Проектирование водопроводной сети населенного пункта

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ

НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА

11.1 Задание

Разработать проект водопроводной сети населенного пункта при следующих исходных данных:

1. Географическое расположение населенного пункта – Область Коми;
2. Генплан населенного пункта в масштабе 1:10 000;
3. Плотность застройки – 220 чел/га;
4. Этажность застройки – 4 этажа;
5. Степень благоустройства жилой застройки – здания оборудованы внутренним водопроводом и канализацией с центральным горячим водоснабжением;
6. Данные по промышленному предприятию, расположенному на территории населенного пункта:

Таблица 1

11.2 Определение расчетных расходов  воды

В соответствии с требованиями СНиП централизованная система водоснабжения населенных пунктов должна обеспечивать:

• Хозяйственно-питьевое водопотребление в жилых и общественных зданиях, нужды коммунально-бытовых предприятий и поливку территории;
• Хозяйственно-питьевое водопотребление на предприятиях;
• Производственные нужды промышленных и сельскохозяйственных предприятий, где требуется вода питьевого качества;
• Тушение пожаров;
• Собственные нужды станций водоподготовки, промывку водопроводных и канализационных сетей и т.п.

Расходы воды на собственные нужды станций водоподготовки, промывку водопроводных и канализационных сетей в расчетные расходы для расчета водопроводных сетей не включаются.

Население и местная промышленность

Определение суточного водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды населения в жилых и общественных зданиях производится в соответствии с количеством жителей Nж и удельным хозяйственно-питьевым водопотребелением qж, принимаемым в зависимости от климатических условий, степени благоустройства и этажности застройки по данным табл. 1.

В соответствии с генеральным планом населенного пункта площадь жилой застройки составляет 181,5 га. При плотности застройки 220 чел/га расчетное количество жителей населенного пункта:

Исходя из степени благоустройства жилой застройки в соответствии с рекомендациями табл. 1 принимается удельное среднесуточное водопотребление на хозяйственно-питьевые нужды населения qж = 200 л/сут на одного жителя.

Расчетный средний за год суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения определяется из выражения:

Количество воды на нужды местной промышленности, обеспечивающей население продуктами, и неучтенные расходы в соответствии с п.2.1 принимается дополнительно в размере 10% суммарного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта. С учетом этого расчетный расход воды, потребляемой населением и местной промышленностью, может быть определен из выражения:

Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления при коэффициенте суточной неравномерности

Расчетный максимальный часовой расход воды определяется по формуле:

где Кчmax – максимальный коэффициент часовой неравномерности водопотребления, определяемый из выражения

где - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия; ; - коэффициент, учитывающий количество жителей в населенном пункте, принимаемый по данным табл. 2.

При и .

Распределение расходов воды по часам суток в сутки максимального водопотребления производится в соответствии с табл. 1 настоящего пособия для Кчmax = 1,4.

По результатам выполненных расчетов заполняются графы 1, 2 и 3 таблицы водопотребления. При выполнении табл. 11,2 значения часовых расходов округляются до одного знака после запятой.

Поливка территории

Ввиду отсутствия данных по видам и площадям поливаемых территорий удельный расход воды на поливку улиц и зеленых насаждений населенного пункта в пересчете на одного жителя qпол принимается 55 л/сут. Соответственно суммарный суточный расход воды на поливку в населенном пункте:

Поливка территории населенного пункта предусматривается  механизированной. Распределение расхода по часам суток принимается равномерным в течение времени поливки. Для снижения неравномерности водопотребления в населенном пункте поливка не предусматривается в утренние часы с большим водопотреблением (с 7 до 11 часов), т.е. время поливки составляет 20 ч в сутки. Тогда часовой расход на поливку:

Полученный расход вносится в соответствующий часы графы 4 табл. 11,2.

Вода для поливки улиц и зеленых насаждений забирается непосредственно из водопроводной сети с нефиксированными точками водоразбора, поэтому поливочные расходы следует классифицировать как равномерно распределенные по длине сети (путевые расходы).

Промышленное предприятие

Вода на промышленном предприятии расходуется на хозяйственно-питьевые, душевые и производственные (технологические) нужды.

Проектом предусматривается подача воды потребителям промышленного предприятия непосредственно из городской водопроводной сети. В таком случае расчетной часовой расход воды определяется с учетом режима водопотребления на предприятии. Для определения расчетного расхода составляется таблица водопотребления, по которой определяется максимальный часовой расход воды на предприятии.

В соответствии с заданием распределение расходов воды на технологические нужды предприятия принимается равномерным в течение каждой смены (Кч = 1). Соответственно часовые расходы воды в каждой смене определяются делением сметного расхода на 8. Полученные часовые расходы заносятся в графу 5 табл. 11,2.

В соответствии с исходными данными и рекомендациями, изложенными в настоящем пособии, определяются расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды работающих на промпредприятии в цехах с тепловыделением больше 84 кДж на 1м3/ч (горячие цеха) Qг.ц. и в остальных цехах (холодные цеха) Qх.ц. для каждой смены:

_______________________________

_______________________________

Распределение расходов на хозяйственно-питьевые нужды по часам суток производится в соответствии с рекомендациями табл. 2 данного пособия. Результаты произведенных расчетов заносятся в графы 6, 7, 8 и 9 табл. 11,2. при этом учитывается, что в первый час новой смены водой пользуются только рабочие предыдущей смены. Работающие в новой смене начинают пользоваться водой со второго часа смены.

Расход воды на пользование душами определяется количеством душевых сеток, устанавливаемых в зависимости от санитарной характеристики производственных процессов.

Расход воды через одну душевую сетку согласно прил. 3 составляет 500 л в смену (0,5 м3). Исходя из этого сменный расход на промпредприятии в душевых, м3/см, может быть определен из выражения:

где Ni – количество работников в цехах с i-й санитарной характеристикой технологического процесса; ni – расчетное количество человек на одну душевую сетку в цехах с i-й санитарной характеристикой технологического процесса.

При расчетном количестве на одну душевую сетку для горячих цехов ni = 5 чел., для холодного цехов – ni = 5 чел. Определяются сменные расходы на души.

В горячих цехах:

_______________________________

В остальных цехах:

_______________________________

Души принимаются работниками в течение часа после окончания смены. Проектом предусматривается приготовление горячей воды в скоростных водонагревателях. В этом случае расчетный часовой расход воды на души, м3/ч, будет равен сменному расходу:

С учетом этого заполняются графы 10 и 11 табл. 11,2.

Расчеты воды на хозяйственно-питьевые, душевые и производственные нужды предприятия являются дополнительным сосредоточенным расходом.

Тушение пожаров

В соответствии с количеством жителей в населенном пункте и этажностью застройки по табл. 5 принимается два одновременных пожара на наружное пожаротушение с расходом воды на один пожар qп = 25 л/с. Расход воды на внутреннее пожаротушение принимается дополнительно в количестве qв = 5 л/с (две струи по 2,5 л/с).

Таким образом, расчетный расход воды на один пожар составит 25 + 5 = 30 л/с, соответственно суммарный расход на 2 пожара – 60 л/с.

Общий расход воды городом и режим водопотребления

Общий расход воды городом водопотребления определяются суммированием почасовых расходов отдельных водопотребителей при разработке таблицы водопотребления (см. Табл. 11,2). Часть работы по составлению таблицы уже выполнена.

Рис. 11.2. График водопотребления

Далее в табл. 11,2 определяется общий расход на промышленном предприятии и суммарный расход в населенном пункте. Значение в графе 12 определяются суммированием значений  граф. 5, 7, 9, 10 и 11, в графе 13 – суммированием значений граф 3 и 4. Ввиду того, что в населенном пункте имеется одно предприятие, а значит один сосредоточенный расход, значения из графы 12 переносятся в графу 14. Графа 15 строится ступенчатый график водопотребления (см. рис. 11,2) и определяются величины максимального и минимального расходов воды.

11.4.1 Подготовка водопроводной сети

к гидравлическому расчету

Определение расчетных расходов воды

При отсутствии в СПРВ водонапорной башни насосы насосной станции 2-го подъема, водоводы и водопроводные сети работают в режиме водопотребления. Расчетные расходы в часы максимального и минимального водопотребления в сутки максимального водопотребления определяются из табл. 11,2 или графика водопотребления.

На эти расчетные расходы производится подбор количества и производительности насосов насосной станции 2-го подъема, расчет водоводов и водопроводной сети.

СПРВ без водопроводной башни рассчитываются на следующие периоды работы системы в сутки максимального водопотребления:

• час максимального водопотребления;
• час максимального водопотребления и пожаротушения.

Час максимального водопотребления

В соответствии с табл. 11,2 час максимального водопотребления наблюдается с 16 до 17 часов с расходом 609,0 м3/ч, или 169,2 л/с.

Этот расход состоит из равномерно распределенного (путевого) расхода (526,2 м3/ч, или 146,2 л/с) и сосредоточенного (промышленное предприятие) расхода (82,8 м3/ч, или 23,0 л/с).

Подготовка водопроводной сети к расчету производится в следующем порядке:

1. Определяется удельный путевой расход qуд, л/с.км, путем деления общего путевого расхода qп на сумму условных длин всех участков :

В условную длину участков не включается длина переходов под дорогами и водными преградами, а также других участков, где не осуществляется отбор воды из сети. При одностороннем отборе воды на участке, что имеет место на участке 2-5, условная длина его принимается равной половине фактической длины. Длины участков определяются по генеральному плану и заносятся в табл. 11.3. В результате сумма условных длин всех участков получилась равной 6,61 км.

Соответственно

2. Определяется величина путевых расходов всех участков, л/с, умножением удельного расхода на условную длину участка:

Результаты вычислений заносятся в графу 3 табл. 11.3.

Таблица 11.3

3. Вычисляются узловые расходы, л/с, как сумма сосредоточенного расхода и полусумма путевых расходов участков, примыкающих к узлу, :

Сумма всех узловых расходов должна быть равна величине максимального (расчетного) часового расхода воды в населенном пункте.

Сосредоточенный расход промышленного предприятия привязывается к узлу 7 сети.

 л/с

 л/с

 л/с

 л/с

 л/с

 л/с

 л/с

 л/с

 л/с

_________________________________________________

Итого 169,2 л/с

4. Составляется расчетная схема водопроводной сети, на которой наносятся полученные значения узловых расходов. Затем намечается первоначальное расположение потоков воды по всем участкам сети и определяются предварительные расчетные расходы на участках. При этом алгебраическая сумма расходов в каждом узле должна быть равна нулю.

Так, например, в узел 1 от насосной станции 2-го подъема подается 169,2 л/с воды, из которых 11,1 л/с отбираются в узле. Из узла 1 76,9 л/с направляется по участку 1-2, а оставшиеся 81,1 л/с – по участку 1-4. Соответственно алгебраическая сумма расходов в узле 1 169,2 – 76,9 – 81,1 – 11,1 = 0 и т.д.

При распределении потоков воды следует стремиться к тому, чтобы основным водопотребителям вода подавалась по наикратчайшим расстояниям. При этом необходимо учитывать требование бесперебойной подачи воды, что достигается обеспечением взаимозаменяемости водопроводных линий при аварии. Для выполнения этого требования параллельные магистрали загружаются относительно равномерно.

Значения расходов на каждом участке наносятся на схему согласно форме записи. Направления потоков на каждом участке отмечаются стрелками.

Час максимального водопотребления и пожаротушения

В этот период работы СПРВ к максимальному часовому расходу 169,2 л/с добавляется расход на тушение двух пожаров 30 + 30 = 60 л/с. Соответственно суммарный расход составит 229,2 л/с. Расходы воды на тушение пожаров являются сосредоточенными и добавляются к узловым расходам узлов, в которых намечаются возможные пожары. В рассматриваемой схеме места пожаров намечаются в узлах 6 и 9, как самых высоких и наиболее удаленных от насосной станции. Расходы в этих узлах увеличиваются по сравнению с рассмотренными ранее на 30 л/с.

Путевые расходы в час максимального водопотребления и пожаротушения сохраняются такими же, как и в предыдущем случае, поэтому расчетов по определению путевых и узловых расходов дополнительно производить не требуется.

Затем составляется расчетная схема водопроводной сети для этого периода работы системы, на которой наносятся значения узловых расходов и обозначаются места возникновения пожаров. После этого, как и в предыдущем случае, производится первоначальное распределение потоков воды по всем участкам сети и определяются предварительные расчетные расходы воды на участках сети.

Назначение диаметров трубопроводов на участках

водопроводной сети

Для устройства магистральной водопроводной сети принимаются напорные трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) класса ЛА по ТУ14-161-183-2000 без цементного покрытия.

Диаметры всех участков водопроводной сети и водоводов назначаются на основании предварительных расчетных расходов, установленных при первоначальном распределении потоков, исходя из наиболее экономичных скоростей потока. При этом одновременно рассматриваются расчетные схемы водопроводной сети, разработанные для всех расчетных периодов работы сети. Это позволяет при подборе диаметров водопроводных линий производить анализ скоростей движения воды в трубах во всех расчетные периоды.

При подборе диаметров, кроме экономических факторов, необходимо учитывать обеспечение взаимозаменяемости участков сети при авариях.

При назначении диаметров участков проектируемой водопроводной сети рассматриваются одновременно расчетные схемы для первого периода работы сети и второго.

Для удобства анализа при выборе диаметров участков с учетом их работы в различные периоды составляется табл. 11.4.

Таблица 11.4

Диаметр труб 300 мм на начальных участках водопроводной сети 1-2 и 1-4 принимается с некоторым запасом с учетом обеспечения взаимозаменяемости участков при аварии на одном из них. На том же основании конструктивно принимается диаметр 250 мм на участках 2-3 и 4-7.

На концевых участках сети для обеспечения пропуска расхода воды на пожаротушение, диаметры труб принимается равными 150 мм.

Диаметры водоводов, соединяющих насосную станцию 2-го подъема с узла 1, в соответствии с рекомендуемыми скоростями, назначаются 300 мм, т.е. такими же, как начальные участки водопроводной сети.