Great Man-Made River projekt

Víz szállítása a Szaharából a tengerparti régiókba

szerző: Bernd Petzsche

Elegendő víz – ez egy olyan fogalom, mely a száraz övezetekben ismeretlennek tűnik. A Great Man-Made River Project (GMMR) keretében a líbiai Állam olyan vízellátási tervet kezdet el, mely mellet a hasonló objektumok eltörpülnek. A projekt összesen négy szakaszt foglal magában: Az I. szakasz 1984 januárjában kezdődött és 1992 decemberében fejeződött be. A II. szakasz 1990 júniusában kezdődött és 2000 közepén kell befejezni. A III. és IV. szakasz még tervezés alatt áll. Az itt következő írás arra törekszik, hogy egy építési szakasz ismertetésével megkísérelje a komplexitást ismertetni, elkezdve a mély kutaknál egészen a víznek a fogyasztókhoz való átadásáig.


Nyomócsövek helyszíni beépítése

1. Bevezető

A hatvanas években, Líbiában kőolajt találtak, a lelőhely kitermelése megkezdődött. Ehhez kapcsolódott a további lelőhelyek intenzív keresése. A kutatásokat mélyen a Szaharába is kiterjesztették. A kutató csapatok úgymond e kutatási tevékenység melléktermékeként gazdag édesvízlelőhelyeket találtak, melynek nagysága a száraz térségek számára, mint amilyen Líbia legnagyobb területe, a kitermelést nélkülözhetetlenné tette.

Ezekkel a vízkészletekkel olyan tervek öltöttek alakot, hogy Líbia egy bizonyos napon biztosítani tudja lakóssága saját termelésű mezőgazdasági termékekkel való ellátását és ezen túlmenően még ezek exportjára is képes legyen.

Az eredeti elképzeléseket, hogy a kutak közelében a sivatagban hatalmas farmokat hoznak létre, nem tudták megvalósítani. Az alternatívát a víznek a kutak térségéből a tengerparti régiókba való vezetése jelentette, hogy az ott már létező mezőgazdaságot megsokszorozzák.

A szállítandó vízmennyiség a munkák befejezését követően nagyságrendileg több mint 2 millió köbméter/nap mennyiséget tesz ki, mely látszólag jogossá teszi azt a nevet, hogy a legnagyobb emberi kéz által létrehozott folyó.


A helyszíni nyomócső beépítés részletes látképe


 

A projektet több szakaszra tagolták.


Az I. szakasz 1984 januárjában kezdődött és 1992 decemberében fejeződött be 3,6 milliárd USD értékkel.

A II. szakasz 1990 júniusában indult és a 2000. év közepén kéne befejezni, az értéke 5,7 milliárd USD körül fog mozogni.

A III. és IV. szakasz még a tervezés időszakában van. A GMMR projekt a líbiai „Zöld Forradalom” részét képezi.

Pár adat arra hivatott, hogy érzékeltesse e projekt terjedelmét:

I.     szakasz (Líbia keleti része):

  • Két beton vezetékeket gyártó betonelem gyár létrehozatala, melyek napi kapacitása 220 cső/nap.
  • Két kútmező feltárása Sarir-ban 126 kúttal és Tazerbo-ban 108 kúttal.
  • Összesen 1.895 km beton nyomócső lefektetése 1.600 – 4.000 mm névleges átmérővel. Az ehhez szükséges földmunkák 130 millió köbméter megmozgatását igénylik.
  • 284 km nagyátmérőjű DN 300-600 vezeték lefektetése.
  • 1.514 km szállító út megépítése.
  • Egy 4 millió köbméter térfogatú víztároló építése Ajdabiya-ban.


II. szakasz (Líbia nyugat része):

  • Egy kútmező feltárása kereken 500 kúttal.
  • Összesen 1.448 km beton nyomócső lefektetése 1.000 – 4.000 mm névleges átmérővel. Az ehhez szükséges földmunkák 58 millió köbméter megmozgatását igénylik.
  • 202 km öntöttvas DN 300-600 csővezeték lefektetése.
  • 1.813 km szállító út megépítése.
  • 2 szivattyútelep, beleértve tárolótartályok megépítése 2 millió köbméter/nap kapacitással.
  • A kútmező komplett felszerelése vezetékmentes adatátviteli rendszerrel

A II. szakasz vonatkozásában a pumpenboese KG megbízásokat kapott kútépítő anyagok szállítására. Ez mindenekelőtt a pumpenboese stahl Nordhausen céget érintette gyártóként és a pumpenboese Burgwedel vállalatot a koordináció vonatkozásában (egy önálló projektmanagement részleg létrehozatala), de bevonták a pumpenboese kunststoffe Luckau cégünket is. Az ezekből a megbízásokból származó, átlagon felüli minőségmanagementi követelmények váltak a mindennapi munka mércéjévé. A II. szakasz munkáinak legfontosabb építési fázisait a következőkben részletesebben is ismertetjük.

2. Kútmező

A feltárt kútmező Tripolis -tól délre körülbelül 700 kilométerre Nyugat-Líbiában fekszik kb. 200 x 200 km kiterjedéssel. A végleges kiépítést követően a kereken 500 kútból a naponként kitermelt víz mennyisége maximálisan 2 millió köbméter lesz. Az egész projektet 50 éves élettartamra tervezték. A víz fosszilis eredetű; a lelőhelyek kb. 12.000 - 15.000 évvel ezelőtt jöttek létre, amikor az akkor még zöld Szaharában a lehulló csapadék a medencékben összegyűlt és a 300-500 méter mélyen található núbiai homokkőbe behatoltak. Ez a homokkő képezi a víztároló réteget a kivételezéshez megfelelő permeabilitással. A kutakat általában 300 m mélységig mélyítették.

2.1 Szűrőcső garnitúrák Filterrohrtour

A nem szilárd helyzetű kutakat szűrőkkel képezik ki, ausztenitikus nemesacél tekercselt szűrőket alkalmaznak, melyeket a pumpenboese stahl Nordhausen cégünk gyárt (1. ábra). A líbiai megbízó előírásainak megfelelően pumpenboese a szűrőket kereken 57 bar összeroppanási határnyomásra és a megengedhető legnagyobb hosszanti 15.500 kg terhelésre készítette. Az összeroppanási szilárdságra és a hosszanti terhelésre a vállalat megfelelő vizsgálóberendezésekkel rendelkezik: egy nyomáskamrával DN 300 méretig maximálisan 100 bar nyomásra, valamint egy vonóerő vizsgálópaddal 75 t tartományig. A nyomáskamrában a 6 méteres szűrőn több vizsgálat során az összeroppanási szilárdságot bizonyították és így a saját számítások helyességét igazolták. Egy ilyen roppantásos kísérlet részére a szűrőt, mint a valós alkalmazás során (tehát mindkét végén kötőelem Buttres menettel) gyártják le. Egy ráragasztott gumiköpeny fogja le a szűrőt. A vizsgadarabot függőlegesen helyezik be a 6 méteres kamrába és az összekötőkön tömítik a nyomáskamra felé. A kamra fala és a „tömített” szűrő közötti gyűrűteret nyomás alá helyezik. A kamra konstrukciója lehetővé teszi, hogy a szűrő belső terét a nyomásvizsgálat alatt ellenőrizzék. Egy a szűrőbe belógó lámpa lehetővé teszi a vizuális ellenőrzést is, egy speciálisan kiképzett mérőkészülék, mely a vizsgálat során a szűrőn le és felfelé halad, jelzi a külső nyomás hatására fellépő alakváltozásokat. Amint már megjegyeztük, e tesztek során meggyőző módon bizonyítani lehetett, hogy a TIMOSHENKO által kiválasztott képlet a roppantási szilárdság kiszámításához helyes, és a szűrő ezek alapján való méretezése megfelel a gyakorlat követelményeinek. A szűrővel a szakadásig végzett húzóerőpróbák azt mutatták, hogy a relatív egyszerű számítási eljárás az átmérők és a hosszanti drótok számának meghatározásához a gyakorlat feltételeinek megfelel. A várakozásoknak megfelelően a törés a hosszanti drótok és a csatlakozási gyűrű közötti hegesztési varrat térségében következett be. E szűrő/teli cső strang beépítéséhez a pumpenboese stahl Nordhausen cég a vevővel szoros együttműködésben kialakította a szükségszerű szerszámokat, többek között egy oldható tömítőt is.


2.2 Szivattyúk/nyomócsövek (felmenő csövek)

Ott kb. 50 l/sec kitermelési mennyiséget továbbító szivattyúkat alkalmaznak, a teljesítményigény kereken 250 kW körüli. A hőmérsékletérzékelő a motorban valamint a szárazon futás érzékelő nyomásszenzorok által magától értetődő. A karmantyús nyomócsöveket pumpenboese stahl Nordhausen készítette a megbízó egy meglévő műszaki specifikáció alapján. A nyomócsövek méretei 8” (219 m) és azok 6 m hosszúak és duplex nemesacélból készültek. A duplex acél a vegyipar és az offshore iparág részére kifejlesztett nemesacél, mely megközelítőleg azonos auszternit és ferrit hányada alapján a mikrostruktúrában (duplex szerkezet) a következő jellemzőkkel rendelkezik:

  • nagy szilárdság
  • alacsony hőtágulás és nagyobb hővezető képesség, mint az ausztenitikus acélok esetében
  • nagy ellenálló képesség feszültségi repedési korrózióval, korróziós elfáradással és erózióval szemben
  • nagy ellenálló képesség az általános korrózióval szemben
  • nagy ellenálló képesség lyukképződéssel és repedési korrózióval szemben
  • jó ellenálló képesség feszültségi szakadási korrózióval szemben a H2O tartalmú médiumokban.

A duplex 1.4462 acél a legtöbb a rozsdamentes acélok hegesztéséhez szokványos hegesztési eljárással jól hegeszthető. A nyomócsőkarmantyú egy előre hegesztett karmantyú a DIN 2635 PN 40 alapján, mely a kábelátvezetők követelményének megfelelően és a béléscső belső átmérője figyelembe vételével módosítva lett. Az előre megadott belső nyomás, az összterhelés beleértve a vízoszlop valamint a szivattyú indításának maximális értékeknek megfelelően a karmantyút először szokásos módon a DIN 2505 alapján számították ki. Ez a szabványszámítás nem veszi figyelembe a kábelátvezető nyílásokat és az abból adódó gyengülést, ezért egy további differenciáltabb számítást kellett végezni. Gazdasági szemszögből nézve manapság feltétlenül úgy kell egy karmantyút optimalizálni, hogy egyrészt a műszaki előírásokat elérjék, és másrészt a költségeket minimális szintre csökkentsék. Egy háromdimenziós Finite-Elemente-Modell Typ COSAR modellezéssel sikerült a karmantyú speciális geometriáját (4 kábelátvezető, módosult lyukasztási kép) számítástechnikailag meghatározni. A 2. ábra a karmantyú egy 45° (1/8) szegmensét mutatja a 3 D számításban. A kábelátvezetők környékén az anyagfeszültségek a közepes tartományban vannak, kritikus a kónikusból a hengeresbe való átmenet területe. Itt a karmantyút kivitelezésében optimalizálták. A kutak részére a cég egy speciálisan erre a célra beszerzett hegesztő automatán megközelítően 18.000 darab nyomócsövet gyártott. A hosszanti és körvarratokat 100%-os röntgenvizsgálat alá vetették. A szükségszerű kútfejek és összekötő elemek szintén duplex acélból készültek. Az első nyomócsőkészletek beépítését a pumpenboese stahl Nordhausen cég a helyszínen a szakembereivel végigkísérte (3. és 4. ábra).


2.3 Kútfő

A kút felső végét a kútfej képzi, melyet 25 t terhelésre kellett kiképezni. A továbbvezető felszíni vezetékek duktilis öntvényből cementbéléssel készültek. A rendszer tartalmazza a szokásos szerelvényeket az átfolyó mennyiség méréséhez, mintavétel, nyomásmentesítés/kifúvó vezeték valamint egy homokfogót, és azt követően van bekötve a földbe lefektetett betápláló hálózatba. Minden kút saját transzformátorállomással rendelkezik. Minden munka befejezését követően minden kúttól egy egész sor adatot továbbítanak drótnélküli összeköttetéssel a központ felé.


3. Vezetékrendszer

A földbe lefektetett vezetékrendszer kivitelezése DN 300 - D 600 névleges átmérővel duktilis öntvény cementbéléssel és PE külső védőréteg, a DN 1000 fölött DN 4000 méretig beton. A betoncsöveket két speciális üzemben Brega-ban és Sarir-ban gyártották illetve fogják gyártani. Ismert dolog az, hogy az itt következő csőmennyiséget és –mérteket fogják beépíteni:

  • 46.000 db cső DN 1000-2800
  • 42.300 db cső DN 3600
  • 77.700 db cső DN 4000

A beton nyomócsövek gyártási eljárását egy DN 4000 cső példáján röviden ábrázoljuk:

1. lépés:

Egy acéllemez henger készítése 12 mm falvastagsággal, belső átmérője kb. 4.100 mm, hossza 7.500 mm. A csaprész komplettirozása vastagabb acéllemezből, magában foglal 2 nútot a tömítőgyűrűk és a karmantyúrész számára.

2. lépés:

Egy formadarabban az acélhengert kívülről betonnal bevonják, vastagsága kb. 160 mm.

3. lépés:

Az acél- beton-hengert egy illetve két rétegben előrefeszített, nagyon szilárd acéllal körbetekerik.

4. lépés:

Egy további formadarabban egy második külső betonréteget visznek fel, vastagsága kb. 120 mm.

5. lépés:

A nyers henger belső bevonatozása betonnal (analóg módon, mint az öntöttvas csöveknél).


Egy ilyen cső 7.500 mm hosszú, külső átmérője kb. 4.500 mm és 7,5 tonna a súlya. A csatlakoztatás karmantyúval/a csúcsos végen történik. A csúcsos vég 2 körgyűrűvel rendelkezik, a csőfektetést követően a körgyűrűk közötti teret a cső belsejéből kiindulva nyomáspróbának vetik alá.

A leírt eljárás szerint gyártották az összes szükségszerű betoncső-idomot, a belső szemrevételezéshez bemenő nyílással rendelkező csöveket valamint a tisztítómunkák zsilipes csöveit is. A betoncsövek gyártáshoz 7,3 millió tonna homokot és kavicsot használtak fel.

A csövek szállításához a 80 t nyerges vontatók részére több mint 2.000 km utat építettek a sivatagban. Ezek a pályák keményedő ásványkeverékből készültek 2 teherautónak elegendő szélességben.Az egész betoncső rendszert a földbe fektették, a nagycsövek részére 7 m átlagos árokmélység volt szükséges. A nyomvonal részei olyan területeken haladnak át, ahol pár decimétert követően a felszín alatt már szikla található.

A DN 4000 csővezeték nyomvonalában 2 szivattyúállomást hoztak létre, mindkettőben tíz szivattyú került elhelyezésre á 2.000 kW teljesítményfelvétellel. Minden szivattyúállomáshoz tartozik egy acélból készült nyomástároló rendszer 10 x 250 köbméter űrtartalommal a nyomáslökések felfogása érdekében.A csővezeték mellett található 80.000 és 175.000 köbméter űrtartalom közötti betontartályok a folyamatos szabadeséses vízszállítás stabilizálását valamint az ország belsejében található települések vízvételét szolgálják.

Tripolis-tól kb. 600 km távolságra épül egy 164.000 köbméteres űrtartalmú betontároló valamint egy nagy üzemi és karbantartási központ.

A már létező helység és az újonnan felépítendő településrész a szervizszemélyzet részére a mai kornak megfelelő vízellátó és szennyvízgyűjtő rendszert kap. Ezek során a pumpenboese kunststoffe Luckau cég teljesítőképességét bizonyítani tudta, mint a PE-HD csövek és formaelemek, nyomásfokozó berendezések gyártója és szállítója valamint mérnöktechnikai szolgáltatások nyújtójaként is. A fővezeték meghatározott pontjain mintavételi helyek találhatóak, melyeket egyidejűleg úgy alakítottak ki, hogy ott klórt lehet a vezetékbe befecskendezni. Ezeket a pontokat a korrózió miatt komplett módon titánból és szuper-duplex anyagból készítették. Miután a kútvíz bizonyos mennyiségű CO2 tartalmaz, közvetlenül a kútmezőn kialakítanak egy széndioxid mentesítő rendszert.

Az üzemeltetés és karbantartás részére úgy a kútmezőkön, mint a vezetékhálózat mentén hatalmas komplexumokat építenek, melyekhez igazgatósági épületek, műhelyek és raktárépületek, de a személyzet számára komplett infrastruktúrával rendelkező települések is tartoznak.


4. Vízellátás mindenki számára

A GMMR projekteket – Vízellátás mindenki számára – egy itt következő részlet által szeretnénk érthetővé tenni


Az 1998-as év kezdetén pumpenboese egy megbízást kapott, hogy szerkesszen meg és szállítson le Camel Watering Points (teveitatókat). Egy ilyen ponton a földbe fektetett fővezetékből a sivatag belsejében ellenőrzött módon vizet lehet venni, mindenekelőtt a nomádok és azok állatainak ellátásra gondoltak itt.


Minden vízvevő pont rendelkezik egy a földbe süllyesztett, szabályozó armatúrával és vízórával ellátott betonkamrával. A felső része egy 75 köbméteres magas tartályból áll. A tartály kifolyója lehetővé teszi a lajtorja kocsik vízzel való töltését, de a manuális vízvételt is az emberek és az állatok részére.


Az ilyen nagyságrendű projektek az üzemelés és a karbantartás vonatkozásában hihetetlenül nagy ráfordítást követelnek. A líbiai hatóságok ennek teljes tudatában vannak, már most különböző irányú technikai tréningprogramokon vesznek részt. Ezáltal akarják biztosítani azt, hogy a tervezett élettartam alatt messzemenően saját személyzettel biztosítani tudják a zavarmentes üzemelést.

bbr különkiadás 1999. május