CAPITOLUL V

ÎNMAGAZINAREA APEI

A. GENERALITĂŢI Construcţiile folosite pentru înmagazinarea apei sunt cuprinse în noţiunea

generală de rezervoare, prevăzându-se în sistemele de alimentare cu apă cu următoarele funcţiuni:

— distribuirea într-o anumită perioadă de timp a unui debit superior celui furnizat în aceeaşi perioadă de către o sursă, o aducţiune sau o staţie de pompare;

— asigurarea unei rezerve pentru avarii sau cazuri de incendiu; — reglarea presiunilor; — asigurarea unui timp de contact cu diferiţi reactivi folosiţi; — asigurarea unei rezerve de apă pentru spălarea filtrelor. Clasificarea

rezervoarelor se poate face după numeroase criterii, dintre care cele mai uzuale sunt: poziţia, forma, locul în schemă, materialul şi presiunea.

După poziţia lor faţă de teren se disting: — rezervoare îngropate sau subterane; — rezervoare semiîngropate; — rezervoare aeriene, numite şi castele de apă .

După forma în plan, rezervoarele pot fi: circulare, dreptunghiulare, sau având

alte forme. După locul ocupat în schema de alimentare cu apă pot exista: — rezervoare de trecere (plasate între sursă şi reţeaua de distribuţie); — rezervoare de capăt sau tampon (plasate la capătul aval al unei conducte,

astfel încât sensul de curgere al apei se modifică în cursul funcţionării) ; — contrarezervoare (plasate drept rezervoare de capăt într-o schemă în care

există şi rezervor de trecere). După materialele din care se execută, rezervoarele pot fi: de beton armat, de

zidărie, sau metalice. După presiunea din rezervor se deosebesc rezervoare: cu nivel liber şi sub

presiune (pneumatice, numite şi hidrofoare). B. AMPLASAREA REZERVOARELOR În scopul alegerii schemei tehnologice şi al stabilirii poziţiei optime a

rezervoarelor în ansamblul unei alimentări cu apă este necesar să se întocmească

diferite variante de scheme, cunoscându-se faptul că alegerea amplasamentului rezervoarelor are importante implicaţii şi asupra dimensionării celorlalte obiecte din cadrul alimentării cu apă. Astfel, se poate arăta, de exemplu, că alegerea unei poziţii prea îndepărtate sau la cote insuficiente a rezervoarelor poate duce la necesitatea alegerii unor dimensiuni prea mari a reţelelor de distribuţie, care reprezintă de regulă cea mai mare parte a costurilor alimentării cu apă, sau că amplasarea la cote prea ridicate poate duce la necesitatea adoptării unei zone suplimentare de presiune.

La alegerea amplasamentului rezervoarelor sau a castelelor de apă trebuie să se ţină seama în mod special şi de următoarele aspecte:

— cotă rezervorului se alege astfel încât să nu se depăşească în reţea presiunea maximă de 60 m H2O (presiune statică);

— amplasamentul şi concepţia rezervorului trebuie să permită extinderi viitoare; — rezervoarele constituie puncte centrale ale alimentării cu apă şi ca atare

trebuie amplasate în zone uşor accesibile şi în acelaşi timp protejate de influenţe dăunătoare sub aspect sanitar.

Se recomandă păstrarea următoarelor distanţe minime de protecţie sanitară măsurate de la pereţii exteriori ai rezervorului:

20 m faţă de locuinţe şi drumuri; 50 m faţă de clădiri şi instalaţii industriale, de reţeaua de canale de apă

menajeră, closete, grajduri etc. 200 m faţă de cimitire, puţuri absorbante, depozite de gunoi, staţii de epurare şi

orice alte surse puternice de infectare sau nocive. De asemenea la alegerea rezervoarelor şi a amplasamentului mai trebuie să se

ţină seamă şi de următoarele: — costul castelelor de apă este de 4—10 ori mai mare decât al rezervoarelor; ca

atare, în cazul în care schema permite, este preferabilă adoptarea rezervoarelor subterane în locul castelelor de apă;

— amplasarea rezervoarelor trebuie făcută acordându-se o deosebită atenţie problemelor geotehnice.

Astfel, relativ la problemele geotehnice, se va evita amplasarea rezervoarelor în zone cu terenuri instabile, mlăştinoase, cu apă agresivă faţă de betoane, cu apă subterană având nivelul deasupra radierului rezervorului etc.

În cazul terenurilor sensibile la înmuiere (în special loessuri), trebuie luate măsuri speciale; printre aceste măsuri (care urmează a fi aplicate de la caz la caz şi ca urmare a unei analize amănunţite a situaţiei) se menţionează următoarele:

— fundarea pe piloţi; — fundarea pe un strat din beton de loess sau beton simplu; — trecerea conductelor prin canivouri şi galerii care să permită detectarea

pierderilor, controlul instalaţiilor şi îndepărtarea pierderilor de apă; — adoptarea unor îmbinări şi etanşări elastice, care să preia atât la părţile de

construcţie cât şi la instalaţii eventuale tasări inegale. Prevederea castelelor de apă în zone cu terenuri sensibile la înmuiere trebuie

evitată pe cât posibil; datorită sarcinilor mai importante pe care acestea le transmit terenului, pericolul tasărilor inegale este mai mare decât în cazul rezervoarelor subterane, iar experienţa a arătat că, deşi se respectă de la proiectare măsurile de protecţie în terenuri sensibile la înmuiere, există totuşi riscul producerii unor degradări ca urmare a unor pierderi de apă accidentale.

C. DIMENSIONAREA REZERVOARELOR Dimensionarea rezervoarelor implică calculul capacităţii necesare, alegerea

tipului şi a formei şi calculul static şi de rezistenţă. 1. Calculul capacităţii necesare Calculul capacităţii rezervoarelor necesită determinarea volumului

corespunzător pentru fiecare din cele trei funcţiuni: — compensarea orară pe timp de 24 li; — asigurarea rezervei pentru stingerea incendiilor; — asigurarea rezervei pentru cazuri de avarii pe conducta de aducţiune. a. Capacitatea pentru compensarea orară se determină analitic sau grafic prin metoda diferenţei valorilor cumulate a debitului de alimentare şi a

consumului. Calculul analitic se face într-un tabel de forma tabelului 7.1, în care s-a luat un exemplu arbitrar.

Procentele de consum pe fiecare oră se stabilesc fie experimental în rezervoare existente, fie pe baza datelor obţinute la localităţi cu specific de consum asemănător.

Diferenţele pozitive ale valorilor cumulate de alimentare şi consum indică o acumulare a apei în rezervor, iar cele negative, o depăşire a alimentării de către consum.

Volumul de compensare orară (vezi tabelul 7.1) rezultă din suma, în valoare absolută, a diferenţei maxime pozitive (volum maxim acumulat în rezervor în orele când debitul de alimentare depăşeşte debitul de consum) şi a diferenţei maxime

negative (volumul maxim al deficitului de apă în rezervor în orele când debitul de consum depăşeşte debitul de alimentare):

max ×100

54,7+30,14= zich QV .

De la ora 6, debitul orar de alimentare rămâne inferior celui de consuni, deci se consumă apă şi din rezerva acumulată în orele precedente. Golirea se face treptat până la ora 18, când rezervorul este gol şi ciclul se repetă.

Pentru determinarea capacităţii de înmagazinare prin metoda diferenţelor cumulate se întocmeşte un grafic

Se determină diferenţele maxime pozitive şi negative care, însumate în valoare absolută, dau procentul din debitul maxim zilnic care trebuie înmagazinat în rezervor pentru compensarea orară în decurs de 24 h.

b. Capacitatea necesară pentru rezervă incendiu se determină ţinând seama

de debitul de incendiu, de numărul de incendii simultane şi de durata teoretică maximă a unui incendiu, cu relaţia

) 60+ 3600+ 60+ 3600(1000

1= ∑

1max sseieiii

n

eorar i tqtqtqtqV

unde n este numărul de incendii simultane care se introduc în calcul conform tabelelor

din normativele N.P.C.I.; qora rmax — debitul maxim orar al consumului (în cazul când acesta este cerut de

N.P.C.I.), în l/s; qii — debitul hidranţilor interiori pentru un incendiu, în l/s; qie — debitul hidranţilor exteriori pentru incendiu, în l/s; qs — debitul sprinclerelor şi drencerelor, în l/s; ti — durata teoretică de funcţionare a hidranţilor interiori, în min; te — durata teoretică de funcţionare a hidranţilor exteriori, în h; ts — durata teoretică de funcţionare a sprinclerelor şi drencerelor, în min, Acest volum poate fi redus cu cantitatea de apă asigurată de sursă pe toată

durata incendiului, în cazul când există posibilitatea asigurării alimentării sigure şi neîntrerupte a rezervorului de la sursă.

c. Capacitatea necesară asigurării rezervei în caz de avarie a conductei de

aducţiune se bazează pe criterii legate de considerente economice şi practice, sporul de volum fiind în funcţie de lungimea conductei de aducţiune şi de caracteristicile traseului. Cu titlu orientativ, pentru aducţiuni scurte de 5—10 km cu trasee fără dificultăţi, se poate considera în general ca suficientă o rezervă de 10—30% din consumul zilnic maxim.

Pentru conducte mai lungi şi cu trasee dificile, în funcţie de condiţiile specifice, capacitatea de avarie a rezervoarelor se ia între 30 şi 100% din consumul maxim zilnic. Volumul castelelor de apă se stabileşte pe acelaşi criteriu ca la rezervoarele îngropate. Având însă în vedere costul ridicat al castelelor de apă, acestea se prevăd uneori cu volume mai reduse. în acest caz ele cuprind numai un volum de compensare a variaţiilor de consum, restul volumului pentru rezerva de incendii şi de avarie fiind ţinut în rezervoare subterane, de unde se pompează la nevoie. în unele cazuri, pe lângă volumul de compensare, castelele de apă mai conţin şi rezerva de apă de incendiu.

Stabilirea schemei optime se face pe baza unor comparaţii economice. Capacitatea totală a unui castel de apă nu trebuie să depăşească în nici un caz,

pentru apa potabilă, volumul corespunzător consumului maxim pe timp de 48 h, timp admis de normele sanitare pentru staţionarea apei în castelele de apă.

Volumul total al rezervoarelor se obţine prin însumarea volumelor calculate, după cum s-a arătat mai sus, şi se rotunjeşte la capacitatea standardizată imediat superioară (25, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 750, 1.000, 1.500, 2.000, 3.000 m3 şi în continuare crescând cu câte 1000 m3).

2. Alegerea tipului şi a formei rezervorului De obicei volumul necesar este păstrat în cel puţin două compartimente pentru a

nu scoate din funcţiune întreaga capacitate în cazul unor intervenţii pentru reparaţii, control, dezinfectare etc,

Forma optimă din punct de vedere economic a rezervorului, stabilită pe baza unor consideraţii teoretice care ţin seama atât de distribuţia eforturilor în radier, pereţi şi acoperiş precum şi de consumurile minime de materiale, este cea circulară (cilindrică).

Totuşi, anumite condiţii speciale sau avantaje de alt ordin pot determina adaptarea altor forme decât cea circulară. Printre acestea, se pot aminti:

— existenţa unor rezervoare vechi de altă formă; — terenul disponibil; — execuţia mai uşoară a cofrajelor;

— folosirea elementelor prefabricate etc. La. noi în ţară rezervoarele subterane sunt tipizate pentru capacităţi cuprinse

între 25 şi 500 ni3, iar castelele pentru capacităţi cuprinse 50 şi 500 m3. Datorită poziţiei pe care o au de regulă castelele de apă în ansamblurile

arhitectonice, modul de rezolvare sub aspect plastic pune o serie de probleme dificile. în acest scop alegerea tipului de castel trebuie făcută cu deosebită atenţie în urma examinării tuturor aspectelor implicate, având în vedere şi necesitatea unui ansamblu arhitectural adecvat. Numeroase exemple, dintre care sunt prezentate câteva în continuare, arată largile posibilităţi de a realiza din castelele de apă construcţii monumentale caracteristice.