STUDIE ZÁSOBOVÁNÍ PITNOU VODOU POL-E ALAM
Slovo autora Tato studie si neklade za cíl být projektovou dokumentací jakéhokoliv stupně. Práce by měla spíše sloužit k hlubšímu zamyšlení nad návrhy a plánem výstavby zásobování obce Pol-e Alam pitnou vodou. Měla by identifikovat možné problémy spojené s výstavbou vodovodní sítě v Pol-e Alam. Studie splní svůj účel i v případě, že vznese otázky související se způsobem zásobování obcí pitnou vodou v podmínkách Afghánistánu. Všechny zde uvedené výpočty a postupy odpovídají českým standardům a normám. Návrh potřeby pitné vody se může (a bude) lišit dle standardů jednotlivých regionů (Evropa, Amerika, Asie). Některé hodnoty použité do výpočtů vychází pouze z předpokladů a jsou podloženy pouze vyjádřením Afghánských činitelů (které se liší od instituce k instituci). Jednou z otázek, spojených s výstavbou vodovodní sítě, by měla být i problematika odpadní vody, která bude odtékat z jednotlivých domácností. V Pol-e Alam je v současné době pouze povrchový stokový systém (rigoly) na dešťovou vodu. Pokud by však byla ve městě zavedena běžná vodovodní síť, bylo by zároveň nutné vhodným způsobem řešit také otázku kanalizace.
Ing. Pavel Jirák, vodohospodář CZE PRT FOB Shank, Logar, Afghanistán
Leden 2012
Obsah 1.
ÚČEL A CÍL STUDIE ............................................................................................................................... 4
2.
POPIS LOKALITY .................................................................................................................................... 4 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
3.
OBECNÁ CHARAKTERISTIKA LOKALITY .................................................................................................... 4 SRÁŽKOVÉ ÚHRNY V POL-E ALAM ........................................................................................................... 6 GEOLOGIE POL-E ALAM.......................................................................................................................... 12 LOGAR AQUIFER ..................................................................................................................................... 14 ŘEKA LOGAR .......................................................................................................................................... 16
ZÁSOBOVÁNÍ OBYVATELSTVA POL-E ALAM PITNOU VODOU ............................................. 17 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.4
POTŘEBA PITNÉ VODY ............................................................................................................................. 17 ZDROJ VODY ........................................................................................................................................... 18 ODBĚR POVRCHOVÉ VODY ................................................................................................................... 18 ODBĚR PODZEMNÍ VODY ...................................................................................................................... 20 VÝŠKOVÝ ROZDÍL SPOTŘEBIŠTĚ ............................................................................................................. 20 NÁVRH JEDNODUCHÉHO VODOVODNÍHO SYSTÉMU ................................................................................. 20
4.
FINANČNÍ ZHODNOCENÍ PROJEKTU ............................................................................................. 22
5.
ZÁVĚR ...................................................................................................................................................... 23
SLOVNÍK POJMŮ .............................................................................................................................................. 25 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A PRAMENŮ ......................................................................................... 26 SEZNAM OBRÁZKŮ, TABULEK A GRAFŮ ................................................................................................... 27
1. ÚČEL A CÍL STUDIE Účelem studie je posoudit možnost centrálního zásobování obce Pol-e Alam pomocí rozvodné vodovodní sítě, a zároveň se zamyslet nad možným dopadem na obyvatelstvo a riziky projektu. Studie přináší odpovědi v několika zásadních otázkách - množství potřebné surové vody, požadavky na úpravnu vody, rozdělení tlakových pásem a odhad finančních nákladů projektu. V neposlední řadě se studie soustředí na zdroje potřebného množství vody pro zajištění kontinuálního zásobování obyvatelstva vodou. Pozn.: Vzhledem k nedostatečnému množství ověřených dat vychází tato studie pouze z předpokladů. Hodnoty zde uvedené se tedy mohou lišit proti skutečnosti.
2. POPIS LOKALITY 2.1 Obecná charakteristika lokality Pol-e Alam je hlavní město provincie Lógar a hlavní město distriktu Pol-e Alam. Zároveň se zde nachází všechny provinční úřady a kancelář guvernéra provincie. Pod městem protéká z jihu na sever řeka Lógar. Na levém břehu řeky (ve směru toku) se nachází město Pol-e Alam a drtivá většina zástavby. Vpravo od řeky jsou situována pole a zavlažovací kanály (viz Obr.1). Město se rozkládá v nadmořské výšce od 1905 m nm (Utah) do 1995 m nm (Obr. 2). Dle vyjádření Úřadu pro vodu a energii (DoWE) město není v současné době zásobováno centrálním vodovodem. Veškerá pitná voda je jímána místními obyvateli ze studní. Počet studní ani jejich vzájemné vzdálenosti není znám, protože zde v podstatě neexistuje žádná evidence. Dle vyjádření ředitelky DoWE Eng. Zohry Mutaher Ahmadzai, dochází mezi obyvateli k častým sporům z důvodů ovlivňování hladiny podzemní vody jednotlivými studnami. Jen pro představu můžeme uvést, že hloubka studny u projektu Střední zemědělské školy je 100 m a u Úřadu pro komunikaci pak 80 m (hladina podzemní vody v úrovni 40 m pod terénem). Počet obyvatel v části Pol-e Alam, pro kterou je vypracována tato studie, je přibližně 12 000 (dle odhadu ředitelky DoWE).
Pol-e Alam
S
Logar Obr. 1: Pol-e Alam (červeně). Ze snímku je vidět rozdělení zastavěné i zemědělsky využívané oblasti.
Obr. 2: Řeka Lógar (modře) a viditelné výškové rozložení města Pol-e Alam (červeně)
2.2 Srážkové úhrny v Pol-e Alam Vzhledem k tomu, že měření srážkových úhrnů a dalších hydrologických údajů bylo v celém Afghanistánu přerušeno válečnými konflikty (mezi lety 1980-2003 chybí měření), je poměrně složité získat adekvátní podkladová data pro návrhy vodohospodářských děl [1]. Pol-e Alam svoji polohou spadá mezi typ území s polosuchým až suchým podnebím, kde výpar převažuje nad srážkami. Jakákoliv zemědělská produkce je možná pouze s dotací závlahy. Průměrný roční srážkový úhrn v provincii Lógar se pohybuje mezi hodnotami 400600 mm srážek za rok. Hlavním problémem oblasti je nepravidelné rozložení srážkového úhrnu v průběhu roku. Většina srážek se odehrává v průběhu zimního období, případně na jaře. V období jara pak dochází táním sněhu k pravidelným povodním. V rámci projektu pomoci místní pobočce ministerstva vody a energií byly v provincii Lógar vybudovány dvě profesionální meteorologické stanice s dálkovým přenosem dat [2]. Na následujících stranách můžeme vidět rozložení srážek v průběhu roku 2011 ze záznamů meteorologických stanic v Pol-e Alam a Mohammad Agha1.
Data z meteostanice v Mohammad Agha vykazují v porovnání se stanicí v Pol-e Alam výrazně odlišné hodnoty. Meteostanice mohou poskytovat zkreslené hodnoty z důvodů ovlivnění okolním prostředím (blízkost zástavby, stromů, závětrná strana, …) 1
Meteorologická stanice Pol-e Alam (MGRS 42SWC 01586 62299)
Meteorologická stanice v Pol-e Alam se nachází přímo v areálu DoWE. Stanice má díky tomuto umístění pravidelnou údržbu a kontrolu. Vybavení: - sonda pro měření hladiny podzemní vody - měření teploty vzduchu - měření srážek - měření rychlosti větru a směru větru - dataloger a GSM modul pro odesílání dat - solární panel pro dobíjení vnitřní baterie
Obr. 3: Meteostanice v Pol-e Alam, v pozadí budova DoWE
V následující tabulce (Tab. 1) jsou záznamy 24-hodinových srážek z ročního provozu meteorologické stanice v Pol-e Alam. Stanice byla uvedena do provozu 10.1.2011. Z důvodu výměny baterie chybí data za měsíc květen. Solární panel pro dobíjení akumulátoru byl nainstalován až v říjnu 2010.
Den
Leden
Únor
Březen Duben Květen Červen Červenec Srpen Září
0,8
12,4
10,2
0
0
0
2
0,2
19,2
0,6
1,2
0
3
12,6
12,2
0,8
0
0
4
14,8
0,4
1
0
5
0
8,8
0,4
6
2,4
1,4
7
15
8 9
1
Říjen
0,6
0,2
0
0
0
1,2
0
0
0
0
0,6
0
19,6
0,6
0
0
0
Listopad Prosinec 0,2
0
0,6
0
0
0,2
0,2
0
0,2
0,2
0
0
0
0,2
7,4
0
13,8
0
0
0,4
0,2
0
0
0
0
0
0,4
0,8
0
0
0
0
0
0
0,2
1,6
0
0
0
20,8
0
0
0
0,4
0,8
0
0
10
0
0
0
37,6
0
0
0
0,6
1,2
0
0
11
0
0,4
0
21,4
0
0
0
0,2
0,6
0
0
12
0
22,2
0
0
0,2
0
12
0,2
0
0
0
13
0
12,4
0
0
1,4
0
6,4
0,4
0
0
0
14
0
60,4
0
0
0
0
0,2
1
0
0
0
15
0
2,2
0
6,6
0
0
1
0,2
0
0
0
16
0
0,2
0
6,2
0
0
0,2
0,6
0,6
0
0
17
0
0,2
0
15,2
0
0
0,8
0,2
0,2
0
0
18
0
1
0
0
0
0
0,2
0
0,4
0
0
19
0
0,2
0
0
0
0
0,2
0,2
0,6
0
0
20
0
3,6
0
0
0
0
0,2
0,4
1
0,2
0
21
0
3
0
0
0
0
0,4
0,2
0,2
0
0
22
0
0
0
0
0
0
0,2
0,6
0,2
0
0
23
9
16,2
0
0
0
0
0,6
0,4
0
0
0
24
0,2
9,8
0
0
0
0
0,2
0,2
0
0
0
25
0,2
0,2
0
0
0
0
0
1
0
0
0
26
0,2
0,4
0
0
0
12
1,4
0
0
0
27
0,2
0,6
2,8
0
0
0,6
0,4
0
0
0
28
0,2
0,4
0
0
0
0,2
0,2
0
0
0
29
1,6
2,4
0
0
0,2
0,2
0
0
0
30
2,2
3,2
0
0
0,4
1
0
0
0
31
0,6
0
0
0,6
Celkem
14,4
0
36,6
179,2
82,4
122
0
2,8
0
13
Celkem za rok 482 mm Tab. 1: Naměřené hodnoty 24-hodinového srážkového úhrnu v mm
17
0
0,6
13,8
Graf 1: Kumulativní měsíční srážkový úhrn v mm, Pol-e Alam
Meteorologická stanice Mohammad Agha (MGRS 42SWC0784484554)
Meteorologická stanice v Mohammad Agha se nachází v areálu distriktního centra. Stanice by měla mít díky tomuto umístění pravidelnou kontrolu od správce areálu. Při kontrole PRT bylo ale zjištěno, že ve srážkoměru bylo opuštěné ptačí hnízdo a srážkoměr byl ucpaný. To je také jedna z příčin rozdílu v naměřených hodnotách mezi stanicemi. Vybavení: - sonda pro měření hladiny podzemní vody - měření teploty vzduchu - měření srážek - měření rychlosti větru a směru větru - dataloger a GSM modul pro odesílání dat
-
solární panel pro dobíjení vnitřní baterie
Obr. 4: Meteostanice v Mohammad Agha v areálu DC
V následující tabulce (Tab. 2) jsou záznamy 24-hodinových srážek z ročního provozu meteorologické stanice v Mohammad Agha. Stanice byla uvedena do provozu 6.1.2011. Od začátku byla vybavena solárním panelem pro dobíjení baterie. Hladinoměr byl nainstalován v říjnu 2011.
Den
Leden
Únor
Březen Duben Květen Červen Červenec Srpen Září Říjen Listopad Prosinec
1
0
2,8
3
0
0
0
0
4
0
0
0
2
0,2
4,8
0,6
0
0
0
0
5,6
0
0
0,4
3
5,4
0,2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
4
6,6
0
0
0
0
0
0
0
0
6,4
0
5
0
0,2
0
7,4
0
0
0
0
0
0
0
6
0
0,6
0,2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7
0
3,6
9
0
0
0
0
0
0
0
0
0
8
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
4,2
0
9
0
0
0
5,2
0,8
0
0
0
0
0
0
0
10
0
0
0
17,4
0
0
0
0
0
0
0
0
11
0
0
0
4,4
0
0
0
0
0
1,4
0,2
0
12
0
6,6
0
0
0
0
0
8
0
18,4
0
0
13
0
10,4
0
0
0
0
0
0
0
1,8
0
0
14
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
15
0
0
0
3
0
0
0
0,2
0
0
0
0
16
0
0
0
0,2
0
0
0
0
0
0
0
0
17
0
0
0
0,2
0
0
0
0
0
0
0
0
18
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
19
0
0,2
0
0
0
0
0,2
0
0
0
0
0
20
0
0,6
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
21
0
0,2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
22
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
23
0
7,6
0
0
0
0
0
0
0
9,2
0
0
24
0
0,2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
25
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,2
0
26
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
27
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,2
0
28
0
0
0,8
0
0
0
0
0
0
0
1,4
0
29
0
0,4
10,4
0
0
0
0,2
0
0
0
0
30
0
1,4
2,8
0
0
0
0
0
0
0
0
31
0
0
0
0
Celkem
0
0,2
8,4
42,2
19,8
0
47,2
8,2
0
Celkem za rok 180,4 mm Tab. 2: Naměřené hodnoty 24-hodinového srážkového úhrnu v mm
0
9,6 31,8
0
12,6
0,4
Graf 2: Kumulativní měsíční srážkový úhrn v mm, Mohammad Agha
2.3 Geologie Pol-e Alam Geologie v Pol-e Alam (a potažmo v celé provincii Lógar) se rozkládá mezi nekonsolidované až středně konsolidované čtvrtohorní a neocénní sedimenty. Tloušťka vrstvy čtvrtohorních usazenin se pohybuje v rozmezí ±50 m, převážně obsahuje nekonsolidované konglomeráty říčních valounů, písek, jíl a prachové sedimenty. Neocénní usazeniny jsou pak středně konsolidované až plně konsolidované sedimenty v tloušťce ±400m [3].
Pol-e Alam
Obr. 5: Geologický profil provincie Lógar, [1]
Obr. 6: Vysvětlivky ke geologické mapě [1]
2.4 Logar Aquifer Pro odhad množství podzemní vody v lokalitě Pol-e Alam (a potažmo v celém údolí řeky Lógar) můžeme vycházet ze zprávy německých kolegů, kteří zde prováděli měření v letech 1960-1970 [4]. Předpoklady, ze kterých vycházíme, bohužel nejdou ověřit novějšími měřeními a daty. Kolektor podzemní vody je rozšířen po obou březích řeky Lógar, dosahuje délky přes 10 km a šířky přes 3 km. Tloušťka zvodnělé vrstvy se pohybuje průměrně v rozmezí 30-40 m s maximem kolem 70 m. Dle průzkumů z roku 1971 [4] obsahuje oblast aquiferu převážně písek a štěrk. Zároveň jsou zde zóny vrstev jílu s tloušťkou od 10 do 15 a více metrů. Hydraulická vodivost jednotlivých vrstev se pohybuje v rozmezí 1,4.10-4 m/s až 13.10-4 m/s. Tyto hodnoty však nelze brát pro celý aquifer, protože byly zjištěny pouze z jednoho hydrogeologického řezu údolím řeky Lógar. Během průzkumů v roce 1971 se pohybovala hladina podzemní vody na levém břehu řeky Lógar (ve směru toku) ve spodní zkoumané oblasti pouze v hloubce 30-80 cm pod terénem. V horní části pak byla v hloubce mezi 1,5-2 m. Na pravém břehu řeky pak byla hladina podzemní vody v hloubce 5-10 m.
Obr. 7: Hydrogeologický profil povodím řeky Logar (Böckh 1971) [4]
Velikost zásob podzemní vody v údolí řeky Lógar je odhadována na 70 milionů m3 podzemní vody. Tyto odhady jsou založeny na výsledcích průzkumu z roku 1960-1970 [4]. -
Délka aquiferu Průměrná šířka Průměrná pórovitost písku, štěrku a hlíny Průměrná tloušťka vrstvy písku, štěrku a hlíny Průměrná pórovitost vrstvy slepenců a pískovce Průměrná tloušťka vrstvy slepenců a pískovce
10 km 3 km 7,5% 28 m 2,5% 22 m
Efektivní pórovitost byla vypočtena kombinací jednotlivých vrstev písku, hlíny a štěrku. Na základě měření a zhodnocení jednotlivých vrtů lze předpokládat potenciál podzemní vody v Lógarském kolektoru následovně:
Zdroj vody Boční přítok do kolektoru Přítok průsakem ze srážek Infiltrace ze zavlažovacích kanálů a řek Celkem
Přítok Přítok Procentuální [m3/s] [m3/den] rozdělení 0,09 0,08 1,99 2,16
8000 7000 172350 187350
4,17 3,7 92,13 100
Tab. 3: Rozdělení přítoků podzemní vody do Logarského kolektoru [4]
Z tabulky 3 je vidět, že srážky hrají pouze minimální roli při regeneraci podzemních vod. Vzhledem k přetrvávajícím suchým obdobím nebyl pozorován kontinuální přítok do podzemních vod infiltrací z řeky a zavlažovacích kanálů. Důležitou roli také hraje svahová infiltrace na úpatí kopců. 2.5 Řeka Logar V Pol-e Alm není na řece Lógar v současné době prováděno dlouhodobé měření průtoků. Ministerstvo pro vodu a energii má však osazený měrný profil na řece Qal‘ a-i-Wardag v Sheykhabadu a na řece Pengram. Řeka Lógar nese své jméno až od soutoku těchto dvou řek v Baraki Barak (Obr. 8).
Obr. 8: Místa měrných profilů na přítoku řeky Logar
Provincie Lógar spadá společně s provinciemi Parwan, Kapisa, Laghman, Kunar, Wardak (část) a Kábul do širšího povodí řeky Kábul (přítok Indu). Řeka Lógar je přímým přítokem řeky Kábul. Celková plocha povodí Lógaru je 54 000km2.
Prameny Počet Plocha [ha] 169 170
Karézy Počet Plocha [ha] 124 4380
Mělké studny Počet Plocha [ha] 91 240
Tab. 4: Podzemní voda používaná na závlahy v provincii Logar
V závislosti na měřeních mezi říjnem 1961 a zářím 1964 byl průměrný roční průtok v řece Lógar 8,9 – 10,8 m3/s. V roce 1962 a 1964 nebyl v řece dosažen po dobu čtyř měsíců minimální průtok 1 m3/s. V průběhu hydrologického roku 1964 byl dokonce po dobu 79 dní zaznamenán odtok pod 50 l/s [4]. Zároveň lze z tohoto období vysledovat přímou závislost odtoku na srážkách.
3.
ZÁSOBOVÁNÍ OBYVATELSTVA POL-E ALAM PITNOU VODOU
Pro návrh vodovodní sítě potřebujeme znát některé základní parametry: počet obyvatel, kvalitu a množství zdroje surové vody, a převýšení spotřebiště. V závislosti na počtu obyvatel určíme maximální denní potřebu pitné vody, tzn. množství vody dodané do zásobované lokality za jeden den. V závislosti na kvalitě vody ze zdroje navrhneme úpravnu pitné vody. Z hodnoty výškového převýšení spotřebiště pak určíme tlaková pásma a navrhneme rozmístění vodojemů. Vzhledem k omezenosti elektrifikace Pole Alam předpokládáme použití generátorů u čerpacích stanic a úpravny pitné vody. Spotřebiště pak bude zásobeno soustavou gravitačních vodojemů.
3.1 Potřeba pitné vody Předpokladem výpočtu potřebného množství pitné vody je počet obyvatel v zásobované lokalitě. Dle vyjádření ředitelky DoWE, by se mělo jednat o 12 000 obyvatel. Dalším předpokladem je průměrná potřeba vody na obyvatele a den. Podle zkušeností z předchozích projektů (Střední zemědělská škola) byla afghánskými projektanty při výpočtech potřeby vody použita hodnota 60 litrů na obyvatele a den (v ČR 120 litrů na obyvatele a den). Na maximální denní potřebu vody dimenzujeme obvykle zařízení na odběr ze zdroje, kapacitu úpravny vody a přiváděcí řady pro dopravu vody ze zdroje do vodojemu. Na maximální hodinovou potřebu vody dimenzujeme zařízení na přívod vody ke spotřebitelům. Podle průběhu kolísání hodinových potřeb dimenzujeme čerpací zařízení dodávající vodu přímo do spotřebiště. Rozložení hodinové potřeby vody je v Afghánistánu jiné než v České republice. Pro náš příklad však použijeme hodinovou nerovnoměrnost dle ČR (hodinovou nerovnoměrnost využití vody v Afghánistánu nemáme k dispozici). Výsledné hodnoty jsou v Tab. 5.
Část obce
Počet obyvatel
Potřeba vody pro obyvatele -1
l.os .den
-1
Prům. potřeba vody 3
m .den
-1
-1
Max. denní potřeba 3
l.s
m .den
-1
Max. hodinová potřeba -1
3
l.s
m .h
-1
Pol-e Alam
10000
60
600
6,944
810
16,88
60,75
Okolí Pol-e Alam
2000
60
120
1,389
162
3,38
12,15
12000
-
720
8,333
972
20,25
72,90
Celkem
Tab. 5: Výpočet potřeby vody pro Pol-e Alam
Úpravna vody, odběr ze zdroje a vodojemy budou dimenzovány na maximální denní potřebu 972 m3. 3.2 Zdroj vody Pro Pol-e Alam existují v podstatě dva zdroje surové vody: Povrchová voda z řeky Lógar a podzemní voda. V rámci první varianty budeme předpokládat zajištění potřebného množství surové vody z řeky Lógar. Druhou variantou je odběr podzemní vody. 3.2.1 Odběr povrchové vody Vzhledem k tomu, že kromě zprávy německých kolegů nemáme k dispozici žádná data [4], budeme předpokládat průměrný roční průtok v řece Lógar mezi hodnotami 8,9 a 10,8 m3/s. Po dobu čtyř měsíců byl však průtok nižší než 1 m3/s. Pro zajištění dodávky vody i během suchého období by tedy bylo nutné vybudovat jez, nebo menší nádrž. Vzhledem k množství sedimentů v řece Lógar je nutné jez vybavit štěrkovými propustmi a zajistit přístup pro těžkou techniku do jezové zdrže (odtěžování sedimentů). Odběr vody by pak bylo vhodné provést například břehovým jímadlem, které je technicky i provozně nejjednodušší a nejméně náročné na údržbu (Obr. 9).
Obr. 9: Břehové jímadlo, [Vodárenství - Kurka, Štolba 1973]
Vhodný profil pro umístění jezu bude nutné vybrat na základě terénního průzkumu lokality a jednáních s majiteli okolních pozemků o výkupu půdy . Jedno z možných míst se nachází přímo pod Pol-e Alam (Obr.10).
Obr. 10: Řez modelem terénu v místě možné výstavby nového jezu
3.2.2 Odběr podzemní vody Podél toku řeky Lógar se nachází Lógarský aquifer, který by mohl zajistit potřebné množství podzemní vody pro trvalý odběr. Velkou neznámou je současné množství podzemní vody i otázka, zda dochází k regeneraci podzemních vod srážkami a infiltrací. Potřebný odběr by byl realizován pomocí soustavy studní. V posledních několika letech docházelo rovněž k masivní výstavbě studní místním obyvatelstvem. Dle vyjádření DoWE, nejsou tyto studny evidovány. Není známý jejich počet ani úrovně hladin podzemní vody. Na spoustě míst však dochází k vzájemnému ovlivňování hladiny podzemní vody kvůli vzájemným stížnostem obyvatel města. Z jednání s představiteli DoWE vyplynulo, že tato instituce má v úmyslu výraznější podporu rekonstrukce tradičních způsobů zásobování vodou (karezy) namísto výstavby nových studní, přičemž hlavním důvodem je úbytek hladiny podzemní vody v Pol-e Alam. I proto podpora ze strany PRT a koaličních partnerů směřuje právě k obnově tradičních systémů [5], nikoli k výstavbě nových studní.
3.3 Výškový rozdíl spotřebiště Město Pol-e Alam leží v nadmořské výšce mezi 1905 a 1995 m n. m. Maximální tlak pro jedno tlakové pásmo je 60 m vodního sloupce (0,6MPa). Zároveň počítáme s nejmenším tlakem v hodnotě 15 m vodního sloupce (0,15 MPa). Pro zajištění dostatečného tlaku v síti nám tedy vychází pro daný výškový rozdíl dvě tlaková pásma. 3.4 Návrh jednoduchého vodovodního systému Jednoduché schéma vodovodní sítě můžeme vidět na Obr. 11. Počítáme přitom s ppovrchovým i podzemním zdrojem surové vody. Vodovodní síť obsahuje tyto objekty: -
Odběrný objekt surové vody s čerpací stanicí (povrchový odběr i podzemní voda) Úpravna pitné vody s čerpací stanicí Přiváděcí řady do vodojemů Rozvodná vodovodní síť
Obr. 11: Situační schéma návrhu vodovodní sítě v Pol-e Alam (červěně - přiváděcí řady, oranžová – rozvodné řady). Výkres ve formátu A3 je v příloze 1
Odběr surové vody je zajištěn břehovým odběrem (včetně stavby jezu), nebo soustavou vzájemně propojených vrtů pro odběr podzemní vody. Hned za odběrem je umístěna čerpací stanice, která dopraví vodu do úpravny pitné vody. Vzhledem k množství anorganických a organických látek v řece Lógar doporučujeme provést úpravnu vody s alespoň dvoustupňovou – ještě lépe třístupňovou - separací(Obr. 12).
Obr. 12: [Vodárenství - Kurka, Štolba 1973], JO - Jímací objekt, HČ - Hrubé česle, JČ – Jemné česle, H – homogenizace, CHH – Chemické hospodářství, KH – Kalové hospodářství, A – Akumulace
Jako separační stupeň lze použít vločkování a usazovací nádrž, nebo čiřič. Jako druhý stupeň bude použit rychlofiltr. V případě použití třetího separačního stupně by se jednalo o použití filtru s aktivním uhlím. V rámci úpravny pitné vody bude využíváno chemické a kalové hospodářství. Za úpravnou je umístěna akumulační nádrž pitné vody s čerpací stanicí. Ta dopraví vodu přivaděcími řady do gravitačních vodojemů. Na síti bude kvůli velké dopravní výšce vhodně umístěna posilovací čerpací stanice (není zakreslena v situaci). Úpravna i čerpací stanice budou vybaveny generátory. Rozdělení Pol-e Alam vychází na dvě tlaková pásma. V prvním tlakovém pásmu jsou tři vodojemy VDJ-I,1,2,3. Vodojemy jsou navzájem propojeny. Ve druhém tlakovém pásmu je jeden gravitační vodojem (VDJ-II1) pro zásobování horní části Pol-e Alam. Předpokládáme zokruhovanou vodovodní síť pro zajištění vyšší kvality vody a kratší doby zdržení vody v potrubí. Tento typ vodovodní sítě je také bezpečnější z hlediska zajištění dodávek vody díky možnosti uzavírání jednotlivých sekcí. Mezi jednotlivými pásmy budou redukční ventily pro srovnání tlaků. Vodojemy budou vybaveny čidly hladin a dálkovým přenosem dat na centrální dispečink, který bude v areálu úpravny vody. Minimální objem vodojemů by měl být 250 m3. Pokud vezmeme v úvahu 60% zabezpečenost dodávky vody (jako v ČR), měl by každý vodojem mít minimální objem 400 m3.
4. FINANČNÍ ZHODNOCENÍ PROJEKTU Zavedení vodovodní sítě v Pol-e Alam je finančně i technologicky velice náročný projekt. Vyžadoval by značnou investici, kterou si město v současné době nemůže dovolit. Zároveň by musela být prováděna pravidelná údržba veškerého zařízení. Další náklady by byly nutné
na výplaty zaměstnanců vodárenské společnosti a na zajištění chodu celého zařízení (generátory). Pokusíme se alespoň odhadnout náklady na výstavbu infrastruktury podle jednotlivých objektů. Ceny budou uvedeny v USD podle cen výstavby vodohospodářských děl v ČR. Odhad cen provedeme ve dvou stupních: 1) pro odběr povrchové vody (Tab. 6), 2) pro odběr podzemní vody (Tab.7). Kurz USD/CZK je v době psaní studie 19,15Kč za 1 USD.
Popis objektu Jez Odběrný objekt Čerpací stanice (2x) Úpravna pitné vody 4 x Vodojem 250m3 Vodovodní řady (materiál a práce) Rozdělovací šachty a armatury
Cena CZK
5 300 000 Kč 40 000 000 Kč 6 620 000 Kč 5000 Kč/1bm 10000 Kč/ks Celkem
Odhad ceny USD $280 000 $60 000 $553 525 $2 088 773 $1 382 768 $5 613 577 $20 888 $10 000 000
Tab. 6: Odhad nákladů na výstavbu vodovodní sítě s odběrem povrchové vody
Popis objektu Studny Čerpací stanice (2x) Úpravna pitné vody
5 300 000 Kč 5 000 000 Kč
Odhad ceny USD $80 000 $553 525 $261 097
4 x Vodojem 250m3
6 620 000 Kč
$1 382 768
5000 Kč/1bm 10000 Kč/ks Celkem
$5 613 577 $20 888 $7 912 000
Vodovodní řady (materiál a práce) Rozdělovací šachty a armatury
Cena CZK
Tab. 7: Odhad nákladů na výstavbu vodovodní sítě s odběrem podzemní vody
5. ZÁVĚR V přímém porovnání nákladů na zásobování podzemní nebo povrchovou vodou je výhodnější použití zdroje podzemní vody. Podstatně se totiž sníží náklady na úpravnu pitné vody. Nutné by bylo pouze zajištění hygienizace vody v rozvodné síti a ve vodojemu (chlor). Ostatní objekty ve vodovodní síti zůstávají totožné. Vzhledem ke snaze snížit výstavbu nových studní by však použití varianty s podzemní vodou bylo proti celkové vodohospodářské strategii PRT.
Po celkovém shrnutí a zvážení všech opatření nutných pro výstavbu tohoto díla je nutné si položit otázku, zda má význam budování natolik komplexního vodohospodářského díla v Pol-e Alam. Odpověď je jednoznačně negativní, a to z několika důvodů: -
-
Pro návrh vodohospodářského díla v tomto rozsahu chybí základní ověřené podklady (srážky, průtoky, počet obyvatel, spotřeba vody, …). Místní obyvatelstvo není a v dohledné době nebude schopné a ochotné platit za dodávky vody. Město tudíž bude postrádat prostředky na výplaty zaměstnanců vodohospodářské společnosti a na základní údržbu sítě. Město nemá peníze na udržitelnost projektu a nebude dotovat vodárenskou společnost. V Pol-e Alam není stoková síť, není tedy jasné, kam se bude vypouštět spotřebovaná voda. Úřad DoWE jako řídící vodohospodářský orgán by v současné době nebyl schopný kontrolovat a udržovat úpravnu vody a vodovodní síť. Afghánci nemají důvěru k povrchové vodě jako ke zdroji pitné vody.
SLOVNÍK POJMŮ Konsolidace
- Primární konsolidace zeminy: Při nanesení zatížení na zeminovou vrstvu dochází k postupnému vytlačování vody z pórů a k časově proměnnému stlačení zeminové vrstvy, zemina se postupně zpevňuje. - Sekundární konsolidace zeminy: Při tomto jevu dochází k přetváření samotných zrn zemin v čase. Tento proces následuje po primární konsolidaci. Zeminy se přetvářejí podle tzv. konstitučních rovnic, které vyjadřují jejich geologické vlastnosti.
Aquifer
– Jedná se o hydrologický kolektor, plně nasycenou vrstvu zeminy o určité mocnosti, která bývá často zdrojem podzemních vod.
Hydraulická vodivost
- Jedná se o hodnotu, která vyjadřuje schopnost půdy vést vodu. Ve vzorcích je obvykle označována písmenem K a někdy nesprávně nazývána koeficientem filtrace či propustnost. Hydraulická vodivost je závislá na vlhkosti půdy, zrnitosti, půdní struktuře, obsahu a kvalitě půdního humusu, mineralogickém složení jílovité frakce, objemové hmotnosti a její variabilitě v půdním prostředí.
Hydrologický rok
- Je uměle zvolená časová jednotka o délce 12 měsíců. Hydrologický rok začíná 1. listopadu a končí 31. října. Tento časový úsek je zvolen tak, aby se pevné srážky spadlé v tomto období účastnili také odtoku za toto období. V listopadu a v prosinci již hrozí sněhové srážky a vznikl by nesoulad mezi srážkami a odtokem.
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A PRAMENŮ [1] http://afghanistan.cr.usgs.gov/water – Stránky agentury pro geologický průzkum USA [2] MZV09051 WAT NAKUP ZARIZENI PRO MERNE STANICE – Projekt CZE PRT, nákup meteostanic pro Department of Water and Energy, 2008 [3]
VINCENT W. UHL, UHL BARON, RANA ASSOCIATES, INC., WASHINGTON CROSSING, PA, USA – Afghanistan an overview of groundwater resources and challenges, 2003 [4] TORGE TÜNNERMEIER, DR. GEOD HOUBEN, DR. THOMAS HIMMELSBACH, FOREIGN OFFICE OF THE REPUBLIC OF GERMANY Hydrogeology of The Kabul Basin, Part 1, 2, 3 - Geology, Aquifer characteristics, chmate and hydrography, BGR record no. 10277/05, June 2005 ZÁPIS Z INFRASTRUKTURÁLNÍHO SETKÁNÍ SE ZAMĚŘENÍM NA VODOHOSPODÁŘSKÉ STAVBY, FOB Shank, 16.9.2011 – V rámci jednání o přehradách v provincii Logar byly prezentovány zkušenosti z projektů v okolních provinciích. Účastníci jednání se shodli, že je z dlouhodobého hlediska lepší provádět rekonstrukce tradičních systémů, než výstavbu nových studní.
[5]
SEZNAM OBRÁZKŮ, TABULEK A GRAFŮ OBR. 1: POL-E ALAM (ČERVENĚ). Z FOTKY JE VIDĚT ROZDĚLENÍ ZASTAVĚNÉ I ZEMĚDĚLSKY VYUŽÍVANÉ OBLASTI. ....................................................................................................... 5 OBR. 2: ŘEKA LOGAR (MODŘE) A VIDITELNÉ VÝŠKOVÉ ROZLOŽENÍ MĚSTA POL-E ALAM (ČERVENĚ) .......................................................................................................................................................... 6 OBR. 3: METEOSTANICE V POL-E ALAM, V POZADÍ BUDOVA DOWE ............................................. 7 TAB. 1: NAMĚŘENÉ HODNOTY 24-HODINOVÉHO SRÁŽKOVÉHO ÚHRNU V MM ......................... 8 GRAF 1: KUMULATIVNÍ MĚSÍČNÍ SRÁŽKOVÝ ÚHRN V MM, POL-E ALAM ................................... 9 OBR. 4: METEOSTANICE V MOHAMMAD AGHA V AREÁLU DC ...................................................... 10 TAB. 2: NAMĚŘENÉ HODNOTY 24-HODINOVÉHO SRÁŽKOVÉHO ÚHRNU V MM ....................... 11 GRAF 3: KUMULATIVNÍ MĚSÍČNÍ SRÁŽKOVÝ ÚHRN V MM, MOHAMMAD AGHA .................... 12 OBR. 5: GEOLOGICKÝ PROFIL PROVINCIE LOGAR, [1] ..................................................................... 13 OBR. 6: VYSVĚTLIVKY KE GEOLOGICKÉ MAPĚ [1] ............................................................................ 14 OBR. 7: HYDROGEOLOGICKÝ PROFIL POVODÍM ŘEKY LOGAR (BÖCKH 1971) [4] .................. 15 TAB. 3: ROZDĚLENÍ PŘÍTOKŮ PODZEMNÍ VODY DO LOGARSKÉHO KOLEKTORU [4] ........... 16 OBR. 8: MÍSTA MĚRNÝCH PROFILŮ NA PŘÍTOKU ŘEKY LOGAR ................................................... 16 TAB. 4: PODZEMNÍ VODA POUŽÍVANÁ NA ZÁVLAHY V PROVINCII LOGAR .............................. 17 TAB. 5: VÝPOČET POTŘEBY VODY PRO POL-E ALAM ....................................................................... 18 OBR. 9: BŘEHOVÉ JÍMADLO, [VODÁRENSTVÍ - KURKA, ŠTOLBA 1973] ........................................ 19 OBR. 10: ŘEZ MODELEM TERÉNU V MÍSTĚ MOŽNÉ VÝSTAVBY NOVÉHO JEZU....................... 19 OBR. 11: SITUAČNÍ SCHÉMA NÁVRHU VODOVODNÍ SÍTĚ V POL-E ALAM (ČERVĚNĚ PŘIVÁDĚCÍ ŘADY, ORANŽOVÁ – ROZVODNÉ ŘADY). VÝKRES VE FORMÁTU A3 JE SOUČÁSTÍ PŘÍLOHOVÉ ČÁSTI (PŘÍLOHA 1) .......................................................................................... 21 OBR. 12: [VODÁRENSTVÍ - KURKA, ŠTOLBA 1973], JO - JÍMACÍ OBJEKT, HČ - HRUBÉ ČESLE, JČ – JEMNÉ ČESLE, H – HOMOGENIZACE, CHH – CHEMICKÉ HOSPODÁŘSTVÍ, KH – KALOVÉ HOSPODÁŘSTVÍ, A – AKUMULACE ........................................................................................ 22 TAB. 6: ODHAD NÁKLADŮ NA VÝSTAVBU VODOVODNÍ SÍTĚ S ODBĚREM POVRCHOVÉ VODY .................................................................................................................................................................. 23 TAB. 7: ODHAD NÁKLADŮ NA VÝSTAVBU VODOVODNÍ SÍTĚ S ODBĚREM PODZEMNÍ VODY .............................................................................................................................................................................. 23
