Расчет водопроводной сети
Содержание
1 Расчет водопроводной сети 1.1 Задание на разработку курсового проекта 1.2 Краткая характеристика системы водоснабжения города 1.3 Выбор системы водоснабжения и трассировка магистральной водопроводной сети 1.4 Определение расчетных расходов воды 1.4.1 Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения 1.4.2 Расход воды на поливку улиц и зеленных насаждений 1.4.3 Расход воды на промышленное предприятие 1.4.4 Расход воды на тушение пожаров 1.4.5 Общий расчетный расход воды в городе 1.5 Режим работы насосной станции 2-го подъема 1.6 Определение емкости бака водонапорной башни 1.6.1 Определение емкости резервуаров у насосной станции 2-го подъема 2 Подготовка сети к гидравлическому расчету 2.1 Расчетные режимы работы сети 2.2 Составление расчетных схем 2.3 Расчетные расходы в сети 2.4 Расчетные расходы на расчетных участках сети 2.5 Выбор материала и диаметров труб 3 Гидравлические расчеты сети и водоводов 3.1 Гидравлический расчет сети на случай пожаротушения 3.2 Гидравлический расчет водопроводной сети на случай максимального водоразбора 3.3 Гидравлический расчет водоводов 4 Определение пьезометрических напоров в сети и водоводах 4.1 Случай максимального водоразбора 4.2 Случай пожаротушения при максимальном водоразборе 5 Конструирование сети 6 Литература
Приложение А Приложение Б Приложение В Приложение Г |
3 3 4 5 6 6 8 9 11 11 14 16 16 20 20 20 20 21 23 27 27 29 30 32 32 33 34 35
36 37 38 39 |
1 Расчет водопроводной сети
1.1 Задание на разработку курсового проекта
Исходными данными для разработки проекта водопроводной сети города Загорска являются:
а) генплан города Загорска к концу расчетного срока (приложение А);
б) источник водоснабжения - река;
в) географический район расположения города - Южный Урал;
г) плотность населения - 350 чел./га;
д) этажность застройки - 5-10 этажей;
е) степень благоустройства жилой застройки -;здания, оборудованные внутренним водопроводом и канализацией с ванными и местными водонагревателями.
ж) данные по промышленным предприятиям, забирающим воду из городского водопровода:
Таблица 1 - Исходные данные к курсовому проекту
Наименование |
«Кузнечнопрессовый завод» |
Число смен в сутки |
3 |
Количество работающих на предприятии (чел.), в том числе: - в «горячих» цехах - в «холодных» цехах |
4000
1600 2400 |
Количество работающих в наибольшую смену (чел.), в том числе: - в «горячих» цехах - в «холодных» цехах |
1100
440 660 |
Количество пользующихся душем (чел.): - в сутки - в наибольшую смену |
1100 440 |
Расход воды на технологические нужды, (м3/сут) |
3200 |
1.2 Краткая характеристика системы водоснабжения города
Объектом водоснабжения согласно заданию является город Загорск, расположенный на Южном Урале. Население области к концу расчетного срока составит 125017 человек. Город расположен на берегу реки, которая и принята за источник водоснабжения. Город имеет один тип застройки - 5 - 10-этажные здания. Жилые дома оборудованы внутренним водопроводом и канализацией с ванными и местными водонагревателями.
С юга к селитебной территории города примыкает промышленная зона, где располагается промышленное предприятие - Кузнечнопрессовый завод. К концу расчетного срока предполагается подавать воду для технологических нужд этого предприятия из городского водопровода. В дальнейшем производственное водоснабжение его будет осуществляться самостоятельными оборотными системами.
1.3 Выбор системы водоснабжения
и трассировка магистральной водопроводной
Согласно существующей практике проектирования и строительства систем водоснабжения [6.1, 6.2], для проектируемого города принята система объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода низкого давления. Учитывая характеристику водопотребителей (п.4.4 [6.2]), в городе принята первая категория надежности подачи воды системой водоснабжения.
Система водоснабжения города в целом состоит из водоприемных сооружений, насосной станции 1-го подъема, очистных сооружений, резервуаров чистой воды, насосной станции 2-го подъема, водоводов, водопроводной сети и водонапорной башни. Насосная станция 2-го подъема располагается на расстоянии 4 км от границы города. Магистральную водопроводную сеть проектируем кольцевой, включающую одно кольцо. Все жилые микрорайоны и промышленное предприятие снабжаются водой непосредственно от магистральных линий через распределительные сети, присоединяемые к магистралям. Точки присоединения распределительной сети к магистральным линиям устанавливаются при детальном проектировании инженерных сетей каждого микрорайона.
Согласно планировке города водонапорная башня располагается на самой высокой точке территории города - в начале водопроводной сети.
1.4 Определение расчетных расходов воды
1.4.1 Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения
Согласно генплану площадь жилой застройки составляет S = 357,19 га. При плотности населения P = 350 чел./га количество жителей города составляет:
где P - плотность населения, чел./га;
F - площадь жилой застройки, га.
N = 350 · 357,19 = 125017 чел
В соответствии с заданной степенью благоустройства жилых зданий (табл. 1 [6.2]), принято среднесуточное хозяйственно-питьевое водопотребление q = 200 л/сут. В нем учтены расходы воды на хозяйственно-питьевые и бытовые нужды населения в жилых и общественных зданиях.
Расчетный (средний за год) суточный расход воды составляет:
где q - расчётный суточный расход воды, л/сут.
Qсут.ср
Расход воды в сутки наибольшего водопотребления составляет:
Qсут.макс = Ксут.макс · Qсут.ср. , (3)
где Ксут.макс - коэффициент суточный максимальный;
Qсут.ср - средне-суточный расход воды м3 /сут.
Qсут.макс = 1,2 · 25003,4 = 30004,08 м3/сут
С учетом количества воды на нужды местной промышленности, обслуживающей население, и других неучтенных расходов (п.2.1 [6.2]), расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления составляет:
Q сут.макс = 30004,08 + 0,05 · 30004,08 = 31504,28 м3/сут (4)
Коэффициент часовой неравномерности водопотребления составляет:
Кч.макс = αмакс · βмакс , (5)
где αмакс - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий;
βмакс - коэффициент, учитывающий число жителей в городе.
Кч.макс = 1,3 · 1,1 = 1,43
Результаты расчетов по определению расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения сведены в таблицу 2.
Таблица 2 - Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения
Степень благоус-тройства зданий |
Расчёт. кол-во жит. N, чел. |
Норма водопотр. на 1 жит. q, л/сут. |
Qсут.ср, м3/сут. |
Ксут.макс. |
Qcут.макс., м3/сут. |
Неуч. расх. воды, 5% от м3/сут. |
Расчёт. расход, м3/сут. |
Кч.макс. |
|
Внутренний водопровод и канализа- ция с ванными и местными водонагре-вателями |
125017 |
200 |
25003,4 |
1,2 |
30004,08 |
1500,2 |
31504,28 |
1,43 |
1.4.2 Расход воды на поливку улиц и зеленных насаждений
Расход воды на эти нужды определяем (п.2.3 [6.2]), исходя из расчетного числа жителей - 50 … 90 л/сут на одного жителя в зависимости от природно-климатических условий. Для условий города Загорска, расположенного на Южном Урале, принимаем qпол= 60 л/сут на одного жителя. Расход воды на поливку улиц и зеленых насаждений в сутки наибольшего водопотребления, составляет:
Qпол = 0,001 · 60 · 125017 = 7501,02 м3/сут
Опыт эксплуатации городских водопроводов показывает, что 70 … 80% суточного количества воды на поливку в городах расходуется механизированным способом поливо-моечными автомашинами и 20 … 30% - вручную из поливочных кранов. Для рационального использования
воды питьевого качества забор воды поливомоечными машинами предусматриваем из реки, и эту часть расхода исключаем из расчетных расходов. Поэтому расчетный расход воды на поливку (вручную), составляет:
Qпол = 7501,02 · 0,20 = 1500,2 м3/сут (7)
1.4.3 Расход воды на промышленное предприятие
На промышленном предприятии, расположенном на территории города Загорска, вода расходуется на хозяйственно-питьевые, душевые и технологические нужды.
Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды приняты (п.2.4 [6.2]): для «горячих» цехов 45 л/чел. в смену, для «холодных» цехов 25 л/чел в смену. Результаты расчетов по определению расчетных расходов даны в таблицу 3.
Часовой расход воды на одну душевую сетку составляет 500 л, продолжительность пользования душем 45 мин. после окончания смены. Следовательно, расчетный расход на одну душевую сетку составляет 375 л. Количество человек на одну душевую сетку принято: для «горячих» цехов - 7, для «холодных» цехов - 7. Расход воды на душевые приведены в таблице 4.
Режим потребления воды на
технологические нужды
Таблица 3 - Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих промпредприятия
Наименова-ние пред-приятия |
Кол-во рабо-тающих в сутки, чел. |
Кол-во смен |
Кол-во работающих по сменам, чел |
Норма водопот-ребления, на 1 чел. в смену, л |
Расход воды, м3/см |
Расход воды, м3/сут | ||||
I |
II |
III |
I |
II |
III | |||||
«Кузнечно- прессовый завод» «горячие» цеха «холодные» цеха |
1600
2400 |
3
3 |
640
960 |
480
720 |
480
720 |
45
25 |
28,8
24 |
21,6
18 |
21,6
18 |
72
60 |
Итого: |
4000 |
3 |
1600 |
1200 |
1200 |
52,8 |
39,6 |
39,6 |
132 | |
Таблица 4 - Расход воды на душевые
Наименование предприятия |
Смена |
Кол-во работаю-щих в смену, чел. |
Кол-во поль- зующих-ся душем, чел. |
Кол-во чел. на одну душевую сетку, чел. |
Кол-во душевых сеток, штук |
Расход воды | ||
на одну сетку, л |
в смену м3 |
в сутки, м3 | ||||||
|
«Кузнечно- прессовый завод» |
I |
1600 |
440 |
7 |
63 |
375 |
23,6 |
58,8 |
II |
1200 |
330 |
7 |
47 |
375 |
17,6 | ||
III |
1200 |
330 |
7 |
47 |
375 |
17,6 | ||
Итого: |
4000 |
1100 |
63 |
58,8 |
||||
1.4.4 Расход воды на тушение пожаров
Расход воды на наружное пожаротушение в городе принято в зависимости от числа жителей и характера застройки (табл.5 [2]):
- расчетное количество одновременных пожаров - 3;
- расход воды на один пожар - 40 л/с;
- продолжительность тушения пожара - 3 ч.
Расход воды на наружное пожаротушение на промышленном предприятии зависит от площади предприятия, объема зданий, степени его огнестойкости и категории производства по пожарной опасности. Принимаем условно один пожар на предприятии по 20 л/с.
При наличии в городе промышленного предприятия общий расход на наружное пожаротушение определяется (п.2.23 [6.2]), как сумма потребного большего расхода плюс 50% потребного меньшего расхода. Общий расход воды на наружное пожаротушение, составит:
Qпож
= 40 · 3 +
Расход воды на внутреннее пожаротушение принимаем из расчета одновременного действия двух пожарных струй по 2,5 л/с [6.5].
Общий расход воды на тушение пожаров в городе и предприятии составит:
Qобщ = 130 + (2 · 2,5) = 135 л/с
1.4.5 Общий расчетный расход воды в городе
Распределение расхода воды
из водопровода по часам суток
наибольшего водопотребления
На «Кузнечнопрессовый завод» вода будет поступать непосредственно из городского водопровода и расходоваться в соответствии с примерным графиком распределения воды по часам каждой смены (приложение Б).
Суммируя расходы воды
всех потребителей за каждый час, получаем
общий суммарный расход в городе
в сутки наибольшего
Таблица 5 - Распределение
расходов воды в городе по часам суток
наибольшего
Часы суток |
Хоз.-питьевые нужды населения |
Поливка улиц и зеленых насаж-дений м3 |
«Электрометаллургический завод» |
Суммарный расход | |||||
% от суточ-ного расхода |
м3 |
Техно-логи-ческие нужды м3 |
Хоз.-питьевые нужды |
Души, м3 |
м3 |
% от суточ-ного расхо-да | |||
% от сменного |
м3 | ||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
0-1 |
2,0 |
630,09 |
1250,17 |
133,3 |
6,25 |
2,48 |
17,6 |
2033,64 |
4,8 |
1-2 |
2,10 |
661,59 |
1250,17 |
133,3 |
12,50 |
4,95 |
2050,01 |
4,84 | |
2-3 |
1,90 |
598,58 |
1250,17 |
133,3 |
12,50 |
4,95 |
1987,00 |
4,69 | |
3-4 |
1,90 |
598,58 |
133,3 |
18,75 |
7,43 |
739,31 |
1,74 | ||
4-5 |
1,90 |
598,58 |
133,3 |
6,25 |
2,48 |
734,34 |
1,73 | ||
5-6 |
3,70 |
1165,66 |
133,3 |
12,50 |
4,95 |
1303,91 |
3,08 | ||
6-7 |
5,50 |
1732,74 |
133,3 |
12,50 |
4,95 |
1870,99 |
4,41 | ||
7-8 |
5,30 |
1669,73 |
133,3 |
18,75 |
7,43 |
1810,46 |
4,27 | ||
8-9 |
5,80 |
1827,25 |
133,3 |
6,25 |
3,30 |
17,6 |
1981,45 |
4,67 | |
9-10 |
6,05 |
1906,01 |
133,3 |
12,50 |
6,60 |
2045,91 |
4,83 | ||
10-11 |
5,80 |
1827,25 |
133,3 |
12,50 |
6,60 |
1967,15 |
4,64 | ||
Окончание таблицы 5
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11-12 |
5,70 |
1795,74 |
133,3 |
18,75 |
9,90 |
1938,94 |
4,57 | ||
12-13 |
4,80 |
1512,21 |
133,3 |
6,25 |
3,30 |
1648,81 |
3,89 | ||
13-14 |
4,70 |
1480,70 |
133,3 |
12,50 |
6,60 |
1620,60 |
3,82 | ||
14-15 |
5,05 |
1590,90 |
133,3 |
12,50 |
6,60 |
1730,80 |
4,08 | ||
15-16 |
5,30 |
1669,73 |
133,3 |
18,75 |
9,90 |
1812,93 |
4,28 | ||
16-17 |
5,40 |
1701,23 |
133,3 |
6,25 |
2,48 |
23,6 |
1860,61 |
4,38 | |
17-18 |
5,00 |
1575,21 |
133,3 |
12,50 |
4,95 |
1713,46 |
4,04 | ||
18-19 |
4,85 |
1527,96 |
1250,17 |
133,3 |
12,50 |
4,95 |
2916,38 |
6,88 | |
19-20 |
4,30 |
1417,69 |
1250,17 |
133,3 |
18,75 |
7,43 |
2808,53 |
6,62 | |
20-21 |
4,20 |
1323,18 |
1250,17 |
133,3 |
6,25 |
2,48 |
2709,13 |
6,39 | |
21-22 |
3,60 |
1134,15 |
133,3 |
12,50 |
4,95 |
1272,40 |
3,00 | ||
22-23 |
2,85 |
897,87 |
133,3 |
12,50 |
4,95 |
1036,12 |
2,44 | ||
23-24 |
2,10 |
661,59 |
133,3 |
18,75 |
7,43 |
802,32 |
1,89 | ||
Итого |
100 |
31504,28 |
7501,02 |
3200 |
132 |
58,8 |
42395,20 |
99,98 |
1.5 Режим работы насосной станции 2-го подъема
Режим работы насосной станции 2-го подъема обычно принимается ступенчатым за счет изменения количества работающих насосов. График работы ее должен по возможности приближаться к графику водопотребления: в этом случае объем бака водонапорной башни будет наименьшим. Однако по условиям эксплуатации насосных станций число ступеней должно быть не более трех. Обычно число ступеней насосных агрегатов принимается 2 … 3 для города с расходом 50 … 60 тыс. м3 в сутки. При этом регулирующая емкость бака водонапорной башни должна быть от 2,5 до 6% от суточного расхода города. В данном случае (приложение Б) принято две ступени
работы насосной станции 2-го подъема: в периоды с 0 до 6 часов и с 22 до 24 часов часовая производительность насосов будет составлять 2,5%, а в период с 6 до 22 часов - 5% от общего расхода воды, что равно соответственно 294,41 л/с и 588,82 л/с (таблица 6). Общая подача воды насосами в сеть 2,5 % · 8 + 5,0 % · 16 = 100%. При пожаре насосы должны подавать в сеть 945,08 л/с.
Таблица 6 - Определение
регулирующей емкости бака водонапорной
башни (% от
Часы суток |
Расход воды городом |
Подача воды насосами |
Поступление воды в бак |
Расход воды из бака |
Остаток воды в баке | |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |
0-1 |
4,8 |
2,50 |
- |
2,30 |
4,55 | |
1-2 |
4,84 |
2,50 |
- |
2,34 |
2,21 | |
2-3 |
4,69 |
2,50 |
- |
2,19 |
0,02 | |
3-4 |
1,74 |
2,50 |
0,76 |
- |
0,76 | |
4-5 |
1,73 |
2,50 |
0,77 |
- |
1,53 | |
5-6 |
3,08 |
2,50 |
- |
0,58 |
0,95 | |
6-7 |
4,41 |
5,00 |
0,59 |
- |
1,54 | |
7-8 |
4,27 |
5,00 |
0,73 |
- |
2,27 | |
8-9 |
4,67 |
5,00 |
0,33 |
- |
2,60 | |
9-10 |
4,83 |
5,00 |
0,17 |
- |
2,77 | |
Окончание таблицы 6
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
10-11 |
4,64 |
5,00 |
0,36 |
- |
3,13 |
11-12 |
4,57 |
5,00 |
0,43 |
- |
3,56 |
12-13 |
3,89 |
5,00 |
1,11 |
- |
4,67 |
13-14 |
3,82 |
5,00 |
1,18 |
- |
5,85 |
14-15 |
4,08 |
5,00 |
0,92 |
- |
6,77 |
15-16 |
4,28 |
5,00 |
0,72 |
- |
7,49 |
16-17 |
4,38 |
5,00 |
0,62 |
- |
8,11 |
17-18 |
4,04 |
5,00 |
0,96 |
- |
9,07 |
18-19 |
6,88 |
5,00 |
- |
1,88 |
7,19 |
19-20 |
6,62 |
5,00 |
- |
1,62 |
5,37 |
20-21 |
6,39 |
5,00 |
- |
1,39 |
4,18 |
21-22 |
3,00 |
5,00 |
2,00 |
- |
6,18 |
22-23 |
2,44 |
2,50 |
0,06 |
- |
6,24 |
23-24 |
1,89 |
2,50 |
0,61 |
- |
6,85 |
Итого: |
99,98 |
100 |
12,32 |
12,30 |
