Определение суточных расходов воды на хозяйственно-питьевые

Введение

Требуется запроектировать водопроводную сеть для населенного пункта, расположенного в Волгоградской области. Населенный пункт имеет два жилых района, отличающихся плотностью населения, степенью санитарно-технического благоустройства зданий и этажностью.

Район А: плотность населения Р_А = 300чел/га; высота зданий жилой застройки до 12 этажей; здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией, ваннами и местными водонагревателями.

Район Б: плотность населения P_Б = 215 чел/га; высота зданий жилой застройки до 6 этажей; здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией, ваннами и централизованным горячим водоснабжением.

Механизированная мойкаусовершенствованных покрытий проездов и площадей, а также поливка городских зеленых насаждений осуществляются один раз в сутки.

В населенном пункте расположены два промышленных предприятия.

Промышленное предприятие 1.

Общее число работающих N_общ.= 3900 чел.: 1 смена - N₁= 1700 чел.; 2 смена - N₂ = 1200 чел.; 3 смена - N₃ = 1000 чел. В цехах с тепловыделением более 20 Ккал на 1 м³/час (горячие цехи) работают 18% работающих каждой смены. Душем пользуются 25% работающих каждой смены. Число человек, приходящихся на одну душевую сетку, в горячих цехах n_гор = 3 чел/сет. в остальных n_хол = 7 чел/сет. Число часов в смене t= 8 час. Расход воды на производственные нужды в течение каждой смены равномерный: Q₁ = 180 м³/ч; Q₂= 160м³/ч; Q₃ = 140 м³/ч. Производство по пожарной опасности относится к категории B, степень огнестойкости зданий III, строительный объем наибольшего из корпусов 4000 м³. Ширина 48 м

Промышленное предприятие 2.

Общее число работающих N_общ= 1600 чел., горячих цехов нет. Предприятие работает в две смены. 1 смена - N₁= 900 чел.; 2 смена - N₂ = 700 чел. Душем пользуются 17% работающих каждой смены. На одну душевую сетку приходится n = 6 чел/сет. Расход воды на производственные нужды Q₁ = 115м³/ч; Q₂= 105м³/ч. Максимальный коэффициент часовой неравномерности потребления воды на технологические нужды наблюдается перед перерывом и равен К_ч.макс. = 1, 2.Производство по пожарной опасности относится к категории Д, степень огнестойкости зданий II, строительный объем наибольшего из корпусов 60000 м³.Ширина 48 м

Грунт – супесь. Глубина промерзания грунтов 4, 6 м. Грунтовые води обнаружены на глубине 4, 2 м, по характеру они неагрессивны к бетону.

Стоимость электроэнергии 4, 2 руб/кВт/ч.

Определение суточных расходов воды на хозяйственно-питьевые

Нужды населения

Среднесуточный расход определяется по формуле:

где q_ж- норма водопотребления, принимается по табл.1 [1], л/сут на 1 жителя;

N -расчетное число жителей, чел.

Норма водопотребления определяется в зависимости от степени благоустройства, географического местоположения населенного пункта, уклада жизни населения и других местных условий.

Район А:

Район Б:

Расчетное число жителей определяется по формуле

где F_i- площадь кварталов с одинаковой плотностью населения на 1га, определяется по генплану населенного пункта;

P_i- плотность населения, чел/га.

Расчетный расход, по которому ведется проектирование всех водопроводных сооружений, определяется для суток максимального водопотребления с учетом неучтенных расходов.

Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления определяются по формулам

Коэффициенты суточной неравномерности водопотребления учитывают уклад жизни населения, степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и принимаются согласно [1, п.2.2] равными: К _{сут.макс.} = 1, 2, К _{сут.мин.} = 0, 8. Результаты расчета представлены в табл. 1.

Таблица 1 Суточные расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды

Район города	Площадь района F_i, га	Плотность населения P_i, чел/га	Расчетное число жителей N, чел.	Нормы водопотребления q_ж, л/сут на 1чел.	Коэффициенты суточной неравномерности	Суточный расход воды, м³/сут
К_сут._макс	К_{сут.мин}	Q_сут.ср	Q_{сут.макс}	Q_{сут.мин}
А	167.13				1, 2	0, 8
Б	105.48				1, 2	0, 8	4422.4
Всего	276.61	-		-	-	-

2. Определение расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды на промышленных предприятиях

По каждому предприятию на основании исходных данных определяется число работающих в горячих и холодных цехах, а также число душевых сеток, которыми пользуются каждую смену. Их количество определяется по формуле

где N_гор. и N_хол. - количество человек, принимающих душ в горячих и холодных цехах соответ ственно;

n_гор и n_хол- количество человек на одну душевую сетку в горячих и холодных цехах соответственно.

Нормы водопотребления и коэффициенты часовой неравномерности на промышленных предприятиях принимаются согласно [1, п.2.4]. В горячих цехах q_гор = 45 л/см на 1 работающего, а К_ч.макс = 2, 5. В остальных цехах q_хол = 25 л/см на 1 работающего, К_ч.макс = 3. Часовой расход воды на одну душевую сетку принимается 500 л, а продолжительность пользования душем 45 минпосле окончания смены, следовательно q_д = 500 х 45 / 60 = 375 л/см. Результаты расчета расходов воды по предприятиям представлены в табл. 2.

Таблица 3 Суточный расход воды на мойку улиц и поливку зеленых насаждений

Район города	Общая площадь района, га	Усовершенств. покрытия	Зеленые насаждения	Общий расход, м³
Пло-щадь, га	Норма расхода воды, л/м²	Расход воды, м³	Пло-щадь, га	Норма расхода воды, л/м²	Расход воды, м³
А	167, 13	-	0, 35	-	-	3, 5	-
Б	105, 48	10, 548	0, 35	36.918	4, 2192	3, 5	147.672	184.59
Всего:	-	10.548	-	36.918	4.2192	-		3694.59

Примем, что от общего расхода воды на поливку и мойку 70% производится механизировано, а 30 % - вручную.

Предприятиях по часам суток

Для расчета водопроводной сети и сооружений (насосных станций, водонапорных башен, резервуаров) определение максимального суточного расхода является необходимым, но недостаточным условием, так как в течение суток наблюдаются значительные колебания часового водопотребления. Кроме этого, максимальные, средние и минимальные значения часовых расходов у различных потребителей часто не совпадают. Для учета этих колебаний и определения максимального и минимального часовых расходов, которые будут являться основой расчета сети и сооружений, составляется сводная таблица водопотребления по часам суток и строится график водопотребления. Согласно методическим указаниям [2], для населенных пунктов можно условно принять существование только трех режимов водопотребления: минимального, среднего и максимального, причем продолжительность среднего режима может быть принята Т_ср = 8 ч. В этом случае продолжительность двух других режимов может быть определена по следующим формулам:

где К_{час.макс}. и К _{час.мин}. - коэффициенты максимальной и минимальной часовой неравномерности, которые определяются согласно [1, п.2.2] по следующим формулам:

где α - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимается, α _макс. = 1.2 - 1.4, α _мин. = 0.4 - 0.6 [1];

b - коэффициент, учитывающий количество жителей в населенном пункте, принимается по табл.2 [1].

В нашем случае приняты следующие коэффициенты α и b:

α _макс. = 1, 3, α _мин. = 0, 5, β _макс.^А = 1, 15, β _мин^А = 0, 6, β _макс.^Б = 1, 19, β _мин.^Б = 0, 51.

Коэффициенты часовой неравномерности равны:

К^А_ч.макс. = 1, 3 х 1, 15 = 1, 5, К^А_ч.мин. = 0, 5 х 0, 6 = 0, 3,

К^Б_ч.макс. = 1, 3 х 1, 19 = 1, 55, К^Б_ч.мин. = 0, 5 х 0, 51 = 0, 255.

При подсчете периоды максимального и минимального водопотребления округляются до целого часа.

Принимаем, что минимальное водопотребление наблюдается в ночные часы, а в утренние начинается его рост. Своего максимума водопотребление достигает к 8-9 часам, затем происходит спад до среднего значения и снова рост до максимального в вечерние часы. Примем периоды: минимального водопотребления с 22 до 24 часов и с 0 до 5 часов; среднего с 5 до 6 часов и с 10 до 17 часов; максимального с 6 до 10 часов и с 17 до 22 часов.

Часовые расходы вода для расчетных суток определяются по формулам:

Вычислим значения часовых расходов в процентах, считая что Q_{сут.макс} = 100%.

Район А:

Район Б:

Поскольку при вычислении периодов водопотребления Т_макс и Т_мин производилось их округление до целого числа, то суммарный суточный расход по каждому району будет отличаться от 100%:

Q^A_{сут.макс}= 6, 409 * 9 + 4, 17 * 8 + 1, 28* 7 = 100, 001 %

Q^Б_{сут.макс}= 6, 4635 * 9 + 4, 17 * 8 + 1, 06* 7 = 98, 95%

Произведем корректировку максимальных часовых расходов и примем окончательно следующие значения: q^Б_ч.макс= 6, 58 %. Распределение расходов по часам суток приведено в табл.4. Режим водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды работающих на промышленных предприятиях берется по табл.13 [3].

Согласно [1, п.2.8] при построении расчетных графиков следует исключать совпадение по времени максимальных отборов воды из сети на различные нужды, поэтому периоды мойки улиц и поливка зеленых насаждений приняты с учетом их несовпадения с наибольшим водопотреблением на хозяйственно-питьевые нужды населения. Механизированная поливка и мойка осуществляются в ночное время с 22 часов вечера до 6 часов утра, а ручная - в утренние и вечерние часы дворниками из шлангов.

Таблица 5 Определение регулирующего объема бака башни

Часы суток	Водо потребление, %	Подача воды насосами, %	Поступление воды в бак, %	Расход воды из бака, %	Остаток воды в баке, %
0 - 1	2, 93	3, 5	0, 57	-	0, 57
1 - 2	1, 25	3, 5	2, 25	-	2, 82
2 - 3	2, 84	3, 5	0, 63	-	3, 45
3 - 4	2, 87	3, 5	0, 63	-	4, 08
4 - 5	4, 82	5, 1	0, 28	-	4, 36
5 - 6	6, 58	5, 1	-	1, 48	2, 88
6 - 7	5, 45	5, 1	-	0, 5	2, 53
7 - 8	5, 44	5, 1	-	0, 34	2, 19
8 - 9	5, 3	5, 1	-	0, 2	1, 99
9 - 10	5, 2	5, 1	-	0, 1	1, 89
10 - 11	3, 71	3, 5	-	0, 21	1, 68
11 - 12	3, 79	3, 5	-	0, 29	1, 39
12 - 13	3, 7	3, 5	-	0, 2	1, 19
13 - 14	3, 7	3, 5	-	0, 2	0, 99
14 - 15	3, 7	3, 5	-	0, 2	0, 79
15 - 16	3, 7	3, 5	-	0, 2	0, 59
16 - 17		5, 1	-	0, 9	-0, 3
17 - 18	5, 82	5, 1	-	0, 72	-1, 03
18 - 19	5, 8	5, 1	-	0, 7	-1, 073
19 - 20	5, 92	5, 1	-	0, 82	-2, 55
20 - 21	3, 63	3, 5	-	0, 13	-2, 68
21 - 22	1, 62	3, 5	1, 88	-	0, 8
22 - 23	3, 2	3, 5	0, 3	-	0, 5
23 - 24		3, 5	0, 5	-
Всего	100, 00	100, 00	-	-	-

10. Подготовка расчетной схемы и определение узловых отборов

Поскольку рассматриваемая сеть имеет контррезервуар, то основными расчетными случаями будут: час максимального транзита воды в башню и час максимального водопотребления.

Максимальный транзит приходится на час 1-2 (см. таблицу 4.5). В этот период насосы подают 3, 5 % суточного расхода, или 1167, 74 м³/ч (208, 53 л/с), а отбор воды из сети составляет 1, 25 % суточного расхода, или 417, 4 м³/ч (115, 94 л/с). Следовательно, в контррезервуар поступает 750, 67 м³/ч (54, 83 л/с). В узле 4 производится сосредоточенный отбор воды на нужды промышленного предприятия №1 в количестве 142, 24 м³/ч (39, 51л/с), остальная вода 275, 16м³/ч (76, 43 л/с) распределяется на хозяйственно-питьевые нужды населения. В районе «А» - 175, 18/ч (48, 66 л/с); в районе «Б» -99, 97 м³/ч (27, 77 л/с).

Максимальный часовой отбор воды наблюдается в час 5-6, когда из сети забирается 6, 58% суточного расхода, или 2195.35 м³/ч (609.82 л/с). В узле 4 производится сосредоточенный отбор воды на нужды промышленного предприятия №1 в количестве 142, 24 м³/ч (39, 51л/с) Остальная вода в количестве 2053.12 м³/ч (570.33 л/с) расходуется на хозяйственно-питьевые нужды населения и равномерно распределяется по каждой сети в соответствии с водопотреблением каждого района: в районе «А» - =1310, 33 м³/ч (363, 93 л/с), в районе «Б» - 742, 79 м³/ч (206, 33 л/с). Поступление воды в сеть от насосной станции составляет 5.1 % суточного расхода, или 1715, 34 м³/ч (476, 48 л/с). Недостающее количество воды 1, 48 % от суточного расхода, или 497, 78 м³/ч (58, 49 л/с), поступает в сеть из башни.

Зная длину магистральной сети (длина определяется по генплану) и величину равномерно распределенных расходов, по каждому району определяем удельные расходы для режима максимального водопотребления. При расчете принимаем, что длина участков лежащих на границе районов, делится пополам.

Удельные расходы для районов " А" и " Б" равны:

где е и - суммы длин участков в районах «А» и «Б» соответственно, м;

- сумма длин участков, общих для районов «А» и «Б», м;
- равномерно распределенный расход в районах «А» и «Б» соответственно, л/с.

На основании полученных удельных расходов определяем путевые Q_nи узловые расходы Q_iпо следующим формулам:

где Q_ci - сосредоточенный отбор в i-м узле, л/с;

Q_ni. - сумма путевых расходов в линиях, примыкающих к i-му узлу, л/с.

Узловые расходы при максимальном транзите можно определить так же, как и при максимальном водопотреблении, т.е. вычислив удельные и путевые расходы. Для упрощения расчетов воспользуемся предположением, что удельные расходы (а также путевые и узловые) изменяются пропорционально изменению величины полного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населения города. Узловые расходы для случая максимального транзита определим по узловым расходам, вычисленным для режима максимального водопотребления, умножив их на отношение

Результаты подсчета узловых расходов приведены в табл. 7.

Таблица 7. Определение. узловых расходов

Номера узлов	Номера участков, примыкающих к узлу	Длина участков, м	Удельные расходы в участках, (л/с) / м	Путевые расходы, л/с	Час максимального потребления	Час максимального транзита
Узловой расход, л/с	Сосредоточенный расход, л/с	Узловой расход, л/с	Сосредоточенный расход, л/с
	1-2 1-9 1-8 1-9		0, 0279 0, 0776 0, 0279 0, 0776	24, 273 93, 12 9, 486 26, 384	76, 63	-	10, 21	-
	1-2 2-3		0, 0257 0, 0257	24, 273 22, 32	23, 3	-	3, 06	-
	2-3 3-9 3-4		0, 0279 0, 0279 0, 0279	22, 32 25, 11 20, 646	34, 03	-	4, 6	-
	4-3 4-5		0, 0279 0, 0279	20, 646 24, 4125	22, 53	39, 51	3, 1	39, 51
	5-9 5-4 5-6 5-9		0, 0279 0, 0279 0, 0776 0, 0776	10, 323 24, 4125 28, 712	80, 13	-	10, 59	-
	6-7 6-5		0, 0776 0, 0776	53, 544	75, 27	-	10, 12	-
	7-6 7-9 7-8		0, 0776 0, 0776 0, 0776	53, 544 92, 344 42, 68	94, 29	-	12, 48	-
	8-7 8-1		0, 0776 0, 0776	42, 68 93, 12	67, 9	-	9, 04	-
	9-1 9-1 9-5 9-5 9-7 9-3		0, 0776 0, 0279 0, 0776 0, 0279 0, 0776 0, 0279	26, 384 9, 486 28, 712 10, 323 92, 344 25, 11	96, 18	-	12, 82	-

Предварительное потокораспределение и назначение диаметров

Линий водопроводной сети

Первой подготовительной операцией, предшествующей гидравлическому расчету кольцевой сети, является предварительное потокораспределение воды по линиям сети. Одним из основных условий, предъявляемых к начальному потокораспределению является удов-летворение требований надежности. Надежность сети обеспечивается наличием в ней не менее двух параллельных транзитных магистралей, взаимозаменяемых при аварии, т.е. имеющих примерно равную пропускную способность. Кроме того, перемычки между магистралями должны иметь достаточную пропускную способность для возможности переброски воды с одной магистрали на другие в случае аварии на одной из них.

Начальное потокораспределение служит основой для определения диаметров труб сети и должно намечаться одновременно для всех расчетных случаев, которые могут существенно влиять на расчетные расходы в участках и потери напора в них. Характер потокораспределения в сети в большей степени зависит от ее конфигурации, расположения насосной станции и водонапорной башни. При распределении потоков необходимо соблюдать баланс расходов в узлах сети (первый закон Кирхгофа).

Начальное потокораспределение в сети с контррезервуаром должно быть намечено одновременно для двух расчетных случаев - на работу в часы наибольшего водопотребления и на работу в часы наибольшего транзита воды в башню. В участках сети, расположенных в зоне влияния водонапорной башни, расчетные расходы будут менять направление движения и соответственно знак. При этом в часы транзита расходы в этих участках часто оказываются больше, чем в час максимального водопотребления. В нашем случае проектируется система водоснабжения с контррезервуаром, поэтому в час наибольшего водопотребления вода поступает в сеть от насосов и от башни, которая в это время является вторым водопитателем. На рис. 2 показано предварительное потокораспределение воды для часа максимального водопотребления, при котором точками схода потоков являются узлы 4, 5 и 6. Узлы 2 и 3 практически полностью питаются от башни, а узел 2, имеющий узловой расход 12, 7 л/с, питается от башни и от насосной станции. Магистральными являются линии 1-2-3-4, 1-9-5, 1-8-7-6, а перемычками 3-9, 5-4, 7-9 и 5-6.

Для транзита предварительное потокораспределение приведено на рис. 3. Основной расход воды идет по двум параллельным магистралям 1-2 и 1-9-3-2, близким по пропускной способности. Третья вспомогательная магистраль 1-8-7-6 менее нагружена и служит для обеспечения водой южных районов города. Перемычками при транзите являются участки 9-7, 5-6 и 4-5.

После предварительного потокораспределения решается задача нахождения экономически наивыгоднейших диаметров труб кольцевой сети, активно участвующих в работе по транспортированию воды. Диаметры перемычек назначаются по конструктивным соображениям после определения диаметров магистралей. Обычно диаметр перемычки принимают на один сортамент ниже диаметра магистралей, подводящих воду к узлам перемычки [6, с.22].

В данном проекте для устройства сети приняты чугунные трубы, так как согласно заданию, грунтовые воды агрессивны к бетону. Для назначения экономически выгодных диаметров необходимо определить предельные граничные расходы, характеризующие эффективность использования соответствующих диаметров труб. Расчеты выполним по формуле:

, м³/с,

где Р - коэффициент эффективности капитальных вложений;

σ - стоимость 1кВт·ч электроэнергии, руб.;

γ _нер.- коэффициент неравномерности расходования энергии, равный отношению среднего, за расчётный период, расхода воды к расчётному наибольшему расходу воды;

γ _в- удельный вес воды, 9800 Н/м³;

Т - время работы системы водоснабжения в течение года, ч;

η - К.П.Д. насосных агрегатов, подающих воду;

С_i и C_i₊₁- стоимость 1 км труб для смежных диаметров, тыс.р.;

А_i и А_i+1- удельные гидравлические сопротивления труб, принимаются по [4].

Согласно [7], затраты на содержание водопроводной сети ( К_с ) включают ежегодные отчисления на амортизацию ( g ), текущий ( Р_т ) и капитальный ( Р_к ) ремонты, а также потери по отвлечению финансовых ресурсов, инвестируемых в строительство ( Z ). Таким образом,

Kс=g+P_T+P_K+Z.

Затраты на амортизацию, текущий ремонт и капитальный ремонт определяются по формулам:

Схемы предварительного потокораспределения:

а – в час максимального водопотребления
б - в час максимального транзита воды в башню

где Н_а, Н_т, Н_к - норма ежегодных отчислений на амортизацию, текущий и капитальный ремонты, принимается в процентах по приложению 1, табл.11 [7].

А - инвестиционные затраты, тыс.р.

Инвестиционные затраты вычисляются по формуле:

где С_і- стоимость 1 км трубопровода і-го диаметра, тыс.р./км, принимается по приложению. 1(табл.1–табл.7) в зависимости от материала и диаметра труб [7].

l_i- протяжённость участков і-го диаметра, км.

Потери по отвлечению финансовых ресурсов определяются из выражения:

Z = A х E/2,

где Е - процентная ставка на инвестиционные вложения (устанавливается в зависимости от поставленной задачи, исходя из величины банковского процента по вкладам, среднего уровня рентабельности конкретной системы), в данном проекте ставка принята в размере 30%.

Таким образом затраты на содержание сети равны:

Отсюда следует, что коэффициент эффективности капитальных вложений равен

Коэффициенты полезного действия η и неравномерности расходования энергии γ _нер _. в среднем можно принять равными 0, 7 [4]. Как правило, система водоснабжения эксплуатируется круглый год, поэтому Т = 24х365=8760ч. Таким образом,

Результаты расчета предельных экономических граничных расходов представлены в табл. 8.

Руководствуясь таблицей предельных граничных экономических расходов и величинами расходов в линиях, полученных на основе первоначального потокораспределения, определяем диаметры транзитных магистралей сети. Минимальный диаметр участков сети назначаем с учетом пропуска противопожарного расхода [2, с.14]. Так как расход воды на тушение одного пожара составляет 24 л/с, то минимальный диаметр участков сети принимаем равным 200 мм. Значения принятых диаметров участков сети по каждому из расчётных случаев представлены на рис. 2 и 3.

Таблица 8. Предельные граничные экономические расходы

Диаметр, мм	Стоимость С_i, тыс.р.	Удельное гидравлическое сопротивление Аi (для м³ /с)	C_i+1-C_i	A_i-A_i+1	Предельные расходы, м³ /с

Минимальные	Максимальные
	813, 21	8, 0920	143, 4	5, 564		0, 024
	956, 61	2, 5280		1, 5795	0, 024	0, 0394
	1136, 61	0, 9485	191, 43	0, 512	0, 0394	0, 0585
	1328, 04	0, 4365	261, 18	0, 2176	0, 0585	0, 0863
	1589, 22	0, 2189	491, 94	0, 1511	0, 0863	0, 1204
	2081, 16	0, 0678	580, 38	0, 0428	0, 1204	0, 1937
	2661, 54	0, 0250	-	-	0, 1937	-

Диаметр водоводов отнасосной станции досети и от водонапорной башни до сети находим также по таблице предельных расходов из условия пропуска 50% расчетного расхода по одному водоводу. Окончательные диаметры участков сети определены по наибольшему расходу для двух рассмотренных режимов и представлены на рис.4.

На этом подготовка сети к гидравлическому расчету заканчивается

РИС4

12. Гидравлическая увязка водопроводной сети

Увязка кольцевой водопроводной сети необходима для нахождения действительного распределения воды по участкам при принятых диаметрах, нахождения требуемых напоров на насосной станции и высоты водонапорной башни. Существуют различные способы решения задачи увязки, подробно рассмотренные в учебной литературе [5, § 33]; [6, § 24-30].

В данном примере увязка сети выполнена по методу Лобачева, в табличной форме, а результаты вычислений для начального и конечного распределения расходов представлены на схемах рис. 5, 6, 7. Каждый участок сети на схемах характеризуется следующими значениями: d- диаметр участка, мм; l- длина участка, м; S=Al- полное сопротивление участка; м; h_к -конечные потери напора, м, вычисленные с учетом поправочного коэффициента К, учитывающего скорость движения воды и принятого по табл. 5 [4], q_к- конечный расходы, л/с; V_к- скорость движения воды, м/с; Dh_к - величина невязки по отдельному кольцу, м; Dh_в - величина невязки по внешнему контуру водопроводной сети, м. Значения удельных сопротивлений А приняты по табл. 5 [4], а скорости движения воды определены в соответствии с расчетным расходом q_к.Потери напора вычислены по формуле h =kАlQ²= kSQ².

Расчет сети с контррезервуаром выполнен для трех расчетных случаев:

-расчет сети в час максимального водопотребления (см.рис.5). В этом случае сеть получает воду от двух источников: насосной станции и водонапорной башни;

-расчет сети в час максимального транзита (см.рис.6). В этом случае вода поступает в сеть только от насосной станции, а водонапорная башня получает 116, 77 л/с;

- расчет сети на случай пожара (см.рис.7). Проверочный расчет сети на пропуск противопожарного расхода производится в час максимального водопотребления. При этом считается, что водонапорная башня во время пожара не работает. Это можно объяснить тем, что в баке башни хранится запас воды на тушение одного внутреннего и одного наружного пожара в течение 10 мин, а расчетная продолжительность тушения пожара принята 3 ч [1, п.3.19]. Поэтому при расчете на пожар вся вода подается от насосной станции, т. е.

Q_н.с. = Q_{н.с.макс} + Q_б.макс.+ Q_п =472, 7+137, 04+75 = 684, 74 л/с.

Места пожара обычно назначают в наиболее удаленных и высоко расположенных точках сети. В данном примере принято два расчетных пожара в узлах 9 и 8 (см.рис.7).

Таблица 9 Определение диктующего узла

Номер узла	Отметка земли в узле Z_з, м	Требуемый свободный напор Н_св.тр., м	Сумма потерь напора от узла до насосной станции å h, м	Пьезометрический напор насосной станции Пр, м
	218.8		2.793	251.593
	214.3		3.322	247.622
			4.216	250.216
			4.9	253.9
	226.2		4.681	260.881
	236.1		4.204	270.304
	231.8		4.223	266.023
			4.095	259.095
			4.203	257.203

Пьезокарта, составленная по данным расчёта сети при максимально-хозяйственном водопостеблении.

Пьезокарта, составленная по данным расчёта сети при максимальном транзите воды в башню.

Пьезокарта, составленная по данным расчёта сети на случай пожара.

В результате расчета видим, что диктующим является узел 2, требующий для обеспечения Нсв.тр = 30 м создания максимального пьезометрического напора в насосной станции Пр =270.304м.

В случае транзита вода подается в бак водонапорной башни, поэтому диктующим в этом.случае является узел, в котором расположена башня.

При пожаре, в результате расчета, диктующим оказался узел 9.

На рис.8, 9 и 10 представлены пьезокарты с указанием отметок земли Zз, пьезометрических расчетных напоров Пр и свободных напоров, вычисленные по формуле

Минимальный требуемый свободный напор воды у водонапорной башни в час максимального водопотребления, когда вода подается в сеть, определяется по формуле

где å h- сумма потерь напора от диктующей точки до водонапорной башни по одному из возможных путей, м.

Так как в баке водонапорной башни хранится неприкосновенный противопожарный запас объемом 2693, 44м³, высота которого h_n_/_n=1.4 м, то высота ствола водонапорной башни будет равна

Расстояние от землидо верхнего уровня воды в баке башни составит

На рис.11 схематично показана башня с указанием всех высотных отметок.

Полный напор насосов определяется по формуле

где Нг - геометрическая высота подъема воды, равная разности

максимального уровня воды у потребителя, расположенного в диктующей точке и минимального уровня воды в резервуаре чистой воды;

Z_рчв= 98 м;

å h_w - сумма напора по одному из возможных путей от насосной станции до диктующей точки;

h_н.c = 2 - потери напора внутри насосной станции

Напор насосов для принятых расчетных случаев равен:

- максимально-хозяйственное водопотребление

- максимальный транзит воды в башню

- пропуск противопожарного расхода

Таким образом, по результатам расчетов видно, что максимальный напор насосов требуется в период пропуска транзитного расхода, а минимальный напор - в период максимального водопотребления.

На основании расчетных напоров и расходов производится подбор насосного оборудования и осуществляется проектирование насосной станции. На рис.12 представлен профиль по одному из направлений, включающему насосную станцию, диктующий узел и водонапорную башню.

Рис.11. Схема водонапорной башни с отметками

Вставить рисунок 12 с профилем

Библиографический список

1. СНиП П-31-74. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. -М.: Стройиздат, 1975.

2. Гальперин Е.М., Быкова П.Г., Романова Л.В. Методические указания к выполнению курсового проекта " Водопроводная сеть". -Куйбышев: Куйбышевск. инж.-строит.ин-т, 1979.

3. Тугая А.М., Терновцев В.Е. Водоснабжение.- Курсовое проектирование; Учеб. пособие для вузов. - Киев: Вища школа. (Головное изд-во), 1980.

4. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. Изд. 5-е доп. - М..: Стройиздат, 1973.

5. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. З-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1982.

6. Расчет водопроводных сетей: Учеб. пособие для вузов /Абрамов Н.Н., Поспелова М.М., Сомов М.А. и др. - 4-еизд., перераб. и доп. -М.; Стройиздат, 1983.

Введение

12 3 4 5 Следующая ⇒