Расчет водопроводных сетей. 4

Министерство  Образования Российской Федерации

Пермский  государственный технический университет

Строительный  факультет

Кафедра водоснабжения и водоотведения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пояснительная записка к курсовому проекту:

Расчет  водопроводных сетей

 

Выполнил  студент

ВВ- 07 -2

Сидоров Н.В.                                                                                       

Преподаватель:

Новиков С.В. 
 
 
 
 
 
 

Пермь-2010г.

 

Содержание:

 

Задание на проектирование:

Вариант № 36,

План объекта  в масштабе 1: 10000 с горизонталями через 1 метр. 

Районы  и этажность застройки: 

1й  район 5 этажей
2й  район 4 этажей

Плотность населения  по районам в зависимости от этажности:

1й  район 200 чел/га
2й  район 180 чел/га
 

Площадь застройки  по районам (взята с плана):

1й  район 211100 м2 21,11 га
2й  район 314900 м2 31,49 га
F города 526000 м2 52,60 га

 

Расчетное количество населения N ж

             
  F р-на   плотность Nж=плотн*Fр-на
1й  район 21,11 га 200 чел/га 4223 чел
2й  район 31,49 га 180 чел/га 5760 чел
F города 52,60 га        

 

Степень благоустройства  – здания оборудованы внутренним водопроводом и канализацией, с центральным  горячим водоснабжением, удельный среднесуточный расход на хозяйственно-питьевые нужды населения:

q уд I= 250 л/сут на человека
q уд II= 250 л/сут на человека
 

Число работающих на предприятии –  1000чел.

Количество смен – 1. Начало смены – 8 часов утра, конец смены-17 часов вечера.

 

1. Определение расчётных расходов воды

1.1. Расход воды на хозяйственно-бытовые нужды населенного пункта.

 

Расчетный суточный расход воды на хозяйственно-бытовые нужды населенного пункта:

Q ср.сут. = N ж * q уд,   где

    N ж – число жителей,

    q уд – удельное водопотребление.  Согласно  СНиП 2.04.02-84, при проектировании систем водоснабжения населенных пунктов удельное среднесуточное (за год) водопотребление на хозяйственно-питьевые нужды населения принимаем норму водопотребления       q н= 250 л/сут.

Qср.сут.      
1й  район 4223*250=  1055,75 м3/сут
2й  район 5760*250= 1440 м3/сут
 

Расчетные расходы воды в  сутки наибольшего  и наименьшего  водопотребления надлежит определять:   

     Qсут max = Kсут max *Qсут

                                                     Qсут min = Kсут min *Qсут

Коэффициент суточной неравномерности водопотребления  Ксут, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели, надлежит принимать равным:

                   

  Qсут max Qсут min
1й  район 1266,9м3/сут 844,6м3/сут
2й  район 1728 м3/сут 1152 м3/сут
 

Расчетные часовые расходы  воды qч, м3/ч, должны определяться по формулам:  

     q ч max = Kч max* Qсут max/24;

     q ч min = Kч min* Qсут min/24,   

     где   Кч - коэффициент часовой неравномерности водопотребления:

       Kч max = amaxbmax ;

     Kч min = aminbmin,

    где a - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, b - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте. Определяются в соответствии со СНиП 2.04.02-84. 

      Коэффициенты  часовой неравномерности водопотребления:

      β max β min      
    4 тыс чел 1.5 0.2   max 1.3
    6 тыс чел 1.4 0.25   min 0.5

 

    K max I= 2,25 K min I= 0,1
    K max II= 1,82 K min II= 0,125
 

     Распределение суточного расхода на хозяйственно-бытовые  нужды по часам суток в каждом районе указано в  табл.1.  

1.2. Расход на поливку улиц и зеленых насаждений

 

     Площадь поливаемых зеленых насаждений принимаем  по сСНиПу 89-80 «Ген.план». Расход воды на поливку улиц и зеленых насаждений определяется в зависимости от площади районов, отдельно для каждого в течении суток. 40% площади района занимают зеленые насаждения и улицы. 6 м2 газона приходится на одного жителя.

     Fзел1= 6*4223=25338м2

     Fзел2=6*5760=34560 м2

Ручная  поливка:

Поливка городских зеленых насаждений осуществляется вручную с расходом:

     q полив = 4л/м2 в сутки с 5 до 8 часов утром, с 17 до 20 часов вечером.

Qполив 1 = (Fзел 1 *q полив)/6*1000 = (25338*4)/6*1000 = 16,82 м3/ч

Qполив 2 = (Fзел 2 *q полив)/6*1000 = (34560*4)/6*1000 = 23,04 м3/ч

 

Механическая поливка:

Площадь территории с механизированной поливкой 40% от площади района вычесть площадь зеленых насаждений:

Fмех 1 = 40%F1- Fзел1= 0,4*211100-25338 = 59102м2

Fмех 2 = 40%F2 –Fзел2= 0,4*314900-34560=91400м2

 

Удельный расход на механизированную поливку q уд м = 0,4 л/м². Механизированная поливка с 6 до 22 часов.

 

Qмех 1 = (Fмех 1 *q уд)/16 *1000= (59102*0,4)/16*1000 = 1,48 м3/ч

Qмех 2 = (Fмех 2 *q удв)/16*1000 = (87696*0,4)/16*1000 = 2,19 м3/ч

1.3. Расход воды на промышленном предприятии

 

Определение расхода воды на хозяйственно-бытовые  нужды.

Расчетные расходы воды на хозяйственно-бытовые нужды по часам суток определяются в зависимости от числа работающих на предприятии и норм водопотребления на одного работающего.

Норма водопотребления на хозяйственно-бытовые нужды 25л в смену на одного человека.

Q= 25*1000=25000 л

«Кол-во воды, расходуемое за каждый час 7 часовой  смены, в % от общего кол-ва»

Часы  смен 1 2 3 4 обед 5 6 7 пересменка
Холод.цех  7 10 14 18 - 10 14 18 9
 

Определение расхода воды для  принятия душей.

Число работающих на предприятии –  1000чел.

Количество душевых  сеток  - 1 сетка на 15 чел. в холодных цехах.

  кол-во душевых
N душ хол 67

Удельный расход воды на одну душевую сетку, q душ = 500 л/сет.

q душ хол= 33,5 м3

Суммарное водопотребление города по часам суток представлено в таблице 1, график -  приложение 1. 

Таблица 1. Суммарное водопотребление города по часам суток
  1 район 2 район пром предпр     Q общ
часы % q м3 вручную механич % q м3 вручную механич гор цех % q м3 хол цех % q м3 душ м3 Qобщ   м3 м3 %
0-1 0,27 3,42063     1,77 30,5856                 34,00623 1,014225
1-2 0,27 3,42063     2,1 36,288                 39,70863 1,184297
2-3 0,16 2,02704     0,41 7,0848                 9,11184 0,271758
3-4 0,27 3,42063     1,34 23,1552                 26,57583 0,792616
4-5 0,27 3,42063     2,86 49,4208                 52,84143 1,575979
5-6 0,53 6,71457 16,82   4,03 69,6384 23,04               86,38297 2,576345
6-7 0,27 3,42063 16,82 1,48 5,91 102,1248 23,04 2,19             130,5454 3,893476
7-8 8,01 101,47869 16,82 1,48 6,88 118,8864 23,04 2,19             245,3651 7,317937
8-9 7,89 99,95841   1,48 4,75 82,08   2,19     7 1,75   1,75 198,7584 5,927907
9-10 9,36 118,58184   1,48 4,12 71,1936   2,19     10 2,5   2,5 207,2454 6,18103
10-11 7,16 90,71004   1,48 2,12 36,6336   2,19     14 3,5   3,5 145,8136 4,348846
11-12 7,16 90,71004   1,48 4,13 71,3664   2,19     18 4,5   4,5 181,5464 5,414566
12-13 7,16 90,71004   1,48 7,7 133,056   2,19             238,736 7,120227
13-14 7,16 90,71004   1,48 7,57 130,8096   2,19     10 2,5   2,5 238,9896 7,127791
14-15 7,16 90,71004   1,48 3,86 66,7008   2,19     14 3,5   3,5 175,8808 5,245591
15-16 7,16 90,71004   1,48 1,73 29,8944   2,19     18 4,5   4,5 140,0744 4,177676
16-17 7,17 90,83673   1,48 2,12 36,6336   2,19     9 2,25   2,25 144,6903 4,315344
17-18 5,17 65,49873 16,82 1,48 5,39 93,1392 23,04 2,19         33,5 33,5 217,1379 6,476071
18-19 8,14 103,12566 16,82 1,48 7,36 127,1808 23,04 2,19             255,3065 7,614435
19-20 8,2 103,8858 16,82 1,48 5,8 100,224 23,04 2,19             229,1098 6,833128
20-21 0,27 3,42063   1,48 5,86 101,2608   2,19             119,6514 3,568566
21-22 0,27 3,42063   1,48 4,99 86,2272   2,19             104,6178 3,120194
22-23 0,27 3,42063     4,84 83,6352                 87,05583 2,596413
23-24 0,25 3,16725     2,35 40,608                 43,77525 1,305583
                              3352,927 100.00

 

Час максимального  водопотребления – с 18 до 19.

 
 

2. Выбор режима работы насосной станции II подъема

     Выбор режима работы насосной станции II подъема определяется графиком водопотребления города (рис.1). В те часы, когда подача НС больше водопотребления поселка, избыток воды поступает в бак водонапорной башни, а в часы когда подача  НС меньше водопотребления поселка, недостаток воды поступает из бака водонапорной башни. Для обеспечения минимальной ёмкости бака график подачи воды насосами стремятся приблизить к графику водопотребления.  Назначаем число ступеней работы насосной станции II подъема - 3.

     Максимальный общий расход по городу = 7,61 %. 1 ступень подает 2,5 % расчетного суммарного расхода, 2 ступени – 5 %, 3 ступени – 7,5 %.

 

     Таблица 2. Водопотребление и режим работы насосов

часы водопотр % подача % в бак % из  бака % остаток % время раб кол-во нас
0-1 1,01 1,25 0,24   0,24 30мин 1
1-2 1,18 1,25 0,07   0,31 30мин 1
2-3 0,27     0,27 0,04    
3-4 0,79 1,25 0,46   0,5 30мин 1
4-5 1,58 1,25   0,33 0,17 30мин 1
5-6 2,58 2,5   0,08 0,09 60мин 1
6-7 3,89 4,17 0,28   0,37 50мин 2
7-8 7,32 7,5 0,18   0,55 60мин 3
8-9 5,93 5,62   0,31 0,24 45 мин 3
9-10 6,18 6,25 0,07   0,31 50мин 3
10-11 4,35 5 0,65   0,96 60мин 2
11-12 5,42 5   0,42 0,54 60мин 2
12-13 7,12 7,54 0,38   0,92 60мин 3
13-14 7,12 6,25   0,87 0,05 50мин 3
14-15 5,25 5,625 0,375   0,425 45 мин 3
15-16 4,18 5 0,82   1,275 60мин 2
16-17 4,32 4,17   0,15 1,125 50мин 2
17-18 6,48 6,25   0,23 0,895 50мин 3
18-19 7,61 7,33   0,28 0,615 58мин 3
19-20 6,83 6,37   0,455 0,16 50мин 3
20-21 3,57 3,75 0,18   0,34 45мин 2
21-22 3,12 3,38 0,213   0,55 35мин 2
22-23 2,59 2,29   0,31 0,24 55мин 1
23-24 1,31 1,07   0,24 0,00 26мин 1
 

     Максимальный  остаток в баке = 1,275 %. Определим емкость бака водонапорной башни:

     Vбб = 1,275*3352,927/100 = 42,75 м3.

     Принимаем башню V=50м3 .

 

3. Выбор схемы сети водоснабжения

     В качестве источника водоснабжения выбрана река населенного пункта. Сеть проектируется на 3 кольца. От насосной станции II подъема вода подается в город по двум водоводам длиной 1000м. Точка «запитки» сети – узловая точка 1. От узловой точки 6 до башни ведут 2 водовода длиной 100 метров.

     Промышленное предприятие получает воду из городской сети для хозяйственно-питьевых целей от узловой точки 2. Глубина заложения труб - 2 метра.

     На  участках пути устраивают пожарные гидранты, максимальное расстояние между которыми 150 метров. В самой низкой точке каждого пути устраивают сухой и мокрый колодцы. Для удаления воздуха, скапливающегося в повышенных точках водоводов и магистральной сети, устраивают воздушные вантузы.

  Давление воды в напорных водопроводных трубах обуславливает появление сил, направленных нормально к их стенкам и вызывающих растягивающие напряжения. Эти силы возникают в местах поворота линий, а также в некоторых узлах сети, в частности в местах ответвлений. Стыки раструбных труб не рассчитаны на сопротивление продольным растягивающим усилиям, и для них в указанных случаях необходимо устраивать упоры, воспринимающие эти усилия. Упоры выполняются конструктивно в виде бетонных или кирпичных массивов, в которые упираются соответствующие фасонные части. Упоры можно устраивать в колодцах или прямо в земле.

4. Гидравлический расчет сети

4.1. Определение  расчетных расходов по участкам

 

     Для схемы с башней в конце или  середине сети расчет производится на три случая:

      1. случай максимального водоразбора;
      2. случай максимального транзита воды в бак водонапорной башни;
      3. случай пожаротушения при максимальном водоразборе.

     Согласно  данным таблиц 1 и 2 суммарного водопотребления и подачи воды насосами, определяем час максимального водопотребления (с 18-19 часов) и час максимального транзита (с 13-14 часов).

     Расход  воды в расчетный час слагается  из равномерного распределенного расхода (по районам) и сосредоточенного –  промышленные предприятия, поступление  в бак, расходы на пожаротушение (в зависимости от расчетного случая) и расхода воды на поливку улиц и зеленых насаждений.

     Перед назначением расчетных расходов по участкам определяются удельные и  путевые расходы каждого участка  сети.

 

Удельный  расход определяется:

     q уд = Qравн распр/Sl,     л/с*пог. м,

    где Qравн распр – равномерно распределенный расход по району в расчетный час, л/с;

     Sl – суммарная длина участков водопроводной сети района, м.

 
 
 
 
 
 

Таблица 3. Трассировка сети

    
участок расчетные длины
м
1-2 610
2-3 700
3-4 240
4-5 400
5-6 740
6-7 280
7-8 450
8-1 680
3-8 860
4-7 710
 

                                                                                                  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
район Q мах Lрасч
м3 в час м
1 113,4 1695
2 141,9 3895
       
 
qуд 1 р-на 0,0669 м3/час
qуд 2 р-на 0,0364 м3/час 
 
 

Путевые расходы определяются:

       Qп = q уд* l, л/с
 

Таблица 4. Путевые расходы городской водопроводной сети

 
участок L,м Qпут
1-2 610 6,17
2-3 700 7,08
3-4 240 2,43
4-5 400 7,43
5-6 740 12,27
6-7 280 5,20
7-8 450 4,55
8-1 680 6,88
3-8 860 8,70
4-7 710 10,19
 
 
 
 

Узловые расходы:

  q узл = 0,5*S q примык.пут + Qсоср
 

  Во 2 узел добавляем расход на производственные нужды промышленного предприятия.

 

Таблица 5. Узловые расходы

№ точек qузл,м3/час
1 6,53
2 6,63
3 9,11
4 10,03
5 9,85
6 8,73
7 9,97
8 10,07
 

      После определения узловых расходов на расчетных схемах стрелками намечаем направление потоков по каждому участку сети, стараясь подать воду ко всем точкам по кратчайшему пути. Соблюдая условие: сумма входящих – равна сумме выходящих из узла расходов. S q = 0. При назначении схемы распределения потоков учитывают требование бесперебойности подачи воды потребителю. Расходы обратно пропорциональны длинам, по которым они распределяются.

4.2. Определение  диаметров участков сети

 

     Для определения диаметров участков водопроводной сети необходимо вычислить расходы воды по этим участкам. Диаметры участков водопроводной сети с учетом экономических факторов для случая максимального водопотребления.

Приложение 

     После назначения диаметров участков производится гидравлическая увязка сети. 

4.3. Гидравлический расчет водопроводной сети

     Увязка  сети для случая максимального водоразбора  должна производиться по методу профессора В.Г. Лобачева. Увязку сети производят до тех пор, пока невязка в кольцах  будет не более ±0.5 м, а по контуру  - не более ±1м.

     Таблица 6

      
Увязка сети при  максимальном водоразборе

 
№ кольца участок L, м Предварительное распределение расходов
q, л/с d, мм v, м/с К S=АLK Sq h=Sq2, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 1,2 610 26,11 200 0,73 1,021 0,004197 0,109571 2,8609
2,3 700 19,48 150 0,99 1,057 0,022136 0,431211 8,4
3,8 860 17,4 150 0,89 1,057 0,027837 0,484368 -8,428
8,1 680 35,67 200 1,03 1 0,004794 0,171001 -6,0996
                 
                1,196151 -3,2667
                  1,365504627
2 8,3 860 17,4 150 0,89 1,057 0,027837 0,484368 8,428
3,4 240 27,77 200 0,82 1,011 0,001796 0,049867 1,3848
4,7 710 5,19 100 0,51 1,057 0,141283 0,733256 3,8056
7,8 450 8,2 100 0,8 1,081 0,082317 0,675 -5,535
                 
                1,942491 8,0834
                  -2,08067905
3 7,4 710 5,19 100 0,51 1,057 0,141283 0,733256 -3,8056
4,5 400 12,55 150 0,64 1,057 0,013409 0,168287 2,112
5,6 660 2,7 100 0,26 1,244 0,150288 0,405778 1,0956
6,7 280 3,42 100 0,33 1,113 0,059847 0,204678 -0,7
                   
                1,511999 -1,298
                  0,429233016