Водоснабжение из поверхностных источников населенного пункта численностью 3500 человек

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе рассматривается “Водоснабжение из поверхностных источников населенного пункта численностью 3500 человек”Актуальность темы: системы водоснабжения, как и все технические системы обслуживания, должны соответствовать своему назначению – обладать способностью успешно выполнять функции, для которых они предназначены, обладать прочностью – способностью системы и ее отдельных элементов выдерживать заданные нагрузки в процессе работы.Главной целью системы водоснабжения является подача воды потребителю в требуемом количестве и в должном качестве, в соответствии с целевыми показателями качества воды в водных объектах. Для это необходимо правильно подобрать схему водоснабжения и водоотведения.Цель работы: Разработка новой системы водоснабжения из поверхностных источников населенного пункта численностью 3500 человек.Задача работы: - Изучить нормативную базу по проектированию и строительству инженерных сетей водоснабжения.- Запроектировать сеть водоснабжения на примере конкретного объекта.Объекты исследования: Системы водоснабжения из поверхностных источников населенного пункта численностью 3500 человек.Результат работы: Разработка проектных решений водоснабжения из поверхностных источников населенного пункта численностью 3500 человек. 1 Характеристика системы водоснабжения населенного пункта поселка численностью 3500 человек1.1 Общая характеристикаОбъект расположен в Свердловской области..Состав строения четырехэтажные жилые здания.Система водоснабжения раздельная хозяйственно-питьевая отдельно и противопожарная отдельно.Источниками водоснабжения являются поверхностные воды.Подача в поселок предусматривается:- на хозяйственно-питьевые нужды и полив - на технологические нужды Для обеспечения противопожарных требований предусматривается водоем с запасом воды для пожаротушения.На предварительной стадии работ по проектированию системы водоснабжения был выполнен проектный осмотр населенного пункта с целью определения технического состояния инженерных систем и комплектности исходно разрешительной документации для проведения проектно-изыскательских работ по объекту.Климатическая характеристика местностиКлимат в Свердловской области, где находиться объект, умеренно континентальный с умеренно морозной зимой, и теплым летом.Из-за отдаленности территории от крупных водоемов, отсутствие гор и существенных различий рельефа, климату района присуще континентальность с четко выраженными сезонами года. Средняя годовая многолетняя температура по области плюс 3,0℃, зафиксирована самая низкая температура воздуха минус 54℃, самая высокая плюс 39,4℃. Преобладают наиболее сильные ветра зимой, наименее летом.На большей части области осадков наблюдается не менее 500 мм. Чаще всего выпадают слабые осадки- от 1 до 4,9 мм. В сумме выпадают 60% осадков слабых и средних, 40% сильных более 10 мм. 1.3 Геологическая характеристика местностиПлощадка строительства находится в Камышловском район, в центральной части восточно-европейской платформы. На большей территории объекта преимущественно грунты – супесь.Рельеф преимущественно равнинный, глубина промерзания грунта-1,4-1,5 м. Сведенья по промышленному предприятию поселка:- Промышленное предприятие работает в 2 смену- Часы работы предприятия с 8 до 24 00 количество работников 800 человек из них работают 300 человек в горячем цеху, пользуются душем 200 человек, в холодном работают 500 человек, из них пользуются душем 300 человека в холодном цеху, расход воды на производственные технические нужды 4000 м3/сут1.4 Технико-экономические площадки строительства-Объект: поселок численность населения 2500 человек-Площадь жилой застройки 350000 м2-Площадь озеленения 500 м2-Площадь проездов и площадей 250 м21.5 Технические условия и задачи проектирования системы водоснабженияСогласно техническому заданию населенный пункт поселка оборудуется - хозяйственно-питьевым и противопожарным водопроводом.Водоснабжение населенного пункта предусмотрено от поверхностного источника (реки). Системы водоснабжения обеспечивает хозяйственно-питьевые нужды жителей и работников производства.Поселок оборудован раздельной системой хозяйственно-питьевой и противопожарного водопровода. Горячее водоснабжение осуществляется местными водонагревателями установленных в тепловом узле.Задачи проектирования: Для проектируемого населенного пункта необходимо запроектировать раздельную систему хозяйственно-питьевого водоснабжения подключаемся к поверхностному источнику водоснабжения.Выбор системы водоснабжения производится на основании рекомендаций СП 31.13330.2021 ‶Водоснабжение. Наружные сети и сооружения″ 2 РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ2.1 Определение расчетных расходов воды населенного пунктаДля проектирования системы водоснабжения необходимо знать расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения, расход воды на хозяйственно-питьевые нужды зависит от числа жителей, проживающих в данном районе, и величины удельного водоотведения, принимаемого в соответствии с СП 31.13330.2012. Суточный (средний за год) расход воды определятся по формуле:Qcут=∑qж*Nж/1000, (1) где Nж- расчетное число жителей qж- удельное водоотведение л/с на 1 человекаQcут=∑190*3500/1000=665 м3/сутСредний часовой расход в сутки вычисляется по формуле: qmid=Qcут/24, (2)qmid=665/24=27,7 л/чСредне секундный расход определяется по формуле: q=qmid/3,6 л/с (3)q=27,7/3,6=7,69 л/сПо среднему секундному расходу принимаем общий коэффициент неравномерности 2,5.Расход воды на полив и мойку территории определяется по формуле:Qп=F*qп (4)где F-поливаемая площадь зеленых насаждений принимается по данным генплана населенного пункта, qп- норма расхода воды л/м СП 31.13330.2012Qп=500*5=2500л/м2=25м3Расход воды на мойку определяется по формуле:Qм=Fм*qм, (5)где Fм- площадь тротуаров и площадей, принимаемая по данным генерального плана населенного пункта, qм-площадь воды на мойку принимаем по СП 31.13330.2012Qм=2500*0,5=1250 л/м2=1,75 м3В смену расход воды в холодном цеху определяется по формуле:Qх=qх*Nх/1000 (5)где qх- удельный расход воды на 1 рабочего в холодном цеху определяется по СП 30.13330.2016 25л на холодный ‶Внутренний водопровод и канализация зданий″Qх=25*500/1000=12,5 м3/смРасход воды в горячем цеху определяется по формуле:Qг=qг*Nг/1000 (6)Qг=45*300/1000=13,5 м3/смЧасовой расход воды на 1 душевую сетку на промышленных предприятиях следует принимать не более 500л., а продолжительность пользования душем после окончания каждой смены- 45 минут.Следовательно, норма расхода воды на 1 душевую сетку составит:qд=500*45/60=375 л.Количество душевых сеток, используемых в течении смены определяется по следующей формуле:Nдг= NгN1 (7)Nдх=Nх/N1х (8)Nг, Nх- количество рабочих в горячих и холодных цехах.N1г, N1х-количество человек на 1 одну душевую сетку в холодных и горячих цехах. Определяется в зависимости от группы производственного процесса по СП 30.13330.2016 Количество человек на 1 душевую сетку в горячих цехах принимаем -3 человека, а в холодном - 5 человек.Nдг=200/3=67 сетокNдх=300/5=60 сеток2.2 Гидравлический расчет трубопроводовПеред началом гидравлического расчета на генплане населенного пункта произведена трассировка сети, нанесены тупиковые участки водопроводной сети.Расчет производится для определения экономически выгодных диаметров труб и потерь напора в трубопроводе, после трассировки магистральную водопроводную сеть делим на расчетные участки длиной не более 800 м. Участки разграничиваем узлами во всех точках сети, где имеются сосредоточенные расходы воды, а также во всех точках пересечения линий и изменения диаметра труб.Узлы нумеруются, начиная от водонапорной башни до диктующей точки. После этого определяем удельный, путевой, узловой и расчетный расходы В расчетной схеме, состоящей из участков с транзитным расходом и участков с непрерывной водоотдачей, считается, что в каждом узле сети потребляется расход, состоящий из половины путевых расходов всех примыкающих к узлу участков, и сосредоточенного расхода:qуз= qсоср+0,5∑qпут (9)путевой расход определяется по формуле: qпут=qуд*li, (10) где qуд-удельный расход воды, л/с*м li-длина расчетного участка, м.Удельный расход определяется по формуле:qуд=q0∑L (11)где q0- расход воды в час наибольшего водопотребления равномерно распределенный по длине сети, л/с ∑L-длина всей магистрали сети, м.qуд=6,11/2000=0,003 л/с*мРассчитываем путевые расходыqпут. вб-1=0,003*100=0,3 л/сqпут. 1-2=0,003*125=0,4 л/сqпут. 2-3=0,003*125=0,4 л/сqпут. 3-4=0,003*100=0,3 л/сqпут. 4-5=0,003*200=0,6 л/сqпут. 5-6=0,003*100=0,3 л/сqпут. 7-8=0,003*200=0,6 л/сqпут. 1-7=0,003*200=0,6 л/сqпут. 2-9=0,003*200=0,6 л/с10) qпут. 10-11=0,003*200=0,6 л/с11) qпут. 7-10=0,003*125=0,4 л/с12) qпут. 5-10=0,003*125=0,4 л/с13) qпут. 2-10=0,003*200=0,6 л/с14) qпут. 3-12=0,003*200=0,6 л/с Рассчитываем узловые расходыqуз. 1=(0,3+0,4+0,6)/3=0,43 л/сqуз. 2=(0,4+0,4+0,6+0,6)/4=0,5 л/с3) qуз. 3=(0,6+0,4+0,3)/3=0,43 л/с4) qуз. 4=(0,3+0,6)/2+25=25,45 л/с5) qуз. 5=(0,6+0,3+0,4)/3=0,43 л/с6) qуз. 6=0,3 л/с7) qуз. 7=(0,6+0,6+0,4)/3=0,53 л/с8) qуз. 8=0,6 л/с9) qуз. 9=0,6 л/с10) qуз. 10=(0,6+0,4+0,4+0,6)/4=0,5 л/с11) qуз. 11=0,6 л/с12) qуз. 12=0,6 л/сРезультаты расчетов путевых и узловых расходов сводят в таблицу №2 Таблица 2 - Узловые и путевые расходы водыУзелУчастки сети примыкающие к узлуДлина участка м.Расход, л/сРасход воды промышленного предприятияПолный узловой расход, л/сПутевойУзловой1вб-11-21-71001252000,30,40,60,43-0,4321-22-32-92-101251252002000,40,40,60,60,5-0,532-33-43-121251002000,40,30,60,43-0,4343-44-51002000,30,625,452525,4554-55-65-102001001250,60,30,40,43-0,4365-61000,30,3-0,377-81-77-102002001250,60,60,40,53-0,5387-82000,60,6-0,692-92000,60,6-0,61010-117-102-105-102001252001250,60,40,60,40,5-0,51110-112000,60,6-0,6123-122000,60,6-0,6Гидравлический расчет сети сводим в таблицу 3Таблица 3 - Гидравлический расчет сети УчастоксеткиДлина i, мПредварительное распределение водыРасчетныйрасход на участкеДиаметр труб d, ммСкорость движения водыГидравлический уклонПотери напора на участкевб-11002,091500,1180,1790,0181-21252,191500,1240,1950,0242-31252,191500,1240,1950,0243-41002,241500,1270,2030,0204-52002,241500,1270,2030,0415-61002,091500,1180,1790,0187-82002,391500,1350,2280,0461-72002,391500,1350,2280,0462-92002,391500,1350,2280,0463-122002,391500,1350,2280,0467-101252,191500,1240,1950,0245-102002,191500,1240,1950,0392-102002,391500,1350,2280,04610-111252,391500,1350,2280,028Итого:0,466 2.3 Расчет и конструирование водонапорной башни На основании гидравлических расчетов сети можно определить высоту водонапорной башни и напор насосов. Высота водонапорной башни определяется по формулеНб = Нсв + Σh – (Zб – Zд), (61) где Нсв – свободный напор в диктующей точке, м;Σh – сумма потерь напора в трубах сети при максимальномводоразборе на участках от башни до диктующей точки, м; Zб, Zд – отметки поверхности земли у башни и диктующей точке, м.Свободный напор в сети хозяйственно-питьевого водопровода определяется в зависимости от этажности зданий: при одноэтажной застройке Нсв составляет не менее 10 м, при большей этажности на каждый этаж добавляется по 4 м:Нсв = 4(3 – 1) + 10, (62)где n – количество этажей.hВБ-1-2-3-4-5-6 = 100+125+125+100+200+100 = 750 м; К расчету принимаем набольшие потери напора на участках по направлению ВБ–1–2–3–5–5–6.Полученную высоту водонапорной башни округляют до ближайшей большей типовой высоты.Объем бака водонапорной башни складывается из регулирующего объема воды и десятиминутного запаса воды на случай тушения пожара:Wб=Wрег+Wпож (11) где Wрег – регулирующий объем воды в баке, м3Wпож – противопожарный запас воды, м3 Wб=613,57+16,5=630,07 м3При этом необходимо использовать следующие рекомендации:- в час максимального водопотребления забор воды из бака рекомендуется в количествах не более 10-15% от суммарного расхода воды по объекту водоснабжения в этот час -регулирующий объем бака водонапорной башни не должен быть более 2-5% от суточного расхода, в крайних случаях – до 10%-оптимальное число рабочих насосных агрегатов станции второго подъема обычно находится в пределах от 2 до 4- при подборе насосов следует учитывать снижение их общей подачи за счет параллельности их работы. Принимаем водонапорную башню с баком емкостью 700 м3.2.4 Определение свободных напоров в узловых точках сетиСвободные напоры определяются во всех расчетных узлах магистральной водопроводной сети, водоводах и водонапорной башне (до дна бака) для двух режимов: максимального водопотребления.Построение пьезометрических линий при максимальном водопотребленииРасчет свободных и фактических напоров производится в табличной форме по наиболее нагруженному направлению движения воды от водонапорной башни до диктующей точки. Потери напора на участках выбирают из таблицы гидравлического расчета.Отметки поверхности земли снимаем с генплана.Начальная пьезометрическая отметка (в месте установки водонапорной башни) равна сумме отметки в узле 1 меньше предыдущей пьезометрической отметки на величину потерь напора на участке ВБ-1.Величина фактического свободного напора в каждом узле равна разности между пьезометрической отметкой и отметкой поверхности земли. В каждой точке сети фактический напор не должен быть меньше свободного.Определение свободного напора в критической точке, Нсв.n м, определяется по формуле:Нсв.n.=10+(n-1)*4где n- этажность застройки.Н6=10+(3-1)*4=18 мОпределение свободных напоров в каждой последующей точке, Нсв.(n-1) м, определяется по формуле:Нсв.(n-1)=Hсв.n+hn-(n-1)+Zn-Z(n-1)где hn-(n-1) – сумма потерь напора на участке сети между критической точкой и последующей;Zn – геодезическая отметка земли в критической точке;Z(n-1) – геодезическая отметка земли в последующей точке.Нсв.5=18+0,018+64,0-63,3=18,72 мНсв.4=18,72+0,041+63,3-62,2=19,86 мНсв.3=19,86+0,020+62,2-61,1=20,98 мНсв.2=20,98+0,024+61,1-60,6=21,50 мНсв.1=21,50+0,024+60,6-60,0=22,12 м Нсв.вб=22,12+0,018+60,0-59,5=22,64 мДля построения пьезометрических линий в Автокаде по горизонтали откладываем в масштабе 1:10000 участки и намечают узлы. По вертикали в масштабе 1:100 откладывают отметки с таким расчетом, чтобы включить минимальную отметку поверхности земли и максимальную пьезометрическую отметку. На схему наносят линию свободных напоров и фактических напоров.График пьезометрических линий Рисунок 2 - График пьезометрических линий 2.5 Конструирование водонапорной сетиТребуемый напор насосов НС-П подъема зависит от марки групп агрегатов, работающих на расчетные режимы работы водопроводной сети. Обычно, максимальный напор насосов требуется при Q макс.транз., в этом случае согласно на НС-П подъема устанавливаются насосы одной марки на все режимы работы сети. Если требуемый напор при пожаре больше требуемого напора при Q макс.хоз Qмакс.транз то, в этом случае, на насосной станции устанавливаются две группы насосов – одна группа насосов на максимальное хозяйственное водопотребление с напором Н макс.хоз или Н макс.транз, и группа насосов на режим пожаротушения с напором Н пож.Задачей конструирования водопроводной сети является выбор материала и типа запорно-регулирующей, противопожарной и предохранительной арматуры и фасонных частей, разработка узлов и колодцев водопроводной сети. Разработка конструкции водопроводной сети – деталировка производится с учетом требований эксплуатации, т.е. бесперебойной подачи потребителю воды требуемого качества и количества и с необходимым напором.Диаметры участков магистральной сети принимаются по результатам гидравлического расчета, а диаметр распределительной сети конструктивно – на пропуск расходов воды на пожаротушение, но не менее 100 мм. Для участков сети диаметром 800 мм и более предусматривается устройство сопроводительных линий для подключения попутных потребителей и установки пожарных гидрантов. Расстановка запорной арматуры должна производиться согласно требованиям для выделения ремонтных участков: на водоводах длиной не более 5 км, на сети – из условия отключения при ремонте не более 5 пожарных гидрантов. Для водопроводной сети предусматривается применение чугунных задвижек с ручным приводом на соответствующее давление, если в задании не указаны иные условия. Предохранительная арматура – клапаны для впуска воздуха при опорожнении и вантузы для выпуска воздуха при заполнении – устанавливается в повышенных местах водопроводной сети. Для опорожнения сети в ее пониженных местах устанавливаются выпуски. Диаметры выпусков и клапанов впуска воздуха определяются из условия опорожнения участков сети не более чем за 2 часа. На объединенной хозяйственно-противопожарной водопроводной сети необходимо предусматривать установку пожарных гидрантoв по ГОСТу 8220-85*Е. Требуемая длина гидрантов зависит от глубины заложения трубопровода. Расстояние между соседними гидрантами определяется расчетом. Соединение трубопроводов различных диаметров и пересечения выполняются с применением фасонных частей - переходов, тройников, крестовин и т.д. Фасонные части изготавливаются из стали, чугуна и полиэтилена. Стальные фасонные части выпускаются с фланцевым соединением, а чугунные – с раструбным и фланцевым. В местах поворота трубопроводов в горизонтальной или вертикальной плоскости предусматриваются упоры для восприятия возникающих усилий сдвига. Выбор водопроводной арматуры и фасонных частей производится по номенклатуре изделий, регламентированной соответствующими ГОСТами. Таблица 6 – Спецификация водонапорной сети.ЗАКЛЮЧЕНИЕПо итогам курсового проектирования можно сделать следующие выводы:- Изучена нормативная база по проектированию и строительству инженерных сетей водоснабжения. Перечень нормативных документов представлен в списке используемой литературы. - Определили расчетные расходы воды населенного пункта на хозяйственно-питьевые и производственные нужды. - Выполнена трассировка сети населенного пункта. Рассчитаны путевые и узловые расходы, определены расчетные расходы на участках, которые приведены в таблице - Рассчитана и сконструирована водонапорная башня. Подобрана типовая водонапорная башня объемом 700 м3. Определены свободные напоры в узловых точках сети. Рассчитаны и построены пьезометрические линии при максимальном водопотреблении. - Выполнено конструирование водопроводной сети. Проработана деталировка сети отдельные узлы и колодцы водопроводной сети. Составлена спецификация на оборудование и материалы.Данные, полученные в результате расчета, сравнивались с аналогичными результатами отечественных проектов и являются достоверными. Результаты данной работы возможно использовать при разработке системы водоснабжения населенного пункта. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент. -М.: Издательство стандартов, 1993, - 68 с.СП 30.13330.2016. Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85*. - М.: ФГУП ЦПП, 2017. – 65 с.СП 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84*.- М.: ФГУП ЦПП, 2013. – 75 с.СП 129.13330.2019. Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации. Актуализированная редакция СНиП 3.05.04-85*. - М.: ФГУП ЦПП, 2020. – 72 с.СП 131.13330.2018. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. - М.: ФГУП ЦПП, 2019. – 72 с.Орлов, В. А. Водоснабжение: учебник / В.А. Орлов, Л.А. Квитка. — М.: ИНФРА-М, 2019. — 443 с. (Среднее профессиональное образование)Сомов, М. А. Водоснабжение: учебник / М.А. Сомов, Л.А. Квитка. — Москва: ИНФРА-М, 2020. — 287 с. – (Среднее профессиональное образование).Шевелев, Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: справ. пособие / Ф. А. Шевелев. – 8-е изд., доп. и перераб. – М.: БАСТЕТ, 2008. – 352 с.Журба М. Г. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений / М.Г.Журба, Л.И.Соколов. — М.: Изд-во СВМ, 2011. Репин Б. Н. Водоснабжение и водоотведении: наружные сети и сооружения: Справочник / Б. Н. Репин, С. С.Запорожец, В. Н.Ереснов. — М.: Высш. шк., 1995. Самойлов В. С. Водоснабжение, водоотведение: скважины, колодцы, канализация / В.С.Самойлов, В.С.Левадный. — Одесса: Лит. бульвар, 2011.ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫФеофанов, Ю. А. Инженерные сети: современные трубы и изделия для ремонта и строительства : учебное пособие для СПО / Ю. А. Феофанов. ‒ 2-е изд., пер. и доп. ‒ М. : Издательство Юрайт, 2018. ‒ 157 с. ‒ (Серия : Профессиональное образование). Информационный портал (Режим доступа ) URL:www.biblio-online.ru/book/0417E265-13F8-45CC-B84B-8E196E7605E0Информационный портал (Режим доступа ): URL:www.best-stroy.ru/gost