Проектирование и гидравлический расчет разводящей сети системы сельскохозяйственного водоснабжения

Размещено на http://allbest.ru/

Размещено на http://allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

Депортамент кадровой политики и образования

Федеральное государственное образовательное учериждение высшего професионального образования

Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра: «Сельскохозяйственного водоснабжения и гидравлики»

Дисциплина: «Гидравлика»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: «Проектирование и гидравлический расчет разводящей сети системы сельскохозяйственного водоснабжения»

Выполнил студент Рябцев И.Н.

Проверил: Мещеряков М.П.

Волгоград 2011 год

СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ:

• Введение
• 1. Общие рекомендации по курсовому проектированию водоснабжения населенного пункта
• 2. Основные категории водопотребления
• 3. Нормы и объем водопотребления
• 4. Определение суточных, часовых и расчетных расходов воды
• 4.1 Определение максимальных суточных расходов воды
• 4.2 Определение расчетных часовых расходов воды
• 4.3 Определение годовой водопотребности
• 5. Построение графика водопотребления по часам суток для населенного пункта
• 6. Гидравлический расчет и трассировка разводящей сети
• 6.1 Расчет разводящей сети на пропуск секундного расхода воды
• 6.2 Увязка кольцевой сети методом Лобачева при пропуске секундного максимального расхода
• 7. Определение режима работы насосных станций
• 8. Определение высоты и объема бака водонапорной башни
• 9. Построение линий пьезометрических напоров
• Список литературЫ

• Данные

Данные	Номер группы
	4
Отметка поверхности земли:
- в районе водопотребления , м	170
- у водонапорной башни , м	260
Отметка минимального уровня:
- в резервуаре чистой воды , м	200
Структура водопотребителей:
- в коммунальном хозяйстве	230
- в животноводческих секторах	свиньи
- в производственном секторе	консервный завод
Период работы насосных агрегатов НС - П	С 4 до 22 ч.



ВВЕДЕНИЕ

Среди многих отраслей современной техники, направленных на повышение уровня жизни людей и развития промышленности, водоснабжение занимает большое и почетное место.

Водоснабжение представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению водой различных ее потребителей. Обеспечение населения чистой, доброкачественной водой имеет большое гигиеническое значение, так как предохраняет людей от эпидемических заболеваний (передаваемых через воду).

Подача достаточного количества воды в населенные пункты позволят поднять общий уровень его благоустройства. Для удовлетворения потребностей современных крупных населенных пунктов в воде требуются значительные объемы, измеряемые в миллионах кубических метров в сутки. Выполнение этой задачи, а также обеспечение высоких санитарных качеств питьевой воды требуют тщательного выбора природных источников, их защиты от загрязнения и надлежащей очистки воды на водопроводных сооружениях.

Некоторые промышленные предприятия предъявляют к качеству потребляемой воды специфические требования, иногда весьма высокие. От количества и качества используемой воды и организации водоснабжения промышленного предприятия в значительной мере зависят качество и себестоимость выпускаемой продукции. Таким образом, правильная организация водоснабжения промышленных предприятий имеет большое экономическое значение.

Комплекс сооружений, осуществляющих задачи водоснабжения, т.е. получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям, называется системой водоснабжения, или водопроводом.



1. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА

Курсовая работа, приведенная в методическом указании, закрепляет теоретические знания студентов, изучающих дисциплину «Сельскохозяйственное водоснабжение. Обводнение территорий».

Теоретическая часть предполагает проработку разделов курса, относящихся к курсовой работе. Необходимо определить цель выполняемой работы, уяснить выводы основных закономерностей и использовать их при проектировании разводящей сети, а также ознакомиться с рекомендуемой литературой. После этого следует приступать к написанию курсовой работы.

Работа должна быть оформлена на листах формата А4 (отпечатана, либо написана ясным, разборчивым почерком на одной стороне листа писчей бумаги). Она должна начинаться титульным листом, на котором указывается учебное заведение, кафедра, название курсовой работы, учебная группа, шифр задания, фамилия и инициалы студента и преподавателя, год.

Схема задания вычерчивается на одном листе пояснительной записки формата А4 в соответствии с требованиями ЕСКД с приложением таблицы исходных данных согласно шифру задания (выдается преподавателем) и расчётной схемой задания.

Все расчёты необходимо проводить в международной системе измерений физических величин СИ.

Все вычисления необходимо приводить в развёрнутом виде с указанием размерностей полученных результатов.

Все справочные данные и расчётные формулы в работе должны сопровождаться ссылками на литературные источники.



2. ОСНОВНЫЕ КАТЕГОРИИ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ

Основными видами потребления воды являются: хозяйственно- питьевое водопотребление жителей населенных пунктов; водопотребление промышленных предприятий; водопотребление, связанное с благоустройством территорий (поливка улиц, зеленых насаждений и пр.); использование воды для пожаротушения; собственные нужды системы водоснабжения и для животноводческого сектора.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения. Для районов застройки зданиями с водопользованием из водоразборных колонок удельное среднесуточное (за год) водопотребление на одного жителя следует принимать 30...50 л/сут.

Удельное водопотребление включает расходы воды на хозяйственно-питьевые и бытовые нужды в общественных зданиях, за исключением расходов воды для домов отдыха, санаторно- туристических комплексов и оздоровительных лагерей в зависимости от климатических условий, мощности источника водоснабжения и качества воды, степени благоустройства, этажности застройки и местных условий.

Расход воды для производственных (технических) целей на предприятиях промышленности, транспорта, энергетики, сельского хозяйства и т. п. (парообразование, охлаждение, конденсация пара, изготовление различных фабрикатов, промывка продукции и пр.).

Расход воды для пожаротушения.

Кроме того, вода расходуется на собственные нужды водопровода (промывка фильтров, водоприемных устройств, сети и др.).

Требования, предъявляемые к качеству воды, различны в зависимости от характера ее использования. Так, к воде, идущей на удовлетворение питьевых нужд населения, в первую очередь предъявляют требования санитарно-гигиенического порядка. Вода должна быть безвредной для здоровья, не содержать болезнетворных бактерий, быть прозрачной, не иметь запаха и дурных привкусов.

Разные производственные потребители предъявляют к качеству используемой воды весьма различные требования. Например, предприятия пищевой промышленности требуют воду питьевого качества; вода, идущая для питания паровых котлов, должна иметь минимальное содержание солей; вода, употребляемая в текстильной промышленности, не должна содержать железа и т. п. Можно назвать ряд промышленных потребителей, предъявляющих такие требования к качеству воды, которым не удовлетворяет ни один природный источник.

Наиболее крупными производственными потребителями воды являются теплосиловые станции, металлургические, нефтеперерабатывающие заводы, использующие воду для охлаждения (конденсация пара, охлаждение производственных агрегатов). Эти потребители обычно не предъявляют к качеству воды высоких требований.

Для третьей категории водопотребления -- борьбы с пожарами -- может быть использована практически вода любого качества.

Определение количества требуемой потребителю воды является весьма ответственной задачей при проектировании систем водоснабжения.



3. НОРМЫ И ОБЪЕМ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ

Определение количества требуемой потребителю воды является весьма ответственной задачей при проектировании систем водоснабжения.

Основными потребителями воды в населенном пункте являются коммунальный сектор (проживающее население), домашний скот в личном пользовании, животноводческий и производственный сектора.

Нормы водопотребления на 1 жителя принимаются согласно СНиП 2.0.4.02-84 в зависимости от степени благоустройства застроек.



4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУТОЧНЫХ, ЧАСОВЫХ И РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ

При проектировании систем водоснабжения необходимо прежде всего установить качество и количество воды, необходимое потребителям. По расчетным расходам воды устанавливают размеры водопроводных сооружений и их экономические показатели.

При проектировании систем водоснабжения в качестве основного показателя водопотребления принимают средний суточный расход (м³/сут):

Коммунального сектора

Q_{сут.ср.К}=Nq/1000=(2000*230)/1000=460 (м³/сут) (4.1)

Производственного сектора

Q_{сут.ср.п}=Nq/1000=(5*15000)/1000=75 (м³/сут)

Животноводческого сектора

Q_{сут.ср.ж}=Nq/1000=(800*25)/1000=20 (м³/сут)

где q _{ср. сут.} - средняя за год норма водопотребления (например, на 1 чел., на 1 гол. животного), л/сут; принимают по СНиП 2.04.02-84; N - расчетное число потребителей.

Средние суточные расходы определяют для каждого вида потребителя. Однако он дает лишь общую характеристику водопотребления того или иного объекта. Поэтому при проектировании систем водоснабжения устанавливают возможные границы колебаний расходов в отдельные сутки года.

Определение расчетных расходов воды в рассматриваемом примере проведем для режима максимального водопотребления. Выбранные нормативные и полученные расчетные значения величин будем вносить в соответствующие таблицы.

4.1 Определение максимальных суточных расходов воды

Расчетный расход в сутки наибольшего водопотребления определяется по формуле:

Q_{сут.max.К}=К_{сут.max.К} *Q_{сут.ср.К} =1,3*460=598 (м³/сут) (4.1.1)

Q_{сут.max.П}=К_{сут.max.П} *Q_{сут.ср.П} =1,1*75=82,5 (м³/сут)

Q_{сут.max.Ж}=К_{сут.max.Ж} *Q_{сут.ср.Ж} =1,3*20=26 (м³/сут)

где, К_сут.max - коэффициент суточной неравномерности водопотребления; Q_сут.ср. - расчетная суточная за год водопотребность, м³/сут.

В связи с тем, что указанные сектора населенного пункта имеют различные коэффициенты суточной неравномерности водопотребления, общий суточный максимальный расход воды населенного пункта равен:

Q_сут.max= К_{сут.max.К} *Q_{сут.ср.К}+ К_{сут.max.П} *Q_{сут.ср.П}+ К_{сут.max.Ж} *Q_{сут.ср.Ж}= (4.1.2)

=598+82,5+26=706,5 (м³/сут)

где К_{сут.max.К} - коэффициент суточной неравномерности для коммунального сектора, принимаем 1,3; К_{сут.max.Ж} - коэффициент суточной неравномерности для животноводческого сектора, принимаем 1,3; К_{сут.max.П} - коэффициент суточной неравномерности для производственного сектора, принимаем 1,1;

Для расчета водозаборных сооружений, насосной станции первого подъема необходим секундный средний расход q_ccp) л/с., в сутки наибольшего водопотребления. Величина его определяется по формуле



q_с.ср=Q_сут.max/Т*3,6=706,5/18*3,6=10,903 (л/с) (4.1.3)

где - максимальный расход в сутки наибольшего водопотребления, м³/сут.; Т - число часов работы сооружений в сутки. (22-4=18)

Все расчеты представленные в таблице 4.2.1.

4.2 Определение расчетных часовых расходов воды

Установить точно, как производится отбор воды из сети различными потребителями, задача весьма трудная. Поэтому в расчетах водопроводных сетей условно принимается упрощенная схема водозабора, допускающая, что часть воды, поступающая в сеть, отбирается в определенных (заданных) узлах, а остальная часть воды расходуется равномерно по длине сети.

Распределение суточных максимальных расходов воды по часам суток в процентах одних принимается в зависимости от величины коэффициента часовой неравномерности водопотребления К_ч каждого сектора населенного пункта. Для коммунального сектора рекомендуется определить только максимальное значение коэффициента часовой неравномерности водопотребления:

К_ч.max.К=б _max *в _max=1,35*1,65=2,228 (4.2.1)

К_ч.max.П=1,0, К_ч.max.Ж=2,5

где - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий и другие местные условия (от 1,2 до 1,4). Принимаем 1,35;

- коэффициент учитывающий количество жителей в населенном пункте. Принимаем 1,65. Для животноводческого сектора коэффициент часовой неравномерности принимаем 2,5; для производственного сектора - 1,0.

Таблица 4.1.1 - Расчет среднесуточного расхода воды

Водопотребители	Кол - во единиц	Норма водопот. q л/сут	Qср.сут м3/сут	К сут мах	Q сут mах м3/сут
Коммунальный сектор
1 .Население пользующееся водоразборными колонками	500	50	10,9	1,3	45
2. Население имеющее внутреннюю	1000	250	375	1,3	487,5
водопроводную канализацию, с
ваннами и местными
водонагревателя м и
3.Школа	560	80	44,6	1,3	57,28
4. Магазин
а) продовольственный	20	70	6,4	1,3	8,32
б) промтоварный	10	40	3,2	1,3	4,16
5. Детский сад	60	100	6	1,3	7,8
6. Администрация	25	15	5	1,3	6,5
7. Медпункт	30	80	2,4	1,3	3,12
8. Библиотека	15	100	1,5	1,3	1,95
9. Парикмахерская	10	50	0,5	1,3	0,65
10. Почтамт	9	50	0,49	1,3	0,625
11. Клуб, число посадочных мест	50	5	0,4	1,3	0,52
12. Поливка газонов и цветников	320 м2	5	1,6	1,3	2,08
13. Поливка посадок
овощных	80000 м2	8	640,00	1,3	832,00
плодовых	30000 м2	10	300,00	1,3	390,00
14. Скот в личной собственности молочные коровы куры, гуси, утки лошади	350 4200 10	100 2 60	28,00 2,10 0,60	1,3 1,3 1,3	36,00 2,73 0,78
Всего по сектору			1453,80		1889,54
Животноводческий сектор
Животноводческая ферма	1300	60	78	1,3	101,4
Всего по сектору			78		101,4
Производственный сектор
1. Механическая мойка
усовершенствованных покрытий проездов и площадей	10000м2	1,5	15	1,1	16,5
2. Машинно-тракторные
мастерские: трактор автомобиль	20 30	120 100	0,2 1,2	1,1 1,1	0,22 1,32
3 Кирпичный завод	2	300	6	1,1	6,60
Всего по сектору			42,40		24,64
Всего по поселку			1691,20		2015,58

Размещено на http://allbest.ru/

Размещено на http://allbest.ru/

Таблица 4.1.2 - Распределение расходов воды по часам суток

Часы суток	Расход воды коммунального сектора	Расход воды производственного сектора	Расход воды животноводческого сектора	Расход воды всего по поселку	Ордината интегральной кривой
	%	м3/час	%	м3/час	%	м3/час	%	м3/час	%
1		3	4	5	6	7	8	9	10
0-1	1,55	29,33	-	-	0,68	0,69	1,47	29,64	1,47
1-2	0,69	12,97	-	-	0,78	0,79	0,67	13,59	2,14
2-3	0,53	9,97	-	-	2,72	2,76	0,51	10,28	2,65
3-4	0,69	12,97	-	-	5,79	5,87	0,66	13,28	3,31
4-5	0,74	13,91	4,99	1,23	7,00	7,10	1,95	39,28	5,26
5-6	2,75	51,90	4,99	1,23	8,91	9,03	2,64	53,26	7,90
6-7	5,84	110,37	4,99	1,23	6,40	6,49	8,10	163,29	16,00
7-8	6,73	127,11	4,99	1,23	6,29	6,38	9,29	187,19	25,29
8-9	8,7	163,59	6.25	6.24	7.3	4.53	8,54	174,35	27.43
9-10	6,20	117,07	4,99	1,23	2,47	2,50	8,70	175,28	42,64
10-11	5,60	112.44	4,99	1,23	1,76	1,78	8,59	173,15	51,23
11-12	4,36	82,35	4,99	1,23	1,54	1,56	9,40	189,50	60,63
12-13	3,46	65,43	4,99	1,23	0,77	0,78	3,71	74,71	64,34
13-14	3,31	62,55	4,99	1,23	0,84	0,85	3,59	72,43	67,93
14-15	2,59	48.89	4,99	1,23	4,57	4,63	2,94	59,22	70,87
15-16	3,72	68.44	4,99	1,23	7,48	7,58	3,79	76,36	74,66
16-17	4,32	81,60	4,99	1,23	6,36	6,45	4,49	90,45	79,15
17-18	3,97	75,02	4,99	1,23	8,29	8,41	4,16	83,88	83,31
18-19	4,67	88,19	4,99	1,23	7,45	7,55	4,94	99,51	88,25
19-20	6,37	118,46	4,99	1,23	5,63	5,71	2,35	47,37	90,7
20-21	7,23	136,69	4,99	1,23	4,44	4,50	2,35	47,37	93,05
21-22	7,93	149,30	4,99	1,23	3,73	3,78	2,35	47,37	95,40
22-23	6,74	127,30	4,99	1,23	1,59	1,61	2,35	47,37	97,75
23-24	1,25	23,69	4,99	1,23	1,08	1,10	2,35	47,37	100
Итого	100	1889,54	100	24,64	100	101,4	100,00	2015,58	-



4.3 Определение годовой водопотребности

Годовая водопотребность населенного пункта определяется:

Q_г= (Q_{сут.ср.К}+ Q_{сут.ср.Ж)}t₁+ Q_{сут.ср.П}*t₂+ Q_{сут.ср.ПЗН}*t₃= =(460+20)*365+75*261+1,6*150=195015 (м³/год)

где,Q_{сут.ср.К}, Q_{сут.ср.Ж} , Q_{сут.ср.П} , Q_{сут.ср.ПЗН} - расчетная суточная водопотребность коммунального, животноводческого, промышленного секторов и полив зеленных насаждений, м³/сут;

t₁ - число дней в году подачи хозяйственно - питьевой воды, t₁ = 365дней;

t₂ - число рабочих дней в году рабочего предприятия, t₂ = 261 день;

t₃ - количество поливных дней в году, t₃ = 150 дней.

Таблица 4.3.1 Сводная таблица расчетных расходов

Суточные средние расходы за год, м3/сут	Суточные максимальные расходы, м3/сут	QС.СР.,л/с	Годовой расход QГ, м3/год
QК.СУТ.СР	QЖ.СУТ.СР.	QПР.СУТ.СР	Общий QСУТ.СР	QК.СУТ.МАКС	QЖ.СУТ.МАКС	QПР.СУТ.МАКС	Общий QК.СУТ.МАКС
460	75	20	555	598	82.5	26	706.5	10.903



5. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ ПО ЧАСАМ СУТОК ДЛЯ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА

График водопотребления по часам суток для населенного пункта строим, откладывая по оси ординат часы суток, а по оси абсцисс часовые расходы воды в населенном пункте.

Рисунок 5.1. Сводный суточный график водопотребления в населенном пункте и совмещенный график водопотребления и работы насосных станций 1-го и II-го подъема

Р-% от максимального суточного расхода воды; Т-часы суток; Р'- ординаты интегральной кривой; 1 - график водопотребления в населенном пункте; 2- интегральная кривая водопотребления; 3 - график работы насосной станции 1-го подъема при 24 часовом режиме; 4 - график работы насосной станции II-го, с 3,5 до 23 часов; И, H - соответственно избыток в сети и недостаток воды в сети.

Максимальный секундный расход

q_с.mакс в л/с равен ;

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)



(%)

(%)

(%)

(%)

(%)



6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ И ТРАССИРОВКА РАЗВОДЯЩЕЙ СЕТИ

Магистральную водопроводную сеть проектируем кольцевой так, чтобы она равномерно охватывала районы жилой застройки населенного пункта.

Магистральную сеть прокладываем по кратчайшему направлению вблизи автодорог и проездов, прямолинейно, параллельно линиям застройки. Пересечение проездов выполняем под прямым углом.

Местоположение водозаборных сооружений (поверхностный водозабор, артезианская скважина) по заданию. Насосную станцию первого подъема совмещаем с водозабором. Очистные сооружения, резервуары чистой воды и насосную станцию второго подъема располагаем в непосредственной близости от насосной станции первого подъема. Водонапорную башню устанавливаем в начале магистральной водопроводной сети, желательно на высоких отметках местности.

На план населенного пункта наносим трассу магистральной сети и обозначаем местоположение водопроводных сооружений.

Сосредоточенные отборы воды из магистральной сети на нужды общественных зданий и промышленного предприятия намечаем на перекрестках улиц в непосредственной близости от них. Магистральное кольцо разбиваем на расчетные участки, узловые точки которых устанавливаем в местах сосредоточенного отбора воды из сети и на перекрестках улиц, но не более чем через 400...600 метров. Узловые точки нумеруем по часовой стрелке, начиная с водонапорной башни.

Намечаем направление движения воды в магистральной сети и назначаем точку встречи потоков (диктующую точку). Как правило, это будет узловая точка наиболее отдаленная от начала сети.



6.1 Расчет разводящей сети на пропуск секундного расхода воды

Предполагается, что путевой расход q_{с.пут.сети} разбирается равномерно по всей длине.

Общая длина сети, Уl из которой вода разбирается равномерно по всей длине, будет равна:

?l = l_1-2+ l_1-6+ l_2-5+ l_6-5+ l_2-3+ l_3-4+ l_5-4= =200*4+400*3=1800 (6.1.1)

Максимальный секундный расход коммунального сектора:

q_c.maxК= (К_ч.max.К* q_ч.maxК)/3,6=(2,228*163,59)/3,6=101,221 (л/с)

Максимальный секундный расход производственного сектора:

q_c.maxП= (К_ч.maxП* q_ч.maxП)/3,6=(6,24*1)/3,6=1,733 (л/с)

Максимальный секундный расход животноводческого сектора:

q_c.maxЖ= (К_ч.max.Ж* q_ч.maxЖ)/3,6=(4,53*2,5)/3,6=3,146 (л/с)

Определяем общий максимальный расход

q_{c.max.общ =}q_c.maxК+ q_c.maxП+ q_c.maxЖ=101,221 +1,733+3,146=106.1 (л/с)

Определяем удельный расход воды, т.е. расход воды на 1 погонный метр длины разводящей сети. При одинаковой плотности населения на всей территории населенного пункта можно считать, что удельный отбор одинаков для всех линий и равен:



q_уд= q_c.maxК/?l=101,221/1800=0,056 (л/с)(6.1.2)

гдеq_c.maxК - секундный расход воды коммунального сектора, л/с;

Уl - сумма длин участков разводящей сети, только участвующих для коммунального водопотребления Уl,м.

Находим путевые расходы для каждого участка сети по формуле:

водопотребление разводящий сеть гидравлический

q_пут.1-2= q_пут.3-4= q_пут.6-5= q_пут.1-6= q_пут.2-5= q_уд *l_1-2=0,056*200=11,247 (л/с) (6.1.3)

q_пут.2-3= q_пут.5-4= q_уд *l_1-2=0,056*400=22,494 (л/с)

где l_уч - длина участка сети, м.

Для упрощения гидравлического расчета надо заменить путевые расходы на узловые, полагая, что в каждом узле расходуется 50% путевых расходов участков сети, прилегающих к узлу.

Рассчитаем узловые расходы

q_уз.1= ?q_пут./ 2=( q_пут.1-2+ q_пут.1-6)/2= (6.1.4)

=(11,247+11,247)/2=11,247 (л/с)

q_уз.2= ?q_пут./ 2=( q_пут.1-2+ q_пут.2-3+ q_пут.2-5)/2=

=(11,247+22,494+11,247)/2=22,494 (л/с)

q_уз.3= ?q_пут./ 2=( q_пут.3-4+ q_пут.2-3)/2=

=(11,247+22,494)/2=16,87 (л/с)

q_уз.4= ?q_пут./ 2=( q_пут.3-4+ q_пут.5-4)/2=

=(11,247+22,494)/2=16,87 (л/с)

q_уз.5= ?q_пут./ 2=( q_пут.5-4+ q_пут.6-5+ q_пут.2-5)/2=

=(22,494+11,247+11,247)/2=22,494 (л/с)

q_уз.6= ?q_пут./ 2=( q_пут.1-6+ q_пут.5-4)/2=

=(11,247+11,247)/2=11,247 (л/с)



где - сумма путевых расходов сети, примыкающих к данному узлу, л/с.

Номера узлов, из которых отбирается сосредоточенные расходы, определяется местом их расположения на генплане населенного пункта.

После определения узловых расходов задаются точкой схода потоков и на схеме сети намечают стрелками направление движения воды по всем участкам (рисунок 6.1.1).

Ориентировочно намечают распределение расходов воды по отдельным участкам (линиям) сети, обращая при этом внимание на соблюдение условия: приток воды к узлу равен оттоку из него по прилегающим к узлу линиям, плюс сосредоточенный расход воды в данном узле. Принимаем точку схода в узле 4.

Таблица 6.1.1 - Расчет узловых отборов

Номер узла	Линии сети	Длина линий, м	Уд. расход л/с	Путевой расход, л/с	Узловой расход, л/с	Крупные потребители	Полный узловой расход., л/с
						Наим-ние	расход воды
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1-2	200	0.056	11.247	11.247	-	-	11.247
	6-1	200		11.247		-	-
2	1-2	200		11.247	22.494	ПС	1,73	24.224
	3-2	400		22.494
	5-2	200		11.247
3	2-3	400		22.494	16.87	ЖС	1,26	18.13
	4-3	200		11.247
4	3-4	200		11.247	16.87	-	-	16.87
	5-4	400		22.494		-	-
5	4-5	400		22.494	22.494	-	-	22.494
	2-5	200		11.247		-	-
	6-5	200		11.247		-	-
6	5-6	200		11.247	11.247	-	-	11.247
	1-6	200		11.247		-	-
Всего	-	-		-	101.222	-	-	104.2



Транзитные расходы воды на участках сети находим на основании 1-го закона Кирхгофа, который выражает баланс расходов в узлах и формулируется так: отток воды из узла равен притоку минус узловой отбор. Распределение воды начинаем с участка ВБ-1, по которому из водонапорной башни (ВБ) в сеть поступает максимальный секундный расход q_{cеk mах}.

Транзитные расходы

q_1-2= q_1-6=( q_c.max.общ- q_уз.1)/2=

=(106,1-11,247)/2=47,429 (6.1.5)

q_2-5=1/3(q_1-2- q_уз.2- q_c.maxП)=

=1/3(47,429 -22,494 -1,733 )= 7.733 (6.1.6)

q_2-3=2/3(q_1-2- q_уз.2- q_c.maxП)=

=2/3(47,429 -22,494 -1,733 )= 15.467 (6.1.7)

q_3-4=q_2-3- q_уз.3- q_c.maxЖ=

=15.467-16,87 -3,146= -4.549 (6.1.8)

q_6-5=q_1-6- q_уз.6=

=47,429-11,247= 36.18 (6.1.9)

q_5-4=q_6-5+ q_2-5- q_уз.5=

=36.18+7.733 -22,494 = 21.42 (6.1.10)

Проверка: q_3-4+ q_5-4- q_уз.4=-4.549+21.42-16,87=0 (6.1.11)

6.2 Увязка кольцевой сети методом Лобачева при пропуске секундного максимального расхода

После определения транзитных расходов необходимо определить диаметры участков трубопровода сети.

По полученным расходам воды на участках сети находим экономически наивыгоднейшие диаметры труб по нонограмме проф. В.Г. Лобачева (менее 100 мм принимать не рекомендуется) (рис. 6.2.1).



Рисунок 6.2.1 Номограмма определения экономически наивыгоднейших диаметров труб.

Увязка кольцевой сети методом Лобачева с учетом выбранных диаметров труб, сводится к определению потерь напора по каждой линии сети.

Определяем потери напора на участках сети по формуле:

, м(6.2.1)

гдеК - поправочный коэффициент, принимаем по таблице 6.2.3;

А - удельное сопротивление труб, принимаем по таблице 6.2.2;

l - длина участка сети, м;

- транзитный расход на соответствующем участке сети, л/с.

При расчете кольцевых сетей учитывается следующие требования:

- потери напора считаются со знаком «+», когда движение воды на участке кольца направлено по ходу часовой стрелки и со знаком «-», когда против;

- алгебраическая сумма потерь напора в каждом кольце должна быть равна нулю.

Если при расчете невязки потерь напора в кольце не превышают ?h?±0,5 м, а по внешнему контуру ?h?±1,0 м, то гидравлический расчет выполнен, верно.

В противном случае необходимо произвести перераспределение расходов воды на участках сети.

Таблица 6.2.1 - Определение диаметров согласно расходу.

Наименование	I кольцо	II кольцо
№ участка	1-2	2-5	5-6	6-1	2-3	3-4	4-5	2-5
qтр	8,6	0,19	5,42	8,6	5,57	0,66	1,51	0,19
d, мм	125	100	100	125	100	100	100	100

Таблица 6.2.2 - Расчетные значения удельных сопротивлений А и коэффициент скорости m для стальных электросварных труб ГОСТ 10704-63.

d, мм	100	125	150	200	250
А·10-6, (л/с)2	172,9	76,36	30,65	6,959	2,187
m	0,115	0,0754	0,05	0,0325	0,02

Таблица 6.2.3 - Значения поправочного коэффициента К в зависимости от скорости движения воды на участке сети.

v, м/с	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	2
K	1,68	1,41	1,28	1,2	1,15	1,115	1,085	1,06	1.04	1,03	1

Определение диаметров согласно расходу

d_1-2= d_1-6=250 мм, d_2-3=150 мм, d_2-5=125 мм, d_3-4=100 мм, d_6-5= d_5-4=200 мм

скорость воды на участке 1-2:



х_1-2=(4 q_1-2*10^-3)/(р* d_1-2*10^-6)=(4*47,429*10^-3)/( р*250*10^-6)=0,96 м

К_1-2= 1.03 (по табл 6.2.3) А_1-2= 2.187*10^-6

Определяем потерю напора на участке 1-2:

h_1-2=1.03*2.187*10^-6*200*47,429²=1.013 м

остальные участки считаются аналогично. И занесены в таблицу

После вычисления потерь напора на всех участках сети определяется невязка (?h) в каждом кольце. Затем для каждого кольца находят поправочный расход Дq:

?h_{1кольцо}= h_1-2+ h_2-5- h_6-5- h_1-6=1,013+1,018-1,877-1.013=0,48 м?0,5

?h_{2кольцо}= h_2-3+ h_3-4- h_5-4- h_2-5=3,05+0,798-1,386-1,018=0,99 м?1,0

Расчет выполнен верно

S_1-2= А_1-2* l_1-2=2.187*10^-6*200=0,000437 (л/с)²м, дальше считается аналогично

Если ?q получается с плюсом, это значит, что участок в данном кольце, по которому движение воды направлено по часовой стрелке считается перегруженным и от транзитного расхода этого участка необходимо отнять поправочный расход |?q|.

Если движение воды направлено против часовой стрелки, то данный участок считается недогруженным и к транзитному расходу этого участка необходимо прибавить |?q|.

Если ?q получается с минусом, это значит, что участок, по которому движение воды направлено по часовой стрелке, считается недогруженным и к нему необходимо прибавить |?q|, а участок, на котором движение воды идет против часовой стрелки считается перегруженным и от транзитного расхода данного участка необходимо вычесть |?q|.



Таблица 6.2.2 Определение потерь напора в линиях кольцевой сети

№	Уч. сети	l,м	qтр, л/с	d, мм	m	Х м/с	К	А 10-6	S, (л/с)2м	Sqтр	h, м
	1-2	200	47,4	250	1.013	0,96	1.03	2.187	0.0004374	0,021	1.013
1	2-5	200	7,7	125	0.0754	0,63	1.115	76.36	0.015272	0.118	1.018
	6-5	200	36,2	200	0.0325	1,15	1.03	6.959	0.0013918	0.05	1.877
	1-6	200	47,4	250	1.013	0,96	1.03	2.187	0.0004374	0,021	1.013
?											0,48
	2-3	400	15,5	150	0.05	0,88	1.04	30.65	0.01226	0.19	3.05
	3-4	200	-4.5	100	0.115	0,58	1.115	172.9	0.03458	0.157	0.798
	5-4	400	21.4	200	0.0325	0,68	1.085	6.959	0.0027836	0.06	1.386
	2-5	200	7,7	125	0.0754	0,63	1.115	76.36	0.015272	0.118	1.018
?											0,99

Гидравлический расчет тупиков

Уч. сети	l,м	qтр, л/с	d, мм	m	Х м/с	К	А 10-6	S, (л/с)2м	Sqтр	h, м
ВБ-1	120	106.1	250	0.02	2,161	1	2.187	0.00026244	0.028	2.954
2-ПС	250	1.733	100	0.115	0,2	1.41	172.9	0.043225	0,07	0.183
3-ЖС	250	3.146	100	0.115	0,4	1.2	172.9	0.043225	0,14	0.513

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Насосную станцию I подъема размещаем в здании водозабора, в ней предусматривается рабочий и резервный насосы, которые подают воду на станцию осветления воды. Для насосной станции первого подъема (НС I) расход воды поступающей на технологические сооружения, слагается из расчетного расхода в сутки максимального потребления, расхода на собственные нужды и дополнительного расхода на пополнение запаса воды для пожарных целей.

Полная расчетная производительность станции может быть определена по формуле:

Q_ст = б* Q_сут.max + Q_доп=

=1,1*706,5 +1,8=778.95 , м³/сут, (7.1)

гдеб - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды водопровода, принимаем б = 1,09...1,1, принимаем б = 1,1;

Q_сут.max - максимальный суточный расход, м³/сут.

Q_доп - дополнительный расход на пополнение пожарного запаса, м³/сут.

Дополнительный расход воды на пожаротушение определяется по формуле:

,(7.2)

гдеn - число пожаров, n = 1;

- расход на пожаротушение, принимаем q_пож=12 л/с;

- длительность пожара, 3 часа;

Т_пож - время восстановления пожарного запаса, 72 часа в сельских населенных пунктах и с./х. предприятиях

Q_доп=3,6*1*12*3/72=1,8 (м³/сут)

Подача насосной станции (м³/с) равна расчетному расходу водозабора

Q_hc-i = б* Q_сут.max/ Т₁ *3600=1,1*706,5/(18*3600)=0,012 (м³/с) (7.3)

Определяем диаметр труб напорного водовода по формуле Вейрауха:

, (М) (7.4)

где n - число ниток трубопровода, n = 2.

Принимаем стандартный d_в = 0,20 м.

Мощность насоса определяется по формуле:

кВт(7.5)

где г - объемный вес воды, т/м³;

Q_Р - расчетный расход воды, л/с;

з - КПД насоса, принимаемый 0,77;

К - коэффициент, учитывающий перегрузку двигателя, К = 1,1;

Н_Н - полная высота водоподъема, определяется:

Н_H = Н_Г + Уh_б.к-о.с, м(7.6)

Н_H = 82.35 + 1,9 = 84.25 м

Для подбора насосов, установленных на насосной станции второго подъема необходимо знать их расчетные параметры:

1. расчетные расходы q_н м³/ч;

2. полный напор Н_П в метрах.

Расчетный расход хозяйственных насосов:

q_хн= q_ч.макс , м³/ч

где q_{ч макс} - максимальное водопотребление за сутки, м³/ч (таблица 4.1.2)

Расчетный расход пожарного насоса, м³/ч:

q_пн= q_c.max.общ+ q_пож/1000=106,1+12/1000=0,118

Полная высота подъема Н_п в м или расчетный напор насосов для водоводов с водонапорной башней определяется по формуле:

Н_п = Н_г.ср + Уh;(7.8)

Н_п = Н_г.ср + Уh = (82,35+1,5)=83,891 (м)

гдеН_г.ср - средняя геометрическая высота подъема в м;

Уh сумма потерь напора на пути движения воды от всасывающих отверстий насосов до бака водонапорной башни в м.

Для хозяйственных насосов, м:

(7.9)

Для пожарного насоса, м:

(7.10)

- действительная отметка пьезометрической линии в узле ВБ при расчете сети на пропуск q^общ_с.мах; - отметка дна бака водонапорной башни; - отметка наивысшего уровня воды в башне; - отметка наивысшего уровня воды в резервуаре чистой воды; - отметка дна РЧВ, м; - отметка высшего неприкосновенного противопожарного объема.

Сумма потерь напора:

Уh = h_к + h_в,

где h_к - потери напора в м в коммуникациях насосной станции при подаче заданного расхода насосом; h_в - то же в водоводе от насосной станции второго подъема до ВБ.

В расчетах потери напора Уh ориентировочно можно принять = 1,5-2 м.

Для хозяйственных насосов полная высота подъма, м:

Н^х._п = Н^х._г.ср + Уh(7.11)

Н^х._п = Н^х._г.ср + Уh = 82.35 + 1,5 = 83.85 м

Для пожарного насоса, м:

Н^п_п = Н^п_г.ср + Уh(7.12)

Н^п_п = Н^п_г.ср + Уh =80.75 + 1,5 = 82.25 м

Подбираем насосное оборудование по каталогу насосов.

Принятые графики подачи насосных станций показываются на графике водопотребления по часам суток рисунок 5.1.



8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ И ОБЪЕМА БАКА ВОДОНАПОРНОЙ БАШНИ

Высоту ствола водонапорной башни необходимо определять дважды: при пропуске по сети максимального хозяйственного расхода и при пожаре.

При расчете сети на пропуск q^общ_с.мах, действительная отметка пьезометрической линии в узле ВБ, соответствующая минимальной отметке регулирующего уровня в баке равна:

При высоте пожарного слоя воды в башне h_п = 1,7 м, высота ствола башни будет:

Действительная отметка пьезометрической линии в узле ВБ

Н^х_б=2 -1 - h_n от сюда следует, что (8.1)

2= Н^х_б +1 + h_n=101.5+260+1.744=363.244 м

Отметка дна бака водонапорной башни равна:

(8.2)

Отметка наивысшего уровня воды в башне равна:

м(8.3)

При расчете сети на пропуск д^пож действительная отметка пьезометрической линии в узле ВБ, соответствующая минимальной отметке неприкосновенного пожарного запаса (отметка дна бака) равна:

Высота ствола башни по расчетному расходу сети на пожар будет:

3' = H^п_б+1= 101.5+ 260= 361.5 м (8.4)



Отметка наивысшего пожарного уровня в баке башни будет:

2' =3' + h_п=361.5 + 1.744= 363.244 м(8.5)

Отметка наивысшего уровня воды в баке равна:

4' =2' + h_р= 363,244 + 1.556= 364,8 м(8.6)

По справочным данным высота ствола башни, соответствующая выбранному объему бака Н_ВБ = 12, 15,18,21,24 м.

a)

б)

Рис. 8.1.1. Схема ВБ для расчета высоты ствола.



а)при максимально-хозяйственном водоразборе;

б)при пожаре.

Общую емкость бака ВБ определяют по формуле:

,(8.7)

где - регулирующий запас воды, который определяется на основании интегральных графиков подачи воды насосами в башню и потребление её населением по формуле:

(8.8)

где - расчетный суточный расход населенного пункта в сутки максимального водопотребления, м³/сут; И₁, Н₁ - максимальные разности ординат интегральных графиков подачи и потребления соответственно по избытку и недостатку в % от расчетного суточного расхода воды: И₁ = 5 %, Н₁ = 4%; - неприкосновенный пожарный запас воды, определяется по формуле:

(8.9)

где t = 10 мин - продолжительность тушения пожара из башни; = 12 л/с (внутренний и внешний) - принятые при расчете сети расчетные расходы воды на тушение соответственно одного наружного и одного внутреннего пожара.

Полученную емкость необходимо округлить до типовых размеров, D_вн=6, H_стр=3,6 м.

Высота регулирующего запаса воды в баке:

(8.10)

Расстояние от дна бака до низшей отметки регулирующего запаса (высота противопожарного запаса):

h_п = Н_cтр-(0,3+h_р)(8.11)

h_п = 3,6 - (0,3+1,556) = 1,744 м



9. ПОСТРОЕНИЕ ЛИНИЙ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИХ ВЫСОТ

Разбор воды большинством потребителей происходит на некоторой высоте над поверхностью земли, в связи, с чем в водопроводной сети должно поддерживаться определенное давление. Пьезометрическая высота, обеспечивающая нормальные условия эксплуатации водопровода, носит название свободного напора. Иначе говоря, свободный напор это расстояние от поверхности земли до пьезометрической линии. Минимальный свободный напор для населенных пунктов при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении принимают: при одноэтажной застройке не менее 10 м над поверхностью земли, при большей этажности на каждый этаж следует добавлять 4 м. В период тушения пожаров свободный напор в сети должен быть не менее 10 м, независимо от этажности зданий. Максимальный напор хозяйственно-питьевого водопровода не должен превышать 60 м, в противном случае необходима установка регуляторов давления или зонирование системы водоснабжения.

Перед построением пьезометрических линий необходимо нанести на чертеж продольный профиль поверхности земли по трассе водопроводной сети. Трассу водопроводной сети намечаем от насосной станции второго подъема по водоводам и далее по полукольцу магистральной сети до диктующей точки (выбираем то полукольцо, где сумма потерь напора больше).

Построение пьезометрических линий начинаем от конца сети (от диктующей точки). Принимаем свободный напор в диктующей точке равный минимальному. Для режима максимального хозяйственно-питьевого водопотребления:

Н_св.мин = 10 + 4·(n - 1),(9.1)

где n - количество этажей.

Например: этажность зданий равна 1 этажам: Н_св.мин =10 + 4·(1-1 ) = 10м.

Для режима пожаротушения Н_св.мин = 10 м.

Добавив к отметке поверхности земли в диктующей точке значения минимальных свободных напоров, получим начальные отметки линий пьезометрических высот. Двигаясь последовательно по участкам сети к водонапорной башне и добавляя к полученным ранее отметкам пьезометрических линий потери напора на каждом из участков (таблица 8.2.4), строим две линии пьезометрических высот. Свободный напор в узлах магистральной сети определяем как разность между отметками пьезометрических линий и поверхности земли. Свободный напор в точке расположения водонапорной башни определяет высоту башни от поверхности земли до дна бака. Аналитически высоту водонапорной башни можно определить из выражения:

Н_ВБ = Н_св.мин + Уh-()(9.2)

Н_ВБ = 10+1,5-(170 - 260) = 101,5

где Н_св.мин - минимальный свободный напор в диктующей точке для случая максимального хозяйственно-питьевого водопотребления; Уh - сумма потерь напора от диктующей точки до начала кольцевой сети (см. таблицу 8.2.4); и - отметки поверхности земли в начале сети и в диктующей точке.

В режиме максимального водопотребления пьезометрическая линия в створе водонапорной башни делает скачок вверх на высоту, равную наибольшей глубине воды в баке ВБ (см. п.7).

При пожаротушении водонапорная башня не работает, поэтому пьезометрическая линия в этом случае разрывов не имеет и является непрерывной. Добавив к отметкам пьезометрических линий в створе водонапорной башни соответствующие потери напора в водоводах, получим отметки пьезометрических линий в створе насосной станции второго подъема. Разница между этими отметками и отметкой дна резервуаров чистой воды определяет расчетный напор насосов насосной станции второго подъема. Для первого расчетного случая:



Список литературы

1. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М., «Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений»: издание 2-е, переработанное и дополненное. Учебное пособие, том -- 1. -- М.,: Издатель АСВ, 2003 г.

2. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М., «Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений»: издание 2-е, переработанное и дополненное. Учебное пособие, том - 3. - М„: Издатель АСВ, 2004 г.

3. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 2000.-128 с.

4. СНиП 2.04.01-85 Внутренний водопровод и канализация зданий./Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

5. СНиП 2.09.02-85

6. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. - М.: Стройиздат, 1973.

Размещено на allbest.ru