Определение расчетных расходов воды.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ………………………………………………………………………………………………4

1. Определение расчётных расходов воды …………………………………………………….…….5

1.1. Определение расчётных расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды города………..5

1.2. Расход воды на нужды промышленного предприятия………………………………………..6

1.3. Определение расхода воды на пожаротушение в городе и на

промышленном предприятии……………………………………………………………………….8

1.4. Определение расхода воды на поливку улиц и зеленых насаждений в городе и на промышленном предприятии…………………………………………………………………...9

1.5. Определение расхода воды на нужды общественных зданий………………………………..10

2. Режимы расходования воды различными категориями потребителей ……………………..12

3. Решение схемы водоснабжения и трассировка сети ……………………………………….......14

4. Схема питания сети, режим работы НС – II-го подъёма и регулирующих ёмкостей ……..15

5. Гидравлический расчет кольцевой сети ……………………………………………………...…16

5.1. Определение удельных, путевых и узловых расходов……………………………...…16

5.2. Гидравлический расчёт сети в час максимального водопотребления………………………18

5.3. Гидравлический расчёт сети в час максимального водопотребления и пожара………..…22

5.4.. Гидравлический расчёт водоводов…………………………………………………………..23

6. Расчет водонапорной башни ……………………………………………………………………...26

6.1. Определение полного объёма бака водонапорной баши………………………………….…26

6.2. Определение размеров бака водонапорной башни………………………………………..….28

6.3. Определение высоты водонапорной башни………………………………………………..…28

6.4. Определение напора и производительности насосов НС II……………………………….....29

7. Определение пьезометрических напоров …………………………………………………..…....30

7.1. определение пьезометрических напоров в час максимального водопотребления………….30

8. Определение необходимой емкости РЧВ ……………………………………………………..….32

9. Конструирование водонапорной сети …………………………………………………………....34

10. Библиографический список............................................................................................................35

11. Приложение ………………………………………………………………………………………...35

Введение

Под системой подачи и распределения воды понимается комплекс водопроводных сооружений, включающий насосные станции, сети, водоводы и напорные регулирующие емкости, т. е. сооружений, осуществляющих подъем воды, ее транспортирование к снабжаемому объекту, распределение по территории объекта и раздачу потребителям, а также аккумулирование воды.

Все перечисленные сооружения неразрывно связаны в своей работе, и их расчет может быть произведен только с учетом этой взаимосвязи.

В курсовом проекте рассматриваются основные вопросы проектирования и расчета транспортирующих воду сооружений (сетей и водоводов) с учетом их взаимосвязи с насосными станциями и регулирующими емкостями.

Водопроводная сеть является одним из основных элементов системы водоснабжения и неразрывно связана в работе с водоводами, насосными станциями, подающими воду в сеть, а также с регулирующими емкостями (резервуарами и башнями). Водопроводная сеть должна удовлетворять следующим основным

требованиям:

а) обеспечивать подачу заданных количеств воды к местам ее потребления под требуемым напором;

б) обладать достаточной степенью надежности и бесперебойности снабжения водой потребителей.

Кроме того, выполняя поставленные требования, сеть должна быть запроектирована наиболее экономично, т. е. обеспечивать наименьшую величину приведенных затрат на строительство и эксплуатацию как самой сети, так и неразрывно связанных с ней в работе других сооружений системы.

Выполнение этих требований достигается правильным выбором конфигурации сети и материала труб, а также правильным определением диаметров труб с технической и экономической точки зрения

Схема питания сети.

РАСЧЁТ ВОДОНАПОРНОЙ БАШНИ.

6.1 Определение полного объёма бака водонапорной башни.

Водонапорные башни служат для хранения регулирующих и противопожарных запасов воды, а также создания и поддержания в сети необходимых напоров.

Требуемый полный объём бака башни, м³, определяется по формуле:

(40)

где W_рег.ВБ – регулирующий объём воды в баке, м³;

W_пож.ВБ – неприкосновенный пожарный запас, м³, на тушение одного внутреннего и одного наружного пожаров в течении 10 минут при одновременном удовлетворении хозяйственно-питьевых нужд [1, п.9.5]:

Регулирующий объём бака можно определить по интегральному графику или табличным способом по форме таблицы 7.

(41)

где α_мах – максимальный значение в гр.6 талб.7;

Q_сут. – расчётный суточный расход воды населённым пунктом (табл. 3. итог гр.25)

Определяем неприкосновенный 10-ти минутный противопожарный запас воды в баке:

(42)

где q_пож. – расчётный расход воды на один пожар в городе (см. пункт 1.3.), q_пож. = 35 л/с;

- расчётный расход на внутреннее пожаротушение на предприятии (см. пункт 1.3.), Таблица № 7 – Определение регулирующей емкости бака водонапорной башни.

Часовые промежутки	Потребление воды городом в % от Qсут	Подача воды насосами II подъема	поступление в бак в %	Расход их бака в %	Остаток в баке %
	0 –1	2,86	2,48	0,00	0,38	3,19
	1 – 2	2,37	2,48	0,11	0,00	3,30
	2 – 3	2,39	2,48	0,09	0,00	3,38
	3 – 4	2,38	2,48	0,10	0,00	3,49
	4 – 5	2,72	2,48	0,00	0,24	3,24
	5 – 6	3,42	4,73	1,31	0,00	4,55
	6 – 7	4,23	4,73	0,50	0,00	5,05
	7 – 8	4,69	4,73	0,04	0,00	5,10
	8 – 9	5,56	4,73	0,00	0,83	4,27
	9 – 10	5,49	4,73	0,00	0,76	3,51
	10 – 11	5,48	4,73	0,00	0,75	2,76
	11 –12	5,42	4,73	0,00	0,69	2,07
	12 – 13	5,71	4,73	0,00	0,98	1,10
	13 – 14	4,83	4,73	0,00	0,10	1,00
	14 – 15	4,75	4,73	0,00	0,02	0,98
	15 –16	4,99	4,73	0,00	0,26	0,73
	16 – 17	5,46	4,73	0,00	0,73	0,00
	17 – 18	4,68	4,73	0,05	0,00	0,05
	18 – 19	4,63	4,73	0,10	0,00	0,15
	19 - 20	4,45	4,73	0,28	0,00	0,43
	20 - 21	4,72	4,73	0,01	0,00	0,43
	21 - 22	3,81	4,73	0,92	0,00	1,35
	22 - 23	2,84	4,73	1,89	0,00	3,24
	23 - 24	2,13	2,48	0,35	0,00	3,59
			100%

 

Из полученных значений гр.6 выбираем максимальное α_мах = 5,10

Определяем регулирующий объём воды в баке:

Определяем неприкосновенный 10 – минутный противопожарный запас воды в баке:

Требуемый полный объём бака составит:

Полученную ёмкость бака округляют в большую сторону кратно 50 м³, принимаем

W_ВБ = 1100 м³.

6.2 Определение размеров бака водонапорной башни.

 

Размеры бака башни (диаметр и высоту) определяют исходя из требуемого объёма. Отношение высоты бака к его диаметру принимается в пределах 0,5 – 1.

Принимаем .

Тогда:

(43)

Тогда диаметр бака определяем по формуле:

(44)

Высоту бака до уровня воды определяем по форм.43:

Определяем строительную высоту бака:

(45)

где 0,25 – величина, предусматривающая осадок воды в баке, м;

0,2 – величина возвышения бортов бака над уровнем воды, м.

 

6.3 Определение высоты водонапорной башни.

 

Высота башни зависит от свободного напора Н_св, который для многоэтажной застройки увеличивается для каждого последующего этажа на 4м (для одноэтажной застройки Н_св = 10 м).

(46)

где n_эт. – количество этажей в зданиях жилой застройки.

Для двухэтажной застройки:

За критическую принимает точку 5.

Высоту водонапорной башни определяют по формуле:

(47)

где Н_б – высота водонапорной башни (расстояние от земли до дна бака);

Σh_с – сумма потерь напора в сети от диктующей точки до водонапорной башни, м;

Z_б – отметка поверхности земли у водонапорной башни (определяют по генплану города);

Z₀ – отметка поверхности земли в диктующей точке (определяют по генплану города).

От критической точки до ВБ выбираем путь, который будет критическим (потери напора наибольшие):

ВБ-1-2-3-4-5:

ВБ-1-8-3-4-5:

В Б-1-8-7-4-5:

ВБ-1-8-7-6-5:

Критическим является путь ВБ-1-8-7-6-5.

Находим высоту башни по формуле (47):

Пьезометрическая отметка низа бака:

(48)

Пьезометрическая отметка верха воды в баке:

(49)

 

6.4 Определение напора и производительности насосов НС II.

 

Один насос подаёт 2,48% от Q_сут. (см. табл.7 гр.3).

Определяем производительность насоса:

(50)

Определяем необходимую высоту подъёма насосов в час максимального водопотребления:

где Н_Г – разность геодезических отметок уровня воды в баке ВБ и наименьшего уровня воды в резервуаре чистой воды (РЧВ);

(51)

h_НС – сумма потерь напора во всасывающих и напорных трубопроводах НС (принимается от 3 до 5 м), h_НС = 3,5 м;

h_в – потери напора в водоводах от НС-II до ВБ (см. пункт 5.4).

Отметка верха воды в РЧВ принимается на 0,5 м больше отметки земли, а отметка наименьшего уровня воды в РЧВ на 2 м ниже отметки поверхности воды в РЧВ:

(52)

(53)

Определяем необходимую высоту подъёма насосов в час максимального водопотребления и пожара:

(54)

где Н_Г – разность геодезических отметок точки где намечен (в данном примере это точка 5) пожар и наименьшего уровня воды в РЧВ:

Н_П – требуемый напор в точке пожара (при системе пожаротушения низкого давления Н_П = Н_св. = 10 м);

Σh_п – сумма потерь напора в сети при пропуске противопожарного расхода:

h_в – потери напора в водоводах, соединяющих НС – II с ВБ.

Подбор насосов производится исходя из максимальной высоты подъёма и производительности. Определяем марку насосов и их основные характеристики. Принимаем рабочих насоса и резервных насоса. Д500-65, q=500 м3/ч, H=65 м.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СНиП 2.04.02 - 84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат,1996.

2. СНиП 2.04.01 - 85. Внутренний водопровод и канализация зданий. - М.: Стр ойиз д ат,19 8 6.

3. Шевелёв Ф.А., Шевелёв А.Ф. Табицы для гидравлического расчёта водопроводных труб. М., Стройиздат, 1984.

4. ГОСТ 5525 - 88. Части соединительные чугунные, изготовленные литьём в песчаные формы для трубопроводов. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам.

5. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения / Справочник / Б.Н.Репин, С.С.Запорожец, В.Н. Ереснов и др.; Под ред. Б.Н.Репина. - М.: Высш. Школа, 1995.-431.

11. ПРИЛОЖЕНИЕ…

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ………………………………………………………………………………………………4

1. Определение расчётных расходов воды …………………………………………………….…….5

1.1. Определение расчётных расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды города………..5

1.2. Расход воды на нужды промышленного предприятия………………………………………..6

1.3. Определение расхода воды на пожаротушение в городе и на

промышленном предприятии……………………………………………………………………….8

1.4. Определение расхода воды на поливку улиц и зеленых насаждений в городе и на промышленном предприятии…………………………………………………………………...9

1.5. Определение расхода воды на нужды общественных зданий………………………………..10

2. Режимы расходования воды различными категориями потребителей ……………………..12

3. Решение схемы водоснабжения и трассировка сети ……………………………………….......14

4. Схема питания сети, режим работы НС – II-го подъёма и регулирующих ёмкостей ……..15

5. Гидравлический расчет кольцевой сети ……………………………………………………...…16

5.1. Определение удельных, путевых и узловых расходов……………………………...…16

5.2. Гидравлический расчёт сети в час максимального водопотребления………………………18

5.3. Гидравлический расчёт сети в час максимального водопотребления и пожара………..…22

5.4.. Гидравлический расчёт водоводов…………………………………………………………..23

6. Расчет водонапорной башни ……………………………………………………………………...26

6.1. Определение полного объёма бака водонапорной баши………………………………….…26

6.2. Определение размеров бака водонапорной башни………………………………………..….28

6.3. Определение высоты водонапорной башни………………………………………………..…28

6.4. Определение напора и производительности насосов НС II……………………………….....29

7. Определение пьезометрических напоров …………………………………………………..…....30

7.1. определение пьезометрических напоров в час максимального водопотребления………….30

8. Определение необходимой емкости РЧВ ……………………………………………………..….32

9. Конструирование водонапорной сети …………………………………………………………....34

10. Библиографический список............................................................................................................35

11. Приложение ………………………………………………………………………………………...35

Введение

Под системой подачи и распределения воды понимается комплекс водопроводных сооружений, включающий насосные станции, сети, водоводы и напорные регулирующие емкости, т. е. сооружений, осуществляющих подъем воды, ее транспортирование к снабжаемому объекту, распределение по территории объекта и раздачу потребителям, а также аккумулирование воды.

Все перечисленные сооружения неразрывно связаны в своей работе, и их расчет может быть произведен только с учетом этой взаимосвязи.

В курсовом проекте рассматриваются основные вопросы проектирования и расчета транспортирующих воду сооружений (сетей и водоводов) с учетом их взаимосвязи с насосными станциями и регулирующими емкостями.

Водопроводная сеть является одним из основных элементов системы водоснабжения и неразрывно связана в работе с водоводами, насосными станциями, подающими воду в сеть, а также с регулирующими емкостями (резервуарами и башнями). Водопроводная сеть должна удовлетворять следующим основным

требованиям:

а) обеспечивать подачу заданных количеств воды к местам ее потребления под требуемым напором;

б) обладать достаточной степенью надежности и бесперебойности снабжения водой потребителей.

Кроме того, выполняя поставленные требования, сеть должна быть запроектирована наиболее экономично, т. е. обеспечивать наименьшую величину приведенных затрат на строительство и эксплуатацию как самой сети, так и неразрывно связанных с ней в работе других сооружений системы.

Выполнение этих требований достигается правильным выбором конфигурации сети и материала труб, а также правильным определением диаметров труб с технической и экономической точки зрения

определение расчетных расходов воды.

1.1. определение расчётных расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды города.

Площадь застройки вычисляем как площадь трапеции с основаниями 11 см и 13 см (см. схему генплана М 1:10000)

определяем расчетное число жителей:

(1)

где Р – плотность населения, гел/га (по заданию).

среднесуточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды города определяем по формуле:

(2)

где q_ж – удельное водопотребление, л/сут на одного человека, принимается по [1, табл.1] или по приложению 1;

К_н.н = 1,1…1,2 – коэффициент увеличения расхода воды за счет неучтенных нужд.

Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления пределяем по [1, форм.2]:

(3)

(4)

где К_сут.max. – коэффициент максимальной суточной неравномерности, принимается равным 1,1…1,3 по [1. п.2.2.]

К_сут.min.. – коэффициент минимальной суточной неравномерности, принимается равным 0,7…0,9 по [1. п.2.2.]

Значение данных коэффициентов зависит от режима работы предприятий, степени благоустройства зданий и т.д.

Условно:

- для крупных городов с населением около миллиона человек и более К_сут.max. = 1,1; К_сут.min. = 0,9;

- для малых населенных пунктов с числом жителей до 50000 жителей К_сут.max. = 1,3; К_сут.min. = 0,7;

- для остальных случаев принимаются промежуточные значения.

Расчетные часовые расходы воды определяем по [1, форм.3]:

(5)

(6)

где К_ч.max. и К_ч.min. – коэффициенты часовой неравномерности водопотребления, следует определять по [1, форм.4]:

(7)

(8)

здесь α – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, принимаемый α_max = 1,2 – 1,4; α_min = 0,4 –0,6;

β – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимается методом интерполяции по [1. табл.2] или по приложению 2.

1.2. Расход воды на нужды промышленного предприятия.

Вода питьевого качества может расходоваться на промпредприятии на технологические нужды, на хозяйственно-питьевые потребности рабочих в цехах и на прием душа рабочими.

Расход на технологические нужды задается технологами предприятия или определяется по нормам расхода воды на единицу выпускаемой продукции. Для выполнения курсового проекта расход воды, забираемой из городского водопровода на производственные нужды, приводится в задании.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих и служащих промышленного предприятия Q_см.х-п.. м³/см, определяется раздельно по каждой смене, в зависимости от типа цехов (по тепловыделению) по формуле:

(9)

где N_см - количество рабочих в смену в цехе данного типа;

- норма расхода, в литрах на одного человека в смену, принимается по [2, прил.3]:

- для горячих цехов – 45 л/см;

- для холодных цехов – 25 л/см.

Горячими считаются цеха с тепловыделением свыше 84 кДж на 1 м³/ч.

Расчётные расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды предприятия составят:

для холодных цехов в смену 8 – 16:

для горячих цехов в смену 8 – 16:

Для других смен расчетные расходы на хозяйственно-питьевые нужды определяются аналогично.

Расход воды на пользование душем в л/с определяется по формуле:

(10)

где, - норма расхода воды на одну душевую сетку в смену, принимается равным 500 л по [2, прил.3];

n_с – количество душевых сеток, определяется по формуле:

(12)

здесь N_i – количество рабочих, пользующихся душем в данную смену;

а – количество человек, обслуживаемых одной душевой сеткой, в зависимости от группы производственных процессов, принимается по приложению 3.

Продолжительность пользования душем – 45 минут.

Для смены 8 – 16 расход на пользование душем для рабочих, работающих в холодных цехах расход составит:

Расчет выполняется по форме таблицы №1.в графах 6 и 8 приведены нормативные данные. В графы 7 и 9 заносим вычисления выполненные по формуле (9), а в графы 13 и 17 по формуле (10).

 

Таблица №1 – определение суточной водопотребности на хозяйственно-питьевые нужды и пользование душем на промпредприятии.

Номер смены	Часы работы	Количество работающих,чел.	Расход воды на хоз.-пит. нужды	Расходы на пользование душем
Хол. цеха	Гор.цеха	Холодные цеха	Горяцие цеха
всего	в холодных цехах	в горячих цехах	Л/смену на чел.	М3/смен	Л/смен на чел	М3/смен	Чел., Nis	Чел.,a	Шт.,nc	М3/ч.	Чел., Nis	Чел.,a	Шт.,nc	М3/ч.
I	8-16					6,1		13,4				9,5				11,7
II	16-0					3,7		8,2				5,8				7,1
III	0-8					3,7		8,2				5,8				7,1
Итого					13,5		29,7				21,21				25,9

 

1.3. Определение расхода воды на пожаротушение в городе и на промышленном предприятии.

Расход воды в л/с на пожаротушение складывается из расходов на наружное (из пожарных гидрантов) и внутреннее (из пожарных кранов или спринклерных систем) тушение пожаров. Количество одновременных пожаров и расход воды на наружное тушение одного пожара в населенном пункте определяются по [1, п.2.12] или по приложению 4 в зависимости от общего числа жителей в городе и максимальной этажности застройки.

Расход воды на наружное тушение одного пожара на промпредприятиях должен приниматься для здания, требующего наибольшего расхода воды, согласно [1, табл. 7 или 8] или по приложению 5. Характеристики зданий предприятия по степени огнестойкости и категории производства по пожарной опасности приведены в задании. Количество одновременных пожаров на промпредприятии определяется в зависимости от занимаемой им площади, определяемой по генплану, согласно [1, п.2.22]: при площади промпредприятия до 150 г – 1 пожар; более 150 га – 2 пожара.

Количество одновременных пожаров и расходы на наружное пожаротушение для объединенного хозяйственно-питьевого противопожарного водопровода населенного пункта и промышленного предприятия, находящегося вне его, следует назначать исходя из указания [1,п.2.23].

Расходы на внутреннее пожаротушение в зданиях, оборудованных внутренними пожарными кранами, следует определять по [2, табл.1 и 2] или по приложению 6 в зависимости от степени огнестойкости, категории зданий по пожарной опасности и объема зданий:

Продолжительность тушения пожара должна приниматься по [1, п. 2.24]. Запас воды на пожаротушение хранится в резервуарах чистой воды.

(12)

где Qпож.гор. – расход воды на внешнее пожаротушение в городе, определяется по формуле:

(13)

здесь q_пож. – расход воды на один пожар, л/с, принимают по [1, табл.5] или по приложению 4.

n_пож. – расчетное количество одновременных пожаров, принимают по [1, табл.5] или по приложению 4.

Q_пож.пр. - расход воды на пожаротушение на предприятии, определяется по формуле:

(14)

здесь q_{пр.внешн.} – расход воды на внешнее пожаротушение на предприятии, принимается по [1, табл. 7 или 8] или по прил. 5;

q_{пр.внутр.} – расход воды на внутреннее пожаротушение на предприятии, принимается по [2, табл.1 и 2] или по приложению 6.В данном примере принимаем две струи по 2,5 л/с.

Для города с количеством жителей 71280 человек принимается 2 пожара с расходом на каждый по 20 л/с.

Для промпредприятия (мебельная фабрика) принимаем один пожар с расходом 15 л/с.

1.4. Определение расхода воды на поливку улиц и зеленых насаждений в городе и на промышленном предприятии.

При отсутствии данных по поливаемым площадям расход воды на полив следует определять согласно [1, табл. 3, прим. 1]. Суточный расход воды на поливку определяем по формуле:

(15)

где q_пол. – расход воды на поливку в пересчёте на одного жителя. Принимается 50 – 90 л/сут в зависимости от климатических условий, мощности источника водоснабжения, степени благоустройства населенного пункта и других местных условий.

N_ж – расчетное количество жителей.

В расчетный поливочный расход не включается вода, забираемая из естественных водоёмов, а также из искусственных, если их пополнение происходит за счет атмосферных осадков.

Принимаем, что из 1620 м³/сут 50% берут из водопровода, а остальные прямо из реки.

Следовательно, суточный расчетный расход воды на поливку составит:

Часовой расчетный расход на поливку определяется по формуле:

(16)

где Q_пол. – приняты расчетный расход воды на поливку;

t – продолжительность поливки.

Поливка производится поливочными машинами и вручную (дворниками) в течении 6 – 8 часов (3 – 4 часа утром и вечером). Расход на механизированный полив, как правило, составляет 50 – 70 % от общего поливного расхода воды.

(17)

Часовой расход на механизированный полив составит:

Расход воды на ручную поливку составит:

(18)

При распределении поливочных расходов по часам суток следует стремиться к тому, чтобы в час максимального водопотребления отбор воды на поливку отсутствовал. Интенсивность отбора воды из водопровода принято считать равномерной.

1.5. Определение расхода воды на нужды общественных зданий.

Расчет ведем по форме таблицы 2.

Таблица № 2 Расход воды на нужды общественных зданий.

Наименование объектов водоотведения	Продолжительность работы t,ч	Нормы потребления воды, q	Средние расходы	Коэффициент часовой неравномерности, Кчас	Максимальный расходы
Суточный, Qобщ, м3/сут	Часовой qmin, м3/ч	Секундный q, л/с
Часовой, qw, м3/ч	Секундный qmax, л/с
Гостиница				1,6	0,4	1,7	2,7	0,7
Больница				3,1	0,9	2,5	7,8	2,2
Школа				0,9	0,2		1,8	0,5
Прачечная				1,0	0,3		1,0	0,3
Баня				2,1	0,6		2,1	0,6

 

 

В гр.2 внесена нормативная продолжительность работы предприятий в сутки. В гр.3 – нормы потребления воды на единицу продукции в литрах. В гр.4 определяется суточный расход по формуле:

(19)

где q– нормы потребления воды на одного человека или единицу продукции в литрах;

n – производительность.

Средний часовой расход определяется по формуле:

(20)

где t – продолжительность работы общественного здания, час.

Средний секундный расход для каждого общественного здания находят по формуле:

(21)

Максимальный часовой расход определяют по формуле:

(22)

где К_час – коэффициент часовой неравномерности, принимается отдельно для каждого общественного здания

Максимальный секундный расход определяют по формуле

(23)

Например, для прачечной расчётные расходы составят:

Для остальных общественных зданий расчётные расходы определяют аналогично.