URAVNAVANJE ODTOKOV RAZBREMENILNIH NAPRAV FLOW CONTROL AT STORMWATER OVERFLOWS AND STORMWATER TANKS Franc Maleiner univ. dipl. kom. inž. Sojerjeva 43, 1000 Ljubljana UDK: 628.2 E-pošta: franc.maleiner@t-2.net Povze t ek l ..vanja pretokov in s tem pravilno delovanje kanalizacijskih omrežij in pripadajočih čistilnih naprav sta odvisna od pravilnih hidravličnih računov, upoštevanja terenskih in hidroloških okoliščin, pravilnega dimenzioniranja ter konstrukcije objektov kakor tudi od pravilnih izbir dušilk, in sicer glede upoštevanja njihovih hidravličnih zmogljivosti in pravilnih območij delovanja. Summary l Based on the rules of hydrodynamics the stormwater overflows and the stormwater tanks are used in combined sewer systems to regulate the sewage flows. The performance and the conditions for their application depend on their right dimensioning and design considering local and hydraulic circumstances as well as right selection of flow controllers. V mešanem sistemu kanalizacij sta veliko.stna reda količin sušnih ali kritičnih pretokov običajno za eno, dve ali celo tri decimalna mesta manjša od znatno redkeje nastopajočih .tokov. Odvajanje in čiščenje količinskih konic mešanih pretokov na čistilnih napravah bi bilo tako tehnološko kakor tudi ekonomsko .toki predhodno na ustreznih mestih mešanega sistema kanalizacijskega omrežja razbreme­niti v vodotoke in se tako na čistilne naprave odvajajo znatno manjše, zgolj zadostno onesnažene količine odpadnih voda. Razbremenjevanje se vrši s pomočjo pravilno dimenzioniranih ter konstruiranih razbreme.nilnih naprav. Hidravlični iterativni računi za razbremenilne naprave morajo obsegati ter .lanco vseh dotokov ter odtokov za ekstremne konkretne okoliščine (ob upoštevanju ustrezne gladine visokih voda vodotoka, morebitnega nepopolnega prelivanja ali delnega polnjenja dušilk, zajezenega odtoka dušilk itd.). Glede na količino odtoka v smeri čistilnih naprav ločimo po nemških DWA-smernicah ATV – A 128 dva glavna načina razbreme­njevanja, in sicer s pomočjo: • razbremenilnikov (RÜ) za dušene odtoke (Qab), ki so . od kritičnega odtoka (Qkrit), torej: Qab . Qkrit ter • razbremenilnih bazenov (RÜB) za dušene odtoke (Qab.toka (Qkrit) in so . od dvojnega sušnega odtoka (Q2t = 2 Qs + Qf), torej: Qkrit > Qab . Q2t Praviloma razbremenilne naprave sestoje iz dotočnih kanalov, prelivnih robov, pretočnih bazenov, dušilk ter razbremenilnih kanalov z ..tivno uskladiti na podlagi delnih hidravličnih računov (računa prelivne višine, računa dušilke, računa razbremenilnega kanala z upoštevanjem gladin vodotoka itd.). Razbremenilnike in razbremenilne bazene običajno dimenzioniramo na dogledni razvoj naselij s tem, da se kasneje lahko po potrebi količinsko priredijo tudi eventualnim povečanim ali zmanjšanim odtokom na čistilno napravo. .setletij (amortizacijska doba kanalizacijskega omrežja znaša praviloma vsaj 50 let) ne spre­minja samo velikost vplivnih površin, temveč se lahko spremeni tudi njihova namembnost, stopnja njihove utrjenosti in s tem propustnosti površin, običajno pa se poleg tega spreminjajo .tokov itd. Zatorej se zaradi morebitne kasnejše .menilnih naprav pri načrtovanju razbremenil­nikov priporoča rezervacija ustrezne gradbene površine v njihovi neposredni bližini kakor tudi upoštevanje zadostnih konstrukcijskih višinskih razlik v podolžnih profilih naprav za ustrezno naknadno vgradnjo ali sanacijo objektov. Z ozirom na vzdrževalne ter obratovalne stroške naj bo število razbremenilnikov in razbremenilnih naprav minimalno, vendar pa še zadostno glede na potrebe in ekonom.sko gradnjo omrežja. Optimalno število ter razmestitev vseh teh razbremenilnih naprav je v glavnem odvisno od terenskih okoliščin. .no nameščene za optimalno delitev močno onesnaženih od malo onesnaženih odtokov ter s tem omogočati optimalno ekološko zaščito vodotokov. .no oblikujejo, morajo znašati preostali kritični odtoki razbremenilnikov vsaj 50 l/s (ATV – A 128), pri čemer naj znaša pretočna hitrost sušnega odtoka (pri delnem polnjenju cevne dušilke) vsaj 0,80 m/s. Neposredni stranski dotoki v razbremenilne objekte so nedopustni. Pred razbremenilniki se morajo namestiti zadostno dolgi odseki kanalov za hidravlično »umiritev« dotoka (pri Qkrit ali Q0 najmanj 20 d0 ali 20 H0 s Fr0 = 0,75), da se v razbremenilnih napravah doseže še hidravlično obvladljiv laminarni tok, saj namreč turbulentnega ter deročega toka računsko nihče ne obvlada. Po evropskih normah EN 752 oziroma nemških smernicah ATV – .cijskih omrežjih pri odtoku s prosto gladino predpisujejo minimalni prerezi odtočnih cevi za sušne kanale z DN 250 mm ter za mešane kanale z DN 300 mm. V utemeljenih primerih (na primer pri dušilkah ali pri minimalnih odtokih na podeželju) se lahko izjemoma uporabijo tudi manjši premeri cevi, vendar naj zaradi nevarnosti mašitev premeri teh cevi znašajo . DN 200 mm. Cevne dušilke (z minimalnim premerom DN 200 mm) se smejo (po ATV – .rabljati izključno le za razbremenilnike (RÜ), nikakor pa se ne smejo uporabljati za dušenje odtokov iz razbremenilnih bazenov (RÜB). Na prelivih naj se vgradijo tudi ustrezni pripomočki (potopne stene, grablje, sita itd.) za zadrževanje kosovnih plavajočih snovi (plastike, papirja itd.). Prelivni robovi se nameščajo višinsko iznad gladin visokih voda vodotokov. Praviloma se zahteva zaščita pred preplavitvijo prelivnega roba pri desetletnih visokih vodah (ATV – A128). Ker je statistična verjetnost hkratnega .toku) in računskega naliva (v omrežju) zelo .vitve (»Internationale Gewässerschutzkomis.sion für den Bodensee: Regenentlastungen, Bemessung und Gestaltung; Bericht Nr. 14; 1973«) pri višinskem nameščanju prelivov izvedeta variantna hidravlična računa tlačne linije razbremenilnega kanala, in sicer: * ..toka visoke vode v vodotoku ter obratno; * pri tretjini količinskega pretoka računskega .malni gladini visoke vode. Prelivni rob se tako namesti na maksimalno višinsko koto iz obeh računov. Nižje nameščeni prelivi pa se morajo še dodatno zaščititi pred vdorom visokih voda v omrežje (na primer s povratnimi loputami itd.). ...nilnik ali na razbremenilno napravo. .menilnih kanalov povzročajo v vodotokih tako ime­novani »hidravlični stres«. Poleg morebitne erozije dna in brežin vodotokov povzročajo namreč prepogoste, prevelike in sunkovite razbremenilne količine tudi odplavitev lokalne biologije (flore in favne), ki se zaradi takih prepogostih hidravličnih sunkov le težko obdrži v strugah v neposredni bližini teh iztokov ali pa ji je onemogočena njena ponovna povrnitev in naselitev na takih »hidravlično stresnih« območjih vodotoka. Konstrukcijsko mora biti razbremenilnik iz.veden tako, da se prelivanje preko prelivnega roba razbremenilnika lahko prične šele po prekoračenju računskega odtoka (Qkrit) oziroma po prekoračenju računskega dušenega odtoka (Qab) iz polnega razbremenilnega bazena. Zaradi vtočnih hidravličnih izgub dušilke naj konstrukcijska višinska razlika med dnom dotočne in odtočne cevi v razbremenilniku znaša vsaj 10 cm. Poleg tega pri odtoku Qab = Q2t ...nih zajezitev se po potrebi pred ustjem dušilke .no oblikovana poglobitev. Taka konstrukcijska poglobitev prepreči tudi mašitve ter odlaganje usedlin pred ustjem dušilke. V skladu z zahtevami proizvajalcev je za vgradnjo izbranih vrst dušilk treba predvideti tudi ustrezne konstrukcijske višinske razlike v podolžnem prerezu objektov. V primeru predvidene kasnejše naknadne vgradnje bazenov (RÜB) na zato rezerviranih površinah, je ravno tako treba upoštevati ter predvideti tudi zadostno konstrukcijsko višino za namestitev teh bazenov. .nega enostranskega ostrorobega ali polkrožno zaobljenega prelivnega roba. Višina prelivnega roba se določa tako glede na gladino ustreznih visokih voda v vodotoku kakor tudi glede na dopustno višino tlačne črte vzvodno od razbremenilnikov in s tem maksimalno mogočo (neškodljivo) zajezitveno višino na kanalizacijsko omrežje priključenih hišnih priključkov. Na podlagi teh podatkov izračunamo (po ATV – A 111) maksimalno prelivno višino na podlagi Polenijeve enačbe: * c faktor nepopolnega preliva - * Lü dolžina prelivnega roba m * g zemeljski pospešek 9,81 m/s2 Slika 2•Namestitev montažnih potopnih sten UFT iznad oziroma izpred prelivnega roba S prelivnim koeficientom (-µ-) se upošteva oblika preliva. Pri ostrorobem prelivu (ki ga .bitnega kasnejšega naknadnega prirejanja višine) se uporabi vrednost µ = 0,62, medtem .zov) uporablja vrednost µ = 0,50. ..nega preliva (-c-). Pri popolnem prelivu znaša c = 1, medtem ko se pri nepopolnemu prelivu .nosti tega faktorja po enačbi: (3) kjer znaša: za ostrorobe prelive: za zaoblene prelive: za širokokronske prelive: n = 2 n = 3 n = 4 Posledice odtočnih okoliščin v dotočnem in razbremenilnem kanalu je treba raziskati in dokazati s hidravličnimi računi v smislu ATV – DVWK – A 110, da se tako prepreči neželena vzvodna zajezitev kletnih prostorov pri ne­popolnem prelivu. Hidravličnih vplivov ter posledic potopnih sten ni treba raziskati in dokazovati, v kolikor je potopna stena oddaljena od prelivnega roba za vsaj dvakratno maksimalno prelivno višino (. 2 hü.topna globina med hü in 2 hü. .nih bazenov se izračunava na podlagi višinskih kot vzvodnega bazenskega preliva (BÜ) ali na koncu bazena nameščenega čistilnega preliva (KÜ). Dejanska računska uporabna globina (ter s tem uporabna prostornina) bazenov se izračunava zgolj na podlagi najnižje višinsko nameščenega prelivnega roba. Kakor je razvidno iz slik 4 in 5, je mogoče z uporabo lopute s plovcem HST-ASK (poleg znatno krajšega prelivnega objekta ter do.datne zaščite pred vdorom visokih voda v omrežje) doseči pri istem maksimalnem cilju zajezitve tudi znatno zvečanje zadrževalne prostornine kanalizacijskega omrežja (v smi­slu ATV – A 128). Prelivne višine iznad fiksnih prelivov (glej sliko 4 levo) se ne smejo upoštevati pri računu dejanske uporabne globine zadr ževalne prostornine. Z namestitvijo lopute s plovcem .raba tega dodatnega zajezitvenega prostora (do višine posebnega, znatno višjeležečega prelivnega roba za aktiviranje plovca), saj (na skupno os lopute pritrjeni) plovec do.voljuje odpiranje lopute HST-ASK le v ozkem območju prelivne višine preliva za plovec (običajno .h . 0,05 m). S tako namestitvijo lopute se lahko torej računska globina zaje­zitvenih prostornin (brez dodatnih gradbenih posegov) poveča običajno za okoli 0,60 m (glej sliko 5). Vrednost te dodatne zajezitvene prostornine (ki jo pridobimo zgolj z zajezitvijo obstoječih .benih stroškov) večinoma znatno presega Splošno je znano, da se mora hidravlični račun pretočnih zmogljivosti kanalizacijskih cevi vršiti v skladu z zahtevami smernic ATV – A 110, torej na podlagi Prandtl-Colebrookove enačbe: (4) Q pretočna zmogljivost v m3/s A pretočni presek v m2 . kinematična viskoznost (za odpadne vode znaša . = 1,31 x 10-6 m2/s) D premer cevi v m J podolžni padec cevi k koeficient trenja, pri čemer jemljemo: kb = 0,25 mm za dušilke, sifone, tlačne cevi in cevi brez jaškov naložbene stroške dobave in vgradnje lopute HST-ASK. Hkrati pa taka loputa znatno poveča tudi varnost pred vdorom visokih voda v omrežje. Mimogrede: S tako loputo HS-ASK se (zaradi nevarnosti zdrsa nestabilnih brežin jezera) že desetletja uravnava odtok in tako omejuje nihanje gladine Velenjskega jezera na skoraj konstantno višino. kb = 0,50 mm za transpor tne kanale z jaški kb = od 0,75 mm do 1,50 mm za zbirne ka­nale z jaški .danja hidravlike (še posebno v preteklih dveh desetletjih) pri revizijah slovenskih projektnih dokumentacij redno naletimo na manjkajoče, zelo pomanjkljive ali celo napačne hidravlične račune razbremenilnih naprav. Pri računih razbremenilnih naprav slovenski projektanti redno »pozabljajo« na hidravlične vplive razbremenilnega kanala ter na gla.dine visokih voda pripadajočih vodotokov in tako »spregledajo« povzročanje nepopolnih prelivov (glej slike 6, 7 in 8) z vsemi škodljivimi hidravličnimi posledicami (zajezitev kletnih prostorov, večji dušeni odtok itd.). .nilnih naprav se praviloma podatki o visokih vodah sploh ne navajajo, kaj šele upoštevajo, čeprav smernice ATV – A 128 in ATV – A 166 izrecno zahtevajo računske dokaze na podlagi upoštevanja gladin desetletnih visokih voda. Pri nas se torej vrši višinsko nameščanje .zenskih prelivov (BÜ, KÜ) preprosto le »po občutku« in brez upoštevanja dejanskih gladin visokih voda vodotokov, torej je razumljivo, da taki razbremenilniki in razbremenilne naprave ne morejo delovati pravilno. Račun energijske linije in s tem gladine vode pred vtokom v razbremenilni kanal je izredno pomemben, saj le tako lahko ugotovimo, ali nastopa popolni ali nepopolni hidravlični preliv. Pri tem se morajo upoštevati vse hidravlične izgube zaradi spreminjanja smeri toka, spre­minjanja hitrosti pretoka, trenja cevi, neugodne geometrije objektov, hidravlične izgube po­vratnih loput, gladine vodotoka itd. Tako pri popolnem kakor tudi nepopolnem hidravličnem prelivu se morajo obvezno preveriti vse po­sledice povzročene vzvodne zajezitve kana­lizacijskega omrežja (zaradi prelivne višine oziroma vpliva gladin visokih voda vodotoka). Medtem ko pri dušilkah nameravamo doseči kar se da visoke hidravlične izgube, skušamo pri razbremenilnem kanalu ravno nasprot­no odvesti vodne količine s čim manjšimi hidravličnimi izgubami. Če niso potrebni natančni računi posameznih koeficientov oziroma vtočnih izgub razbre.menilnega kanala, se lahko pri hidravličnih računih pavšalno prevzamejo naslednje skupne izgube: * za izrazito lijakasto obliko vtoka cevi, poševni kot odtoka ter zadostni naklon cevi: .skup = 0,75 * za toporobno obliko vtoka cevi, poševni kot odtoka ter zadostni naklon cevi: * za toporobno obliko vtoka cevi, pravokotni ali paralelni odtok ter zadostni naklon cevi: * za toporobno obliko vtoka cevi, pravokotni ali paralelni odtok ter mali naklon cevi: * za ostrorobno obliko vtoka cevi, pravokotni ali paralelni odtok ter malenkostni naklon cevi: .skup = 1,00 .skup = 1,25 .skup = 1,50 .skup = 1,75 S temi vrednostmi izračunamo zajezitveno višino pred ustjem cevi po naslednji enačbi: (5) kjer pomenijo: tu zajezitvena višina tek delno polnjenje cevi .skup skupni koeficient izgub vEK odtočna hitrost v cevi Če izračunana zajezitvena višina tu presega višinsko koto prelivnega roba, je preliv ne­popoln. Hidravlični račun prelivne višine se mora ponoviti z upoštevanjem ustreznega faktorja -c-(v smislu enačbe 3). Vdor visokih voda vodotoka preko nižje ležečih prelivov lahko preprečimo tudi z namestitvijo ustreznih povratnih loput, vendar moramo .toka. Vsekakor je neobhodno potrebno tudi pravilno konstrukcijsko izoblikovanje iztoka razbre.menilnega kanala, da preprečimo oziroma ustrezno omilimo posledice »hidravličnega stresa« vodotoka. Izbira pravilne dušilke je izredno zahtevna in težavna, saj imajo posamezne vrste dušilk različne specifične prednosti ter pomanjk.ljivosti, ki jih je treba uskladiti z nalogami, ki jih mora dušilka opravljati v določenem primeru. .lirano, saj so le-te bistveni sestavni del celotne naprave. Vpliva in posledic delovanja dušilk .jitve količine), temveč predvsem vzvodno, saj se zaradi povzročenih zajezitev (preplavitev kleti) in zmanjšanja vlečne sile v dotoku lahko prekomerno izločajo usedline, poleg tega pa je odtočna količina dušilke v obratnem so­razmerju s potrebno zajezitveno prostornino pretočnih bazenov (ATV – A 128). Z zmanjševanjem pretočnih presekov dušilk se torej obratno sorazmerno veča tudi nevarnost mašitve dušilk. .rez pri dušenju odtoka s pomočjo zasuna DN Slika 9•Dušenje odtoka s pomočjo zasuna DN 200 200. Za račun površine pretočnega prereza uporabljamo namreč Torricellijevo formulo: (6) Pri predpostavljeni običajni povprečni 2,5­metrski zajezitvi razbremenilnega bazena, koe­ficientu µ = 0,7 in pri predpostavljenem (nedo­pustnem) dušenem odtoku velikosti 10 l/s bi znašala potrebna maksimalna višina odprte reže zgolj 10 mm, saj bi površina prostega pretočnega prereza znašala samo 20 cm2, kar odgovarja površini pokrova škatlice vžigalic. Pri pretoku velikosti 25 l/s bi se (pod istimi pogoji) pretočna površina zvečala na okoli 50 cm2 ter bi se maksimalna višina odprte reže zvečala le nekaj manj kakor 20 mm. S slike 9 je torej jasno razvidno, da bodo kosovne sestavine odpadnih voda to ozko režo zamašile že v najkrajšem času. Kontinu­irano dušenje odtokov izpod 10 l/s je zato nedopustno. Zahteva ATV – A 111, ki dopušča za cevne dušilke in za fiksno nastavljene zasune (brez regulacije) le minimalne pretoke . 50 l/s, je torej še kako upravičena. Popolnoma jasne so tudi zahteve smernic ATV – A 111, ATV – A 166 ter ATV – DVWK – M 176, ki predpisujejo za dušenje najmanjših od­tokov (od 10 l/s do 25 l/s) iz razbremenilnih in zadrževalnih bazenov uporabo izključno le pravih regulatorjev pretokov. Pravi regulatorji odtokov (DIN 19226) so sistemi s preverjan­jem pretoka, ki na podlagi reguliranega odtoka za regulatorjem samodejno razpoznajo in odpravijo morebitne mašitve. Navkljub temu pa obratovalno tveganje tudi pri teh regulator­jih ni ravno majhno. Nekoliko večji dušeni odtoki med 25 l/s in 50 l/s se lahko na podlagi okoliščin dotoka krmilijo na različne načine z različnimi vr­stami dušilk. Vrtinčne dušilke ter vrtinčni ventili razpolagajo s prostimi pretoki krogle premera . 200 mm, medtem ko hidromehanske dušilke delujejo običajno s prerezi med 50 in 100 cm2 . Zato sta pri hidromehanskih dušilkah še kako potrebna redni nadzor ter redno vzdrževanje. razbremenilnike (RÜ) odtoki Qkrit v l/s natančnost v % vrsta dušilke cevne dušilke zasuni vr tinčne dušilke avtom. vrtinčni ventili lopute s plovci in nelinearno kinematiko regulacija odtoka z vr tinčnimi dušilkami intervalno krmiljenje ± 10 ± 3 ± 5 – ± 15 ± 5 ± 5/10 – ± 5 območje nastavitve Qmax/Qmin 1 1,80 1,85 1,85 1,85 2,50 – 51) primernost za dopustno raz­merje odtokov Qt/Qb5) < 0,3 merjenje pretoka --­ daljinsko krmiljenje --2) < 0,3 -­ - < 0,3 ++ ++ < 0,5 + ++ < 0,6 + + < 0,7 +++ +++ < 0,7 --­ +++ < 100 ++ + +++ ++ - > 100 + ++ ++ +++ + bazene za čiščenje deževnice (RKB) zajezitvena prostornina V v m3 < 200 > 200 + - ++ +++ +++ ++ --3) --3) -­ - -­ - -­ --­ vrsta dušilke cevne dušilke zasuni vr tinčne dušilke avtom. vrtinčni ventili lopute s plovci in nelin­earno kinema-tiko r e g u l a c i j a o d t o ka z vr tinčnimi dušilkami intervalno krmiljenje primernost za dopustno razmerje odtokov Qt/Qb5) < 0,3 merjenje pretoka daljinsko krmiljenje --2) < 0,3 - < 0,3 ++ ++ < 0,5 + ++ < 0,6 + + < 0,7 +++ +++ < 0,7 +++ razbremenilne bazene (RÜB) čas praznenja zajezitvena prostornina nastavit-V v m3 . . v h natančnost veno . . . v % območje Qmax/Qmin 100– <100 >400 <1 1–2 2–4 >4 400 – ± 15 1 - ± 10 1,80 ++ + ++4) ± 3 1,85 + ++4) ± 5 1,85 +++ ± 5 1,85 + ++ ± 5/10 2,50 + ++ – ± 5 – 51) ++ + ++ + - + +++ ++ + - - +++ ++ + + ++ ++ +++ +++ + +++ + ++ +++ ++ +++ - + ++ +++ ++ + - Primernostni ključ: ---izogibati se uporabi --uporabno pod določenimi pogoji -uporabno + primerno ++ dobro uporabno +++ zelo uporabno Legenda: 1) omejitev je povzročena zaradi dopustnega časa zadrževanja v vmesni zadrževalni prostornini 2) ni mogoče brez namestitve dodatnega zasuna 3) pri stalni zajezitvi, brez stalne zajezitve; treba se je izogibati vrtinčnim ventilom 4) pri zajezitvenih prostorninah s slabim samočiščenjem ima prednost vr tinčni ventil 5) veljavno v zvezi s povprečnimi višinskimi okoliščinami Slika 12•Primernost nekaj različnih vrst dušilk (po Brombachu) Na pravilno ter optimalno izbiro dušilk vplivajo naslednji kriteriji: Pri hidravličnih računih dušilk se pogosto »spregleda« tudi nizvodna zajezitev iztočnega ustja dušilk. S slike 14 je razvidna posledična sprememba naklona energijske črte in s tem pretočne zmogljivosti cevne dušilke zaradi vpliva take zajezitve. Ker delujejo tudi druge dušilke po principu spreminjanja energij, se opisane posledice za­jezitve iztoka odražajo na vseh vrstah dušilk. V smernicah ATV – A 111 se je vpeljal strokovni pojem delilne ostrine dušilk (Trennschärfe der Drossel), ki se definira po naslednji enačbi: (7) pri tem sta QDr in QMax definirana po sliki 15. Delilna ostrina (.) je bistveni faktor računov, saj se morajo pri računih hidravlične obre­menitve razbremenilnih in čistilnih naprav upoštevati in seštevati dejanski odtoki dušilk. Pri tem se seštevajo tudi vse razlike med računskimi ter dejanskimi odtoki dušilk. Do­daten vpliv na delilno ostrino in s tem na dejansko odtočno količino dušilk imajo tudi nepopolni prelivi. Delilna ostrina dušilke je torej odstopanje dejanskih od nominalnih vrednosti, ki se nanašajo na računski pretok dušilke. Slovenski projektanti pri hidravličnih računih upoštevajo izključno le nominalne vrednosti, zato so načrtovana črpališča, razbremenilne naprave in čistilne naprave hidravlično poddimenzi­onirane in bodo kasneje preobremenjene z znatno večjimi dejanskimi dotoki. Slika 14•Vpliv nizvodne zajezitve na naklon energijske čr te Delilna ostrina glede na zahteve ATV – A 111 ne sme odstopati: • za dušilke za razbremenilniki: . = .Q / QDr . ±10 % • za dušilke za razbremenilnimi bazeni: . = .Q / QDr . ±5 % V ATV – A 111 (točka 9.2) so natančno navedeni: * zahtevani tehnični podatki, * atestirani dokazi delovanja, * podatki o delilni ostrini, * kriteriji izbire ter obratovanja, ki jih mora ob uporabi določene dušilke na­vesti vsak dobavitelj dušilk. Za vsako dušilko se mora pred prevzemom v obratovanje dokazati njihovo pravilno delova­nje (ATV – A 128). Ponavljam: pri izračunih hidravličnih obtežb čr pališč in čistilnih naprav se morajo upoštevati torej dejanske pretočne količine dušilk in ne, kakor je to pri nas običajno, zgolj nominalne količine! Posledice neupoštevanja dejanskih pretočnih količin dušilk so: * nepravilno razbremenjevanje onesnaženih pretokov in s tem nedopustno čezmerno onesnaževanje vodotokov kakor tudi * hidravlično preobremenjena črpališča in čistilne naprave ter zato njihovo znatno poslabšano delovanje. Po ATV – A111 so dušilke razvrščene v: * dušilne organe (Drosselorgane) – cevne dušilke in dušilni zasuni – vrtinčne dušilke * dušilne reže (Auslaufschlitze) * regulatorje (Regelorgane) * krmilnike (Steuerorgane) Zaradi množice različnih načinov dušenja odtokov bom v tem članku naštel in opisal le nekaj osnovnih vrst dušilk. 4.1 Dušilni organi 4.1.1 Cevne dušilke Do nedavnega najpogosteje uporabljene cevne dušilke delujejo na podlagi vtočnih in iztočnih hidravličnih izgub ter trenja v cevi. Dušilke se izbirajo in hidravlično računajo na računski nominalni pretok dušilke (QDr), ki se ustvari natančno takrat, ko doseže vodna gladina v razbremenilniku (RÜ) računsko višinsko koto prelivnega roba (hb). Slika 16•Cevna dušilka Nižje ali višje vodne gladine povzročajo torej nižje ali višje pretoke skozi dušilko. Maksimalni (dejanski) pretok skozi dušilko se doseže pri najvišji prelivni višini oziroma pri maksimalni vodni gladini v bazenu. Odtočno karakteristiko dušilke ponazarja diagram zajezitvene višine h /odtočne količine QDr . Cevne dušilke se v skladu z zahtevami ATV – A 128 (Qkrit . 50 l/s) in njihovimi hidravličnimi zmožnostmi lahko torej nameščajo samo za razbremenilniki, nikakor pa ne za pretočnimi bazeni. Izpolnjevati morajo naslednje kon­strukcijske zahteve (ATV – A 111): • minimalni premer cevi znaša DN 200 mm, • pri prostemu iztoku naj znaša maksimalni premer odvodnega kanala za dušilko DN 500 mm, • najmanjša dolžina cevne dušilke naj znaša 20 du , • maksimalna dolžina cevne dušilke naj znaša 100 m, • zahteva se kar se da visoko medsebojno razmerje lD /du , • maksimalni podolžni padec cevne dušilke naj znaša I = 0,003. Pri stalni zajezitvi iztoka cevne dušilke v višini temena odtočne cevi odpade omejitev glede maksimalnega premera DN 500. Pri hidravličnem računu cevne dušilke se morajo upoštevati: * koeficient trenja kb = 0,25 mm * vtočne izgube .e = 0,45 * višina tlačne linije pri prostem iztoku mD = 1,0 * prosti (nezajezeni) pretok pri sušnem odtoku Pri upoštevanju zahtevane maksimalne vred­nosti podolžnega padca ter minimalne dolžine cevne dušilke se deroči tok ne more ustvariti, zato je v teh primerih dokaz samodejnega polnjenja dušilk nepotreben. Nasprotno se (navkljub zajezitvi ustja dušilke) pri prestrmi ali prekratki dušilki pretok v dušilki lahko »odlepi« od temena cevi (gladina v cevi se ustali v obliki stoječih valov) in dušilka tako ne more dosegati zahtevane računske odvodne količine. Zato je v takšnih primerih odstopanja nujno potreben dokaz samodej­nega polnjenja dušilk. Če ne dosežemo samodejnega polnjenja dušilke, moramo ustrezno spremeniti ozi­roma prilagoditi konstrukcijske parametre cevne dušilke. Glede na sliko 18 se račun cevne dušilke izvrši na podlagi naslednjih hidravličnih oziroma geometrijskih zahtev: (8) (9) predvideti višinsko razliko tal z najmanj 3 cm, poleg tega pa se mora za Q = Qt še dodatno dokazati: . . . . . . . . . (10) . . Za višino preliva na začetku dušilke se mora dokazati: . . . . . . (11) . pri tem je . = 2,0 = 1,0 + 0,45 (vtok) + 0,55 (obrato­valni dodatek) Delilna ostrina za cevne dušilke glede na zahteve ATV – A 111 (med dotokom QMax v razbremenilnik) ne sme presegati: (12) Pri sušnemu odtoku Qt v [m3/s] se mora v cevni dušilki dokazati, da znaša minimalna stenska vlečna napetost (nem.: Wandschub­spannung) v [N/m2]: Dejanska računa: stenska vlečna napetost (13) se iz­ (14) 4.1.2 Dušilni zasuni V preteklosti so se pogosto uporabljali tudi tako imenovani dušilni zasuni. Pri tem se je zasunska plošča nastavila in namestila na določeno višino. S tem se je fiksiral določeni odprti pretočni prerez odvodne cevi. Manjši je bil izbrani pretočni prerez, toliko večja je bila nevarnost mašitve odtoka. Račun povzročene zajezitve se vrši po enačbi: (15) pri tem se koeficienti izgub določajo na pod­lagi slike 20. 4.1.3 Vrtinčne dušilke Že v šestdesetih letih preteklega stoletja so se začele razvijati nove generacije dušilk (Schulze-Klappe, zasuni s plovci, vrtinčne dušilke, vrtinčni ventili itd.) z znatno strmejšimi odtočnimi krivuljami, ki naj bi ne glede na naraščajoče višine gladin pred dušilko dušili odtoke na bolj konstantne odtočne količine. Pri vr tinčnih dušilkah povzročajo energij­ske izgube pospeški ter centrifugalna sila rotirajočih odpadnih voda, ki tangencialno dotekajo v okroglo posodo. Večja je hitrost ro­tacije, težje se voda prebija do centralno ležeče talne odtočne odprtine (D . 200 mm). Medtem ko vr tinčna dušilka zahteva še precejšnjo konstrukcijsko višino vgradnje, pa nasprotno vrtinčni ventil s poševno osjo (slika 22) potrebuje le minimalno višinsko diferenco tal. Sušni pretok odteka skozi ventil s prosto gladino. Zvečani dotok v dušilko pa povzroči polnjenje ventila in po izrivu zraka iz ven­tila končno rotacijo vodnega telesa. S tem se sunkovito zviša poraba energije in sunkovito zmanjša pretočna količina, ki nato le počasi narašča v razmerju s pospeševanjem hitrosti rotacije (torej povečano porabo energije). Med naraščanjem in upadanjem dušenega pretoka ventilov nastopajo torej v določenem območju kratkotrajne izrazito koničaste obtežbe (slika 22), ki zaradi svoje v omrežju ne pred­hidravličnih problemov. Te konice lahko nasprotno celo pripomorejo k izboljšanemu izplakovanju kanala v območju Predvsem pri čistilnih prelivih (KÜ) se pogosto ustrezno oblikovane reže. Račun povzročene zajezitve se vrši po enačbi: Slika 22•Vrtinčni ventil Slika 23•Pretok skozi režo . . . (16) pri tem se geometrija reže določa na podlagi slike 23. Slika 24 ponazarja bistveno spremembo raz­merij količin in karakteristik pretokov raz­bremenilnih bazenov s čistilnim pretokom (DB) preko (vzvodnih) prostih bazenskih (BÜ) in (nizvodnih) čistilnih prelivov (KÜ) oziroma prelivov skozi reže. Zaradi znatno višjega količinskega pretoka skozi razbreme­nilni bazen (RÜB) pri čistilnem pretoku preko čistilnega preliva (slika zgoraj) nastopajo v primerjavi s čistilnim pretokom skozi čistilno režo (slika spodaj) v bazenu znatno večje (včasih celo nedopustne) pretočne hitrosti, kar povzroča tudi znatno višji (včasih celo nedo­pusten) iznos »v bazenu že ujetih« onesnažitev v vodotok. 4.3 Regulatorji Regulatorji odtoke krmilijo s pomočjo samo­dejnega zaznavanja odtočne količine. Na ta način lahko samodejno zaznajo tudi delno mašitev dušilke in nanjo ustrezno reagirajo. Praviloma se regulatorji nameščajo za raz­bremenilniki ter razbremenilnimi bazeni za odtoke Qmin . 10 l/s. Nemške smernice kon­tinuiranega dušenja pretokov za Q < 10 l/s ne dovoljujejo. Primer elektromehanskega regulatorja, ki de­luje na podlagi meritev višinskih leg gladine, je podan v sliki 25. Regulatorji lahko med drugim delujejo tudi na podlagi induktivnih merilcev pretoka (slika 26). 4.4 Krmilniki V Sloveniji so se pogosto že uporabile me­hanske dušilke, ki delujejo na podlagi zakonov mehanike. Žal pri tem projektanti praviloma ne upoštevajo osnovnih fizikalnih zakonov in predpisanih območij njihovega delovanja, zato ti krmilniki v Sloveniji večinoma ne morejo izpolnjevati predvidenih zahtev. Na slikah 27 in 28 sta shematično predstavlje­ni BGU-dušilki, ki lahko pravilno delujeta zgolj v primeru nižje ležeče gladine delnega polnjenja odtočnega kanala, torej brez nizvodne zaje­zitve odtoka. Za obe (pri pravilni namestitvi in uporabi sicer kakovostni) mehansko regulirani dušilki (pri BGU-tehtnici se namreč meri teža curka, BGU-dušilka s curkom pa deluje na podlagi zadostne (odrivne) kinetične energije curka] je v ATV – A 111 namreč predpisan minimalni pretok s Qmin . 25 l/s. Vendar v Sloveniji najpogosteje naletimo na vgrajene BGU-dušilke DN 200 s curkom (slika 28) predvsem v objekte z ravnim dnom jaška in z minimalnim podolžnim padcem kanala, ki naj bi po navedbah dobavitelja pretok omejile celo na 2 l/s!! Pri tem že samo delno pol­njenje odtočnega kanala povzroča zajezitev dušilke!! Pri optimalni vgradnji (I = 0,005) te dušilke znaša pretočna hitrost (pri delnem polnjenju Q = 2 l/s v cevi DN 200 mm) v . 0,49 m/s. Ta curek (Q = 2 l/s z delnim polnjenjem h . 4 cm in s hitrostjo v . 0,49 m/s) naj bi imel torej dovolj kinetične energije, da (poleg zahtevanega »skoka« curka v višino) še us­trezno odrine težko odrivno ploščo z nanjo pritrjenimi mehanskimi vzvodi, s protiutežnim plovcem in z zapornim zasunom (da nizvodne zajezitve zaradi delnega polnjenja odtočnega kanala niti ne omenjamo)?! To si lahko ra­zlagamo samo kot posledico »prešpricanih« osnov fizike v osemletki. Zatorej naj nas ne čudi, da mora upravljavec v tem konkretnem primeru vsaj enkrat teden­sko splezati v jašek in to dušilko »odmašiti« s pozibavanjem odrivne plošče. Med (pogosto) zamašitvijo te dušilke se namreč ta celotni mešani pritok (v neposredni bližini moderne čistilne naprave) preliva neposredno v potok. Pravilna izbira ter pravilno dimenzioniranje dušilk zahtevata torej precej strokovnega znanja in izkušenj. Dandanes zavzema ekologija kot gospodar­ska panoga nedvomno eno izmed vodilnih mest v EU. Še posebno pri nas se na tem področju popolnoma nekritično investirajo in obračajo ogromna finančna sredstva. Še hitrejše obračanje kapitala (in bajnih zaslužkov) bi lahko ogrožala ter ovirala le neodvisna kritična stroka. Kritične (in s tem »zavirajoče«) strokovnjake na strokovnih vodilnih mestih je bilo zatorej (v imenu »modernega razvoja«) potrebno čim hitreje zamenjati z manj sposobnimi politiki, poleg tega pa z bolonjsko reformo ustrezno »re­formirati« strokovno šolstvo in s tem ustrezno izničiti strokovno zavest ter »nepotrebno« znanje. Z ustreznim načinom in strukturo (ne)zaposlovanja pa se na službenih mestih lahko uspešno prepreči tudi pretok znanja, praktičnih izkušenj ter »kužne« strokovne samozavesti od »starih, v praksi izkušenih zajcev« na mlajše generacije. Ob aktivni, slepi ter molčeči podpori Inženirske zbornice se je zato kmalu po osamosvojitvi slovenska politika lotila najprej v nekdan­jem režimu dobro organizirane ter strokovno uspešno delujoče slovenske projektive in ji je z obveznimi razpisi umskih storitev najprej odtegnila potrebna sredstva za neodvisno strokovno delo in za njeno preživetje. Poleg tega je odstranila tudi nadležni neodvisni strokovni nadzor oziroma revizije projektov. Stroko se je tako zavestno degradiralo na stopnjo obrti. S strani politike hudo omalovaževano, pre­zirano in moteče strokovno znanje je tako pri projektnih dokumentacijah, pri revizijah projektov kakor tudi pri strokovnih gradbe­nih odločitvah kot edino merilo nadomestil izključno le kriterij najnižjih cen. Nekdaj stro­kovno neodvisni projektivni biroji so se morali zato hitro reorganizirati v odvisne inženiringe. Pretežni del honorarja, ki ga potrebujejo za preživetje, dobijo ti inženiringi namreč od podjetij, ki jih zastopajo. Izbira ali primerjava različnih tehnologij je zato načrtno izključena. Investitorjem ti biroji torej ne morejo več nuditi optimalnih strokovnih rešitev, temveč jim nu­dijo izključno zgolj tehnologijo, ki jo zastopa­jo. Projektne dokumentacije so postale tako embalaže izključno za to predhodno (brez vsake ekološke ter ekonomske primerjave) izbrano robo. Ker ta tehnologija ne temelji in se ne izbira več na podlagi strokovnega znanja ter izkušenj, temveč o tem odloča politika, uspešnost (monopol) posameznih inženiringov zatorej ni odvisna od strokovnega znanja ter izkušenj, temveč le od ustreznega lobiranja in političnih povezav z državnimi uradi. Javni razpisi so praviloma le še pravne in for­malne farse, saj je večinoma javna skrivnost oziroma je iz njih jasno razvidno, na čigavo kožo so bili že vnaprej napisani posamezni razpisi. Nikogar niti najmanj ne moti: * da je vedno razpisan le natančno predpisan (predhodno brez strokovne utemeljitve iz­bran in na določenega ponudnika prilago­jen) tip produkta, * da je zahtevan enostranski tip, obseg ter za­htevnostni prag referenc, ki visoko odstopa od za tako nalogo potrebnih splošnih stro­kovnih zmožnosti (in tako omeji ali izključuje konkurenco), * da so dimenzijski računi in dokazi pravil­nega delovanja naprav (nekoč obvezni sestavni deli razpisnih dokumentacij) dan­danes nepopolni oziroma so zaradi oznake »poslovna skrivnost« (za »naše« ponudnike) celo nepotrebni, * da se predvidijo izredno kratki izvedbeni roki (saj ima »naš« ponudnik že priprav ­ljeno oziroma izdelano dokumentacijo), * da se zahtevajo številne (nepotrebne) formalnosti, garancije, uradna potrdila, obrazci itd. (saj se tako veča in izboljša možnost formalnih izključitev neželenih »padalcev«), * da vsako najmanjše odstopanje ali celo ponujena ekološko boljša in dokazljivo cenejša alternativna tehnologija vodi v takojšnjo izključitev take ponudbe iz for­malnih razlogov, brez najmanjše možnosti strokovnega ugovora, * da sploh ni mogoča preprečitev razpi ­sov in gradnje pomanjkljivih in ekološko spornih objektov, ki jasno odstopajo ali celo na sprotujejo tehničnim izkušnjam, normam, strokovnim smernicam (in bodo tako povzročale hudo ekološko škodo ter prekomerne obratovalne stroške), * da se brez vsakih posledic ali odgovor­nosti lahko razveljavljajo in ponavljajo razpisi. Pogosto se razpisi ponavljajo, da vnaprej izbran predragi »najugodnejši« ponudnik lahko ponudi ustrezno znižane cene na podlagi kal kuliranih (p rej ugodnejših) cen konkurence iz predhod­nega razpisa, * za primer, da se določeni ponudniki ne bi držali navedenih »pravil« oziroma »naš« ponudnik ne bi mogel izvesti del za ponu­jeno ceno, so (zaradi naknadno možnih ustreznih pogodbenih aneksov) pravilo­ma predvidene »predhodno pozabljene« ali »naknadno potrebne« pozicije. S temi aneksi se torej naknadno »uravnavajo« prenizke ponudbe »naših« izvoljencev ozi­roma nasprotno, z nepriznanjem kaznujejo neželeni vrinjenci, * da nihče ne odgovarja za pomanjkljive ali zavestno manipulirane razpise, * v se skrajnem primeru »zelo našim« ponud­nikom lahko dovoli tudi naknadno ustrezno spreminjanje načrtov, delno neizpolnjevan­je zahtev razpisnih tekstov, podaljšanje iz­vedbenih rokov itd. Zato so »naše najcenejše ponudbe« (po-leg znatno slabšega ali celo nepravilnega delovanja naprav) običajno znatno dražje ali celo nekajkrat višje v primerjavi s končnimi cenami podobnih objektov v tujini. Na žalost v slovenski praksi dejansko tudi ne poznamo več včasih pri nas (ter v tujini še vedno) predpisanih obveznih predhodnih ekonomskih računov, analiz in primerjav skupnih (investicij­skih ter obratovalnih) stroškov. Po uspešnem totalnem uničenju strokovno neodvisne projektive oziroma njeni preobrazbi v inženiringe (zastopstva določenih proizva­jalcev) se je pričela »bolonjizacija« šolstva. Ker naravni fizikalni zakoni niti najmanj ne ubogajo politikov, se morajo njihovi verski hrami očistiti, njihove vernike pa (zgledujoč se po Jezusu) z bičem izganjati. Namesto ustreznega izboljšanja »pre­živelega« strokovnega znanja se morajo ti moderni absolventi opremiti z raznovrstni­mi visokodonečimi titulami, računalniškimi programi ter računalniško miselnostjo (IQračunalnika = 0 !!!) za prevzem strokovnih položajev zaradi zglednega opravljanja tega dela (predvsem brez politiki neugodnih strokovnih pripomb ali vprašanj). Strokovno znanje, praktične izkušnje ter »zdravo kmečko pamet« nadomeščajo računalniški programi ter vse bolj razbohotena (praviloma strokovno nepotrebna) računalniška statistika, strokovno literaturo pa je že zdavnaj nadomestil Google. Računalnik se je iz nekdanjega poslušnega pomočnika prelevil v diktatorja, saj nam je vsilil računalniški način razmišljanja, vedenja ter življenja. Kvantiteta je v celoti nadomestila kvaliteto, razmišljanje so zamenjali računalniški pro­grami, strokovne analize pa gola in slepa sta­tistika. Kdo je že definiral statistiko kot uradno laž? Prednost tega sistema je tudi, da brez strokovnega znanja ni politične ali finančne odgovornosti, saj za uspešno in brezskrbno delo uradnikom na vodilnih strokovnih položajih zadostuje zgolj zagotavljanje formalno pravilnih potekov birokratskih postopkov. Posledice vse večjega vmešavanja neuke in nesposobne politike na strokovno področje hidrotehnike se torej ne odražajo samo v zastrašujoče naraščajočem neznanju slo­venskih projektantov, temveč tudi v vedno slabšem ter vedno dražjem delovanju komu­nalnih naprav. Hudim podražitvam komunal­nih storitev in prelaganju obratovalnih stroškov v celoti le na ramena potrošnikov bo zato v najkrajšem času sledila prava eksplozija dodatnih sanacijskih ter prekomernih obra­tovalnih stroškov teh novejših nezadostno ali nepravilno delujočih komunalnih naprav. Nepravilno delujoče naprave koristijo kratkoročno zgolj financiranju državnega aparata, saj se bodo poleg vedno hitrejše rasti obratovalnih stroškov v doglednih rokih zahtevale tudi še ekološke kazni, zvišano ali dodatno ekološko obdavčenje kakor tudi finančne soudeležbe uporabnikov za potrebne obsežne sanacije in dograditve teh novejših naprav. Pri vseh honorarjih, investicijah ter stroških pa si država redno odreže (vedno večji) kos pogače. Nemci imajo globok in zelo zgovoren rek: »Neumnost se mora plačevati!« ATV – A 110, Hydraulische Dimensionierung und Leistungsnachweis von Abwasserkanälen und –leitungen, september 2001. ATV – A 111, Richtlinien für die hydraulische Dimensionierung und Leistungsnachweis von Regenwasserentlastungen in Abwasserkanälen und –leitungen, februar 1994. ATV – A 112, Richtlinien für die hydraulische Dimensionierung und Leistungsnachweis von Sonderbauwerken in Abwasserkanälen und –leitungen, januar 1998. ATV – A 118, Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen, november 1999. ATV – A 128, Richtlinien für die Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasserkanälen, april 1992. ATV – A 166, Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung und –rückhaltung – Konstruktive Gestaltung und Ausrüstung, november 1999. ATV – DVWK – M 176, Hinweise und Beispiele zur konstruktiven Gestaltung und Ausrüstung von Bauwerken der zentralen Regenwasserbehandlung und –rückhaltung, februar 2001. Brombach, H., Abflußsteuerung von Regenwasserbehandlungsanlagen, Wasserwirtschaft, 2/1982. Maleiner, F., Razbremenilni objekti v kanalizacijskih omrežjih, 9. strokovni seminar, 12. 3. 2003. Maleiner, F., Dimenzioniranje, konstruiranje in oprema razbremenilnih objektov v kanalizacijskih omrežjih, 10. strokovni seminar, 15. 10. 2003. Maleiner, F., Hidravlični izračuni in krmiljenje odtokov v razbremenilnih napravah v smislu smernic ATV – A 111 in ATV – A 128, 13. strokovni seminar, 10. 3. 2005. Maleiner, F., Konstrukcijsko načrtovanje ter oprema gradbenih objektov za zadrževanje ter obdelavo padavinskih dotokov po ATV – A 166, 17. strokovni seminar, 14. 3. 2007. Maleiner, F., Obdelava ter odstranitev padavinskih odtokov v ločenem in mešanem sistemu kanalizacij, 21. strokovni seminar, 10. 3. 2010.