Výpočet potřeb vody pro obyvatelstvo, průmysl, zemědělství a požární účely. Nerovnoměrnost potřeby vody.
Základní názvosloví
- Potřeba vody
Množství vody udávané za časovou jednotku potřebné ve zdroji pro zajištění dodávky vody pro odběratele, stanovuje se většinou výpočtem, návrhová hodnota požadovaného množství vody. - Spotřeba vody
Množství vody skutečně odebrané z vodovodního zařízení za určité časové období. - Nerovnoměrnost potřeby (vody)
Kolísání odebíraného množství vody ve spotřebišti, za časovou jednotku ve sledovaném období. - Součinitel nerovnoměrnosti; k - poměr mezi maximální a průměrnou potřebou vody za časovou jednotku ve sledovaném období.
- Potřeba požární vody - množství vody pro požární účely za časovou jednotku, jehož odběr má být zajištěn z vodovodního potrubí.
- Specifická potřeba vody - množství vody za jednotku času připadající na jednoho obyvatele nebo na jednotku charakterizující určitý výrobní nebo nevýrobní proces. Udává se v l/jednotka. den.
- Občanská vybavenost
Soubor budov, ploch a jiných zařízení, které slouží bezprostředně potřebám obyvatelstva v souvislosti s bydlením (obchody, školy, kina, divadla apod.) - Technická vybavenost
Souhrn ploch, objektů a vedení nevýrobního charakteru s převládajícím technickým rázem, nezbytných k provozu sídlišť (inženýrské sítě, zařízení pro čištění města apod.) - Základní vybavenost obytného území (dále jen "základní vybavenost")
Občanská a technická vybavenost, která slouží pouze pro potřebu obyvatel příslušného území (sídliště), o jehož zásobování vodou se jedná. - Vyšší vybavenost obytného území (dále jen "vyšší vybavenost")
Občanská a technická vybavenost, využívaná kromě obyvatel vlastního obytného území (obce) též obyvateli příslušného spádového území. - Specifická občanská vybavenost
Občanská zařízení, která se vyskytují nahodile a nedají se vyjádřit obecně platnými urbanistickými ukazateli.
Výpočet potřeby vody a Směrná čísla roční potřeby vody
V minulosti se výpočet potřeby vody prováděl podle směrnice č. 9/1973 (Historický dokument pro výpočet potřeby vody). V současné době není v ČR závazná směrnice (ČSN) pro výpočet potřeby vody.
Od 6.5 2011 platí Vyhláška č. 120/2011 Sb. (příloha č. 12 Směrná čísla roční potřeby vody), kterou se mění vyhláška MZe č. 428/2001 Sb., kterou se provádí zákon č. 274/2001 Sb. o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu. Tato vyhláška výrazně snížila potřebu vody. Výrazné snížení odpovídá v praxi realizovaným úsporám, uplatňují se úsporné baterie, splachování, používají se úsporné pračky a myčky a samozřejmě roste cena vody.
Pokles reálné spotřeby vody je každoročně dokladován provozovateli vodovodů a je uváděn jako jedna z příčin rostoucí ceny vody. Údaje o spotřebě múžeme najít například v ročence SOVAK.
Směrná čísla roční potřeby vody se mimo jiné používají jako pomůcka pro rozúčtování, když nedojde k dohodě alespoň s polovinou spotřebitelů vody v domě s měřením v patě domu.
Dále směrná čísla roční potřeby určují potřebu pitné vod a zpravidla i množství vypouštěné odpadní vody.
Tabulku naleznete v odkazu na konci kapitoly.
Při výpočtu potřeby vody zpravidla rozlišujeme, zda se jedná o výpočet pro lokalitu, která již má veřejný vodovod, nebo se jedná o spotřebiště, které je doposud bez vodovodu.
Výpočet potřeby vody pro spotřebiště s vodovodem (rozšíření vodovodu)
Provádí se k určitému výhledovému časovému období a mělo by vycházet z analýzy vývoje potřeby vody ve spotřebišti v minulosti, z územního plánu a předpokládaného vývoje počtu bydlících a zásobovaných obyvatel.
Z průměrné denní spotřeby vody Qp a koeficientu denní a hodinové nerovnoměrnosti se pak stanoví maximální denní potřeby vody a maximální hodinová potřeby vody.
Výpočet potřeby vody pro spotřebiště bez vodovodu
V současné době se s tímto setkáváme pouze ojediněle. Jedná se o poměrně malá spotřebiště a malým počtem obyvatel.
Výhledová specifická potřeby vody fakturované celkem SPVFC těchto spotřebišť se stanoví na základě analýzy spotřeby vody fakturované ve spotřebišti podobného charakteru a velikosti, které již vodovod mají. Měl by se pohybovat cca 100 l. obyv.-1 den-1 (spotřebiště s nízkou občanskou vybavenosti) až 130 l. obyv.-1 den-1 (dobře vybavená spotřebiště občanskou a technickou vybavenosti).
Výpočet potřeby vody se provádí pro budoucí stav - asi 30 let od vypracování dokumentace.
Potřeba vody se vyčísluje především podle zpracovaných územních plánů s tímto výhledem a dalších podkladů, které poskytnou orgány oblastního plánování a podle PRVKÚK (plán rozvoje vodovodů a kanalizací území kraje).
Pro dimenzování vodovodních zařízení se užijí údaje o celkové potřebě vody a o nerovnoměrnosti potřeby vody. Přitom se přihlíží i k potřebě vody, která není těmito směrnicemi upravena (např. technologická, chladící aj. voda v průmyslu, popřípadě v zemědělství apod.); její výpočet je třeba provést samostatně. Pro tuto potřebu se vypočte samostatně i nerovnoměrnost potřeby vody, zejména pro průmyslové závody, a to s přihlédnutím k provozním podmínkám, za nichž se voda z veřejného vodovodu bude dodávat.
Údaje specifických potřeb vody jsou udány v průměrných hodnotách vyčíslených z roční potřeby, pokud není výslovně uvedeno, že se jedná o údaje jiného druhu.
Výpočet potřeby vody pro obyvatelstvo
Výpočet potřeby vody spotřebiště je nezbytný pro návrh nebo posouzení vodovodu. Potřeba vody pro obyvatelstvo se rozděluje na:
- potřebu vody pro bytový fond,
- potřebu vody pro občanskou a technickou vybavenost,
Výpočet potřeby vody pro bytový fond
Potřeba vody pro bytový fond je odvislá od vybavení bytů a nezávisí na velikosti obce.
Výpočet:
Průměrná denní potřeba vody pro bytový fond Qp
poč.obyvatel x příslušná hodnota „Směrné číslo roční potřeby vody“ = potřeba vody pro bytový fond (m3 / rok)
Specifická potřeba vody je potřeba průměrná a činí:
| Směrné číslo roční potřeby vody (m3) | |
| Na jednoho obyvatel bytu s tekoucí studenou vodou mimo byt za rok | 15 |
| Na jednoho obyvatele byt bez tekoucí teplé vody (teplá voda na kohoutku) za rok | 25 |
| Na jednoho obyvatele bytu s tekoucí teplou vodou (teplá voda na kohoutku) za rok | 35 |
* Příloha č. 12 novela vyhlášky č. 428/2001 Sb.
Hodnota uvedená v položce č. 3 je součtem spotřeby studené a teplé vody.
Teplou vodou na kohoutku je teplá voda vytékající z výtoku ovládaného uzávěrem přímo do dřezu, umyvadla, vany, sprchy apod. Není rozhodující, zda je voda ohřívána elektrickým zásobníkem, průtokovým ohřevem, plynovým kotlem pro byt nebo dům, nebo je připravována centrálně pro celou obec nebo město; tedy ze zdroje mimo fakturační vodoměr studené vody v domě.
V případech dodávky teplé vody ze zdroje mimo fakturační vodoměr studené vody se při výpočtu použijí hodnoty podle bytu bez tekoucí teplé vody.
Rodinné domy
Na jednu osobu bytu v rodinném domu (max. 3 byty - 3 rodiny) se připočítává 1 m3 na spotřebu spojenou s očistou okolí rodinného domu i s očistou osob při aktivitách v zahradě apod. Kropení zahrady a provoz bazénů je samostatnou položkou a nespadá pod bytový fond.
Rekreační chaty (chalupy)
Na jednu osobu rekreační chaty (chalupy) se spotřeba vypočte jako u položek č. 1, 2, 3 i s připočtením 1 m3 jako u rodinného domu, vše s přihlédnutím k době, po kterou je chata během roku využívána. Tento výpočet se v případě, že odběr pitné vody není měřen vodoměrem, uvede do smlouvy podle § 8 odst. 6 zákona.
Způsob výpočtu množství vypouštěných OV v případech, kdy odběratel vodu dodanou vodovodem zčásti spotřebuje bez vypouštění do kanalizace podle § 19 odst. 7 zákona:
V případech vlastního zdroje pitné vody (studna apod.) se množství OV stanovuje podle směrných čísel.
Výpočet potřeby vody pro občanskou a technickou vybavenost
Výpočet:
Průměrná denní potřeba vody pro občanskou vybavenost
Poč.obyvatel x příslušná hodnota „Specifická potřeba vody pro základní, popřípadě vyšší vybavenost“ = potřeba vody pro občanskou vybavenost (l / den)
Potřeba vody pro základní a vyšší vybavenost se vyčíslí v závislosti na velikosti obce.
Specifická potřeba vody pro základní, popřípadě vyšší vybavenost činí:
| Velikost obce | l/osoba.den |
| Do 1000 obyvatel | 20 |
| 1000 - 5000 obyvatel | 30 |
| 5000 - 20000 obyvatel | 70 |
| 20000 - 100000 obyvatel | 125 |
* V hodnotách 1 a 2 je obsažena potřeba vody jen pro základní vybavenost, v hodnotách 3 a 4 je obsažena potřeba vody jak pro základní, tak i pro vyšší vybavenost. Dle směrnice č. 9/1973.
Konkrétní dle směrných čísel roční potřeby vody:
- VEŘEJNÉ BUDOVY, ŠKOLY
- HOTELY, UBYTOVNY, INTERNÁTY
- ZDRAVOTNICKÁ A SOCIÁLNÍ ZAŘÍZENÍ
- KULTURNÍ A OSVĚTOVÉ PODNIKY, SPORTOVNÍ ZAŘÍZENÍ
- RESTAURACE, VINÁRNY
- PROVOZOVNY
- PRODEJNY
- HOSPODÁŘSKÁ ZVÍŘATA A DRŮBEŽ
- ZAHRADY
- MYTÍ AUTOMOBILŮ
Výpočet:
poč.zaměstanců x příslušná hodnota „Směrné číslo roční potřeby vody“ (m3/rok) = potřeba vody pro konkrétní vybavenost (m3 / rok)
Výpočet potřeby vody pro zemědělskou živočišnou výrobu
Potřeba vody zemědělství se dělí obvykle na:
- Potřebu vody pro zemědělskou živočišnou výrobu
- Potřebu vody pro pracovníky v zemědělství
- Potřebu vody pro doplňkovou závlahu
Směrnice udávají některé specifické potřeby vody v živočišné výrobě s výjimkou velkochovů, u kterých je třeba potřebu vody posuzovat individuálně, podle použité technologie chovu (napájení, čištění), podobně jako v průmyslu.
Průměrná denní potřeba vody se vypočte počet kusů zvířat x specifická potřeba vody (viz. příloha č. 12 novela vyhlášky č. 428/2001 Sb.)
Výpočet potřeby vody pro průmysl
Při výpočtu potřeby vody pro průmysl je třeba rozlišovat potřebu provozní vody (technologické – pro potřeby provozu prům. závodu) a potřebu vody pro pracovníky. A to pro to, že každá z uvedených skupin má jiné nároky na množství a kvalitu dodávané vody. Jiná je i nerovnoměrnost odběrů. Započítávají se zaměstnanci pracující v provozu závodu, nepočítají se ti, co pracují mimo (montáže, stavby, doprava atd). Specifická potřeba vody pro pracující v prum. závodech se rozděluje na vodu pro přímou potřebu, kam patří pití, potřeba vody pro kuchyně a na vodu pro umývání a sprchování apod. Potřeba provozní vody pro průmysl – potřeba provozní vody závisí hlavně na technologii výroby v daném závodě.
Stanovení potřeb vody pro požární účely
Potřeba požární vody tvoří specifickou a zvláštní potřebu vody tím, že její skutečný odběr nelze předem stanovit ani odhadnout (ani čas ani místo odběru).
Pro bytovou výstavbu se množství požární vody dodávané vnějším požárním vodovodem pro jednu bytovou sekci stanoví takto:
Do 3 nadzemních podlaží - 6,7 l.s-1
Od 4 do 8 nadzemních podlaží – 10 l.s-1
Od 9 do 14 nadzemních podlaží – 13,3 l.s-1
Nad 14 nadzemních podlaží – 16,7 l.s-1
Potřeba požární vody závisí na velikosti budov, druhu, vybavení atd.
(př: 0,05 - 0,1 m3/s pro město 10 – 100 tisíc obyvatel).
Požadavky na množství odebírané požární vody v l.s-1, objem požární nádrže v m3 a rozmístění zdrojů se stanovují podle:
- ČSN 73 0873 - Požární bezpečnost staveb. Zásobování požární vodou.
- ČSN 75 2411 - Zdroje požární vody.
Nerovnoměrnost potřeby vody
Nerovnoměrnost odběru vody se může sledovat v různých časových obdobích, přičemž každé z nich má svůj účel a smysl.
Rozdíly mezi odběrem v jednotlivých letech jsou podkladem pro úvahy o výhledové potřebě vody pro sledované spotřebiště.
Rozdíly v jednotlivých měsících a dnech jsou podkladem pro stanovení požadované vydatnosti vodních zdrojů, přiváděcích kapacit a úpraven vody na maximální denní potřebu vody.
Ve vodárenství rozeznáváme tyto nerovnoměrnosti odběru a potřeby vody:
Denní nerovnoměrnost - kd - rozdíly v potřebě a odběru vody v jednotlivých dnech během roku.
Hodnoty koeficientu denní nerovnoměrnosti se pohybují v rozmezí 1,15 – 1,5 v závislosti na velikosti a charakteru spotřebiště. U rozsáhlých spotřebišť (tlakových pásem) jsou zpravidla nižší hodnoty koeficientu kd, naopak u menších spotřebišť jsou tyto hodnoty vyšší.
Pro stanovení maximální denní potřeby vody pro obyvatelstvo rozdělují se obce do čtyř kategorií s následujícími hodnotami součinitelů denní nerovnoměrnosti:
| Velikost obce | Součinitel denní nerovnoměrností kd |
| Do 1000 obyvatel | 1,5 |
| 1000-5000 obyvatel | 1,4 |
| 5000-20000 obyvatel | 1,35 |
| 20000-100000 obyvatel | 1,25 |
| nad 100000 obyvatel | 1,15 |
*Podle směrnice č.9/1973
U odběru vody pro obyvatelstvo včetně vybavenosti závisí denní nerovnoměrnost na velikosti zásobované oblasti, na ročním období, na klimatických podmínkách a na místních podmínkách (snížení odběru vody ve větších městech ve volných dnech.
Hodinovou nerovnoměrnost - kh - rozdíly v potřebě a odběru vody v jednotlivých hodinách jednoho dne. kh se určuje na základě charakteru zástavby přibližně v intervalu 1,8 – 2,1, kde vyšší hodnoty jsou doporučeny pro spotřebiště sídlištního charakteru (max. v 19-21 h a min. od 2-4 h ráno).
Průměrná denní potřeba vody Qp
Výpočtová hodnota množství vody za den stanovená ze specifické potřeby vody násobením počtem příslušných jednotek (počet zásobováných obyvatel).
Maximální denní potřeba vody Qm
Průměrná denní potřeba vody násobená součinitelem denní nerovnoměrnosti – kd. Potřeba vody kolísá v průběhu roku i týdnů. Hodnoty kd závisí na velikosti a charakteru spotřebiště.
Na tuto hodnotu bývají dimenzovány přívodní řady z úpravny vody do vodojemu, dále zařízení na odběr vody ze zdrojů a kapacita úpravny vody.
Maximální hodinová potřeba vody Qh
Největší potřeba vody po dobu jedné hodiny ve dnech s maximální denní potřebou. Stanoví se z maximální denní potřeby vody násobením součinitelem hodinové nerovnoměrnosti – kh.
Na tuto hodnotu bývají dimenzovány zásobní řady ve spotřebišti. Průběh kolísání hodinových potřeb je významný pro stanovení užitného objemu zásobního vodojemu, pro dimenzování čerpacích zařízení, dodávajících vodu přímo do spotřebiště (hydroforové čerpací stanice, čerpací stanice podle přetlaku nebo průtoku v síti).
Průměrná denní potřeba vody:
Qp= SPV x ZO [l.s.-1, m3.d-1]
ZO – počet zásobovaných obyvatel
SPV – specifická potřeba vody fakturované (l. obyv-1. den-1)
Z průměrné denní potřeby vody Qp a koeficientů denní nerovnoměrnosti se pak stanoví Qm:
Z maximální denní potřeby vody Qm a koeficientu hodinové nerovnoměrnosti se pak stanoví Qh:
|
maximalní denní potřeba vody Qm = Qp.kd [m3.den-1]
maximalní hodinová potřeba vody Qh= Qm.kh [m3.h-1] |
Spotřeba vody a její analýzy
Vybrané údaje majetkové evidence - VÚME
Vybrané údaje provozní evidence - VÚPE
V souladu s ustanovením § 5 odst. 3 zákona č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích mají vlastníci vodovodů a kanalizací povinnost každoročně předávat na příslušné vodoprávní úřady vybrané údaje majetkové a vybrané údaje provozní evidence vodovodů a kanalizací (data VÚME a VÚPE). Data se předávají vždy za předchozí uplynulý rok, nejpozději do 28. února.
V souladu s vyhláškou 428/2001 Sb., kterou se provádí zákon o vodovodech a kanalizacích, musí být data VÚME a VÚPE zpracována a předána v předepsané elektronické formě v rozsahu příloh 1 až 8 prováděcí vyhlášky.
Bilanční analýzu spotřeby vody zpracovává zpravidla provozovatel vodovodu z provozní evidence a vyhodnocuje skutečné spotřeby vody za určitý časový úsek (rok, měsíc, týden, den). Kromě pojmů a proměnných uvedených v předcházející kapitole vyhodnocuje a stanovuje následující proměnné:
ZO počet zásobovaných obyvatel z veřejného vodovodu
VVR voda vyrobená k realizaci (dodaná do distribučního systému)
VFC voda fakturovaná celkem
VFD voda fakturovaná domácnostem (obyvatelstvu)
VFOO voda fakturovaná ostatním odběratelům (průmysl, zemědělství)
VNF voda nefakturovaná
ZV ztráty vody
VS vlastní spotřeba
JUVNF jednotkový únik vody nefakturované a z nich stanovené specifické spotřeby vody
SPVVR specifická spotřeba vody vyrobené k realizaci
SPVFC specifická spotřeba vody fakturované celkem
SPVFD specifická spotřeba vody fakturované domácnostem (obyv.)
SPVFOO specifická spotřeba vody fakturované ostatním odběratelům
SPVNF specifická spotřeba vody nefakturované
Všechny tyto specifické spotřeby se vyjadřují zpravidla v l. obyv-1.den-1.
Pro uvedené proměnné bilanční analýzy spotřeby vody platí následující vztahy:
|
VVR = VFC + VNF VNF= VVR - VFC VFC = VFD + VFOO VNF = ZV + VS |
Od roku 1990 v důsledků společensko ekonomických změn, transformace ekonomiky a i sektoru zásobování vodou dochází k výraznému poklesu ve spotřebách vody v ČR – viz. tab.
Celková průměrná denní potřeba vody Qp se stanoví ze vztahu:
Qp = VFC + VVO + VNF [l.s-1]
kde
VFC – voda fakturovaná celkem, která zahrnuje veškerou potřebu vody pro obyvatelstvo, tj. pro domácnosti, drobné živnosti, malé podnikatele a přiměřenou individuálně nekalkulovanou občanskou vybavenost. Stanovuje se pomocí specifické potřeby vody fakturované celkem a vypočte se ze vzorce
VFC = SPVZC . ZO [l.s-1]
86400
SPVFC – výhledová specifická potřeba vody fakturované celkem [l.obyv-1.den-1] se stanoví na základě analýzy spotřeby vody fakturované ve spotřebišti. Závisí na velikosti spotřebiště a rozsahu občasné a technické vybavenosti a měla by se pohybovat v rozmezí 120 l.obyvatel-1.den-1 (menší spotřebiště s nízkou občanskou vybaveností) až 150 l.obyv-1.den-1 (velká, dobře vybavená spotřebiště).
ZO – výhledový počet zásobovaných obyvatel
VVO – potřeba vody pro významné výhledové ostatní odběratele se stanoví individuálně na základě konkrétních projektů v hodnotách průměrných, maximálních denních a maximálních hodinových potřeb jednotlivých významných odběratelů. V případech, kdy nejsou k dispozici konkrétní projekty potřeb pitné vody pro nestandardní odběratele, doporučuje se provést srovnávací analýzu s potřebami podobných odběratelů. Další možností je přiměřená aplikace směrných čísel spotřeby vody.
VNF – voda nefakturovaná se stanoví z jednotkových úniků a výhledové délky vodovodní sítě.
VNF= JUVNF . L [l.s-1]
86400 . 365
JUVNF – jednotkové úniky [m3.km-1.rok-1] se stanoví na základě analýzy vývoje ztrát vody posuzovaného spotřebiště v uplynulém období a jejich odhad pro výpočet výhledové potřeby vody se upraví s ohledem na předpokládaný vývoj v této oblasti.
L – celková výhledová délka vodovodních řadů
ZV – ztráty vody, jsou součtem ztrát zdánlivých (ZZ), což jsou neměřené odběry a chyby v měření a ztrát skutečných (ZS), které činí ztráty v síti, netěsnosti a přepady vodojemů, ztráty v přípojkách.
ZV = ZZ+ZS [m3]
Vyhláška MZe č. 428/2001 Sb., kterou se provádí zákon č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích a o změně některých zákonů (zákon o vodovodech a kanlaizacích).