UDK 628.13.001.7 Primljeno 22. 11. 2006.

GRAEVINAR 59 (2007) 1, 7-11 7

Vodosprema spiralnog tlocrtaBlaenko PremuiKljune rijeivodoopskrba,vodosprema Doljan, regionalni vodovod Varadin, Arhimedova spirala, jednoliko strujanje vode, mijeanje vode

B. Premui Struni rad

Vodosprema spiralnog tlocrta Opisana je vodosprema Doljan koja je sredinja graevina za akumuliranje vode i osnovni nivelator tlaka u vodoopskrbnom sustavu Regionalnog vodovoda Varadin. U vodospremu cjevovodima se doprema voda razliite kakvoe, crpljena iz tri vodocrpilita. Opisana su osnovna naela oblikovanja vodospreme primijenjena pri projektiranju. Odabran je tlocrt u obliku Arhimedove spirale, kako bi se omoguilo jednoliko strujanje i mijeanje vode i postigao najpovoljniji hidrauliki oblik.

Key words water tower, Doljan Water Tower, Regional Varadin Water-Supply Scheme, Archimedean spiral, uniform water flow, water mixing

B. Premui Professional paper

Water storage tower of spiral plan The Doljan Watertower, which is the central water storage facility and the basic pressure regulator in the water system of the Regional Varadin Water-Supply Scheme, is presented. Water of variable quality is supplied to the water tower from three water plants. Basic water tower shaping principles as used during the tower design are presented. The plan in form of an Archimedean spiral was selected, so as to enable uniform flow and water mixing, and to obtain the most favourable hydraulic shape.

Mots cls chteau d'eau, chteau d'eau de Doljan, conduite d'eau rgional de Varadin, spirale d'Archimde, coulement uniforme d'eau, malaxage d'eau

B. Premui Ouvrage professionel

Chteau d'eau du plan spiral Le chteau d'eau de Doljan est une structure centrale d'accumulation d'eau et un rgulateur de pression principal dans le systme rgional d'alimentation en eau de la ville de Varadin. L'eau de qualit variable, pompe de trois zones de captage des eaux, est amene jusqu'au chteau d'eau par conduites d'eau diverses. Les principes de base utiliss au cours des tudes pour le modelage du chteau d'eau sont dcrits. Le plan en forme de la spirale d'Archimde a t choisi puisqu'il permet l'coulement uniforme et le malaxage d'eau, en prsentant en mme temps les effets hydrauliques les plus favorables.

, , , , ,

.

, . , . , . , .

Schlsselworte Wasserversorgung, Wasserbehlter Doljan, Regionalwasserwerk Varadin, Archimedische Spirale, gleichmssigeWasserstrmung, Wassermischung

B. Premui Fachbericht

Wasserbehlter mit Spiralgrundriss Beschrieben ist der Wasserbehlter Doljan, das Zentralbauwerk fr Wasserspeicherung und der Hauptdruckausgleicher im Wasserversorgungssystem des Regionalwasserwerks Varadin. In den Wasserbehlter wird durch Rohrleitungen Wasser unterschiedlicher Qualitt angeliefert, geschpft aus drei Schpfstellen. Beschrieben sind die Grundprinzipe der Gestaltung des Wasserbehlters die beim Entwurf angewendet waren. Man whlte den Grundriss in Form der Archimedischen Spirale um ein gleichmssiges Strmen und Mischen des Wassers zu ermglichen und die gnstigste hydraulische Form zu erreichen.

Autor: Blaenko Premui, dipl. ing. geot., AT Consult d.o.o. Varadin

Vodosprema spiralnog tlocrta B. Premui

8 GRAEVINAR 59 (2007) 1, 7-11

1 Namjena vodospreme Doljan Vodoopskrba glavnine podruja Varadinske upanije (otprilike 70%) rijeena je Regionalnim vodovodom Va-radina koji se osniva na resursima podzemne vode dravs-kog aluvija. Izuzetak je dio podruja gradova Ivanca i Lepoglave, te opine Bednja, gdje je vodoopskrba rije-ena iz Grupnog vodovoda Ivanec, osnovanog na resur-sima vode iz gorskih izvora na podruju planina Ivani-ce i Ravne gore.

Regionalni vodovod Varadin (slika 1.), kao najznaaj-niji vodoopskrbni sustav upanije i ire (iz kojega je rijeena i vodoopskrba dijela Zagrebake upanije), nas-tao je postupnim irenjem vodovodne mree grada Va-radina, ponajprije na sjeverno nizinsko podruje u-panije (primarnu vodoopskrbnu zonu). Zatim su izgra-eni i glavni dobavni cjevovodi za zapadno, istono i juno podruje upanije (zapadnu, istonu i junu vodo-opskrbnu zonu).

Sirovinska su osnova Regionalnog vodovoda vodocrpi-lita Bartolovec, Vinokovak i Varadin koja se nalaze u dravskom aluviju bogatom podzemnom vodom. Kva-liteta vode na vodocrpilitima Bartolovec (kapaciteta priblino 360 l/s) i Vinokovak (kapaciteta otprilike 160 l/s) udovoljava svim sanitarno zdravstvenim krite-

rijima propisanim za pitku vodu, prema vrijedeem Pra-vilniku (NN 182/04). Na vodocrpilitu Varadin prisu-tan je problem poveane koncentracije nitrata u vodi iz-nad doputene granice, zbog ega se ovo vodocrpilite danas iskoritava samo dijelom kapaciteta (otprilike 130 l/s od ukupnog kapaciteta od 450 l/s), i to samo za ispo-maganje, a planira se njegovo postupno naputanje.

Voda se crpkama smjetenim u zdencima vodocrpilita otprema u vodoopskrbni sustav i u sredinju vodospre-mu Doljan, koja u sustavu funkcionira kao kontravodo-sprema. Ta je vodosprema, osim to predstavlja sredi-nju graevinu za prihvat vode i nivelator tlaka u vodoops-krbnom sustavu primarne zone Regionalnog vodovoda, te inicijalna graevina za transport vode na periferna po-druja upanije (junu i zapadnu vodoopskrbnu zonu).

Na lokaciji iznad naselja Doljan (oko 6 km juno od grada Varadina) 2002. godine izgraena je jedna bate-rija vodospreme Doljan (I. faza). Sastoji se od dvije ci-lindrine vodne komore ukupnoga korisnog obujma 5.000 m3, s kotom gornje vode 227,00 m n.m., i osnovni je vodospremniki prostor Regionlnog vodovoda Varadin. Izgradnji druge baterije vodospreme Doljan (II. faza) prilo se zbog poveanja pogonske sigurnosti, stvaranja potrebnih zaliha vode za pokrivanje vrnih potronji u

Slika 1. Pregledna situacija Regionalnog vodovoda Varadin

B. Premui Vodosprema spiralnog tlocrta

GRAEVINAR 59 (2007) 1, 7-11 9

vodoopskrbi i protupoarnu zatitu, te utedu energije (punjenje vodospreme nou kada je elektrina energija jeftinija). Prema Vodoopskrbnom planu Varadinske upanije, do kraja planskog razdoblja (2025.) predvie-no je na lokaciji Doljan izgraditi ukupno tri baterije vo-dospreme, korisnog obujma 3 x 5.000 = 15.000 m3.

2 Osnovni principi oblikovanja Vodosprema Doljan II. faza locirana je sedamdesetak metara sjeveroistono od postojee (I. faza), s istovjet-nom kotom gornje vode od 227,00 m n.m. (princip spo-jenih posuda). Prikljuenje na vodoopskrbni sustav iz-vedeno je dovodno-odvodnim cjevovodom profila DN 600 mm.

Zbog toga to se u vodospremu doprema voda razliite kvalitete, pri projektiranju se teilo postii hidrauliki to povoljniji tlocrt radi boljeg mijeanja vode, pa je kao najpovoljniji odabran oblik Arhimedove spirale (slika 2.).

Slika 2. Horizontalni presjek vodospreme

Vodne komore vodospreme sa zidovima u obliku ove krivulje imaju hidrauliki povoljan oblik koji omoguujejednoliko strujanje i mijeanje vode bez mrtvih zona. Tehniko-ekonomske prednosti jednostavnoga statikog oblika i malog optereenja temeljnog tla od teine rela-tivno tankih spiralnih zidova, glavni su razlozi primjene takvog oblika vodosprema za pitku vodu, to dokazuju i brojne uspjeno izvedene graevine.

Prva vodosprema sa zidovima vodnih komora u obliku Arhimedove spirale (korisnog obujma 4.200 m3) izgra-ena je 1966. godine u Eisenstadtu u Austriji, prema pa-tentu inenjera Schmidta. Za izvedbu spiralnih zidova on se, radi uteda na oplati i opremi, koristio tehnologi-jom prskanog betona (torkreta). Do kraja prolog stolje-a ovom tehnologijom u Austriji i Njemakoj izgraenoje otprilike 160 takvih vodosprema, s rasponom koris-nog obujma od 500 15.000 m3. Licenciju za izgradnju

spiralnih vodosprema tehnologijom prskanog betona ot-kupila je jedna zapadnonjemaka graevinska tvrtka ko-ja vie ne postoji, tako da ovaj nain gradnje nije postao rairen.

3 Oblik i karakteristike graevineVodosprema Doljan II. faza projektirana je i izgraena sa spiralnim zidovima vodnih komora, visine 6,0 m, ali ne tehnologijom prskanog betona, ve kao monolitna ar-miranobetonska konstrukcija (slika 3.). Zbog pogonske sigurnosti podijeljena je na dvije neovisne vodne komo-re korisnog obujma 2 x 2.500 m3, funkcijski povezane troetanom zatvaranicom. Tlocrtna je neto plotina obje vodne komore 962 m2, vanjskih tlocrtnih dimenzija 39,5 x 37,3 m. Maksimalna je visina vode u komorama (pri punoj vodospremi) 5,2 m.

Zatvaranica s pomonim prostorijama izvedena je kao aneks i pravokutnog je tlocrtnog oblika (jedino je zid uz vodnu komoru ovalni), dimenzija 9,4 x 11,5 m; od vod-nih je komora dilatirana slojem tvrdog polistirena deb-ljine 5 cm. U podrumskom dijelu zatvaranice (na koti 3,00) smjeteni su dovodno-odvodni i ispusno-preljevni cjevovodi s pripadnim armaturama i mjerno-kontrolnom opremom. Neto plotina podrumskog dijela jest 63,3 m2.Ulaz u zatvaranicu (na koti r 0,00) na razini prizemlja je sa sjeverozapadnog proelja, gdje su ulazna i servisna vrata. U prizemlju se nalazi podest za stubita koja vode u podrum i na kat, garderoba, sanitarni vor i spremite, ukupne neto plotine 19,0 m2. Na katu je (kota 2,80) uz vodne komore kontrolna galerija, neto plotine 19,6 m2, iz koje je s pomou ljestava omoguen ulaz u njih. Uz galeriju se nalazi jo i soba za sastanke s pomonim i sanitarnim prostorijama ukupne neto plotine 37,7 m2.

Vodosprema je temeljena na armiranobetonskoj ploidebljine 50 cm, modeliranoj kao krutoj ploi na elasti-noj podlozi (Winklerov model tla). Temeljenje je izvedeno u laporovitoj glini, bez podzemne vode. Pokosi graev-ne jame su tijekom izvoenja radova zatieni prskanim betonom i armaturnom mreom.

Za odvodnju procjednih voda ispod temeljne ploe izve-dena je drenaa koja se sastoji od dva cijevna prstena profila DN 150 mm. Unutarnji prsten je promjera 18,0 m, a vanjski prati oblik vanjskoga spiralnoga zida i pro-mjera je od 38,7 do 41,0 m. Na prstenaste se cjevovode radijalno spajaju drenane cijevi profila DN 100 mm. Drenane su cijevi poloene na betonsku podlogu u pa-du i zasipane granuliranim ljunanim materijalom. Spoj drenae izveden je na ispusno-preljevni cjevovod vodo-spreme.

Podna ploa vodospreme betonirana je na prethodno iz-vedenom sloju hidroizolacije zatiene betonom deblji-

Vodosprema spiralnog tlocrta B. Premui

10 GRAEVINAR 59 (2007) 1, 7-11

ne 5 cm. Na kontaktu podne ploe i obodnih zidova ug-raena je gumena dilatacijska traka radi osiguranja vodo-nepropusnosti radne reke. Na dnu obje vodne komore je sloj betona u padu od 2% prema sredinjoj kineti irine 30 cm, ime je omogueno njihovo potpuno pranjenje.

Obodni je zid vanjske vodne komore i pregradni zid iz-meu vanjske i unutarnje vodne komore debljine 35 cm, dok su spiralni zidovi unutarnje vodne komore debljine 25 cm. Zidovi su betonirani u dvostranoj krunoj oplati tipa Doka H-20, u segmentima duljine od 2,5 do 12,5 m, ovisno o veliini polumjera zakrivljenosti. Na mjestu vertikalnih radnih reki zidova vodnih komora takoer je ugraena gumena dilatacijska traka i metalna traka od vuenog metala, kako bi se osigurala vodonepropusnost spoja.

Pokrovna je ploa vodnih komora debljine 25 cm, u strop-noj oplati.

Kao to je ve navedeno, zatvaranica je radi moguegdiferencijalnog slijeganja temeljnog tla izgraena kao neovisno dilatirana cjelina odvojena od vodnih komora. Armiranobetonska temeljna ploa zatvaranice je deblji-ne 35 cm, a obodni zidovi 20 cm. Pokrovna i meukatna armiranobetonska ploa debljine su 20 cm.

Svi armiranobetonski elementi graevine betonirani su u glatkoj oplati, tako da nije potrebno njihovo naknadno bukanje. Sav ugraeni beton za nosivu konstrukciju je razreda vrstoe C25/30, vodnopropusnosti V-6. Hidro-izolacija podne ploe, vanjskih zidova i pokrovne ploevodospreme izvedena je polimerbitumenskim trakama po principu 32.

Dimenzioniranje armiranobetonske konstrukcije vodo-spreme provedeno je izradom prostornoga numerikog modela i statikim proraunom za predvieno opteree-nje. Proraun je proveden elektronikim raunalom, me-todom konanih elemenata, uporabom programskog pa-keta Tower 5.4.

Pregradni zidovi pomonih prostorija u sklopu zatvara-nice zidani su saastom blok opekom debljine 10 cm i obukani grubom i finom bukom.

Podovi, zidovi i stropovi vodnih komora s unutarnje su strane zatieni vodonepropusnim epoksidnim prema-zom atestiranim za pitku vodu.

Povrine unutarnjih zidova i stropova zatvaranice, stu-bita, galerije te ostalih prostorija zavrno su obraene silikatnim i disperzivnim bojama.

U graevinu je ugraena aluminijska stolarija s termo-izolacijom.

Proelja zatvaranice izvedena su termofasadom Demit,od sloja polistirena debljine 5 cm i zavrno obraena dekorativnom mozaik bukom.

Krov zatvaranice je etverostrena, drvena konstrukcija koja se sastoji od greda i rogova, podaana i pokrivena bakrenim limom. Zbog sprjeavanja kondenzacije vode na stropnoj ploi galerije zatvaranice, cijela povrina tavana pokrivena je slojem mineralne vune debljine 10 cm.

Radi ventilacije vodnih komora na stropnoj ploi je ug-raeno pet cijevnih odzranika (profila DN 200 mm), te dva takva odzranika za prirodnu ventilaciju zatvarani-ce i kontrolne galerije.

Vodosprema je poluukopana graevina sa zemljanim nasipom iznad pokrovne ploe u debljini 80 cm, a oko obodnih zidova u nagibu pokosa 1:1,5. Nasip je zavrno obloen humusom i ozelenjen travom. Na sjeverozapad-nome su proelju za podupiranje zemljanog nasipa izgra-ena dva gabionska potporna zida visine 2,0 i 5,0 m.

Oko obje vodospreme (I. i II. baterije) ureeno je ogra-eno dvorite s asfaltiranim pristupom i parkiralitima za osobna i servisna vozila.

4 Instalacije i mjerno-upravljaka opremaU zatvaranici vodospreme smjeten je dovodno-odvod-ni cjevovod profila 500 mm, koji se prije vodnih komo-ra grana na dovodni dio (2 x DN 300 mm) i odvodni dio istog profila. Dovodna i odvodna dionica cjevovoda me-usobno su odijeljene nepovratnim ventilima.

Svaka vodna komora moe se prema potrebi staviti iz-van funkcije leptirastim zatvaraima s elektromotornim

Slika 3. Vertikalni presjek vodospreme

B. Premui Vodosprema spiralnog tlocrta

GRAEVINAR 59 (2007) 1, 7-11 11

pogonom, ugraenih na dovodnim i odvodnim granama cjevovoda.

Svi ugraeni fazonski komadi izraeni su od nehraju-eg elika, s prirubnikim spojem, dok su armature (lep-tirasti zatvarai, usisne koare i nepovratni ventili pro-izvoaa Erhard) od nodularnog lijeva s epoksidnom zatitom.

Slika 4. Radovi na izgradnji spiralnih zidova vodospreme Za mjerenje protoka na dovodno-odvodnom cjevovodu ugraen je elektromagnetski induktivni mjera protoka, s mogunou mjerenja u svakome smjeru posebno. Ra-zina vode u komorama mjeri se sondama koje rade na principu promjene tlaka pri promjeni visine vodnog lica.

Svom mjerno-upravljkom opremom moe se upravljati na licu mjesta i sustavom daljinskog nadzora i upravlja nja iz dispeerskog sredita Regionalnog vodovoda Va

radin. Svu ugraenu mjerno-upravljaku opremu proiz-vela je tvrtka Siemens.

Za potrebe servisiranja i popravaka u zatvaranici na strop je ugraena visea mosna dizalica nosivosti 1 tone.

Graevina je opremljena instalacijama vodovoda i kana-lizacije te elektroinstalacijama za pogonski dio, grijanje i rasvjetu.

Na slici 4. prikazana je faza izgradnje vodospreme.

5 ZakljuakIzgradnjom druge baterije vodospreme Doljan znatno je poveana sigurnost vodoopskrbe Regionalnog vodovoda Varadin, a ostvarit e se i utede energije punjenjem vodospremnikog prostora u nonom razdoblju kad je elektrina energija jeftinija.

Oblikovanje graevine vodospreme Doljan II. faza izvedeno je tako da se ostvari hidrauliki to povoljniji oblik, uz mogunost jednolikog strujanja i mijeanja vode, bez mrtvih zona u vodnim komorama. To je postignuto formiranjem zidova vodospreme u obliku krivulje Arhimedove spirale, koja se u izvedbi moe dobro aproksimirati segmentima krunog luka, uz primjenu dvostrane krune oplate.

Investitor radova na izgradnji vodospreme je komunalno poduzee Varkom d.d. Varadin, zajedno s javnim po-duzeem Hrvatske vode. Izvoa radova je tvrtka Zagorje tehnobeton d.d. Varadin s kooperantima. Ukupna vri-jednost investicije je gotovo 10.000.000 kn. Trenutanosu u tijeku zavrni radovi na izgradnji vodospreme, a pot-puno dovrenje predvieno je u proljee 2007. godine.

IZVORI >1@ Idejni, glavni i izvedbeni projekt vodospreme Doljan II faza,

2005. g., AT Consult d.o.o. Varadin, glavni projektant: .Vlahovi dipl.ing.gra.

>2@ Merkl, G.: Trinkwasser Behlter, Oldenbourg Industrieverlag GmbH, Mnchen, 2005.

>3@ Mutschman, J.; Stimmelmayr, F.: Taschenbuch der Wasserversorgung, Franckhcsche Verlagshandlung, Stuttgart, 1983.

>4@ Bronstein I. N., Semendjajew K. A.: Taschenbuch der Mathematik, Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main, 2001.