Определение суммарного суточного расхода воды при проектировании системы водоснабжения населенного пункта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение суммарного суточного расхода воды при проектировании системы водоснабжения населённого пункта

При проектировании системы водоснабжения, прежде всего, должно быть определено:

1. количество воды для населения;

2. количество воды для каждого объекта этого населённого пункта.

К основным видам водопотребления воды различного типа относятся:

а) хозяйственное потребление воды дома и на рабочих местах;

б) количество воды, зависящее от технологии предприятия;

в) обеспечение водой населённых пунктов и предприятий (полив и мытьё улиц, зелёных насаждений и т.д.);

г) расход воды на пожаротушение.

Определение количества воды, требуемого потребителем, является ответственной задачей при проектировании систем водоснабжения.

I. Хозяйственно-питьевые нужды населения

Для определения общего расхода необходимо предварительно знать расход воды на хозяйственно-питьевые нужды, приходящийся на каждого жителя (удельное водопотребление). Вопрос отбора воды носит случайный характер и зависит от санитарно-технического оборудования здания, климатических условий и т.д. Наличие обширных статистических данных о фактическом удельном водопотреблении позволяет разработать нормы водопотребления на одного жителя.

Рассчитанные среднесуточные расходы на хозяйственно-питьевые нужды на одного жителя определяются по таблице 1.1.

Для населённых пунктов, не оборудованных внутренним водопроводом, забор воды производится из водозаборных колонок, удельное водопотребление равно 30 - 50 л/сут.

Выбор расчётного удельного водопотребления, из указанного в таблице 1.1 интервала, производится с учётом климатических условий, характера населённого пункта, этажности зданий, развития сферы обслуживания и т.д. Для определения общего расхода воды в городе необходимо также учитывать расход воды рабочими во время пребывания их на производстве. Так на одного рабочего расходуется:

а) в горячих цехах до 40 л/смену;

б) в остальных цехах до 25 л/смену.

Таблица 1.1

Степень благоустройства районов жилой застройки	Нормы хозяйственно-питьевого водоснабжения населённых пунктов на 1 жителя (л/с)
Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией без ванн.	125 - 160
То же с ванными и местными водонагревателями.	160 - 230
То же с централизованным горячим водоснабжением.	230 - 350

II. . Благоустройство территории населённого пункта

Расходы воды на благоустройство территории слагаются из расходов на поливку и мойку покрытий проездов и площадей, а также поливку зелёных насаждений, газонов и определяются в соответствии с таблицей 1.2 (Табл. 6 СНиП II - 31 - 77).

Таблица 1.2

Назначение воды	Измеритель	Норма расхода на 1 поливку в л/квм
Механизированная мойка покрытий проездов и площадей.	1 мойка	1.2 - 1.5
Механизированная поливка покрытий проездов и площадей.	1 мойка	0.3 - 0.4
Поливка вручную покрытий тротуаров и проездов.	1 мойка	0.4 - 0.5
Поливка зелёных насаждений.	1 мойка	3 - 4
Поливка зелёных насаждений.	1 мойка	4 - 6

III. На технологические нужды предприятия

Расход воды на производственные нужды предприятия зависит от технологических процессов.

Основными пользователями воды являются: охлаждение производственных установок, продуктов производства, конденсация пара, промывка материалов, парообразование, гидравлический транспорт и др. Все эти производства требуют воду различного качества: от питьевой (пищевая промышленность) до любой (гидротранспорт).

СНиП допускает принимать расход воды, забираемой для водопровода для нужд местной промышленности в размере 5 - 10% суммарного расхода, предназначенного для хозяйственно-питьевых нужд.

IV. Пожаротушение

Чаще всего, подача воды в населённых пунктах для нужд пожаротушения возлагается на обычные системы водоснабжения хозяйственно-бытовых нужд.

В отдельных случаях устраиваются специальные противопожарные водопроводы.

Опыт пожаротушения собрал обширный материал в этой области и позволил разработать нормативные указания по определению расчётных расходов воды на пожаротушения, требуемой интенсивности и вероятности длительности тушения, а также вероятного числа одновременных пожаров для различных объектов в зависимости от характера застройки, огнестойкости зданий, числа жителей, характера производства, норм расходов воды для тушения пожаров в населённых пунктах в соответствии со СНиП II - 31 - 77 приводится в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Число жителей в тыс. чел.	Расчётное число одновременных пожаров	Расход в л/сут на 1 пожар
		До двух этажей	Три этажа и более
10	1	10	15
25	2	10	15
50	2	20	25
100	2	25	35
500	3	-	70
1000	3	-	100
2000	4	-	100

Таблица 1.4

Степени огнестойкости зданий	Категория зданий по пожарной опасности	Расход в л/с на 1 пожар при объёме зданий в тыс.м.
		До 3	3-5	5-20	20-50	50-200	200-400	>400
I - II	Г,Д А,Б,В	10 10	10 10	10 15	10 20	15 300	20 35	25 40
III	Г,Д В	10 10	10 15	15 20	25 30	- -	- -	- -
IV - V	Г,Д В	10 15	15 20	20 25	30 40	- -	- -	- -

Таблица 1.5

Степени огнестойкости зданий	Категория зданий по пожарной опасности	Расход в л/с на 1 пожар при объёме зданий в тыс.м.
		До 50	50-100	100-200	200-300	300-400	400-500
I - II	А,Б,В Г,Д	20 10	30 15	40 20	50 25	60 30	70 35

За расчётное количество одновременных пожаров принимается площадь территории промпредприятия: менее 150 га - 1пожар

Более 150 га - 2пожара.

V. Определение суммарного суточного расхода водопотребления населённых пунктов

Средний суточный расход определяется по нормам удельного водопотребления, приведённым в таблице 1.1. Суточный расход S м3/сут. На хозяйственно-питьевые нужды города или посёлка равен:

S = ? q1*N1/1000 (м3/сут),

Где q1 - средний (за год) расчёт воды на одного жителя (л/сут),

N1 - количество жителей с учётом прироста населения за расчётный срок работы системы водоснабжения.

Удельное водопотребление q1 принимается разным для разной степени благоустройства районов города.

Однако водопотребление в течение суток неравномерно. В действующих нормах приводятся рекомендуемые численные значения коэффициентов неравномерности суточного водопотребления (кmax и кmin), позволяющие определять вероятные значения максимальных и минимальных суточных расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды.

Тогда расчётный суточный расход воды определяется:

Smax = kmax*S

Smin = kmin*S,

где kmax = 1.1ч1.3 kmin = 0.7ч0.9.

Суммарный суточный расход слагается из следующих составных частей:

1) Суточный расход на хозяйственно-питьевые нужды Smax.

2) Наибольший расчётный расход на производственные нужды предприятий, получивших воду из городского водопровода, определяет Sпр на основании технологических расчётов или 5-10% на нужды местной промышленности от S суточного.

3) Расход на хозяйственно-питьевые нужды рабочих во время их пребывания на производстве Sпх:

Sпх = (25л/см(40л/см)*С*?Р)/1000 (м3/сут),

где С - количество смен в сутках;

?Р - количество рабочих на предприятиях, работающих в одну смену.

4) Поливочный сезонный расход, осуществляемый из городского водопровода Sп:

Sп = ? (данных в табл 1.2)*Пл.*n/1000 (м3/сут),

где Пл.- поливаемая площадь населённого пункта;

n - количество поливов в сутки

Тогда суммарный расход воды для городского водопровода определяется:

Sсум = Smax + Sпр + Sпх + Sп (м3/сут).

Если есть дополнительные водопотребители, то их также необходимо учесть при установлении Sсум.

Кроме них могут быть водопотребители (предприятия) с другими требованиями к качеству воды.

Анализ всех расходов позволяет правильно выбрать как сам источник, так и всю систему водоснабжения. Она может быть как единой для всех водопотребителей города, так и раздельной (в зависимости от качества воды).

Расчётная часть

Определение суммарного суточного расхода водопотребления населённых пунктов.

1. Суточный расход на хозяйственно-питьевые нужды:

Районы жилой застройки с централизованным горячим водоснабжением - q = 250 л/сут.

Количество жителей - 70000чел.

S = 250 x 70000/1000 = 17500 м3/сут.

Smax = 1.2 x 17500 = 21000 м3/сут.

Smin = 0.8 x 17500 = 14000 м3/сут.

2. Расход на производственные нужды:

Sпр = 0. 08 x 21000 = 1680 м3/сут.

3. Расход на хозяйственно-питьевые нужды рабочих во время их пребывания на производстве:

Расход воды на одного рабочего - 25 л/смену,

Количество работающих на предприятиях - 3500 чел.,

Предприятия работают в одну смену.

Sпх = 25 x 2 x 3500/1000 = 175 м3/сут.

4. Поливочный сезонный расход:

Площадь газонов и цветников - 7 га,

Площадь тротуаров и площадей - 4 га.

Sn = (1,35+0,3+0,4+3+5) x (110000) x 2 /1000 = 2211 м3/сут.

5. Расход на пожаротушение:

а) Жилые здания:

Этажность - более 3х этажей,

Число жителей - 70000 чел,

Расчётное число пожаров - 2, Расход на один пожар - 35 л/с.

Sпож = 2 x 35 x 3 x 3600 /1000 = 756 м3/сут.

6. Суммарный расход:

Sсум = 21000 + 1680 + 175 + 2211 + 756 + 25822 = м3/сут.

Определение расчётных часовых расходов воды с учётом режима водопотребления.

Размеры отдельных сооружений и установок, число и мощность насосов, ёмкость регулирующих резервуаров, диаметры водопроводов определяются в соответствии с подаваемым количеством воды (расчётным расходом), учитывающим режим работы системы водоснабжения.

Режим работы системы водоснабжения носит случайный характер, т.к. задача водоснабжения - удовлетворять фактические потребности потребителей. График водопотребления непрерывно меняется и не может достоверно предусмотрен заранее. Но чем достовернее он будет установлен, тем дешевле будет стоить вся система водоснабжения.

Для назначения суточного режима водопотребления необходимо учитывать количество отборов воды из сети в отдельные часы суток. Режим отбора воды зависит от санитарно-технического оборудования, графиков работы учреждений и предприятий, меняется в зависимости от сезона, дней недели и т.д.

Фактический режим водопотребления может быть получен только из анализа работы самой системы водоснабжения или на основе анализа подобной же системы, которая уже работает в населённом пункте с условиями жизни, близкими к условиям города, где будет осуществляться проектируемая система.

СНиП даёт нам возможность определить наибольший часовой (Qmax) и наименьший часовой (Qmin) расход воды населённого пункта.

Эти параметры могут быть получены из следующих формул:

Qmax = бmax* Smax/24,

Qmin = бmin*Smin/24,

Где бmax и бmin - коэффициенты неравномерности часового водопотребления в течение суток.

Значения коэффициентов бmax и бmin определяются по формулам:

бmax = аmax*вmax,

бmin =аmin*вmin,

где а - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и др.

в - коэффициент, учитывающий количество жителей в населённом пункте. СниП рекомендует следующие числовые значения коэффициентов:

бmax = 1.2/1.4, бmin = 0.4/0.6, а значения в определяются по таблице 2.1.

Таблица 2.1

Число жителей в тыс. чел.	Вmax	вmin	Число жителей в тыс. чел.	Вmax	вmin
до 1.0	2.0	0.1	10	1.3	0.4
1.5	1.8	0.1	20	1.2	0.5
2.5	1.6	0.1	30	1.15	0.6
4.0	1.5	0.2	100	1.1	0.7
6.0	1.4	0.25	300	1.03	0.83
			1000 и более	1.0	1.0

Однако приведённые формулы позволяют определить для проектируемой системы расчётные величины часовых расходов воды (Qmax и Qmin) на хозяйственные нужды населения. К этим расходам добавляются расходы на поливку улиц и зелёных насаждений, а также расходы на хозяйственно-питьевые нужды рабочих на промышленных предприятиях. Эти расходы определяются по таблице 2.2.

Таблица 2.2

Виды расходования воды	Расходы в % от Sп и Sпх по периодам водопотребления
	Максимум	Средний	Минимум
1. Поливка и мойка улиц и зелёных насаждений.	0	20 - 50	50 - 80
2. Хозяйственно-питьевые нужды на предприятиях.	20 - 40	30 - 50	10 - 50

Если на систему городского водоснабжения возлагается функция подачи воды и для производственных нужд, то необходимо добавить и часовые расходы для наибольшего и наименьшего водопотребления.

Тогда:

Q*max = Qmax + 0 + (20ч40)% Sпх + Q пх,

Q*min = Qmin + (50ч80)% Sп + (10ч50)% Sпх + Qпх,

Таким образом, мы устанавливаем только предельные расчётные часовые расходы для наибольшего водопотребления.

определение расчётных часовых расходов воды с учётом режима водопотребления.

1. Часовые расходы воды на хозяйственные нужды населения:

Q*max = 1.43 x 21000 / 24 = 1251.25 м3/час.

amax = 1.3, вmax = 1.13, бmax = 1.3 x 1.1 = 1.43, Smax = 21000 м3/сут.

Q*min = 0.35 x 14000 / 24 = 204.1 м3/час.

amin = 0.5, вmin = 0.7, бmin = 0.5 x 0.7 = 0.35, Smin = 14000 м3/сут.

2. Часовые расходы воды для наибольшего и наименьшего водопотребления:

Qmax = м3/час.

Qmax = м3/час.

Qmin = м3/час.

Qmin = м3/час.

Расчёты поверхностных водозаборных сооружений.

Водозаборные сооружения выполняют одну из ответственейших задач - обеспечивают подачу воды на снабжаемый объект, а также предварительную механическую очистку забираемой воды, защиту от попадания в неё льда и рыбы.

Водозаборы отличаются:

- по используемому водоёму - речные, водохранилищные, озёрные и морские;

- по степени стационарности - стационарные и нестационарные (передвижные и плавучие);

- по длительности периода эксплуатации - постоянные и временные;

- по назначению - хозяйственно-питьевые и технические;

- по технологическим и конструктивным особенностям - ковшовые, приплотинные, совмещённые, раздельные и т.д.

Водозаборные сооружения должны быть простыми по конструкции, удобными в эксплуатации, и по возможности более дешёвыми. Расчётная обеспеченность уровней воды в источнике должна приниматься для I, II, III категории надёжности (СНиП II - 31 - 74) подачи воды равной соответственно: максимальная 1.2 и 3%, минимальная 97.95 и 90%. Обеспеченность среднемесячного и среднесуточных расходов воды по трём категориям надёжности принимается равной соответственно: 95, 90 и 80%. Для обеспечения бесперебойной водоподачи предусматривается секционирование водозабора.

Речные водозаборные сооружения в зависимости от соотношения потребного расхода Qв и минимального расхода Qmin устраиваются:

- бесплотинными……………………………………при Qв << Qmin

- приплотинными……………………………………….. Qв ? Qmin

- водохранилищными…………………………………… Qв >> Qmin

Для предварительной механической очистки воды служат решётки, защищающие приёмные отверстия от попадания в них мусора, и сетки, процеживающие воду.

Решётки изготавливаются из полосового железа с расположениями между ними в свету 50 - 100мм в труднодоступных отверстиях и 50мм во всех остальных случаях. В сложных условиях материал для решёток должен быть гидрофобным (каучук, эбонит, дерево и т.д.). Для опускания и подъёма решёток предусматриваются пазовые устройства.

Сетки разделяются на плоские и вращающиеся. Плоские сетки изготавливаются из латунной, стальной, оцинкованной проволоки диаметром 2мм или нержавеющей стали с размером ячеек 5*5мм Н, а также из капрона. Эта сетка закрепляется по контуру рамы и дополнительно опирается на жёсткие стержни, поддерживая сетку, выполненную из более толстой проволоки. Эти типы сеток применяются при Qв ? 1м3/с, забирающих воду из незасоренных водосливов. При Qв > 1 м3/с и засоренных источниках применяются вращающиеся сетки, которые изготавливаются из нержавеющей проволоки или капрона с размером ячеек 5*5мм. Эта сетка накладывается на вторую, более прочную сетку с размером ячеек 20*20мм. Перепад на сетках не следует допускать более 10-15см.

Размеры водозаборов, его основные элементы и оборудование определяют путём расчёта, а также по соображениям конструктивного и эксплуатационного характера. Кроме того, водозабор должен быть проведён с учётом действия сил давления воды, льда, грунта (на всплытие, опрокидывание, на сдвиг) и прочности при действии заданных нагрузок. Водозаборы берегового типа имеют в плане круглую, эллипсоидальную или прямоугольную форму, выбираемую в зависимости от места их расположения, условий обтекания, условий производства работы от возможности в них оборудования насосной станции 1 подъёма (водозабор совмещённого типа).

Гидравлические расчёты водозабора производятся в целях определения:

- размеров элементов водозабора;

- наивысшей отметки оси насосов и минимальных уровней воды в береговом колодце.

Нормальные условия - это одновременная работа всех секций (кроме резервных). Поверочные условия - выключена из работы одна секция.

Расчёт водоприёмных отверстий, перекрываемых решётками, выполняется по формуле:

гидравлический водозабор водопотребление питьевой

Qр

Щбр = -- * k1 * k2 * k3,

V

где Щбр - площадь отверстия в мм;

Qр - расчётный расход одной секции в м3/с;

V - условная средняя скорость входа в приёмные отверстия принимается по рекомендациям;

k1 - коэффициент, учитывающий сжатие струи и форму стержней;

k1 = 1.1 - для круглой формы;

k1 = 1.25 - для прямоугольной формы;

k2 - коэффициент, учитывающий стеснение приёмного отверстия стержнями решётки:

k2 = (a+d)/а, где а - расстояние между стержнями в свету (см), d - толщина стержня (см);

k3 - коэффициент, учитывающий степень загрязнения воды и равный 1.25.

При заборе воды из озёр, водохранилищ, тиховодных рек величина V принимается:

в затопленных оголовках, при благоприятных условиях - 0.2 ч 0.6м/с, при неблагоприятных - 0.1 ч 0.3м/с.

Расчёт площадей сеток проводится по той же формуле:

Qр

Щбр = -- * k1 * k2 * k3,

V

где k1 = 1.15 ч 1.25,

k2 = (a+d)/а*(1+р),

где а - размер ячейки;

d - диаметр используемой проволоки, равный:

d = 1.0 ч 1.5мм при а = 5*5мм,

d = 2.0 ч 3.0мм при а = 20*20мм,

р - часть площади, занятой опорными рамами и шарнирами (0.1 ч 0.2):

k3 = 1.5 для плоских сеток,

k3 = 1.2 «для вращающихся».

Расчёт трубопровода водозабора производится по величинам допускаемых скоростей:

Vp = 0.7 ч 1.5м/с для самотёчных труб,

Vp = 1.2 ч 2.0м/с для всасывающих труб.

Береговые водоприёмно-сеточные и русловые колодцы с плоскими сетками применяются при малых расходах (1.0 ч 1.2м3/с), допускающих применение плоских сеток. Они проектируются двухсекционными, круглыми в плане, диаметром от 4 до 8м. Отметка дна колодца устанавливается, исходя из высоты рабочей части сетки, отсчитываемая от минимального уровня воды. На дне колодца делается приямок для осадка глубиной 0.7м. Пазы для сеток устанавливаются двойными для использования второго комплекта при промывке. Всасывающие трубы насосов диаметром d должны заглубляться под минимальный уровень воды в колодце на 06 ч 1.0м или на глубину h = 2dв, где dв = 1.3d - большой диаметр всасывающего патрубка. Входное отверстие всасывающего патрубка должно располагаться на величину не менее 0.8 dв. Расстояние от стен камеры должно быть не менее d. Отметка верхнего покрытия колодца принимается на 0.6 ч 1.0м выше уровня высоких вод.

Приёмные отверстия в водоприёмно-сеточном колодце располагают по внешней грани и снабжают необходимым оборудованием для подъёма и опускания решёток и запоров (пазы, блоки, настенные лебёдки).

Для предотвращения сдвига и подмыва колодцев применяются:

- заглубление основания колодца под дно русла до прочных грунтов;

- ограждающие основание колодца шпунтовые коробки.

Расчёт водоприёмных отверстий, перекрываемых решётками.

Qp = Qmax/n x 3600.

Qp 1548 / 2 x 3600 = 0.215 м3/с.

V = 0.4 м/с,

k1 = 1.25,

a = 5см, в = 10см, k2 = (5 + 10)/5 = 1.2,

k3 = 1.25.

Щбр = 0.215 / 0.4 x 1.25 x1.2 x 1.25 = 1. м2.

а = 2в, а = 1,2 м,

ав = 1. в = 0.8 м.

Расчёт площади сеток.

k1 = 1.25,

а = 5мм, в = 1мм, р = 0.2, k2 = ((5 + 1)/5) x (1 + 0.2) = 1.44,

k3 = 1.5,

V = 0.4 м/с,

Qp = 0.215 м3/с.

Щбр = 0.215 / 0.4 x 1.25 x 1.44 x 1.5 = 1,45 м2.

а = 2в, а = 1,7м,

ав = 1,45; в = 0,85м.

Расчёт трубопровода водозабора руслового типа

Vp= Qp/

Vp = 1.5 м/с (для всасывающих труб),

м

Vp = 0.9 м/с (для самотёчных труб),

м

Размещено на Allbest.ru