Определение расчетного населения.

Введение

Водоснабжение является одной из важнейших отраслей техники, направленной на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных мест и развитие промышленности. Снабжение населения чистой, доброкачественной водой в достаточном количестве имеет важное санитарно-гигиеническое значение, предохраняет людей от всевозможных эпидемических заболеваний, распространяемых через воду.

Комплекс инженерных сооружений, предназначенных для получения воды из природных источников, улучшения ее качества и передачи к местам потребления, называют системой водоснабжения или водопроводом.

Для нужд современных городов и промышленных предприятий требуется огромное количество воды, строго отвечающей по своим качествам требованиям потребителей. Выполнение перечисленных задач требует тщательного выбора источников водоснабжения, организации охраны их от загрязнений и очистки воды на водопроводных сооружениях. Важной водохозяйственной проблемой является плановое проведение широких комплексных мероприятий по защите от загрязнения почвы, воздуха и воды, оздоровления рек и речных бассейнов.

В настоящее время особое внимание уделяется благоустройству городов и рабочих поселков, включая сооружение водопроводов и канализации.

 

1. Определение расчетных расходов воды

Определение расчетного населения.

Суммарное население принимается по данным генплана развития города и плотности населения в зоне жилой застройки.

 

N_i – число жителей в районе

p_i – плотность населения данного района, чел/га

F_i – площадь района, га

 

Площадь районов равна А – 44,36 га., района Б – 84,24 га. Плотность районов равна p_А = 190 чел/га. p_Б = 230 чел/га.

 

N_А= p_А ∙F_A=44,36∙190=8427,45 чел. N_Б= p_Б ∙F_Б=84,24∙230=19374,35 чел.

 

Население города составляет Nгор.=27801,80 чел.

 

Определение расчетных расходов воды на хозяйственно питьевые нужды населения.

Расчетный среднесуточный расход воды на питьевые нужды населения определяется в зависимости от расчетного числа жителей и нормы водопотребления.

Норма водопотребления – расход воды, приходящейся на одного потребителя в единицу времени.(м³/чел ∙сут)

, м³/сут

q_жi – норма водопотребления i -го района, которая принимается по СНиП 2.04.02-84

 

Степень санитарно-технического благоустройства зданий:

Район А (2) - 140 л/чел

Район Б (6) – 180 л/чел

м³/сут

Максимальный суточный расход воды в сутки наибольшего водопотребления определяется по формуле:

, м³/ч

K_сут.max – коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий степень благоустройства зданий и изменение водопотребления по сезонам года и дням недели.

K_сут.max – принимают по СНиП 2.04.02-84

K_сут.max= 1,1 – 1,3 Принимаем K_сут.max=1,3

м /ч

 

Минимальный суточный расход воды в сутки наиеньшего водопотребления определяется по формуле:

, м³/ч

K_сут.min – коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий степень благоустройства зданий и изменение водопотребления по сезонам года и дням недели.

K_сут.min – принимают по СНиП 2.04.02-84

K_сут.min= 0,7 – 0,9 Принима ем K_сут.min= 0,9

м /ч

 

Максимальный и минимальный часовые расходы для города:

 

, м³/ч

 

К-во жит., тыс. чел.						>1000
βmax	1.3	1.2	1.15	1.1	1.05
βmin	0.4	0.5	0.6	0.7	0.85

 

 

Для города с населением 27тыс. чел:

β_max =1,18 α_max =1,4

β_min = 0,53 α_min =0,6

K_.час.max – коэффициент часовой неравномерности, показывающий неравномерность потребления воды по часам суток и определяется согласно СНиП 2.04.02-84

α_max – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия.

α_max=1,2..1,4 примем: α_max=1,4

β_max – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте. Он принимается согласно СНиП 2.04.02-84

 

Тогда:

K_.час.max =1,4∙1,18=1,652 K_.час.min =0,52∙0,6=0,312

 

 

м³/ч

 

Таблица 1.1- Расходы воды на поливку

Поливаемая территория			Площадь, м^2	Норма полива, л/м^2	Расход, л
Механизированная мойка улиц и площадей	28290,08	1,2	33,948
Поливка городских зеленых насаждений и парков	25718,26	3,0	77,155
Поливка газонов и цветников		5,0	11,573
Поливка приусадебных участков		7715,47	4,0	30,862

 

м³/ч

 

Определение расходов воды для промышленных предприятий.

Исходные данные для расчета водопотребления промышленных предприятий приводятся в таблице 1.2.

 

Таблица 1.2 - Характеристика промышленных предприятий

	единицы измерения	всего	смены
№1	№2	№1	№2	№1	№2	№1	№2
число работающих в каждой смене	в % от числа рабочих								-
человек								-
число пользующихся душем	в % от числа рабочих								-
человек								-
число работающих в горячих цехах	в % от числа рабочих								-
человек								-

Таблица 1.4-Суммарное водопотребление города

Часы суток	Хоз-питьевые нужды	Расход воды на поливку,м^3/ч	Сум.расходы на промпредприят.	Суммарное водо- потребление города
Кч ^тип,%Qm	Кч ^рас,%Qm	м^3/ч
1-ое	2-ое	м^3/ч	% Q^горmax
0-1	0,90	1,10	73,42		48,97	0,00	122,38	1,40
1-2	0,90	1,10	73,42		45,75	0,00	119,16	1,37
2-3	0,90	1,10	73,42		45,75	0,00	119,16	1,37
3-4	1,00	1,00	66,74		45,90	0,00	112,64	1,29
4-5	2,35	2,35	156,84	51,54	45,59	0,00	253,98	2,92
5-6	3,85	3,85	256,95	51,54	45,75	0,00	354,24	4,07
6-7	5,20	5,20	347,05	51,54	45,75	0,00	444,34	5,10
7-8	6,20	6,20	413,80		46,03	0,00	459,83	5,28
8-9	5,50	5,50	367,08		42,83	65,38	475,29	5,46
9-10	4,85	4,85	323,70		41,30	61,34	426,34	4,89
10-11	5,00	5,00	333,71		41,30	61,34	436,35	5,01
11-12	6,50	6,50	433,82		41,66	61,42	536,90	6,16
12-13	7,50	6,89	459,85		40,95	61,26	562,06	6,45
13-14	6,70	6,70	447,17		41,30	61,34	549,81	6,31
14-15	5,35	5,35	357,07		41,30	61,34	459,71	5,28
15-16	4,65	4,65	310,35		42,02	61,77	414,14	4,75
16-17	4,50	4,50	300,34		35,34	46,37	382,04	4,39
17-18	5,50	5,50	367,08		30,13	41,37	438,57	5,03
18-19	6,30	6,30	420,47		30,13	41,37	491,96	5,65
19-20	5,35	5,35	357,07		30,54	41,62	429,22	4,93
20-21	5,00	5,00	333,71	51,54	29,71	41,12	456,08	5,24
21-22	3,00	3,00	200,22	51,54	30,13	41,37	323,26	3,71
22-23	2,00	2,00	133,48		30,13	41,37	204,98	2,35
23-24	1,00	1,00	66,74		30,89	41,88	139,51	1,60
			6674,13		949,16	831,65	8711,96

 

 

Таблица 3.1-Определение регулирующей ёмкости бака водонапорной башни

Определение регулирующей емкости бака водонапорной башни
Часы суток	Суммарное водопотребление города, % Qсут.макс. ^гор	Подача воды НСII подъема,% Qсут.макс. ^гор	Поступление воды в бак, % Qсут.макс. ^гор	Расход воды из бака, % Qсут.макс. ^гор	Остаток воды в баке, % Qсут.макс. ^гор
0-1	1,40		0,60		-1,06
1-2	1,37		0,63		-0,42
2-3	1,37		0,63		0,21
3-4	1,29		0,71		0,92
4-5	2,92			0,92	0,00
5-6	4,07		1,93		1,93
6-7	5,10		0,90		2,83
7-8	5,28		0,72		3,56
8-9	5,46		0,54		4,10
9-10	4,89		1,11		5,21
10-11	5,01		0,99		6,20
11-12	6,16			0,16	6,03
12-13	6,45			0,45	5,58
13-14	6,31			0,31	5,27
14-15	5,28		0,72		6,00
15-16	4,75		1,25		7,24
16-17	4,39			0,39	6,86
17-18	5,03			1,03	5,82
18-19	5,65			1,65	4,18
19-20	4,93			0,93	3,25
20-21	5,24			3,24	0,01
21-22	3,71			1,71	-1,70
22-23	2,35			0,35	-2,05
23-24	1,60		0,40		-1,65
			11,13	11,14

 

Q^сут_max — максимальный суточный расход воды принимается из таблицы 1.4.

Q^сут_max=8711,96 м³/ч

P — максимальное значение остатка воды в баке P=7,24 %

м³

W_пож=0,6()=0,6(30+10)=24 м³

м³

 

Таблица 3.2-Определение регулирующей ёмкости резервуаров чистой воды

Определение регулирующей емкости резервуаров чистой воды
Часы суток	Подача воды НСI подъема,% Qсут.макс. ^гор	Подача воды НСII подъема,% Qсут.макс. ^гор	Поступление воды в резервуары, % Qсут.макс. ^гор	Расход воды из резервуаров, % Qсут.макс. ^гор	Остаток воды в резервуарах, % Qсут.макс. ^гор
0-1	4,17		2,17		11,50
1-2	4,17		2,17		13,67
2-3	4,17		2,17		15,84
3-4	4,17		2,17		18,00
4-5	4,17		2,17		20,17
5-6	4,17			1,83	18,34
6-7	4,17			1,83	16,50
7-8	4,17			1,83	14,67
8-9	4,17			1,83	12,84
9-10	4,17			1,83	11,00
10-11	4,17			1,83	9,17
11-12	4,17			1,83	7,34
12-13	4,17			1,83	5,50
13-14	4,17			1,83	3,67
14-15	4,17			1,83	1,84
15-16	4,17			1,83	0,00
16-17	4,17		0,17		0,17
17-18	4,17		0,17		0,33
18-19	4,17		0,17		0,50
19-20	4,17		0,17		0,67
20-21	4,17		2,17		2,83
21-22	4,17		2,17		5,00
22-23	4,17		2,17		7,17
23-24	4,17		2,17		9,34
			20,17	20,17

 

м³

,м³

Q^хоз_max - максимальный хозяйственный расход. Определяется по таблице 1.4.

Q^хоз_max =549,59 м³/ч.

Q_пож - расход воды на пожаротушение.

Q₁ - подача насосами НС-I за 1 час.

м³/ч

м³

м³

м³

 

Таблица 4.1-Расчётные режимы работы сети

Расчётный режим работы сети	Водопотребление, м3/ч	Способ подачи воды в сеть
	Суммарное водопотребление	Водопотребление населения	Пром предприятия	Расход на пожар	Транзит в башню	Подача НС2	Поступление от ВБ
	1-ое	2-ое
1 Максимальный хозяйственный водоразбор	156,1	127,74	11,38	17,02		-	145,2	10,89
2 Максимальный транзит в башню	145,2	86,0	11,67	17,16	-	30,25	145,2
3 Максимальный хоз. Расход + пожар	231,14	127,74	11,38	17,02		-	231,14

Час максимального водопотребления приходится на 12-13 часов. В это время насосы НС-2 подают 6,45% от максимального суточного расхода. Производительность водонапорной башни в тот час, то есть расход из бака составляет 0,45% от максимального суточного расхода, по данным таблицы 3.1

 

Таблица 4.2 – Определение путевых расходов воды

 

Номера участков	расчётная длина участков	Путевой расход расход,л/с
1-ый расчётный случай	2-ой расчётный случай	3-ий расчётный случай
1-2		17,105	38,035
2-3				22,605
3-4
4-5		45,677	23,769	30,617
5-6		55,269	30,196	40,209
6-12		37,5
12-7		29,184	44,428	72,684
7-1		19,164	37,717	62,667
2-6		37,5
1-8	552,5	22,782	66,714	111,177
8-9	632,5	5,454	11,801	7,959
9-10		8,927	12,025	14,133
10-11		8,714	4,404	3,654
11-4		15,187	8,741	10,127
9-3		20,27	11,478	22,871

 

Таблица 4.3-Определение узловых расходов

Номер узла	Номера прилегающих участков	Суммарная расчётна длина участков	Узловой расход,л/с
1-ый расчётный случай	2-ой расчётный случай	3-ий расчётный случай
	1-2;1-7;1-8	1427,5	13,49	9,038	13,49
	1-2;2-6;2-3		10,395	6,965	10,395
	2-3;3-9;3-4		9,734	6,522	9,734
	3-4;4-5;4-11		10,49	7,028	10,49
	4-5;5-6		9,592	6,427	9,592
	5-6;6-12;2-6		14,931	10,004	14,931
	7-12;1-7		10,017	6,711	10,017
	1-8;8-9		11,198	7,503	28,218
	8-9;3-9;9-10	1777,5	16,797	11,254	16,797
	9-10;10-11		6,315	4,231	17,695
	10-11;11-4		6,473	4,337	6,473
	6-12;7-12		8,316	5,572	8,316

 

Предварительное распределение расчетных расходов, гидравлический расчет.

Предварительное распределение выполняется для 3 режимов, гидравлический расчет трубопроводов выполняется для для 1-го, 2-го и 3-го случаев работы сети(рис. 4.1). Режим максимального хозяйственного водоразбора рассчитывается по методу М.М.Андрияшева (табл.4.4), а пожара при максимальном хозяйственном водоразборе рассчитывается на ЭВМ (табл 4.5)

Увязочный расход определяется по формуле: , л/с,

где - невязка в кольце при первом туре расчёта сети;

- сумма произведений расчётных расходов q каждого участка на его сопротивление S;

q₁ и q₂ – исправленные расходы, определяемые соответственно по формулам:

Расчёт сети на случай максимального водоразбора при пожаре является поверочный расчётом. Поэтому диаметры труб участков сети, определяемых для двух предыдущих случаев с учётом экономического фактора, проверяют на пропуск увеличенных расходов. При пожаре допускается увеличение скоростей движения воды больше экономических (V_пож=2,5-3 м/с), т.к. пожар продолжается сравнительно недолго. Выбор предполагаемых точек пожара производят из соображений подачи воды на тушение пожара в самые высокие и отдалённые от начала сети точки.

 

Таблица 4.6 – Расчёт сети при максимальном транзите в башню, пожаре при максимальном хозяйственном водоразборе,на случай максимального водоразбора произведенный на ЭВМ

№ УЧ.	№ КОЛЕЦ	ДИАМЕТР, ММ	ДЛИНА, М	РАСХОД, Л/С	СКОРОСТЬ, М/С	ПОТЕРИ, М
№ ЛЕВ.	№ ПРАВ
Максимальный транзит в башню
1-2					2,98	0,06	0,01
2-3					6,59	0,36	0,29
3-4					-4,22	-0,13	0,02
4-5					4,05	0,08	0,22
5-6					10,48	0,14	0,26
6-12					-1,37	-0,02	0,00
12-7					-6,94	-0,14	0,36
7-1					-13,65	-0,27	0,28
1-8					50,40	0,52	0,77
8-9					-4,51	-0,25	0,51
9-10					4,53	0,25	0,44
10-11					-3,09	-0,24	0,45
11-4					1,24	0,07	0,03
9-3					2,67	0,08	0,04
2-6					23,35	0,32	0,34
Максимальный водоразбор при пожаре
1-2					-4,70	-0,09	0,02
2-3					12,29	0,67	1,01
3-4					-11,09	-0,34	0,16
4-5					2,41	0,05	0,01
5-6					12,00	0,16	0,37
6-12					-3,59	-0,05	0,34
12-7					-11,91	-0,24	0,16
7-1					-21,92	-0,44	0,74
1-8					93,29	0,96	2,62
8-9					-9,93	-0,54	2,45
9-10					7,01	0,38	1,06
10-11					-3,47	-0,27	0,57
11-4					3,01	0,16	0,18
9-3					12,10	0,38	0,83
2-6					38,62	0,53	0,92
Максимальный водоразбор
1-2					-6,12	-0,12	0,03
2-3					-5,29	-0,29	0,19
3-4					-0,80	-0,02	0,00
4-5					17,25	0,34	0,38
5-6					26,84	0,37	0,35
6-12					1,14	0,02	0,00
12-7					-7,18	-0,14	0,06
7-1					-17,20	-0,34	0,45
1-8					9,64	0,10	2,03
8-9					-7,68	-0,42	0,47
9-10					1,30	0,07	0,88
10-11					1,08	0,09	0,06
11-4					7,56	0,41	1,14
9-3					14,76	0,46	1,23
2-6					29,56	0,41	0,54

Таблица 5.1 – Определение потерь напора в водоводах

 

Расчетные режимы работы сети	Расчётный расход, л/с	Экономичный диаметр, мм	Длина, м	Потери напора, м
Мах водоразбор	72,6 5,45	300	360	1,35 2,94
Мах транзит	72,6 30,25	300	260	1,35 2,19
Пожар при мах водоразборе	115,57 -	400 -	260 -	0,8 -

Требуемые свободные напоры.

Определяются исходя из этажности застройки района жилых домов.

 

Таблица 5.2 – Пьезометрические отметки и фактические свободные напоры в узловых точках сети

Максимальный водоразбор
№ узл	№ расч. учас.	Потери напора, м	Треб.своб. напор, м	Отметки, м	Факт.своб. напор, м
пьезом.	повер.
нс					144,77	53,77
	6-нс	4,35
				94,9	140,42	45,52
	12-6
				96,5	140,42	41,92
	7-12	0,06
					140,48	34,48
	1-7	0,45
				106,9	140,93	32,03
	8-1	2,03
				112,9	138,9
	8-9	0,47
					139,37	30,37
	9-10	0,88
				102,5	138,49	35,99
	10-11	0,06
					138,55	41,55
	11-4	1,14
				99,1	139,69	40,59
	4-5	0,38
				95,1	140,07	44,97
	5-6	0,35
				94,9	140,42	45,52
	6-нс	4,35
нс					144,77	53,77
Максимальный транзит в башню
№ узл	№ расч. учас.	Потери напора, м	Треб.своб. напор, м	Отметки, м	Факт.своб. напор, м
пьезом.	повер.
нс			33,4		150,88	59,88
	6-нс	4,45
				94,9	146,43	51,53
	12-6
				96,5	146,43	49,93
	7-12	0,36
					146,79	42,79
	1-7	0,28
				106,9	147,07	40,17
	8-1	0,77
			33,4	112,9	146,3	33,4
	8-9	0,51
					146,81	38,81
	9-10	0,44
				102,5	146,37	43,87
	10-11	0,45
					145,92	48,92
	11-4	0,03
				99,1	145,95	46,85
	4-5	0,22
				95,1	146,17	51,07
	5-6	0,26
				94,9	146,43	51,53
	6-нс	4,45
нс					150,88	59,88
Максимальный водоразбор при пожаре
№ узл	№ расч. учас.	Потери напора, м	Треб.своб. напор, м	Отметки, м	Факт.своб. напор, м
пьезом.	повер.
нс					130,08	39,08
	6-нс	5,8
				94,9	124,28	29,38
	12-6	0,34
				96,5	124,62	28,12
	7-12	0,16
					124,78	20,78
	1-7	0,74
				106,9	125,52	18,62
	8-1	2,62
				112,9	122,9
	8-9	2,45
					125,35	17,35
	9-10	1,06
				102,5	124,29	21,79
	10-11	0,57
					123,72	26,72
	11-4	0,18
				99,1	123,9	24,8
	4-5	0,01
				95,1	123,91	28,84
	5-6	0,37
				94,9	124,28	29,38
	6-нс	5,8
нс					130,08	39,08

5.4. Определение напора насосов и подбор насосов.

 

Определение требуемых напоров насосов производят для трех случаев работы сети.

 

Напор насосов для случая максимального хозяйственного водоразбора определяется по формуле:

 

H_нх =H_св +åh_c +h_в + h_нc +(Z_д –Z_в), м

 

где H_св ¾ требуемый свободный напор в диктующей точке, м

åh_c ¾ потери напора в сети от начала сети до диктующей точки, м;

h_в ¾ потери напора в водоводах при подаче максимального хозяйственного расхода;

h_нс – потери напора в НС, м

Z_д ¾ отметка поверхности земли в диктующей точке, м;

Z_в ¾ отметка пожарного уровня в резервуарах чистой воды, м

 

Тогда H_нх =26+0+ 1,35+3+(102,5-89,79)=43,06 м

 

Необходимый напор для случая максимального транзита в башню определяется по формуле:

 

H^т_н=H_б +h_б+åh^т_c +h^т_в + h^т_нc +(Z_б –Z_в), м

 

где H_б ¾ высота башни, м

h_б ¾ расчетная глубина воды в баке башни, м

åh^т_c ¾ потери напора в сети от начала сети до башни, м

h^т_в ¾ потери напора в водоводах, м

h^т_нс – потери напора в НС, м

Z_б ¾ отметка поверхности земли в точке расположения башни,м

Z_в ¾ отметка расчетного уровня в резервуарах чистой воды, м

 

Тогда H^т_н=26+7,2+0+1,35+3+(117-91)=63,55 м

 

Необходимый напор для случая пожара при максимальном водоразборе определяется по формуле:

 

H_н.пож =H^п_св.+åh^п_c +h^п_в + h^п_нc +(Z^п_д –Z_o), м

 

где H^п_св. ¾ требуемый свободный напор в диктующей точке, м

H^п_св.=10 м (для систем низкого давления)

åh^п_c ¾ потери напора в сети от начала сети до диктующей точки, м;

h^п_в ¾ потери напора в водоводах при подаче пожарного расхода, м

h^п_нc¾ потери напора в НС при подаче пожарного расхода, м

Z^п_д¾ отметка поверхности земли в диктующей точке, м

Z_o¾ отметка дна резервуара, м

 

H_н.пож =10+0+0,8+5+(102,5-87,35)=30,95 м

 

Подбор насосов производят с учетом изменения расходов и напоров в сети на основные случаи ее работы. Результат сводят в таблицу.

 

Режим работы сети	Производ-ть насосов, л/с	Напор насосов	Число рабочих насосов
Водоразбор максимальный		43,06
Максим.транзит в башню		63,55
Пожар при макс. водоразборе		30,95

 

Выбираем насос марки БА-8-25-70, n=1450об/мин. Это центробежный горизонтальный одноступенчатый насос. Предназначен для перекачивания воды и жидкостей, имеющих сходные с водой свойства по вязкости, химической активности, температуру до 85^о С, содержащих не более 0,05 % по массе твердых включений размером до 0,2 мм и микротвердостью не более 650 кгс/мм².

6.Конструирование сети.

 

Конструирование водопроводной сети заключается в выборе материала и класса прочности труб, фасонных частей, арматуры и сооружений соглас