Споруди і обладнання водопостачання

Міністерство освіти і науки України

Київський національний університет будівництва і архітектури

Кафедра водопостачання

Розрахунково-пояснювальна записка до курсового поекту

«ПРОЕКТУВАННЯ ВОДОПРОВІДНОЇ МЕРЕЖІ»

з дисципліни

«Споруди і обладнання водопостачання»

Виконав: студент ІІІ курсу СТФ

Гр. ВВ-32

Щербаков С.

Перевірила: Хомутецька Т.П.

Київ-2010

Реферат

Розрахунково-пояснювальна записка: 35 ст., 17 табл., 6 літературних джерел.

В розрахунково-пояснювальній записці наведено комплексний розрахунок водопровідної мережі і споруд на ній у населеному пункті: визначено розрахункові добові та погодинні витрати води різними споживачами, режими подачі води в мережу насосами, місткість і розміри регулюючих споруд, здійснено трасування магістральної водопровідної мережі, визначено матеріал і діаметри ділянок мережі та водоводів. Виконано гідравлічний розрахунок для розрахункових режимів роботи мережі, визначено потрібні та вільні напори у вузлах.

ЗМІСТ

Вихідні дані для проектування

1. Визначення розрахункових добових витрат води

2. Визначення погодинних витрат води

3. Трасування водопровідної мережі

4. Визначення місткості регулюючих споруд

5. визначення розрахункових режимів роботи водопровідних мереж та секундних витрат води

6. Визначення дорожніх витрат та вузлових відьорів

7. Попередній розподіл витрат води по ділянкам мережі

8. Вибір матеріалу і діаметрів труб ділянок мережі

9. Визначення втрат напору в трубах і ув’язка кілець

10. Визначення вільних напорів та п’єзометричних відміток у вузлах водопровідної мережі

Література

1. Визначення розрахункових добових витрат води

Розрахункову добову витрату води на господарсько-питні потреби населення обчислюємо за формулою:

Q_доб.ср = N^. q_ж/1000,

де q_ж – питоме господарсько-питне водоспоживання населення, яке приймаємо в залежності від ступіня благоустрою житлової забудови (СНиП 2.04.02-84,табл.1)

Розрахункові витрати води на господарсько-питні потреби населення за добу найбільшого і найменьшого водоспоживання визначаються:

Q_{доб.мах} = K_{доб.мах} ^.Q_доб.ср;

Q_{доб.міп} = K_{доб.міп} ^. Q_доб.ср,

де K_{доб.мах} = 1,1-1,3 і K_{доб.міп} = 0,7-0,9 – коефіцієтни добової нерівномірності водоспоживання.

Таблиця 1

Водоспоживання населенням міста

Розраховуємо водоспоживання на виробничі (таблиця 2) та господарсько-питні (таблиця 3) потреби промислових підприємств.

Витрати води на виробничі потреби підприємст визначаємо, виходячи з кількості продукції, що випускається на кожну зміну роботи та питомої витрати води на технологічні потреби (згідно завдання). Максимальною вважаємо першу зміну роботи підприємства.

Таблиця 2

Водоспоживання на виробничі потреби підприємств

Втрати води господарсько-питні потреби робітників на підприємствах у зміну передбачаємо:

для гарячих цехів q_г – 45 л/особу;

для холодних цехів q_х – 25 л/особу.

Для використання душів норма витрати води складає 375 л на одну душову сітку протягом 45 хв. Після закінчення зміни.

Витрата води на полив і миття в перерахунку на одну особу приймаємо залежно від місцевих умов в межах 50-90 л/добу (в першому районі - 80 л/добу, в другому - 70 л/добу).

Таблиця 4

Полив вулиць та зелених насаждень

За даними таблиць 1-4 складаємо таблицю 5 балансу у добу середнього, максимального і мінімального водоспоживання міста.

Таблиця 5

Баланс добового водоспоживання міста

У відповідності зі СНиП 2.04.02-84 води для потреб місцевої промисловості та невраховані витрати приймаємо у розмірі 10% від витрат води на господарсько-питні потреби населеного пункту.

Середньодобову витрату води на полив зелених насаджень приймаємо у розмірі 50% від витрат води на ці потреби у добу максимального водоспоживання. У добу мінімального водоспоживання полив не виконують.

2.Визначення погодинних витрат води

Для кожного із районів міста обчислюють коефіцієнти погодинної нерівномірності водоспоживання населенням:

К_г.max = a_max×b_max ;

К_г.min = a_min×b_min ;

де a_max; a_min– коефіцієнти, які враховують ступінь благоустрою будинків, режим роботи підприємств та інші місцеві умови;b – коефіцієнт, який враховує чисельність мешканців у населеному пункті. Значення приймаємо у відповідності з вимогою [1] п.2.2 і таблиці 2.

1 район a_max= 1,2; b_max = 1.14

К_г.max= 1,2 х 1.14 = 1.728

a_min = 0,6; b_min = 0.62

К_г.min= 0,6 х 0,62 = 0.372

2 район a_max= 1,4; b_max = 1.652

К_г.max= 1,4 х 1,652 = 2,3

a_min = 0,4; b_min = 0.52

К_г.min= 0,4 х 0,52 = 0.21

Граничні (максимальні і мінімальні) годинні витрати визначаємо за формулами:

q_{год.мах} = (К_г.max^.Q_{доб.мах}) : 24,

q_{год.міп} = (К_г.min ^. Q_{доб.міп}) : 24,

1 район q_{год.мах} = 1.728 х 14007/24 = 1008.5 м³/год

2 район q_{год. мах} = 2,3x4900/24 = 469.58 м³/год

Розподіл сумарних витрат води за годинами здійснюємо для доби максимального водоспоживання (таблиця 6)

Погодинні витрати води населенням кожного з районів міста обчислюємо, виходячи з графіків водоспоживання аналогічних водопроводів, приймаючи для першого району міста К_г.мах = 1,35, а для другого - К_г.мах = 1,7.

Витрати води на виробничі потреби підприємств приймають рівномірними протягом зміни. Для усіх підприємств приймаємо 8-годинну зміну з початком першої зміни о 8 годині.

Таблиця 6

Визначення погодинних витрат у місті

Графік роботи насосів, що живлять водопровідну мережу, приймаємо трьохступінчастим (рис.1). Подачу води насосами і тривалість роботи кожної ступені призначаємо так:

Таблиця 7

Визначення подачі насосів на насосних станціях

3. Трасування водопровідної мережі

На плані міста намічаємо місця підведення водоводів від НС-ІІ, влаштування водонапірної баштита виконуємо трасування магістральної водопровідної мережі.

Діаметри розподільних ліній призначаємо конструктивно – 150 мм.

Намічаємо і нумеруємо вузли магістральної мережі у точках пересікання магістралей, місцях підключееня крупних споживачів (підприємств), водонапірної башти і водоводів до магістральної мережі та записуємо довжини ділянок мережі між вузлами.

Водоводи від НС-ІІ до магістральної водопровідної мережі проєктуємо у дві нитки і підключаємо до різних вузлів.

4. Визначення місткості регулюючих споруд

Регулюючий об’єм водонапірної башти визначаємо шляхом суміщення графіків водоспоживання і водоподачі насосами 2-го підняття (табл. 8).

Таблиця 8

Визначення регулюючого об’єму бака водонапірної башти

Регулюючий об’єм бака башти дорівнює арифметичній суммі найбільшого додатнього (429.060875) і від’ємного (-780.912) значень залишку води в баку. Отже

W_р = 1209.97 м³.

Отриманий регулюючий об’єм водонапірної башти зменьшуємо на 40%, оскільки розраховуємо водопровідну мережу з контррезервуаром.

Тобто W_р = 725.982 м³.

Протипожежний запас води в баштах, визначаємо з розрахунку на 10-хвилинну тривалість гасіння однієї зовнішньої і однієї внутрішньої пожеж при одночасних найбільших витратах на інші цілі [1, п. 9]:

,

де q_р.м – розрахункові витрати води у водопровідній мережі населеного пункту всіма категоріями водоспоживачів (q_р.м. = 2137.14/3,6 = 593.65 л/с); q_п.з і q_п.в – розрахункові витрати води відповідно на гасіння однієї зовнішньої (q_п.з = 35 л/с) і однієї внутрішньої(q_п.в = 5 л/с) пожеж; 10 – нормативні десять хвилин гасіння пожежі; 60 – коефіцієнт переводу хвилин у секунди; 1000 – те саме, кубічних метрів у літри.

Отже W_пож = 380.19 м³.

Повний об’єм бака водонапірної башти обчислюємо за формулою

W_б = W_р + W_пож = 1209.97 + 380.19 = 1590.16 м³ .

Оскільки розрахунковий об’єм бака W_б виявився більшим 800 м³ , то проектуємо безбаштову схему водопостачання, коли на мережі відсутні регулюючі ємності, а кількість води, яка подіється у мережу насосами в будь-який момент часу, дорівнює споживанню міста.

Регулюючий об’єм РЧВ визначаємо шляхом суміщення графіків подачі насосами 1-го і 2-го підйомів (табл.9)

Таблиця 9

Визначення регулюючого об’єму РЧВ

W_р = 3415.355875 + 780.954162 = 4196.3м³.

Повний об’єм РЧВ:

W_РЧВ = W_р + W_пож + W_в.п.,

де W_р – регулюючий об’єм води, м³; W_в.п – запас води на власні потреби станцій підготовки води ( приймаємо W_в.п = 0,06Q_{доб.мах} = 0,06*37801.704 = 2268.1м³);

W_пож – пожежний запас води6

W_пож = Т_п (3,6 q_п – Q₁) + W_госп ,

де Т_п = 3 – час гасіння пожежі в системах водопостачання І категорії; q_п – витрати води на гасіння розрахункової кількості пожеж в населеному пункті, (q_п = 70 л/с);

Q₁ = 1575м³/год – подавання води в РЧВ НС-І; 3,6 – коефіцієнт переведення л/с у м³/год; W_госп = 2137.143625 + 1997.72475 + 2041.57875 = 6176.447125м³ – об’єм води, що споживається за три суміжні години найбільшого водоспоживання на господарські і виробничі цілі.

W_пож = 2207.447 м³.

W_РЧВ = 4196.3 + 2207.447 + 2268.1 = 8671.847м³.

Приймаємо два прямокутні РЧВ місткістю 5000 м³ кожний і розмірами:

довжина – 30 м; ширина – 36 м; глибина води – h_РЧВ = 4,84 м.

Глибини об’ємів води:

- регулюючого h_рег = W_р /nF_РЧВ = 4196.3/2^.36^.30 =1.94 м

- пожежного h_пож= W_пож/nF_РЧВ = 1.02м;

- на власні потреби h_в.п. = 1.05м.

Відмітка максимального рівня води в резервуарі

Z_mах.рчв = Z_з.рчв + Dh_рчв = 122 + 1,0 = 123 м,

де Z_з.рчв – відмітка поверхні землі в місці знаходження РЧВ, м; Dh_рчв– перевищення максимального рівня води над поверхнею землі, м.

Відмітка дна РЧВ

Z_д.рчв = Z_max.рчв – h_рчв = 123 – 4,84 = 118.16 м,

Відмітка мінімального рівня води в РЧВ

Z_min.р = Z_mах.рчв – h_рег – h_в.п. = 123 – 1, 94 – 1.05= 120.01

5. Визначення розрахункових режимів роботи водопровідних мереж та секундних витрат води

Так як у проекті прийнято безбаштову схему водопостачання міста, то перевіряємо мережу на три розрахункові режими у добу максимального водоспоживання: години максимального і мінімального водовідбору з мережі та гасіння пожежі при максимальному водовідборі.

Для виконання гідравлічного розрахунку водоводів та магістральної водопровідної мережі витрати води на різні потреби в годину максимального і мінімального водоспоживання у добу максимального водоспоживання переводимо в секундні (табл. 10).

Таблиця 10

Визначаємо секундні витрати живлення мережі для трьох розрахункових режимів (табл. 11).

Таблиця 11

6.Визначення дорожніх витрат та вузлових відборів

За планом міста обчислюємо фактичну довжину ділянок магістральних ліній мережі, обмежених вузлами, та окремо для кожного з районів міста визначаємо фактичну і розрахункову (L_І і L_ІІ) довжину магістральної водопровідної мережі як суму розрахункових довжин ділянок у даному районі (табл.12).

Для кожного з районів визначаємо питому витрату води:

- при максимальному транзиті

- = 294.234 / 3255 = 0.09 л/ с^.м;

= 112.53 / 5115 = 0.022л/ с^.м;

- при максимальному водоспоживанні

q_пит.І = 239.66/ 3255 = 0.074 л/ с^.м;

q_пит.ІІ = 82.35/ 5115 = 0.0161л/ с^.м.

Визначаємо дорожні витрати q_д на всіх розрахункових ділянках (окремо для кожного району), як добуток питомої витрати води q_пит при певному режимі і розрахункової довжини ділянки (табл. 12).

Таблиця 12

Визначення дорожніх витрат води

Для кожного розрахункового режиму визначаємо вузлові витрати, що обчислюються як половина суми всіх дорожніх витрат, що прилягають до даного кузла, л/c:

.

Повну дорожню витрату лінії, яка проходить на межі двох районів, обчислюємо як суму дорожніх витрат, отриманих для цієї лінії у кожному з районів.

Записуємо витрати підприємств, що приєднані до вузлів 2, 6, 5 (табл.13). Для режиму пожежогасіння призначаємо зосереджені витрати води для гасіння пожеж у вузлах 6, 8.

Таблиця 13

Визначення вузлових відборів

7. Попередній розподіл витрат води по ділянкам мережі

Для кожного із розрахункових режимів складаємо окрему розрахункову схему мережі з нанесенням: номерів вузлів і вузлових відборів, витрат водоводів від НС-ІІ до мережі, номерів кілець. Намічаємо напрямок потоків води магістральною мережею і обчислюємо розрахункові витрати на окремих лініях.

витрата вода водопровідний мережа

8. Вибір матеріалу і діаметрів труб ділянок мережі

Для водопровідної мережі у межах населеного пункту та для водоводів призначаємо чавунні труби.

По визначеним попереднім розрахунковим витратам ділянок мережі при режимі максимального водоспоживання намічаємо економічно вигідні діаметри головних магістральних ліній, користуючись таблицями для гідравлічного розрахунку [2]. Перевіряємо можливість пропуску витрати води по них в режимі пожежогасіння. Назначаємо діаметри перемичок на сортамент меньше діаметра магістралей, що до них примикають.

9. Визначення витрат напору в трубах та ув’язка кілець

Гідравлічний розрахунок водопроводу виконуємо для всіх розрахункових режимів (табл.14-16). Втрати напору на ділянках водопровідної мережі визначаємо за формулою:

h = S×q², м,

де q – витрата води на ділянці, л/с; S – опір ділянки

Ув'язку кілець виконуємо методом Шевелева. За програмою “таблиці Шевелева”.

Гідравлічний розрахунок трубопроводів на відгалуженнях для підключення підприємств виконуємо (табл. 17), використовуючи [2]. Передбачаємо прокладання трубопроводів в одну нитку, вважаючи це допустимим за вимогами надійності водозабезпечення даних виробництв.

Талиця 17

Гідравлічний розрахунок трубопроводів для підключення підприємств

10. Визначення вільних напорів та п’єзометричних відміток у вузлах водопровідної мережі

Вільні напори визначаємо в усіх вузлах магістральної водопровідної мережі і водоводів на всі розрахункові режими роботи водопроводу. Для цього креслимо розрахункові схеми мережі, на яких вказуємо значення, отримані при гідравлічному розрахунку.

Потрібний вільний напір Н_тр визначаємо залежно від поверховості будинків:

Н_тр= 4(n – 1) + 10, м,

де n– кількість поверхів.

Значення фактичних вільних напорів у вузлах водопровідної мережі визначаємо за формулою

Н_віл.і= П_і – Z_з.і, м,

де П_і – п'єзометрична відмітка у і-му вузлі водопровідної мережі; Z_з.і – відмітка поверхні землі у цій же точці.

Значення П_і в інших вузлах мережі визначаємо при послідовному обході всіх вузлових точок за формулою:

П_і+1= П_і± h_і, м,

в якій величину втрати напору h_іміж двома точками мережі берємо із знаком «мінус», якщо напрям обходу точок збігається з напрямом руху води на ділянці, а в іншому разі приймають знак «плюс».

Диктуючою точкою для режимів максимального і водоспоживання та пожежогасіннябуде вузол2.

Диктуючою точкою для режиму транзиту буде вузол 6.

Для режиму пожежогасіння вільні напори у всіх вузлах мережі повинні бути не меншими 10 м і не більшими 60 м.

На основі виконаного гідравлічного розрахунку мережі та визначених вільних напорів і п'єзометричних відміток складаємо розрахункові схеми для усіх розрахункових режимів та будуємо профіль по зовнішньому контуру водопровідної мережі.

Список літератури

1. СниП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. /Госстрой СССР. – М., Стройиздат, 1985. – 136 с.

2. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. Справочное пособие. М., Стройиздат, 1984. – 116 с.

3. А.М.Тугай, В.О.Орлов, В.О.Шадура, С.Ю.Мартинов. Міські інженерні мережі та споруди. Підручник. – Київ: Укргеліотех, 2010. – 256с.

4. Тугай А.М., Терновцев В.О., Тугай Я.А. Розрахунок і проектування споруд систем водопостачання: Навчальний посібник. – КНУБА, 2001. – 256с.

5. Хоружий П.Д., Хомутецька Т.П., Хоружий В.П. Ресурсозберігаючі технології водопостачання. – К: Аграрна наука, 2008 – 534 с.

6. Хоружий П.Д., Ткачук О.А. Водопровідні системи і споруди: Навч. посібник. – К.: Вища шк., 1993. – 230 с.: іл.

Прізвище , група

Варіант 18

1. Кількість населення:

I район - 42000 осіб

IIрайон - 28000 осіб

2. Кількість поверхів забудови міста:

I район - 7

IIрайон - 4

3. Ступінь благоустрою житлової забудови (СНиП 2.04.02-84, табл..1):

I район - з централізованим гарячим водопостачанням

IIрайон - без ванн

4. Зона розташування міста - середня

5. Промислові підприємства:

6. Довжина напірних водоводів - 3,0 км та 3,2 км

7. Відмітка поверхні землі біля насосної станції IIпідйому - 122,0 м

8. Генплан міста (М 1:20000)