SU TEMİNİ VE KANALİZASYON

SU TEMİNİ VE KANALİZASYON

İ Ç M E S U Y U Ş E B E K E L E R İ Erciyes Üniversitesi

İnşaat Mühendisliği 2016

1

• Bir meskun bölgeye su, bir boru ağı sistemi ile dağıtılır. Buna su şebekesi denir.

• Su şebekesi hazneden sonra gelir. Şebeke ile hazne arasında su dağıtmayan, ve ana boru ismini alan bir boru bulunur.

• İskân durumuna göre, boruların teşkil ettiği sistem birbirinden farklı olur. Buna göre iki ayrı su dağıtma sistemi ortaya çıkar:

1. Dal sistem, 2. Ağ sistemi

2

3

(a) (b) (c)

(a) Dal sistem;

(b) Ortadaki esas borudan beslenen ağ sistemi;

(c) Ortadaki halkadan beslenen ağ sistemi.

DAL SİSTEM

• Bu sistemde borular bir ağacın dalları gibi birbirleriyle birleşmeden meskun bölge içinde dağılmıştır.

• Daha ziyade şehirlerin sahil kesimlerinde, yamaç ile deniz arasına sıkışıp kalmış alanlarda veya kenar semtlerde, ana cadde ve sokakları takip eden şerit varı iskan bölgelerinde söz konusudur.

• Buralarda sokaklar birbiriyle kesişmediğinden boruların birleşerek ağ teşkil etmesi mümkün olmamıştır.

4

Dal sisteminin üstünlükleri:

1. Hidrolik durum açıktır,

2. Boru çapları ve uzunlukları daha küçük olduğundan daha ekonomiktir.

Dal sisteminin mahsurları:

1. Boruların uç noktaları hem fiziki, hem de hesap bakımından ölü noktalardır. Yani borulara kadar su, tamamen dağıtılmış olduğundan debi sıfırdeğerine düşer.

Bu sebeple hızlar çok küçük olup yabancı madde sudan ayrılarak çökelir.

2. Bir boru kırılması veya tamir halinde bu borulardan su alan bütün bölgeler susuz kalır.

5

AĞ SİSTEMİ

• Bu sistemde bütün borular birbiriyle birleşmiş olup hiçbir fiziki ölü nokta mevcut değildir.

• Su herhangi bir noktaya birden fazla yönden ulaşabilir.

• Kapalı gözlerden oluşurlar.

6 Hazne

A

B L=110 m C

k=2

L=110 m

k=2 M

L=250 m k=2 L=250 m k=1

L=70 m D k=1

• Üstünlükleri:

1. Su çeşitli yönlerden akma imkanına sahip olup ölü bölgeler ve yavaş akımlar meydana gelmez.

2. Boru kırılmaları veya tamir halinde bu borunun beslediği bölge başka bir taraftan su alabilir.

3. Su sarfiyatında büyük değişimler olmasının dal sistemine göre daha az tesiri olur. Ağ sisteminde daha fazla işletme esnekliği mevcuttur.

• Mahsurları:

1. Hidrolik hesabı karışıktır.

2. Daha fazla boru ve boru parçalarına ihtiyaç vardır.

SU ŞEBEKELERİNİN TEŞKİLİNDE GÖZ ÖNÜNDE TUTULACAK ESASLAR

• Kapalı göz oluşturulamayan uç sokaklar dal sistemi ile beslenir.

• Şebekeyi suyu en kısa yoldan dağıtacak şekilde tertip etmelidir.

• Bunun sebebi yük kayıplarının fazla çıkmasını önlemektir. Hazne ile su şebekesi arasında kalan boruya ANA BORU adı verilir.

• Şebekede kendisinden diğer boruların çıktığı daha büyük çaplı borulara esas boru, esas borulardan su alan borulara tali boru adı verilir.

• Ana borulardan abonelere su verilmez.

• Ana ve esas borular, trafiği az ve boru döşemek için serbest yeri bulunan sokak ve caddelerden geçirilir.

• Ana ve esas borular tüketim bölgelerinin ağırlık merkezlerinden ve tercihen suyun yerçekimi yönünde akımını mümkün kılacak şekilde yerleştirilir.

• Böylece basınçların üniform olması sağlanması çalışılır.

• Şebekede çok sayıda kat bulunması halinde, katlardaki maksimum statik basınçların, proje şartları da göz önünde tutularak eşit mertebede olmasına imkanlar ölçüsünde dikkat edilir.

• Borular geçirilirken dona karşı korumak için boruların sokakların kuzey ve doğu tarafına konulması gerekir.

• Böylece borular binaların güneye ve batıya bakan cephelerine yakın geçerler.

• Bu kısımlar ülkemiz şartlarından dolayı daha fazla güneş ışığı alırlar.

9 10

A

D

B

C

(3) (4)

(6)

(5)

18

8 10 4

0 0 5

A B

D C

A B

D C

12 6 0

9 4 18

(a) (b)

CADDELERDEKİ BORU ADEDİ

• Caddelerin genişliğine göre şebeke boruları çift veya tek olarak döşenir.

• Genişliği 15 m den küçük olan caddelere tek boru, daha büyük caddelere ise çift boru döşenir.

• Geniş caddelerde tek boru döşenirse, ev

bağlantıları çok uzun olacağından ekonomik olmaz.

• Şebekenin boşaltılmasından doğacak su darbesine karşı 100 mss lik tek boru döşenir.

• Bazı geniş caddelerde bir esas boru iki tane de dağıtım borusu döşenir.

• Esas borunun 350 mm den daha büyük olması durumunda bu çözüm daha uygundur.

11

SU ŞEBEKELERİNDE HIZ

• Şebeke borularındaki su hızı 0.50 m/s’den az olmamalıdır.

• En çok kullanılan değerler 1 m/s civarındadır.

• 1.5 m/slik hızların üzerine çıkılmaması tavsiye edilir.

• Hem minimum çap ve hem de minimum hız şartı aynı anda gerçekleşemez.

• Bunun için bazı tali borularda hız 0.50 m/s nin altına düşebilir.

• Bu durumda uygun yerlere tahliye vanaları konarak meydana gelebilecek çökelmeler (tortular)

temizlenmelidir.

12

SU ŞEBEKELERİNDE ÇAP

• Şehir şebekelerinde 80 mm den küçük boruların kullanılması uygun değildir.

• Üzerinde yangın musluğu bulunan borular ise en az 100 mm çapında seçilmelidir.

• Şebeke borularında bir büyük çap kendinden küçük çapa nazaran iki misli debi geçirmesine rağmen maliyeti % 20 daha fazladır.

• Dolayısıyla büyük çapların seçilmesi yoluna gidilmelidir.

13

SU ŞEBEKELERİNDE BASINÇ

• Şebekeden beslenen boruların en yüksek kotlu musluğunda 5 m lik bir basınç arzu edilir.

• İşletme basıncının 40-50 metreyigeçmemesi tavsiye edilir.

• Aksi halde boru bağlantılarının ve ev tesisatının sık sık tamiri gerekebilir.

• Maksimum statik basıncın ise 80 m.s.s. nunu geçmemesi gerekir.

14

ŞEBEKE DONATIMI

• Yangın Muslukları

• Tevkif (kapatma) Vanaları

• Tahliye Vanaları ve Çeşmeler

• Sulama Muslukları

• Şebeke Düğüm Noktaları ve Boru Özel Parçaları

• Borular

• Buster Pompaları

• Servis Bağlantıları

• Diğer Detaylar

YANGIN MUSLUKLARI

• Yangın musluklarının yerleri itfaiye teşkilatının gücüne göre seçilir.

• Ülkemizde kullanılan yangın hortumunun uzunluğu 50-75 m arasında değişir.

• Aradaki mesafe 100-150 m den fazla seçilmez.

• Minimum çapları 80 mm dir.

TEVKİF (KAPATMA) VANALARI

• İçme suyu şebekelerinde tamir ve bakım için borularda zaman zaman suyun kesilmesi gerekir.

• Bunun için kapatma vanaları kullanılır.

• Nüfusu 10 000 den büyük olan yerleşim merkezlerinde her boruyu şebekeden ayıracak şekilde vanalar yerleştirilir.

• Boru boylarının uzun olması halinde 300-500 metrede bir vana konur.

17

TAHLİYE VANALARI VE ÇEŞMELER

• Şebekenin alçak kotlu noktalarına ve boru sonlarına zaman zaman biriken çökeltileri temizlemek ve gerektiğinde boruları boşaltmak için tahliye vanaları konur.

• Yüksek kotlu noktalara çeşmeler konur.

SULAMA MUSLUKLARI

• Sokakların temizlenmesi, park ve bahçelerin sulanması için uygun ve gerekli yerlere yerleştirilir.

18

ŞEBEKE DÜĞÜM NOKTALARI VE BORU ÖZEL PARÇALARI

• İçme suyu şebekelerinde birden fazla borunun birbirine bağlandığı noktalara “düğüm noktası”

adı verilir.

• Düğüm noktalarında boruları birbirine bağlamak ve gerekli ayırmaları yapmak için her boru cinsine göre özel parçalar kullanılır.

• Şebeke planlanırken bu özel parçalardan mümkün mertebe az miktarda kullanılacak şekilde hareket edilir.

19 20

Tablo 1.Şebekede Kullanılan İşaretler

İsim İşaretler

Vana Ayrılmada vana Kör tapa Kör tapa Kör plak Çap değişimi Sayaç Klape Temizleme bacası Genişleme paröası Manşon

Boru üstünde Boru kenarında Boru yannıda Boru yanında vanalı Boru üstünde Boru kenarında Boru yannıda Boru yanında vanalı Boru üstünde Boru kenarında Boru yannıda Gömülü yangın musluğu

Yer üstü yangın musluğu

Bahçe sulama

İsim İşaretler

BORULAR

• Şebekenin esas kısmını meydana getirirler.

• Besleme boruları pompa istasyonları ve depoları birbirine bağlayan büyük çaplı borulardır.

• Ana dağıtım boruları, ana besleyicilerden ve depolardan aldıkları suyu tali dağıtım şebekesine veren borulardır.

• Sokak içi dağıtım boruları ise sadece döşendikleri sokaklara hizmet eden ve ana dağıtım borularına nispetle küçük çaplı borulardır. Tüm tali dağıtım boruları ana borulardan ayrılmaz.

• Şebeke boruları genellikle malzeme cinsine göre sınıflandırılırlar.

• Dağıtım şebekelerinde kullanılan başlıca boru tipleri PVC, font, çelik ve düktil font borulardır.

• Şebeke için boru tipi seçerken aşağıdaki faktörlerin göz önüne alınması gerekir;

21

Şebeke için boru tipi seçerken aşağıdaki faktörlerin göz önüne alınması gerekir;

• Satın alma bedelleri

• Döviz ihtiyacı

• Nakliye, yükleme, boşaltma, depolama ve istif bedeli

• Hendek kazısı, dolgusu, boruların yerleştirilmesi

• Özel parça ihtiyaçları

• Tecrit ve korozyon problemleri

• Bakım ve işletme masrafları

• Amortisman süresi

• Pürüzlülük ve yük kayıpları

• İç basınçlara ve dış yüklere dayanma özelliği

• Geçirimsizlik

• Depreme karşı dayanma

22

BUSTER POMPALARI

• Buster pompaları dağıtım şebekesinin herhangi bir borusunda veya kısmında basıncı yükseltmek için kullanılır.

• Bir anlamda buster pompaları basınç kırıcı tesislerin tam tersi işlemi yaparak debiyi değiştirmeden basıncı yükseltir.

SERVİS BAĞLANTILARI

• Abone servis bağlantıları genellikle şebeke borusuna vidalanan bir priz musluğu, kaldırıma ve mülkiyet sınırına kadar uzanan bir bağlantı borusu, kaldırma vanası, bina içine giren bir servis borusu ve bir sayaçtan oluşmaktadır.

• Servis bağlantısının sokak üzerinde kalan kısmı yol ve ana su borusu gibi kamu tesislerini içine aldığından genellikle sular idaresi tarafından yerleştirilir.

• Belirli şartlarda yük kayıpları çok artabileceğinden servis borusunun çapı dikkatle tespit edilmelidir.

ŞEBEKE BORULARININ HESABI

• Şebeke boruları maksimum saatlik sarfiyata göre hesaplanır. Ayrıca yerleşim merkezinin nüfusuna göre her boruya bir miktar yangın debisi ilave edilir. Önce şebekede dağıtılacak debi, Q_D;

25 5

. 86400 1

.qmaxx Q_DN

q_max(s): Fert başına maksimum günlük su ihtiyacı, N : Kasabanın gelecekteki nüfusu

İçme suyu şebekeleri;

• Ölü noktalar Metodu

• Hardy-Cross Metodu

• Newton-Rapson Metodu

• Lineer Teori

metotlarından birisi ile çözülür.

26

ÖLÜ NOKTALAR YÖNTEMİ

• Dal sisteminde teşkil edilmiş şebekelerin ölü noktalar metodu ile hesabı basittir.

• En uçtaki noktadan başlayarak hazneye doğru hesap yapılır.

• Önce boruların en kısa yoldan dağıtılması prensibine göre ölü noktaların yeri tespit edilir.

• Ağ şebeke parçalanarak bir dal şebeke haline getirilir.

• Daha sonra ölü noktalardan başlayarak her borunun uç ve baş debileri hesaplanır.

• Dağıtılan debilerin tayininde sokaklardaki binaları kat adetlerine ve çevrelerindeki nüfus sayılarını gözönüne alankesafet katsayıları (k)kullanılır.

27

• Sokaktaki binaların durumuna göre 1 m sokak uzunluğuna düşen nüfus sayısı tablo 2’de verilmiştir.

28

Kat Adedi 1 2 3 4 5

Tek taraflı inşaat N/m Çift taraflı inşaat N/m

0.5 1

1 2

1.5 3

1.75 3.5

2 4

• Bütün sokaklarda nüfus yoğunluklarına göre bir katsayı verilir.

• Bu katsayılara yoğunluk katsayısı adı verilir.

• Bu katsayı ile gerçek boru boyları çarpılarak itibari boru boyları bulunur.

• İtibari boruların birim boyunda dağıtılan debiler eşittir.

• Yerleşim merkezinde itibari boru boyları hesaplandıktan sonra birim boyda dağıtılan debi, q,

29





i D

L q Q

L_i : Boruların itibari boyları L_i=k.L

K : yoğunluk katsayısı (kesafet katsayıları) L : Gerçek boru boyu

Her boruda dağıtılan debi;

Q_d1-2=q.L_i dir.

• Ağ şeklindeki şebekelerin ölü noktalar metodu ile hesaplanabilmesi için her kapalı göz için ölü nokta seçilerek ağ sistemi dal sistemine dönüştürülür.

30





i D

L q Q

ÖLÜ NOKTALAR YÖNTEMİNDE HESAPTA TAKİP EDİLECEK YOL

• Şebekede dağıtılacak debi hesaplanır (Q_D)

• Gerçek boru boyları olan “L”, yoğunluk katsayıları ile çarpılarak L_i=k.L itibari boru boyları bulunur.

• Birim boyda dağıtılan debi hesaplanır .

• Her bir boruda dağıtılan debi hesaplanır (Q_d1-2=q.L_i)

• Her borunun hesap debisi hesaplanır.

) ( ^



D

L q Q

• Ölü noktaların yerleri uygun seçilmişse kapalı çerçeveler boyunca yük kayıplarının cebirsel toplamı sıfır etmelidir.

• Genel olarak bunu sağlamak zordur.

• Aradaki farkın1 (bir) metre olmasına kadar müsaade edilmektedir.

• Boru çapları seçilirken hızların 1 m/s civarında kalması istenir. 0.50 m/s nin altına düşmesi pek istenmez.

• Boru boyunca sarfiyatın lineer olarak değiştiği kabul edilir.

• Ölü noktadaki uç debisi sıfırdır.

• Hesaplara ölü noktadan başlanıldığı için en uçtaki ölü noktadan başlayarak numara vermek uygundur.

33

(1) (3) (2)

(4) Ölü nokta

k= sabit

Q_uç=0 ise k=0.577 Q_uç0 ise k=0.55 Q_i=k.Q_d

c=Q_i+Q_uç Q_h=c+Q_y Q_h=Q_i+Q_uç+Q_y

34 Quç=0

L Qi=0.577·Qd

Qb= Qd

Quç

L Qi=0.55·Qd

Qb Qd

• Hız tavsiye edilen değerler arasında kalacak şekilde Williams Hazen veya Prandtle Colebrook formülleri veya tabloları kullanılarak boru çapı, hidrolik eğim ve hızbulunur.

• Hidrolik eğim boru boyları ile çarpılarak yük kayıpları bulunur.

• Piyezometre kotları ve su basınçları hesaplanır.

• Bunun için topoğrafik haritadan boru eksen kotları bulunur.

• Piyezometre kotlarının hesaplanması için haznedeki su kotunun şebeke ana borusunun çapının ve uzunluğunun bilinmesi gerekir.

35

• Hazne su kotundan şebeke ana borusundaki yük kayıpları çıkarılarak müteakip noktalardaki piyezometre kotları bulunur.

• Her noktadaki piyezometre kotundan o noktadaki boru eksen kotları çıkarılarak su basınçları bulunur.

• Kapalı gözlerde yük kaybı tahkikleri yapılarak hesaplar kontrol edilir.

• Bunun için ölü noktalara farklı yönlerden gidildiğinde meydana gelen yük kayıpları arasındaki fark hesaplanır.

• Bu farkın1 metredenaz olması halinde hesaplar doğru kabul edilir.

• Aksi halde bazı değişiklikler (ölü noktanın yeri ve bazı boru çapları değiştirilerek) şebeke yeniden çözülür.

36