Определение суточных, часовых и расчетных расходов воды

Определение суточных, часовых и расчетных расходов воды

Проектирование водоснабжения объекта начинается с определения количества потребляемой воды и режима ее расходования на расчетный период. Все водопроводные сооружения рассчитываются из условия обеспечения максимального водопотребления в конце расчетного периода.

В населенных пунктах водопотребление определяется по следующим категориям:

- Хозяйственно-питьевое водопотребление населением с учетом нужд в воде общественных зданий;

- Расход воды на поливку и мойку улиц, площадей и зеленых насаждений;

- Хозяйственно-питьевое водопотребление рабочими и служащими во время пребывания их на производстве;

- Расход воды на производственные нужды предприятий, получающих ее из городского водопровода;

- Расход воды на нужды пожаротушения.

Количество воды, потребляемое каждой категорией водопотребителей, определяется как произведение числа водопотребителей на норму водопотребления, а суточный расход всего объекта как сумма слагаемых по отдельным категориям потребителей.

Определение среднесуточных расходов воды

Среднесуточный расход воды на хозяйственно-питьевые и коммунальные нужды населенного пункта, м³/сут, определяется по формуле:

Q_{сут.ср..}= q_н*N*10^-3,

где q_н – среднесуточное удельное хозяйственно-питьевое водопотребление на одного жителя, принимаемое по приложению А;

N – число жителей в населенном пункте на расчетный период.

Для зданий оборудованных внутренним водопроводом и канализацией и имеющим централизованную систему горячего водоснабжения в соответствии с приложением А норма потребления воды на хозяйственно-питьевые и коммунальные нужды населенного пункта лежит в пределах от 230 до 350 л/сут на одного жителя. Принимаем для Самарской области 300 л/сут на жителя. Согласно примечанию 4 приложения А до 40% воды подается по сетям теплоснабжения. Тогда, норма холодной воды составит 60% от 300л/сут, т.е. 180л/сут. на человека.

С учетом исходных данных для коммунального сектора:

Q^к.с _сут.ср. = q_н*N*10^-3= 180*800000*10^-3=144000м³/сут.

Среднесуточный расход воды на общественные здания определяется с учетом нормы расхода холодной воды в л/сут на одного потребителя, принимаемая по приложению Б; N – расчетное за сутки число посетителей.

Среднесуточный расход воды на гостиницу:

Q^гост._сут.ср.= q_н*N*10^-3= 90*700*10^-3= 63м³/сут.

Среднесуточный расход воды на детский сад:

Q^{дет.сад.}_сут.ср.= q_н*N*10^-3= 70*180*10^-3= 12, 6м³/сут.

Среднесуточный расход воды на общежитие:

Q^общ.._сут.ср.= q_н*N*10^-3= 70*460*10^-3= 32, 2м³/сут.

Среднесуточный расход воды на столовую:

Q^{столов.}_сут.ср.= q_н*N*10^-3= 13, 3*300*10^-3=4м³/сут.

Среднесуточный расход воды на больницу:

Q^больн._сут.ср.= q_н*N*10^-3= 40*250*10^-3=10м³/сут.

Среднесуточный расход воды на кинотеатр:

Q^кинот._сут.ср.= q_н*N*10^-3= 7*700*10^-3=4, 9м³/сут.

Среднесуточный расход воды жилого сектора найдем, как разницу между расходом на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта и расходом на общественные здания:

Q^жил.с._сут.ср = Q^к.с _сут.ср. - ∑ Q^общ.зд._сут.ср.= 144000-(63+12, 6+32, 2+4+10+4, 9)=143873м³/сут

Среднесуточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды промышленного предприятия по видам цехов находим, как сумму объемов воды. потребляемых в каждую смену и определяемых по формуле:

Q_см = q_н*N_см*10^-3, где

q_н– нормы расхода холодной воды в л/сут на одного работающего по видам цехов, принимаемая по приложению В;

N_см – число людей, работающих на предприятии в каждую смену по видам цехов.

Горячие цехи:

1 смена Q^х.-п._1см=21*500*10^-3=10, 5м³/сут;

2 смена Q^х.-п._2см=21*500*10^-3=10, 5м³/сут;

3 смена Q^х.-п._3см=21*350*10^-3=7, 4м³/сут.

Q^гор.ц_сут.ср = ∑ Q^х-.п._см= 10, 5+10, 5+7, 4=28, 4м³/сут.

Остальные цехи:

1 смена Q^х.-п._1см=14*1000*10^-3=14м³/сут;

2 смена Q^х.-п._2см=14*1000*10^-3=14м³/сут;

3 смена Q^х.-п._3см=14*750*10^-3=10, 5м³/сут.

Q^ост.ц_сут.ср = ∑ Q^х-.п._см= 14+14+10, 5=38, 5м³/сут.

Среднесуточный расход воды на производственные нужды промышленного предприятия определяем, как сумму объемов воды, потребляемых в каждую смену с учетом нормы расхода воды в литрах на единицу выпускаемой продукции и количества выпускаемой предприятием продукции по сменам:

1 смена Q^техн._1см=100*850*10^-3=85м³/сут;

2 смена Q^техн._2см=100*850*10^-3=85м³/сут;

3 смена Q^техн._3см=100*650*10^-3=65м³/сут.

Q^техн._сут.ср = ∑ Q^техн._см= 85+85+65=235м³/сут.

Среднесуточный расход воды на пользование душем находят исходя из количества рабочих, пользующихся душем в максимальную смену и группы производственного процесса. В данном случае в максимальную смену работает 1500 человек, из них 30% пользуются душем. Согласно приложению Г примем на одну душевую сетку 7 человек. Тогда потребное количество душевых сеток будет равно:

n_душ.= N_макс./N_н=450/7=64, где

N_макс – количество рабочих, пользующихся душем в максимальную смену;

N_н– расчетное число на одну душевую сетку.

Среднесуточный расход воды на душ определяем из выражения:

Q^душ_сут.ср= 0, 75* q_н* n_душ*n_см.*10^-3, где

q_н – норма расхода воды на одну душевую сетку, равная 230 л/ч по холодной воде;

n_см– количество смен работы в сутки;

0, 75 – коэффициент, учитывающий время пользования душем( 45минут после окончания смены).

Q^душ_сут.ср= 0, 75* q_н* n_душ*n_см.*10^-3= 0, 75*230*64*3*10^-3=33, 1м³/сут.

Расход воды на мойку улиц, проездов. Площадей и поливку зеленых насаждений в населенных пунктах и предприятиях определяют по формуле:

Q_пол. = ∑ q_н_i *F, где

q_н_i – нормы расхода воды на одну мойку, л/м², или поливку, принимаемые по приложению Д. Принимаем 2 поливки в сутки.

Q_пол. = 790000*3=1185000л/м²=2370000/1000=2370м³/сут.

Определение максимальных и минимальных суточных расходов воды

Поскольку расход хозяйственно-питьевой воды не является постоянным и меняется в течение года, при проектировании необходимо определять также расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления, м³/сут, по формулам:

Q_{сут.макс}= К_{сут.макс.} * Q_сут.ср.;

Q_{сут.мин}= К_{сут.мин.} * Q_сут.ср., где

К_{сут.макс.}=1, 1-1, 3 и К_{сут.мин.}= 0, 7-0, 9 – соответственно максимальный и минимальный коэффициенты суточной неравномерности водопотребления, принимаемые по приложению Ж.

Принимаем К_{сут.макс.}= 1, 1 т.к. заданная степень благоустройства зданий является наивысшей, а чем выше степень благоустройства, тем равномернее потребление воды в течение суток.

Для всех остальных категорий водопотребителей максимальное и минимальное суточное потребление воды можно принять равным среднему. Результаты расчета сводим в таблицу 3.

Таблица 3 – Определение расчетных суточных расходов воды

Наименование водопотребителей	Измеритель	Норма потребления	Количество потребителей	Q_сут.ср.	Q_{сут.макс}
м³/сут
А. Жилой и коммунальный сектор	1 житель
Гостиница	1 житель				69, 3
Детский сад	1 ребенок			12, 6	13, 7
Общежитие	1 житель			32, 2	35, 4
Больница	1 больной
Кинотеатр	1 посетитель			4, 9	5, 4
Столовая	1 посетитель	13, 3			4, 4
Жилой сектор		158260, 3
Б. Промышленный сектор
Хоз.питьевые нужды Горячие цехи 1смена 2смена 3смена Остальные цехи 1смена 2смена 3смена	1 работающий			10, 5 10, 5 7, 4 10, 5	10, 5 10, 5 7, 4 10, 5
Технологические нужды 1смена 2смена 3смена	Единица продукции
Расход воды на душ	1 душевая сетка			33, 1	33, 1
В. Расход воды на полив	2 полива
Всего по населенному пункту А+Б+В

Построение графика водопотребления по часам суток для населенного пункта

Для расчета водопроводной сети и сооружений на ней определение исходной величины – суточного расчетного расхода – является необходимым условием, но совершенно недостаточным, так как расходование воды в течение суток производится со значительными колебаниями в различные часы. Для того чтобы учесть эти колебания и определить максимальный и минимальный часовые расходы, которые затем будут положены в основу расчета сети и сооружений на ней, составляется график водопотребления в течение суток.

Определение числа и размеров резервуаров чистой воды

Число резервуаров должно быть, по возможности, наименьшим, но не менее двух.

Подбираем количество и размеры подходящих по объему типовых резервуаров для воды.

Выбираем три прямоугольных резервуара из сборного железобетона вместимостью 20000м³ каждый. Высота резервуаров 4, 8м, длина(l) и ширина(b) 66м. В соответствии с расчетной схемой резервуара, определим максимально возможную глубину воды в нем и проведем высотную привязку.

Рисунок 3 – Расчетная схема резервуара чистой воды

Максимальная глубина воды в резервуаре:

h=W^рчв/n*l*b=50536, 93/3*66*66=3, 87м.

Отметка поверхности земли в месте расположения резервуаров, согласно плану населенного пункта, составляет 1м. Отметка дна резервуара будет равна:

▼ _{дна РЧВ}=1- H/2=1-4, 8/2=1-2, 4=-1, 4м

Отметка максимального уровня воды:

▼ _{воды макс}= ▼ _{дна РЧВ}+h=-1, 4+3, 87=2, 47м.

Трассирование магистральной водопроводной сети.

Расчет водоводов

Сооружения для транспортировки воды от источника к объекту водоснабжения называют водоводами. Принимаем для второй категории надежности пять линий водоводов.

Водоводы рассчитывают на средний часовой расход в сутки максимального водопотребления. Расход равен:

Q_ч.ср.= Q^нп_{сут.мак.}/24=161105/24=6712, 7м³/ч=1864, 6л/с.

Так как водоводов пять, то расчетный расход каждого водовода составит 372, 9л/с. Водоводы выполним из стальных труб. Среднее значение экономического фактора( Э) выберем равным 1, так как Краснодар находится на юге России. Условный диаметр водоводов принимаем равным 600мм.

Определим потери напора в водоводах при различных режимах водопотребления.

При максимальном водопотреблении населенного пункта от насосной станции второго подъема в водоводы поступает 13711, 2м³/ч, что соответствует 3808, 67л/с или 761, 73л/с на каждый водовод.

Потери напора в водоводах определим по формуле:

h=K*A*q²*L,

где К – поправочный коэффициент, зависящий от скорости движения воды в трубопроводе и материала трубопровода;

А – удельное сопротивление трубопровода;

q – расход воды в трубопроводе;

L – длина трубопровода.

Величину скорости найдем из выражения:

υ = q*m,

где m = 4/пd².

Значения А и m принимаем по приложения У. Для стальных труб диаметром 600мм: А=0, 0226*10^-6; m=0, 0037.

υ = 761, 73*0, 0037=2, 82м/с.

Значение коэффициента К найдем из приложения Ф. К=1, 0.

Тогда потери напора будут равны:

h₁=1*0, 0226*10^-6*761, 73²*L=13113.26*10^-6*L

При пожаротушении расход воды в водоводах необходимо увеличить на величину противопожарного расхода. Расход воды в одном водоводе при тушении пожаров составит:

761, 73+100=861, 73л/с.

υ = 861, 73*0, 0037=3, 19м/с.

Если К=1, тогда с учетом противопожарного расхода потери напора будут равны:

h₂=1*0, 0226*10^-6*861, 73²*L=16782, 28*10^-6*L

При прокладке водоводов между ними устраивают переключатели. В случае аварии на одном из водоводов подачу воды на хозяйственно-питьевые нужды снижаем на 30% расчетного расхода.

q_ав=0, 7*3808, 67=2666, 07л/с.

Количество переключений между водоводами определяем исходя из условия равенства потерь напора в водоводах при нормальной эксплуатации и при аварии на одном из водоводов, согласно приложению Х.

Для двух параллельных водоводов число участков переключений при одинаковом их диаметре и длине можно определить из уравнения:

n=3q_ав²/(q²-q_ав²)=3*2666, 07²/(3808, 67²-2666, 07²)=2, 88

Принимаем три участка переключений.