rendre 4,00 m, 3,50 m, 3,00 m, 2,50 m (Ceglédi víztorony szabályoz) 87. ábra Belvárosi víztorony vízszint változásai Ebben az esetben is megfigyelhető, hogy a víztorony kb. 200 m3-es tartalékkal rendelkezik a reggeli és esti óracsúcsban egyaránt. A Budai úti víztorony szabályozásában nem történt változás az előző esethez képest, így azt nem mutatom be még egyszer. 88. ábra Vízműtelepi térszíni tározó vízszint változásai