Водопроводная сеть

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКАЯ АКАДЕМИЯ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА И СТРОИТЕЛЬСТВА

Факультет: ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ И ЭКОЛОГИИ

Кафедра коммунального и промышленного водопользования

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу "Водоснабжение"

"Водопроводная сеть"

2010

СОДЕРЖАНИЕ

Задание к курсовому проекту

Исходные данные

1. Определение количества жителей

2. Определение расходов воды и свободных напоров

2.1 Хозяйственно-питьевое водопотребление населения

2.2 Поливное водопотребление

2.3 Хозяйственно-питьевое водопотребление предприятия

2.4 Водопотребление на производственные нужды

2.5 Расход воды на пожаротушение

2.6 Суммарное водопотребление города

2.7 Свободные напоры

3. Режимы работы насосной станции 1-ого и 2-ого подъема и определение вместимости бака водонапорной башни и РЧВ

3.1 Режим работы насосов

3.2 Определение вместимости бака водонапорной башни

3.3 Определение емкости РЧВ

4. Гидравлические расчеты водопроводных сетей

4.1 Трассировка магистрали водопроводных сетей и выбор расчетных случаев

4.2 Расчет сети на случай максимального водоразбора

4.2.1 Расчетная схема отбора воды

4.2.2 Определение расчетных расходов воды по участкам сети

4.2.3 Определение диаметров труб участков сети

4.2.4 Увязка сетей

4.3 Проверочный расчет сети на случай пожара при максимальном водопотреблении

4.3.1 Определение расчетных расчетов по участкам

4.3.2 Определение потерь напора на участках сети и величин невязок в кольцах

4.3.3 Увязка сети

5. Построение пьезометрических графиков

6. Гидравлический расчет водоводов

7. Определение высоты водонапорной башни, напора насосов станции ЙЙ подъема и подбор насосов

7.1 Определение высоты водонапорной башни

7.2 Определение напора насосов станции II подъема

8. Конструирование водопроводной сети и графическое оформление проекта

Задание к курсовому проекту

В курсовом проекте необходимо определить расчетные расходы воды потребителями города, обосновать систему и схему водоснабжения, рассчитать и запроектировать насосную станцию второго подъема (подобрать марку и количество насосов), напорно-регулирующие емкости, водоводы и водопроводную сеть.

Расчет водоводов и водопроводной сети заключается в определении диаметров труб, истинного потокораспределения и соответствующих потерь напора.

Водоводы и водопроводная сеть должны осуществлять подачу воды потребителям в необходимом количестве и под требуемым напором. При этом они должны обеспечивать нормативный уровень надежности водообеспечения наиболее экономичным путем, быть технологичными и удобными в эксплуатации.

Исходные данные

· Число этажей 4;

· Плотность населения 200 чел/га;

· Степень благоустройства районов жилой застройки 1 (здания с внутренним водопроводом и канализацией без ванн);

· Удельное хозяйственно-питьевое водопотребление на одного (среднесуточное) в течение года 150 л/сут.;

· Глубина промерзания грунта Н = 2,0 м;

· Площадь полива городских улиц 26% (от площади города);

· Число дней полива в году 170;

· Норма машинного полива 1,5 л/м²·сут.;

· Экономический фактор Э = 0,75;

· Число работающих в каждой смене:

- I смена 650 чел.;

- II смена 950 чел.;

- III смена 380 чел.;

· Число человек, пользующихся душем за смену 32% (от числа работающих в смене);

· Число человек на одну душевую сетку 7 чел;

· Расход воды на производственные нужды 38 м³/ч (при К_ч.max=1);

· Число работающих в горячих цехах 18% (от числа работающих);

· Число пожаров на предприятии 2;

· Расход воды на тушение пожара на предприятии 35 л/с;

· Вариант генплана 2

1. Определение количества жителей

При заданной плотности населения и площади территории города расчетная численность населения составит:

N = p · F

где p-плотность населения, чел/га;

F-площадь города, га;

N=200 • 302,59 = 60518 чел

Жилая застройка состоит из 4-х этажных зданий, оборудованных водопроводом и канализацией.

Площадь зеленых насаждений, улиц и площадей, подлежащих поливу равна:

F_пол=n·F_гор/100 , га

где n-площадь полива городских улиц = 24% от площади города;

F_пол = 26 • 302,59 /100 = 78,7 га

На территории города расположено промышленное предприятие с общим числом работающих 1980 человек. Предприятие работает в три смены. Вода на производственные нужды подается из городского водопровода. В качестве источника водоснабжения принята река.

При выборе системы водоснабжения учитываем категории водопотребителей и оборудования. В связи с тем, что на предприятии, согласно заданию, должна быть вода из хозяйственно-питьевого водопровода, принимаем объединенную хозяйственно-питьевую и противопожарную систему водоснабжения. Противопожарный водопровод проектируем низкого давления.

В соответствии с принятой системой водоснабжения из городского водопровода обеспечиваются:

- хозяйственно-питьевые нужды населения;

- хозяйственно-бытовые нужды промышленного предприятия;

- производственные нужды промышленного предприятия;

- полив зеленых насаждений, улиц и площадей, надлежащих поливу;

- противопожарные нужды;

2. Определение расходов воды и свободных напоров

2.1 Хозяйственно-питьевое водопотребление населения

Учитывая неравномерное водопотребление в течение года и по часам суток, расчетные расходы воды вычисляются с учетом нормативных коэффициентов суточной и часовой неравномерности.

Средний за год суточный расход определяется по формуле:

Q_ср.сут.= q · N / 1000, м³/сут

где q = 150 л/сут удельное хозяйственно-питьевое водопотребление на одного жителя (среднесуточный в течение года).

Q_ср.сут=150 • 60518 / 1000 =9077,7 м³/сут

Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления:

Q_сут.max = К_сут.max · Q_ср.сут

Q_сут.min = К_сут.min · Q_ср.сут

где К- коэфф суточной неравномерности водопотребления. К_сут.max принимаем по СНиП равным 1,2; К_сут.min принимаем по СНиП равным 0,8;

водоснабжение насосный пьезометрический гидравлический

Q_сут.max =1,2 · 9077,7 = 10893,2 м³/сут

Q_сут.min = 0,8 · 9077,7 =7262,2 м³/сут

Определяются расчетные часовые расходы:

q_ч.max = К_ч.max · Q_сут.max / 24, м³/ч

q_ч.min = К_ч.min · Q_сут.min / 24, м³/ч

где К- коэффициент часовой неравномерности водопотребления, который определяется по формуле:

К_ч.max = б_max · в_max

К_ч.min = б_min · в_min

где б- коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятия и другие местные условия, б_max принимаем по СНиП равным 1,3; б_min принимаем по СНиП равным 0,5; в- коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте.

Т.к. численность населения равна 60518 человек, то, согласно табл. 2 СНиП, [кр. с 19. таб. 1.17]

в_max=1,14; в_min=0,62;

К_ч.max=1,3·1,14=1,482

К_ч.min=0,5·0,62=0,310

q_ч.max=1,482 · 10893,2 / 24 = 672,66 м³/ч;

q_min=0,31 · 7262,2 /24 = 93,8 м³/ч;

2.2 Поливное водопотребление

Максимальный суточный расход на полив определяется по формуле:

Q_сут.max^пол=10000 · F_пол · q_пол / 1000, м³/сут

где q_пол- норма машинного полива, равная 1,5 л/м²;

Q_сут.max^пол = 10000 · 78,7 · 1,5 / 1000 = 1180,5 м³/сут;

Среднесуточный расход воды за год на полив:

Q_ср.сут^пол = Q_сут.max^пол · n / 365 м³/сут;

где n=170-число дней полива в году;

Q_ср.сут^пол= 1180,5 · 170 / 365 = 549,8 м³/сут;

Принимается, что время полива совпадает с днем максимального водопотребления, но не совпадает с часами максимального водопотребления.

2.3 Хозяйственно-бытовое водопотребление предприятия

Хозяйственно-бытовое водопотребление зависит от числа смен в сутки и складывается из хозяйственно-питьевых и душевых расходов. Норму расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды принимают на 1-ого рабочего в смену:

- в цехах с ограниченным тепловыделением: q_х=25л/чел·в смену

- в цехах со значительным тепловыделением: q_г=45 л/чел·в смену

Часовой расход на одну душевую сетку принимаем равным 500 л. Продолжительность приема душа 45 мин. после окончания смены.

Табл.1

№/№ смен	Число работающих в смену, чел.	Число работающих в холодных цехах, чел.	Число работающих в горячих цехах, чел.
I	650	533	117
II	950	779	171
III	380	311	68

Число человек, пользующихся душем за смену: 32 % от числа работающих за смену:

I смена: 650 · 32 /100 =208 чел

II смена: 950 · 32 /100 = 304 чел

III смена: 380 · 32 /100 =121 чел

Определяем расход воды на хозяйственно-питьевые нужды по сменам:

Q_х.п-п^пред=(q_х·n_х+q_г·n_г)/1000, м³/смена

где q_х- норма расхода воды в холодных цехах;

q_г- норма расхода воды в горячих цехах;

n- количество работающих в холодных и горячих цехах за смену;

Q^{I см}_х.з-п=(25·533 + 45·117) / 1000 = 18 м³/смена; (13 хол.,5 гор.)

Q^{II см}_х.з-п=(25·779+ 45·171) / 1000 = 26 м³/смена; (19 хол.,7 гор.)

Q^{III см}_х.з-п=(25·311 + 45·68) / 1000 = 9 м³/смена; (7 хол.,3 гор.)

Определяется суточный расход на хозяйственно-питьевые нужды на предприятии:

Q_х.з-п^сут = Q^{I см}_х.з-п + Q^{II см}_х.з-п+ Q^{III см}_х.з-п

Q_х.з-п^сут = 18+26+9= 53 м³/сут

Определяется расход воды на прием душа по сменам:

Q_{душ.смен}=0,5·N_душ·45/(n_душ·60), м³/смен

где N_душ - количество человек принимающих душ за одну смену;

n_душ - количество человек на одну душевую сетку;

Q^{I см}_{душ.смен}=0,5·208·45 / (7·60) = 11,1 м³/смена;

Q^{II см}_{душ.смен}=0,5·304·45 / (7·60) = 16,3 м³/смена;

Q^{III см}_{душ.смен}=0,5·121·45/ (7·60) = 6,5 м³/смена;

Определяется общий расход воды на прием душа в сутки:

Q_душ^сум= Q^{I см}_душ+ Q^{II см}_душ+ Q^{III см}_душ , м³/сут

Q_душ^Сум = 11,1+16,3+6,5 = 33,9 м³/сут

2.4 Водопотребление на производственные нужды

В соответствии с исходными данными вода на технологические нужды поступает из городского водопровода равномерно (Кчас max = 1) в количестве 20 м³/ч. Суточный расход на технологические нужды:

Q_{техн.п-ва}^сут = q_{техн.п-ва} · 24 м³/сут

Q_{техн.п-ва}^сут = 38 · 24 = 912 м³/сут

2.5 Расход воды на пожаротушение

В соответствии с данными застройки и количеством людей, проживающих в городе, принимаем расчетное количество одновременных пожаров 2, согласно табл. 5 СНиП, в том числе на предприятии 2. На один пожар в городе расходуется воды 35 л/с. Расход воды на пожаротушение на предприятии =35 л/с. Расход воды на пожаротушение в городе и на предприятии:

Q_гор^пож = n_гор^пож · q_гор^пож;

Q_пред^пож =n_пред^пож·q_пред^пож;

где n- количество пожаров: n_гор-в городе, n_пред- на предприятии.

Q_гор^пож =2·35=70 л/с;

Q_пред^пож =2· 35 =70 л/с;

При численности населения в городе свыше 25 тыс. чел. суммарный расчетный расход на тушение пожаров в городе и на промышленном предприятии определяют путем сложения суммы больших расходов и половины меньших расходов.

Q^общ_пож= Q_гор^пож + Q_пред^пож/2, л/с

Q^общ_пож=70+ (70 / 2) = 105 л/с;

Расчетная продолжительность тушения пожара 3 часа.

2.6 Суммарное водопотребление города

Определение суммарного водопотребления города приведено в таблице 2.

Табл. 2

Потребители	Суточный расход, м3
	Средний	Максимальный
Население	9077,7	10893,2
Полив улиц	549,8	1180,5
Пром.предприятие: хоз.-пит. нужды технол. нужды пользование душем	59 912 33,9	59 912 33,9
	10632,4	13078,6

Определяется коэффициент часовой неравномерности:

К_ч.max = 1,482 ? 1,5

Из приложения 4 МУ выписываем коэффициенты по часам суток.

Составляем таблицу суммарного распределения расхода воды потребителям.

Далее строится график суточного водопотребления и работы насосной станции 1^го и 2^го подъёма:

2.7 Свободные напоры

Минимальный свободный напор сети определяется по заданной этажности:

Н_min.св=10 + (n-1)·4, м вод. ст.

Н_min.св=10 + (4-1)·4 = 22 м вод. ст.

Максимальный свободный напор при тушении пожара в диктующих точках для объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода низкого давления принимаем по СНиП:

Н_пож^max = 10 м вод. ст.

3. Режимы работы насосных станций 1^ого и 2^ого подъема и определение вместимости бака водонапорной башни и резервуаров чистой воды (РЧВ)

3.1 Режим работы насосов

Режим подачи воды насосной станцией 1^ого подъема, а также поступление воды в очистных сооружениях на РЧВ, принимаем равномерными в течение суток, т. е. 4,17% от суточного максимального: 4,17%·Q^max_сут. Режим работы насосной станции 2^ого подъема принимаем равномерным - ступенчатым в течение суток, по возможности приближенно к графику водопотребления, и с учетом подбора наименьшего числа типов насосов. Принимается 3-х ступенчатый режим работы насосной станции 2^ого подъема.

Q₁- подача на 1-ой ступени, принимаем выше минимального значения водопотребления =2,9 % от суточного расхода;

Q₂- подача на 2-ой ступени, принимаем равной 4,75%;

Q₃- подача на 3-ой ступени, принимаем равной 2,4%;

За сутки 2-ого подъема подают в город 100% воды.

Q₁·T₁ + Q₂·T₂+ Q₃·T₃ = 100%

2,9·5 + 4,75·17 + 2,4·2= 100%

3.2 Определение вместимости бака водонапорной башни

Полная вместимость бака водонапорной башни складывается из регулирующей емкости W_рег и противопожарного запаса W_пож.

Регулирующий объем бака определяется путем совмещения ступенчатых графиков подачи воды насосами 2-ого подъема и режимами водопотребления. Результат расчетов сводим в таблицу 4.

Табл.4

Часы суток	Суммарное водопотребление по городу, %	Подача насосами 2-ого подъема, %	Режим водопотребления
			Поступления в бак, %	Расход из бака, %	Остаток, %
0-1	1.67	2.9	1.23	-	1.46
1-2	2.70	2.9	0.2	-	1.66
2-3	2.70	2.9	0.2	-	1.86
3-4	2,72	2.9	0.18	-	2.04
4-5	3,55	2.9	-	0,65	1,39
5-6	3.24	4.75	1.51	-	2.9
6-7	4.09	4.75	0.66	-	3.56
7-8	4.92	4.75	-	0.17	3.39
8-9	5.69	4.75	-	0.94	2.45
9-10	5.56	4.75	-	0.81	1.64
10-11	5.57	4.75	-	0.82	0.82
11-12	5.57	4.75	-	0.82	0
12-13	4.53	4.75	0.22	-	0.22
13-14	4,52	4.75	0,23	-	-0.45
14-15	4,93	4.75	-	0.18	-0.27
15-16	5.36	4.75	-	0.61	-0.34
16-17	5,27	4.75	-	0,52	-0.86
17-18	4.91	4.75	-	0,15	-1.01
18-19	4.50	4.75	0.25	-	-0.76
19-20	4,07	4.75	0.68	-	-0.08
20-21	4.10	4.75	0.65	-	0.57
21-22	3.95	4.75	0.80	-	1.37
22-23	3.12	2.4	-	0.72	0.65
23-24	2.70	2.4	-	0.30	0.35
всего	100	100

Из приведенной таблицы видно, что наибольший остаток воды в баке приходится с 18-19 часов и составляет 7,63%, отсюда:

W_рег=4.57%·Q_сут/100%

W_рег=4.57·13078/100=597,6 м³

Противопожарный запас башни рассчитывается на 10 мин. Продолжительности одного наружного и одного внутреннего пожара.

W_пож=(q_{пож.нар}·10·60/1000)+(q_пож.вн·10·60/1000), м³

где q_{пож.нар}- расход воды на тушение одного пожара в городе;

q_пож.вн - расход воды на тушение одного пожара внутри здания принимается равным 5л/с;

W_пож=(35·10·60/1000) + (5·10·60/1000) = 21+3 = 24 м³

Полная вместимость бака водонапорной башни определяем по формуле:

W_б = W_рег + W_пож

W_б=597,6 + 24=621,6 м³

Размер бака принимаем с таким расчетом, чтобы отношение высоты бака к диаметру было в пределах 0,6?1.

Подбираем высоту:

р·h·d²/4=W_б; 3,14·0,6d·d²/4= 621,6 м³

d³=2094> d=12,8 м>h=7,7м

3.3 Определение емкости РЧВ

Полная емкость определяется по формуле:

W_РЧВ = W_рег + W_пож + W_фил , м³

Регулирующая емкость РЧВ определяется из графиков совместной работы насосов насосной станции 1-ого подъема и режима работы насосов насосной станции 2-ого подъема.

W_рег =(4,17 - 2,71) · 7=10,2%

Регулирующая емкость РЧВ:

W_рег =13078 · 10,2 /100=1638 м³

Неприкосновенный противопожарный запас воды определяется из расчета подачи воды на тушение пожаров в течение 3-х часового периода наибольшего водопотребления:

W_пож.р=3·3600·Q_пож/1000 + 3Q_max - 3·Q_н.ст.1, м³

W_пож.р =(3·3600·37,8 / 1000) + 2186,1 - 597,2=408,2+1589=1997,2 м³;

где 3·Q_н.ст.1-приток воды в резервуар, принимается равным трем среднесуточным расходам ( 597,2);

Q_пож- расход воды на тушение наружных пожаров;

3Q_max- расход воды на 3 смежных часа наибольшего водопотребления ( с 8 до 11)

Расход воды на промывку очистных сооружений:

W_ф = Q_сут.max·3% , м³

W_ф=13078 · 3/100=392,3 м³

Полный объем РЧВ:

W_РЧВ=W_рег+W_пож+W_ф, м³

W_РЧВ=1638 + 1997,2 + 392,3 = 4027,5 м³

Принимаем 2 резервуара общей емкостью 2100 м³.

4. Гидравлические расчеты водопроводных сетей

4.1 Трассировка магистрали водопроводных сетей и выбор расчетных случаев

Трассы магистралей назначаем с таким расчетом, чтобы вода подавалась ко всем потребителям наикратчайшим путем и число магистралей было не менее 2-х. В результате трассировки схема сети принята четырех кольцевая с башней в начале сети.

Учитывая то, что водопроводная сеть принята с башней в начале сети, принимаем за основной расчетный случай час максимального водоразбора. Кроме того, выполняем проверочный расчет сети на период тушения пожара и аварии при максимальном водоразборе.

Гидравлический расчет кольцевой водопроводной сети производим в следующей последовательности:

· составляем расчетную схему отбора воды;

· делаем предварительное распределение потоков воды по участкам сети;

· определяем диаметры труб участков, потери напора в них и величину невязок в кольцах;

· производим увязку сети;

4.2 Расчет сети на случай максимального водоразбора

4.2.1 Расчетная схема отбора воды

При вычислениях принимается, что расчетный расход воды равномерно распределён по длине магистрали. При этом из общего расхода воды, отдаваемого в сеть, вычитаем расход промышленного предприятия. Максимальное водопотребление с 8 до 9 часов. В этот час город потребляет 6,41% от суточного максимального или 740,4м³/ч= 205,6 л/с, в том числе 59,6 м³/ч= 15 л/с потребляет предприятие.

Величина расхода, равномерно распределенная по длине сети равна:

Q=Q_max-Q_пр л/с

Q=205,6 - 15 = 190,6 л/с

Удельный отбор, т. е. отдача воды в сеть на 1 метр ее длины определяется по формуле:

q_уд=Q/Уl, л/с на 1 м

q_уд= 190,6/8820 = 0,021 л/с на 1 м

где Уl- сумма длин участков сети в м, в нее не входят длины участков, проходящих по незастроенной территории; участки, находящиеся рядом с промышленным предприятием принимаем 0,5l.

Далее определяем путевые расходы воды на участках сети:

Q_пут=q_уд·l_уч, л/с

где l_уч- длина участка.

Заменяем путевые расходы узловыми:

Q_узл=0,5·q_уд·Уl_узл= 0,011 Уl_узл, л/с

где Уl_узл- сумма длин участков, примыкающих к узлу.

Результаты определения узловых расходов приведены в таблице.

Табл.5 Определение узловых расходов.

Номер узла	Номер уч-ков, примыкающих к узлу	Сумма длин уч-ков, примыкающих к узлу, Уlузл,м	Узловой расход, Qузл, л/с
1	1-2; 1-8; 1-9	490 + 650 + 900 = 2040	22,5
2	1-2; 2-3	490 + 1050 = 1540	17
3	2-3; 3-4; 3-9	1050 + 390 + 910 = 2350	26
4	3-4; 4-5	390 + 1330 = 1720	18,9
5	4-5; 5-9; 5-6	1330 + 680 + 540 = 2550	28
6	5-6; 6-7	680 + 510 = 1190	13,2
7	6-7; 7-8; 7-9	510 + 700 + 670 = 1880	20,8
8	7-8; 8-1	700 + 650 = 1350	14,9
9	1-9; 3-9; 7-9; 5-9	900 + 910 + 670 + 540 = 3020	33,3
		‡”? = 8820	УQузл= 190,6

Кроме указанных в таблице 5 узловых расходов, имеется сосредоточенный расход воды, отдаваемый предприятию в узле 4, равный 11 л/с, что в сумме составляет 29,9 л/с. Полный расход, потребляемый городом в час максимального водопотребления 205,6 л/с.

4.2.2 Определение расчетных расходов воды по участкам сети

Для определения расчетных расходов воды по участкам воды выполняем первоначальное потокораспределение.

При начальном потокораспределении должны быть выполнены следующими требованиями:

- распределение воды по основным параллельным магистралям должно быть примерно равным.

- соблюдение баланса расхода в узлах, т. е. сумма расходов, приходящих к любому узлу, должна быть равной сумме расходов, уходящих из узла, включая узловой расход.

- в кольце сумма потерь напора должна быть равна нулю.

4.2.3 Определение диаметров труб участков сети

Для всех расчетных случаев по схемам предварительного потокораспределения определяют средние в сечении расходы. По этим расходам с помощью таблиц Шевелева экономически наивыгоднейшие диаметры труб.

Диаметры перемычек и замыкающих участков назначаются конструктивно.

Диаметр перемычек принимают равным диаметру последующих магистралей. Диаметры замыкающих участков принимают на один сортамент меньше предшествующих магистралей, но не менее 100 мм.

Таблица 5.

	Случай max. водоразбора	Случай пожара в час max. водоразбора
Q1ср.	61 л/с	96 л/с
Q2ср.	50,4 л/с	85,4 л/с
Q3ср.	23,7 л/с	58.7 л/с

По данным расходам принимаем чугунные трубы следующих диаметров:

Сечение 1-1 : 300 мм

Сечение 2-2 : 250 мм

Сечение 3-3 : 200 мм

Диаметр перемычек, равный диаметру последующих магистралей - 200 мм.

Диаметр замыкающих участков - 150 мм.

4.2.4 Увязка сети

Определяем невязку сети. Знак невязки показывает, какие участки перегружены, а какие недогружены. Если невязка Дh > 0, то эти участки перегружены, и движение воды в них осуществляется по часовой стрелке. Если Дh<0, то участки недогружены, и движение воды в них осуществляется против часовой стрелки. Для получения Дh = 0 следует перераспределить потоки воды таким образом, чтобы уменьшить расход на перегруженных участках и увеличить на недогруженных. Это достигается путем введения поправочного расхода в направлении, обратном знаку невязки.

Гидравлическую увязку сети осуществляем по методу Лобачева- Кросса. Поправочный расход находим по формуле:

-Дq = Дh / 2УS · q;

где Дh- невязка при первой попытке расчета сети;

S·q- произведение сопротивления на расчетный расход участка сети;

Расчет проводим путем повторных попыток до достижения допустимой невязки, равной 0,5 м вод. ст.

Расчет проводим в следующем порядке: по уточненным расходам для каждого участка находим скорость в трубах, удельное сопротивление в трубах S₀, и поправочный коэффициент на скорость д. Для каждого участка находим сопротивление по формуле:

S = S₀ · д · l_уч ;

Находим произведение S·q и потери напора для каждого участка S·q².

Для каждого кольца находим величину невязки Дh.

Результаты расчетов сводим в таблицу.

4.3 Проверочный расчет сети на случай пожара при максимальном водопотреблении

4.3.1 Определение расчетных расходов воды по участкам

Расчет сети на случай пожара при максимальном водопотреблении является проверочным расчетом. Поэтому диаметры труб участков сети, определяемые с учетом экономического фактора на случай максимального водопотребления, проверяют на случай увеличенных расходов. При пожаре допускается повышение расчетных расходов больше предельных экономичных расходов, т. к. пожар продолжается сравнительно не долго и это не отражается на экономике сетей. Выбор предполагаемых точек пожара производим в соответствии с требованиями СНиП - самые удаленные точки сети.

Во время тушения пожара в сеть необходимо подавать расход:

q_пож^расч=q_max+q_пож, л/с

q_пож^расч=205,6 + 105 = 310,6 л/с

Даем схему водопроводной сети с узловыми расходами на случай пожара при максимальном водопотреблении до увязки.

4.3.2 Определение потерь напора на участках сети и величин невязок в кольцах

Потери напора на участках сети определяем по формуле

h = i * 1, где

i - гидравлический уклон, принимаемый по таблицам Шевелева.

1 - длина участка.

Значения потерь напора при первоначальном распределении расходов воды, а также величины невязок вносим на расчетную схему.

При первоначальном распределении расходов воды невязки в кольцах получились выше допустимых, следовательно, необходима увязка сети.

4.3.3 Увязка сети

Увязку сети на случай пожара при максимальном водоразборе производим методом М.М.Андрияшева. Этот метод заключается в том, что поправочные расходы могут проводиться не по отдельным кольцам (как в методе Лобачева-Кросса), а по контурам, охватывающим несколько колец.

Величину поправочного расхода определяют как интуитивно, так и по формуле:

Дq= q_срДh/2Уh

q_ср- средняя величина расхода воды для всех входящих в контур участков.

В результате анализа невязок выявляем, какие участки колец перегружены, а какие недогружены и намечаем контуры, по которым следует провести поправочные расходы.

5. Построение пьезометрических графиков

Пьезометрические отметки вычисляем следующим способом. Намечаем самую неблагоприятную точку на сети в части обеспечения требуемого свободного напора, т. е. самую удаленную и высоко расположенную точку. Пьезометрическая отметка в этой точке равна:

П=Z+Н_св

где Z- отметка поверхности земли в диктующей точке; Н_св- свободный напор в диктующей точке ( при макс. водоразборе-30 л/с, при пожаре 10 л/с).

Пьезометрические отметки П_i+1 в узлах, лежащих на других концах участков, примыкающих к данному узлу с известной пьезометрической отметкой П_i, вычисляют, прибавляя потери напора на данном участке (если направление движения воды не совпадает с ходом определения пьезометрических отметок, или вычитают потери напора, если эти направления совпадают). Потери напора берутся из таблицы увязки.

П_i+1=П_i±Дh_{i, i+1}

где П_i - вычисленная ранее пьезометрическая отметка для точки, находящейся на противоположном конце участка от исходной точки;

Дh_{i, i+1} - потери напора на участках;

Свободный напор в узлах сети определяем по формуле:

П_св=П_i-Z_i

Результат вычисления пьезометрических отметок и свободных напоров сводим в таблицу.

Табл.9

№ узлов	Z, м	Пi+1=Пi±Дhi, i+1	Нсв=Пi-Zi, м
Первая ветвь
5	126.5	126.5+22=148.5	22
4	127.3	148.5 + 0.9 = 149.4	22.1
3	127.2	149.4 + 2.2= 151.6	24.4
2	128	151.6 + 4.3 = 155.9	27.9
1	127.8	155.9 + 1,6 = 157.5	29.7
Б	127.8	157.5 +02= 157.7	29.9
Вторая ветвь
5	126.5	126.5+22=148.5	22
6	125.5	148.5 + 1.4 = 149.9	24.4
7	123.1	149.9 + 1.8 = 151.7	28.6
8	125	151.7 + 2.9 = 154.6	29.6
1	127.8	154.6 + 2.9 = 157.5	29.7
Б	127.8	157.5 +02= 157.7	29.9

На случай пожара.

Табл. 10

№ узлов	Z, м	Пi+1=Пi±Дhi, i+1	Нсв=Пi-Zi, м
Первая ветвь
4	127.3	127.3+10=137.3	10
3	127.2	137.3 + 12 = 149.3	22.1
2	128	149.3 + 12.5 = 161.8	33.8
1	127.8	161.8 + 3.3 = 165.1	37.3
Б	127.8	165.1 +0.4 = 164.5	36.7
Вторая ветвь
4	127.3	127.3+10=137.3	10
5	126.5	137.3 + 1 = 138.3	11.8
6	125.5	138.3 + 1.9 = 140.2	14.7
7	123.1	140.2 + 13.2 = 153.4	30.3
8	125	153.4 + 8.5 = 161.9	36.9
1	127.8	161.9 + 3.2 = 161.5	37.3
Б	127.8	165.1 +0.4 = 164.5	36.7

6. Гидравлический расчет водоводов

В соответствии с принятой схемой водоснабжения необходимо рассчитать: водоводы, соединяющие водонапорную башню с сетью, водоводы, соединяющие насосную станцию II подъема с водонапорной башней (водоводы II подъема). Для обеспечения надежности работы принимаем два водовода. Материал труб - чугун. Длину водоводов определяем по генплану города. Диаметр водоводов принимаем экономически наивыгоднейшим для расчетного расхода:

Q_р= Q/n

n - количество водоводов.

Водоводы должны быть рассчитаны на характерные случаи их работы, соответствующие режимам расходования воды из сети:

водоводы, соединяющие водонапорную башню с сетью: максимальный водоразбор, пожар при максимальном водоразборе;

водоводы II подъема: максимальный водоразбор, пожар при максимальном водоразборе, минимальный водоразбор.

Определение потерь напора приведено в таблице 8 (в числителе приведены данные по водоводам, соединяющим водонапорную башню с сетью; в знаменателе - по водоводам II подъема).

Таблица 8.

Расчетный случай работы	Расчетный расход л/с	Эконом. диаметр	Длина, м	Потери напора
Максимальный водоразбор	205.6 • 0,5 = 102.8	400	80	0,2
	173.6 • 0,5 = 86.8	400	1020	1,8
Пожар при макс. водоразборе	310,6 • 0,5 = 155,3	400	80	0,4
	310,6• 0,5 = 155,3	400	1020	5.4
Минимальный водоразбор	98.4• 0,5 = 49.2	400	1020	0,7

7. Определение высоты водонапорной башни, напора насосов станции ЙЙ подъема и подбор насосов

7.1 Определение высоты водонапорной башни

Высоту башни определяем на два случая работы сети: на случай максимального водоразбора и на случай пожара при максимальном водоразборе. Пользуясь результатами построения пьезометрических линий, определяем высоту водонапорной башни, т.е. расстояние от уровня земли до дна бака:

П_б = П + h_в - Z_б, где

П - пьезометрическая отметка точки 1; при максимальном водоразборе П = 157.5м, а при пожаре П = 161.5м; h_в - потери напора в водоводах, соединяющие водонапорную башню с сетью; при максимальном водоразборе h_в = 0,2м, а при пожаре h_в = 0,4м; Z_б - отметка земли в точке расположения водонапорной башни: Z_б = 127.8 м

Высота башни равна:

при максимальном водоразборе Н_б.хоз. = 157.5 + 0,2 - 127.8 = 29.9 м;

при пожаре Н_б.пож. = 161.5 + 0,4 - 127,8 =34.1 м.

Принимаем высоту водонапорной башни 30 м. При пожаре высота водонапорной башни требуется больше, чем при максимальном водоразборе, следовательно, отключать ее от сети на время тушения пожара следует.

7.2 Определение напора насосов станции II подъема

Определение требуемого напора насосов производим с учетом трех случаев работы сети. Определим высоту подъема воды насосами:

Н = Z_б + Н_б + h_б + h_в - Z_рез, где

Z_б и Z_рез - отметка уровня земли у водонапорной башни (127.8 м) и минимального уровня воды в резервуаре чистой воды (принимаем равным уровню земли у насосной станции II подъема - 118 м);

Н_б - высота водонапорной башни; при максимальном и минимальном водоразборе принята равной 30 м, а при пожаре условно принимаем ее равной 34 м;

h_б - высота слоя воды в баке водонапорной башни равна 7.7 м (для первых двух случаев работы сети);

h_в - потери напора в водоводах II подъема (табл.8)

Высота подъема воды насосами при различных случаях работы сети должна быть равно:

I - Н₁ = 127,8 + 30 + 7,7 + 1,7- 118 = 48.4 м

II - Н₂ = 127,8 + 34 + 5 + 5.4- 118 = 54.2 м

III- Н₃ = 127,8 + 30 +7,7 + 0,7 - 118 = 48,2м

Необходимый напор насосов определим по формуле:

Н_нас = Н + h_вс + Уh₀, где

h_вс - расчетная высота всасывания, принимаем равной 2 м;

Уh₀ - потери напора во всасывающих и напорных трубопроводах, принимаем равными 3 м (при пожаре - 4,5 м).

I - Н_нас1 = 48,4 + 2 + 3 = 53,4 м

II - Н_нас2 = 54,2 + 2 + 4,5 = 60,7 м

III- Н_нас3 = 48,2+ 2 + 3 = 53,2 м

8. Конструирование водопроводной сети и графическое оформление проекта

Конструирование водопроводной сети заключается в выборе материала и класса прочности труб, фасонных частей, арматуры и сооружений на сети согласно принятой схеме и гидравлическому расчету сети.

В пределах населенного пункта принимаем для сети и водоводов чугунные трубы. Во всех остальных случаях прокладываются трубы неметаллические: асбестоцементные, железобетонные напорные. Стальные трубы применяются для устройства переходов под автодорогами, через водные преграды и овраги, в местах пересечения хозяйственно-питьевого водопровода с сетями канализации, при прокладке в труднодоступных местах: туннелях, по эстакадам, а также в вечномерзлых грунтах и т.д.

В проекте для водопроводной сети города приняты чугунные напорные трубы под резиновую манжету класса А (ГОСТ 21063-75).

Глубина заложения, считая до низа труб, на 0,5 м больше расчетной глубины промерзания грунта, т.е. равна 2,5 м. Трубы укладываются с уклоном не менее 0,001 по направлению к выпуску.

Для обеспечения нормальной и надежной эксплуатации водопроводной сети и водоводов устанавливается следующая арматура. Для выделения ремонтных участков, присоединения распределительных линий, а также регулирования подачи воды на водопроводных линиях устанавливаются задвижки с ручным приводом с таим расчетом, чтобы отключалось не более пяти пожарных гидрантов и длина ремонтного участка не превышала 5 км.

В повышенных точках сети и водоводов, а также в верхних частях ремонтных участков, устанавливаются вантузы эксплуатационные для впуска и выпуска воздуха в целях исключения образования в трубах вакуума при их опорожнении и скопления воздуха, выделяющегося из воды.

В пониженных точках каждого ремонтного участка устанавливаются выпуски, диаметр которых принимается из условия опорожнения труб в течение не более двух часов.

Тушение наружных пожаров осуществляется с помощью пожарных гидрантов, устанавливаемых на сети на расстоянии не более 150 м друг от друга.

Фасонные части на трубопроводах приняты чугунные (ГОСТ 5525-61).

Водопроводные колодцы проектируются из сборного железобетона: до двух метров - круглые; свыше двух метров - прямоугольные. Размеры их определяются с учетом рекомендаций СНиПа по минимальным расстояниям до внутренних стен колодцев; от стенок труб - 0,3 м (при диаметре труб от 400 до 800 м - 0,5 м); от плоскости фланца - 0,3 м (при диаметре труб более 500 мм - 0,5 м); от низа трубы до дна колодца - 0,2 м (при диаметре труб более 300 мм - 0,25 м).

После установления типа труб, арматуры и соединений сети выполняется схема напорной сети. Схема выполняется в плане без масштаба. На ней показывают трубы, их диаметры и длины, фасонные части, арматуру, колодцы. Составление схемы начинается с назначения мест расположения гидрантов, ответвлений распределительной сети, задвижек для отключения ремонтных участков. Затем назначается расположение вантузов, выпусков, фасонных частей.

Список используемых источников

1. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение: учебник. - М.: Стройиздат, 1995.-688с.

2. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

3. Справочник монтажника. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений/ Под. Ред.А.С. Москвина.- М.: Стройиздат, 1979.-430с.

4. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб.- М.: Стройиздат, 1984.-116с.

5. Репин Б.И., Запорожец С.С., Ереснов В.Н. и др. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения: Учебное издание,- М.: Высшая школа, 1995.-432 с.

6. Животнев В.С. Проектирование водопроводных сетей: Учебное пособие. - М.: ВЗИСИ, 1983.-20 с.

7. Водоснабжение. Методические указания по курсу "Водоснабжение"/ Животнев В.С., Губий И.Г. и др.-М.: ВЗИСИ, 1983.-20с.

8. "Водоснабжение". МУ. Часть 2. Водопотребление. Системы водоснабжения, подачи и распределения воды. - М.: 1999.- 34 с.

Размещено на Allbest.ru