Водоснабжение населенного пункта

_{Федеральное  агентство по образованию}

_{Государственное образовательное  учреждение высшего  профессионального  образования}

_{«УФИМСКИЙ ГОСДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»}

 

_{Кафедра  «Водоснабжение и  водоотведение»}

 

 

 

 

_{КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ}

_{По  специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение»}

 

_{Водоснабжение населенного пункта}

    _{________________________}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

₂₀₁₂

_{Содержание:}

_{1. Введение………………………………………………………………………...3}

_{1.1. Исходные данные………………………………………………………….….3}

_{2. Выбор схемы водоснабжения населенного пункта и   трассировка}

_{сети………………………………………………………………………………….4}

_{3. Определение водопотребления, режима работы НС и ВБ………………….5}

_{3.1. Определение водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды……...5}

_{3.2. Определение водопотребления коммунальными предприятиями….........5}

_{3.2.1. Определение водопотребления банно-прачечным комбинатом………..5}

_{3.2.2. Определение водопотребления гостиницей……………………………...6}

_{3.2.3. Определение водопотребления школой-интернатом……….…………...6}

_{3.3. Определение водопотребления промышленным предприятием………....7}

_{3.3.1. Определение расходов на хозяйственно-питьевые нужды на промышленном предприятии……………………………………………………..7}

_{3.3.2. Определение душевых расходов на промышленном предприятии….....8}

_{3.4. Определение расходов на поливку улиц. …………………….…………….9}

_{3.5. Определение производительности, ориентировочного напора}

_{насосов и емкости  резервуара ВБ………………………….…………………..…9}

_{4. Расчет водопроводной сети населенного пункта…………………………...11}

_{4.1. Подготовка водопроводной сети к расчету………………………………..11}

_{4.1.1. Случай максимального хозяйственно-питьевого водопотребления…..11}

_{4.1.2. Случай максимального хозяйственно-питьевого}

_{водопотребления и пожаротушения…………………………………………….12}

_{4.1.3. Случай максимального транзита воды в бак……………….…………...13}

_{4.2. Назначение диаметров труб на участках водопроводной сети и}

_{водоводах хозяйственно-питьевого  водопотребления………………………...16}

_{4.3. Гидравлический расчет водопроводной кольцевой сети.………………...17}

_{5. Совместная работа сети, НС и ВБ………………………………………….....20}

_{5.1. Определение пьезометрических отметок и свободных}

_{напоров в узлах  сети….…………………………………………………………...20}

_{5.2. Результаты увязки сети……………………………………………………....25}

_{5.3. Построение пъезокарт……………………………………………….….……29}

_{5.4. Анализ совместной работы сети и НС-2………………………….…….….29}

_{6. Колодцы прямоугольные водопроводные из кирпича и бетона для труб}

_{Dy=50-600 мм.…………………………………………………...………………....30}

_{6.1. Проектирование водопроводного колодца…………………..……………31}

_{6.2. Пример расчета водопроводного колодца 26………………………………31}

_{7. Список использованной литературы……………………………….………....32}

 

 

 

 

 

 

 

 

_{Введение}

 

 

_{Строительство водопроводных  сетей и водопроводов населенных мест и  промышленных предприятий  связано с большими затратами материалов и общих затрат на весь комплекс систем водоснабжения. Поэтому  проектирование водопроводных сетей должно проводится с технико-экономическим обоснованием принимаемых решений и базироваться на строгом соблюдении действующих нормативных документов и новых методов расчета.}

_{Оперативному  и качественному  решению этих задач  должно способствовать применение вычислительной техники.}

 

_{Исходные  данные}

 

_{Номер плана населенного пункта (М 1:20000)…………………………………. .4}

_{Место расположения………..………………………………………..Куйбыш.обл.}

_{Максимальное  количество этажей застройки………………………………….. 6}

_{Плотность населения  тыс. чел./км² (район А/район Б)…….......................27/18}

_{Норма водопотребления, л/(чел. сут)…………………………..………………250}

_{Ширина улиц, м………………………………………………….……………..27,00}

_{Вид покрытия в  отношении ко всей площади квартала, %:}

_{кровля и асфальтово-бетонные покрытия……………………………...50,00}

_{булыжные мостовые…………………………………….........................15,00}

_{грунтовые поверхности……………………………………….………….15,00}

_{газоны………………………………………………………………………20,00}

_{Средняя глубина  заложения грунтовых вод,м………………........................4,50}

_{Геологические данные:}

_{растительный слой, м……………………………………….……………….0,4}

_{супесь, м……………………………………………………….……………...3,0}

_{суглинок, м…………………………………………………………………...2,5}

_{песок, м………………………………………………………….……….……---}

_{глина, м……………………………………………………………………….4,0}

_{На территории населенного пункта находятся:}

_{Промышленное  предприятие  № 42}

_{Банно-прачечный  комбинат (БПК)}

_{Школа-интернат}

_{Общежитие}

_{Дополнительные  данные:}

_{длина напорных водоводов, км……………………...……………………3,52}

_{длина всасывающих водоводов, км…………………………...………….0,23}

_{отметка земли у насосной станции, м……………………….................17,37}

 

 

 

 

1. _{Выбор схемы  водоснабжения  населенного пункта и трассировка сети}

 

_{Территория населенного  пункта небольшая, рельеф местности умеренный, этажность застройки  по всему объекту  одинакова. Учитывая эти факторы принимается  однозонная схема водоснабжения с одной насосной станцией второго подъема (НС II) и башней в конце сети. Место расположения водонапорной башни (ВБ) в самой высокой и наиболее удаленной точке от насосной станции.}

_{Рисунок 1. Трассировка сети.}

_{Выбор трассы водопроводной сети производится с учетом возможности подачи воды к отдельным крупным потребителям более коротким путем. Сеть охватывает всех потребителей и обладает достаточной степенью надежности. Один из основных путей повышения надежности сети – это ее кольцевание. Прокладка основных магистралей в соответствии с}

_{расположением основных потребителей воды. Сеть имеет минимальную  протяженность участков: линии наружного  контура сети обеспечивает двухстороннее питание  потребителей, т.е. наружные магистральные линии и перемычки находятся внутри городской застройки. Магистральные линии прокладывают по наиболее возвышенным точкам территории, чтобы обеспечить достаточные свободные напоры в распределительной сети.}

_{В соответствии с п. 8.10. СНиП 2.04.02-84 разделение водопроводной сети на ремонтные участки должно обеспечивать при выключении одного из участков  отключение не более пяти пожарных гидрантов и подачи воды потребителям, не допускающие перерыва в подаче воды. Длина магистральных участков 100…800 м, расстояние между магистралями 300…600 м. Учтена также возможность расширения части города (трассировка сети приведена на рисунке 1).}

 

 

_{2. Определение водопотребления, режима работы НС и ВБ}

 

_{2.1. Определение водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды}

 

       _{Количество жителей населенного пункта определяется по формуле:}

_{N=F ∙ P ;}

_{где:   F – площадь населенного пункта;}

         _{P – плотность населения.}

 

_{Для района А:    NA=1,33∙27000=35910 чел.}

_{Для района Б:     NБ=2,23∙18000=40140 чел.}

_{N=35910+40140=76050 чел.}

 

_{Расчетное (среднее за год)  водопотребление:}

                  

 

_{где: qж – норма водопотребления, л/чел.сут.}

 

_{Расчетный расход воды в сутки наибольшего  водопотребления:}

 

_{где: kсут.мах – максимальный коэффициент суточной неравномерности.}

 

_{Максимальный расчетный часовой расход:}

 

 

_{где: kчас.мах – максимальный коэффициент часовой неравномерности.}

 

 

_{где:  amax – коэффициент учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятия и другие местные условия,  amax = 1,2…1,4;}

        _{bmax – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте.}

                                        

 

 

 

 

 

 

_{2.2. Определение водопотребления коммунальными предприятиями}

 

_{2.2.1. Определение водопотребления банно-прачечным комбинатом}

 

 

_{Принимается время  работы банно-прачечного комбината  16 часов – с 7 до 23. Норма расхода воды в бане при мытье в мыльной с тазами на скамьях с приемом оздоровительных процедур [2] - 290 л.}

_{Коэффициент неравномерности  водопотребления  бани kБ = 1.}

 

_{Суточное водопотребление  бани:}

 

                 

 

 

_{где: nБ – количество мест в бане;}

       _{qБ – норма расхода воды, л;}

       _{tБ – время работы бани, ч.}

 

_{Часовой расход в бане определяется по формуле:}

           

 

 

_{Услугами прачечной  пользуются Nпрач = 18000 человек. Количество белья в кг, поступающее в прачечную за одну смену, определяется по формуле:}

             

 

 

_{где: апр – количество белья, поступающее в прачечную за одну смену, кг/смен.}

 

_{Суточное водопотребление  бани составит:}

                       

        

 

_{где: nсм – количество смен работы прачечной.}

       _{qпр. – норма расхода воды на 1 кг. сухого белья.}

 

_{Часовой расход воды в прачечной  определяется по формуле:}

          

 

 

_{где:  Кпр – коэффициент неравномерности водопотребления прачечной;}

         _{tпр – количество часов работы прачечной, ч.}

 

_{2.2.2. Определение водопотребления общежитием}

 

_{Суточное водопотребление  общежития определяется по формуле:}

                    

 

 

_{где: qо – норма водопотребления общежития с душами при всех жилых комнатах, л/сут  жителей;}

        _{nо – число жителей в общежитие.}

 

 

 

 

_{2.2.3. Определение водопотребления школой-интернатом}

 

 

_{Суточное водопотребление  школой-интернатом определяется по формуле:}

                

 

 

_{где: qшк-инт – норма водопотребления школой-интернатом, л/сут на 1человека.}

      _{nшк-инт – число учащихся.}

 

 

 

 

_{2.3. Определение водопотребления промышленным предприятием}

 

 

_{Общее водопотребление  промышленного предприятия  складывается из расходов на хозяйственно-питьевые нужды, душевые нужды  и технологические  расходы.}

 

 

 

 

_{2.3.1. Определение расходов на хозяйственно-питьевые нужды на промышленном предприятии}

 

_{Нормы расхода  воды на хозяйственно-питьевые нужды и коэффициенты водопотребления  в холодных и горячих  цехах:}

_{в горячих цехах:  qк-н = 45 л/чел.смен.    kН = 2,5;}

_{в холодных цехах: qк-н = 25 л/чел.смен.  kН = 3.}

 

_{Водопотребление на хозяйственно-питьевые нужды в смену  в цехе определяется по формуле:}

                                                    

 

 

_{Расчет водопотребления  промышленным предприятием на хозяйственно-питьевые нужды сведен в таблице 2.1, м³/смен.}

 

_{Таблица 2.1.}

Наименование  цеха	1 смена	2 смена	3 смена
Горячий цех	320∙45/1000=14,4	360∙45/1000=16,2	280∙45/1000=12,6
Холодный  цех	480∙25/1000=12	540∙25/1000=13,5	420∙25/1000=10,5

 

_{Распределение сменного водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды по часам смены в процентах сменного расхода в зависимости от коэффициента неравномерности КН приведен в таблице 2.2.}

 

 

_{Таблица 2.2.}

КН	Часы  смены
	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-8,5
КН=2,5	0	12,05	12,05	12,05	12,05	12,05	12,05	12,05	15,65
КН=3	0	6,25	12,50	12,50	18,75	6,25	12,50	12,50	18,75

 

 

 

 

 

_{2.3.2. Определение душевых расходов на промышленном предприятии}

 

 

_{Расход воды на душевые нужды  определяется с учетом числа устанавливаемых  душевых сеток, количество которых определяется в зависимости от санитарной характеристики производственных процессов в цехах предприятия.}

_{Расход воды через  одну душевую сетку  групповых душевых  в течении 45 минут (продолжительность  пользования душем  после окончания  смены) составляет qдуш = 375 л. Таким образом, сменный душевой расход на промышленном предприятии определится по формуле:}

                                                                                                                                             

 

 

_{где: Ni – количество работающих в цехах с i–ой санитарной характеристикой технологического процесса;}

        _{ni – расчетное количество человек на одну душевую сетку в цехах с}

       _{i –ой санитарной характеристикой технологического процесса.}

 

_{Определение сменных душевых расходов в зависимости от характеристики технологического процесса дается в таблице 2.3.}

 

_{Таблица 2.3.}

Санитарная  характеристика технологического процесса	Кол-во человек на одну душевую  сетку	1 смена	2 смена	3 смена
Процесс:
Не вызывающий загрязнения (60%)	15
Вызывающий  загрязнения (40%)	17
Итого		29,1	32,8	25,5

 

_{Распределение душевого расхода по часам смены при общем количестве душевых сеток более тридцати следует производить согласно таблице 2.4.}

 

_{Таблица 2.4.}

	Часы  смены
	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-8,5
Расход  в % от душевого	-	-	-	-	13,5	13,5	13,5	13,5	46

 

 

 

 

_{2.4. Определение расходов на поливку улиц.}

 

 

_{При отсутствии данных о площадях потребления воды в расчете на одного жителя, согласно примечанию 1 к п. 2.3 [1], следует принимать 50…90 л/сут. Тогда расход на поливку улиц для рассматриваемого населенного пункта определится из формулы:}

 

 

 

_{Предусматривается поливка автомашинами в течении 15 ч только в часы минимального водопотребления (0…7 ч; 12…14 ч; 18…24 ч).}

 

_{Часовой поливной расход определится  по формуле:}

 

 

_{После определения  городского водопотребления  по всем статьям затрат составляется таблица распределения расходов воды по часам в сутки максимального водопотребления (табл. 2.5, графы 1…20).}

 

 

 

 

_{2.5. Определение производительности, ориентировочного напора насосов и емкости резервуара ВБ.}

 

 

_{По таблице 3.5 строится ступенчатый график водопотребления по часам суток. По этому графику необходимо наметить режим работы насосов. Назначение режима работы насосов следует производить с учетом имеющихся рабочих характеристик насосов в каталогах, графика водопотребления и следующих трех условий:}

1. _{Подача  воды  водонапорной  башни (ВБ) в час  максимального водопотребления не должна превышать 8…15 % от максимального водопотребления;}
2. _{Величина   максимальной   транзитной   подачи   в   бак  ВБ  не должна превышать 25…30 % от расхода в рассматриваемый час;}
3. _{Суммарная  емкость  бака  ВБ  не  должна превышать 2…6 %, а при одноступенчатой работе насосов 8% расчетного суточного водопотребления.}

 

_{С учетом первого  условия намечается верхняя ступень работы насосов 1350  м³/час. Максимальное водопотребление в час составляет 1554,68 м³/час. Тогда расчетный расход из бака ВБ в этот час будет 204,68 м³/час.}

_{Для данного графика  водопотребления  следует наметить работу насосов в  две ступени: два  насоса – 1350 м³/час, один насос – 794,1  м³/час (рисунок 2).}

_{Производительность  одного насоса определена с учетом коэффициента параллельности работы:}

 

 

 

 

_{Для предварительного подбора марки  насоса необходимо определить ориентировочный  напор насосов:}

 

_{Hн = Zб – Zрчв + Hб + Hв.б. + hнс + hс,}

 

_{где: Zб = 137 м  - отметка земли у поверхности ВБ.}

        _{Zрчв – отметка среднего уровня воды в резервуарах чистой воды, принимается ориентировочно ниже поверхности земли у насосной станции второго подъема на 2.5…3 метра;}

       _{Zрчв = Zнс - 3 = 131 – 3 = 128м.}

       _{Hв.б. – расчетная глубина воды в резервуаре ВБ, ориентировочно принимается 5…6 метров;}

       _{hнс – потери напора во внутренних коммуникациях насосной станции;}

      _{hс – потери напора в водоводах и водонапорной сети от насосной станции до водонапорной башни, ориентировочно определяется из расчета 2…3 метра на 1 км длины трубопроводов, м.;}

      _{Hб – расчетная высота ствола ВБ до дна резервуара, м.;}

 

                               _{Hб = Z –Zб + Hсв + hвб-дт.}

 

_{где Z – отметка поверхности земли в диктующей точке, питающейся в час максимального водоразбора от ВБ, а также наиболее удаленной от насосной станции и наиболее высоко расположенной.}

          _{Hсв – свободный напор в диктующей точке, определяемый с учетом этажности застройки по п. 2.26 [1].}

 

_{Hсв = 10 + 4×(n –1) = 10 + 4×(6-1) = 30 м.}

 

       _{hвб-дт – потери напора на участке от ВБ до диктующей точки, м.}

 

            _{hвб-дт = 0}

_{Hб= 137-137+30 =30 м.}

_{Hн = 137-128+6+2,5+30+5,1 = 52,6 м.}

 

_{По величине намеченной подачи насоса и ориентировочно определенному напору выбирается к установке на насосной станции второго подъема насосы марки Д800-57. При необходимости после более точных расчетов можно произвести регулировку их работы подрезкой рабочего колеса или изменением числа оборотов.}

_{В соответствии с намеченным графиком работы насосной станции  второго подъема  заполняются графы 21…24 таблицы 3.5.}

_{Приток воды в  бак ВБ определяется как превышение подачи НС-2 над общегородским  расходом в рассматриваемый  час. Расход воды из бака ВБ определяется как разнится между  превышающим общегородским  расходом и подачей  НС-2.}

_{Наличие воды в  каждый час в баке ВБ определяется после того, как намечен час отсутствия воды в баке.}

_{По таблице 3.5. определяется час  максимального водопотребления, максимального транзита воды в бак башни  и выполняется  проверка ранее изложенных трех условий. Все  условия выполняются.}

_{По результатам таблицы 3.5. регулирующая емкость бака ВБ составляет 1566,725 м³. Согласно п. 9.5. [1] в баке ВБ необходимо предусматривать запас на десятиминутную продолжительность тушения одного пожара при одновременном наибольшим расходе воды на другие нужды. Согласно таблице 5.5. [1] при количестве жителей 100 тыс. человек расход на 1 пожар составляет 35 л/с, т.е. необходимый пожарный запас составит:}

 

 

_{Таким образом  полная регулирующая емкость бака ВБ определится:}

 

 

_{Размеры бака ВБ определятся из соотношения:}

 

 

                                     

 

 

 

 

 

_{3. Расчет водопроводной сети населенного пункта.}

 

_{3.1. Подготовка водопроводной сети к расчету.}

 

 

_{Подготовительным  этапом расчета сети водопроводной сети является определение  путевых расходов всех участков сети для каждого случая расчета. Далее определяются узловые расходы сети и выполняется первоначальное потокораспределение.}

 

 

 

 

 

 

 

 

_{3.1.1. Случай максимального хозяйственно-питьевого водопотребления}

 

 

_{По таблице  2.5. в час максимального водопотребления (9…10 час) расход распределяется следующим образом:}

 

_{Таблица 3.1}

Вид расхода	м3/ч	л/с
Путевой расход	1425,94	396,09
Сосредоточенные расходы:
БПК	45,88	12,74
Общежитие	3,917	1,088
Школа-интернат	0,57	0,16
Пром. Предприятие	78,37	21,77
При этом:
Подача НС-2	1350	375
Подача  ВБ	204,68	56,86