Водоснабжение населённого пункта и прилегающего с/х комплекса

                                           Содержание                                                  стр.                                

Введение 

1.Определение  расчётного водопотребления объекта  водоснабжения………

   1.1.Определение суточных расходов воды…………………………………..

   1.2.Определение часовых расходов воды……………………………………

2.Выбор схемы  водоснабжения и трассировка  водопроводной сети………..

3.Гидравлический  расчет водопроводной сети……………………………….

   3.1. Определение расходов воды, отбираемых на участках магистральных

   трубопроводов (путевые расходы)…………………………………………….

   3.2. Определение  узловых расходов воды…………………………………….

   3.3. Предварительное  потокораспределение………………………………….

   3.4. Гидравлическая увязка кольцевой  водопроводной сети………………..

   3.5. Гидравлический расчет тупиковой сети и напорных водоводов……….

   3.6. Расчет пьезометрических отметок и свободных напоров……………….

4. Проектирование  водонапорной башни……………………………………….

   4.1. Определение высоты водонапорной башни………………………………

   4.2. Определение объёма бака башни и его параметров……………………..

5. Проектирование  резервуара чистой воды……………………………………

   5.1. Определение  объёма резервуара………………………………………….

   5.2. Определение  основных размеров РЧВ……………………………………

6. Проектирование водозаборных скважин…………………………………….

7. Назначение зон санитарной охраны………………………………………….

8. Деталировка  водопроводной сети…………………………………………….

 Литература…………………………………………………………………………

  Введение

   Водоснабжение инженерных   сооружений - сложный  комплекс, задачей которых является подача воды на большие расстояния, на обширные территории с неравномерно размещёнными потребителями и неравномерным водопотреблением как в течении суток так и года. В настоящее время широкое использование  получили новые  методы  гидравлического расчета устройств,  применение  прогрессивных  конструкций  и совершенной технологии производства строительных работ, внедрение электронно-вычислительных машин и автоматических систем управления с целью обеспечения наиболее экономичного режима   эксплуатации  водопроводов.  При  проектировании источников и площадок водопроводных сооружений особое внимание  уделяется  выполнению  водоохранных  мероприятий и требований санитарной защиты.

   В  данном  курсовом  проекте  необходимо запроектировать водопроводную сеть населенного пункта, состоящего из жилой зоны, ремонтно-механических мастерских  и  животноводческого  комплекса.  При  этом  для  забора  воды  используется  подземный источник водоснабжения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Определение расчётного водопотребления

объекта водоснабжения 

1.1.Определение суточных расходов воды

     При проектировании системы водоснабжения  необходимо, прежде всего, установить качество и количество воды, требуемое потребителям. В качестве основного показателя водопотребления принимается средний суточный расход.

где: N –количество жителей жилой застройки,

     qх\п – среднесуточная норма водопотребления, т.е. количество воды, расходуемое потребителем в течении суток (л/сут*1чел).

   Норму хозяйственно-питьевого водоснабжения  в населенных пунктах принимают в зависимости от степени благоустройства района жилой застройки.

    В  данном населённом пункте вторая  степень благоустройства:          qх\п.=160 л/сут*1чел. 

   Численность населения N= 3500  чел.

   Вычислим  средний суточный расход: 

                                                  (1.1)                  

   Проектируемый водопровод рассчитывают на пропуск  максимального (минимального) суточного расхода в соответствии с режимом работы водопроводных сооружений.

     Расчётные расходы воды в сутки  наибольшего  и наименьшего  водопотребления определяются по формулам:

                                                                        (1.2)                                                               

                                                                          (1.3)                    

где: К_{сут.макс.} и   К_{сут.мин.} – соответственно максимальный и минимальный коэффициенты неравномерности, которые принимаются по [3] .

   Коэффициенты  принимаются в зависимости от степени благоустройства районов жилой застройки населенного пункта, изменения водопотребления по сезонам года и дня, режима работы промышленных предприятий.

   Примем:         К_{сут. макс.} =1,2 и К_{сут. мин}   =0,7  

    Тогда:           

Расходы воды на нужды животноводческого  комплекса:

                                             (1.4) 

где: N –количество голов крупного рогатого скота,(N = 1100 голов)

         q – норма водопотребления на 1 голову. Для коров молочной породы принимаем q=100 л/сут.

Суточный  расход воды на полив зелёных насаждений: 

                                                                                    где:    N –количество жителей, (N = 3500 чел)

      q – норма расхода воды на полив.

В проекте  принимаем удельное среднесуточное за поливочный сезон потребление в расчете на одного жителя: q _пол=7л/сут. 
 

   1.2.Определение часовых расходов воды

   Расход воды  в течение суток происходит неравномерно. Поэтому для построения общего суточного графика  водопотребления из сети, необходимо определить  часовые   расходы воды каждым потребителем, а затем проссумировать их.  Для   населённых    пунктов   часовые    расходы определяются с учётом коэффициентов часовой неравномерности водопотребления: максимального Кч.макс. и минимального Кч.мин., которые вычисляются по формулам:

   Кч.макс.=άмакс* βмакс 

   Кч.мин.= άмин * βмин 

где ά – коэффициент, учитывающий степень благоустройства и другие местные условия (принимают άмакс= 1,3 , άмин= 0,5 );    

     β– коэффициент, учитывающий количество жителей в населённом пункте (принимаем:    βмакс= 1,533 ,   βмин=0,167 ).

   Коэффициенты  часовой неравномерности:

   Кч.макс= 1,3*1,533 = 1,99 ;

   Кч.мин.= 0,5*0,167 = 0,08 ;

     Максимальный и минимальный часовые расходы из водопроводной сети, м³/час, определяют по формулам: 

   Тогда:

               1,99*672/24=55,72 м³/час,   

            0,08*672/24=2,24 м³/час. 

   По  максимальному коэффициенту часовой  неравномерности Кч.макс=1,99 принимается соответствующий типовой график распределения расходов по часам суток (таблица 1.1). 

   Таблица 1.1. Распределение расходов воды по часам суток.

   По  данным таблицы 1.1 строится ступенчатый график водопотребления                                                                                                                     

   (Рис. 1.1).

   Расчет  режима работы насосной станции второго  подъема и подачи водонапорной башни.

   В данном курсовом проекте принята  двухсторонняя система питания, поэтому необходимо вычислить, сколько  воды будет поступать от каждого водопитателя отдельно. Это можно определить путем совмещения графиков водопотребления и работы насосной станции 2-го подъема.

   Режим работы насосной станции 2-го подъема  чаще принимают в 2 ступени, это позволяет  уменьшить регулирующий объем водонапорной башни. Назначение графика работы насосной станции второго подъема является многовариантной задачей.

   При расчете режима работы насосной станции второго подъема используем «диаграмму общего расхода воды населением». Назначим подачу   на первой  ступени  в размере 1,03%. В данном количестве НС- II подаёт воду в течении 6 часов в сутки .Следовательно в течении остальных 18 часов вода подаётся в количестве 5,21%.

   Подача  насосной станции второго подъема  составит:

   qнсІІ = qІІ*Qсут.общ /(100*3,6)=5,21*864,52/(100*3,6)=12,5 л/с

где: qІІ - подача на второй  ступени в %;

     Qсут.общ  - общее суточное водопотребление посёлка.

     Производительность водонапорной башни для часа максимального водопотребления составит:

   q_б.=qmax–qн.с.2=19,36 – 12,5=6,86 л/с

где: qmax - расход воды в час максимального водопотребления,     

     qнсІІ   - подача насосной станции.  

 2.Выбор  схемы водоснабжения  и трассировка

   водопроводной сети 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Выбор схемы водоснабжения  и трассировка

   водопроводной сети

     Водопроводная сеть – один из основных элементов системы водоснабжения, который непрерывно связан с другими водопроводными сооружениями и предназначена для распределения воды между отдельными потребителями. Она должна обладать достаточной пропускной способностью, обеспечивающей подачу заданного количества воды ко всем местам потребления под необходимым напором; надежностью работы; экономичностью. Выполнение этих требований достигается в результате правильного выбора конфигурации сети в плане, схемы питания, материала труб и их диаметра для каждого участка.

   Проектирование водопроводной сети ведут в следующей последовательности

• трассируют сеть и устанавливают схему питания;
• намечают узловые точки и определяют величины отборов воды из них при заданных условиях работы сети;
• определят диаметры труб расчётных участков сети и потери напора на них;

   Трассировкой  водопроводной сети называют придание ей в плане определённого геометрического начертания, которое зависит от планировки объекта водоснабжения, рельефа местности и размещения на его территории отдельных водопотребителей.

   Расстояние  между продольными магистральными трубопроводами должна составлять не более 300-500 м, а перемычек не более 800 м.

   По  форме сети делятся на кольцевые, т. е. состоящие из одного или нескольких замкнутых контуров,  и тупиковые (разветвлённые).

   Кольцевые сети имеют преимущество перед тупиковыми, т. к. гарантируют надёжную и бесперебойную подачу воды, имеют меньший диаметр труб и обеспечивают циркуляцию воды. Для большинства объектов водоснабжения, сети  проектируется кольцевыми, особенно, когда система объединена с противопожарной.

     В нашем случае принимаем кольцевую систему водоснабжения, а отдельно стоящие потребители (ремонтно-механические мастерские и животноводческий комплекс) соединяем с кольцевой сетью тупиковыми водопроводами.

   Схема водоснабжения и трассировки  водопроводной сети представлена на рисунке 2.1 
 
 
 
 
 

3. Гидравлический расчет водопроводной сети 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   3. 1 Определение расходов воды, отбираемых на участках магистральных трубопроводов (путевые расходы)

   После трассировки магистральную водопроводную сеть разбивают на расчётные участки. Узлы сети намечают в точках подключения водоводов от насосной станции и от водонапорной башни, а также в местах отбора воды крупными потребителями и местах устройства пересечений и ответвлений магистральных линий. 

   Расходы воды, отбираемые на участках магистральных  трубопроводов, определяются из выражения:

   q_пут.i = q_уд ∙ L_i, л/с,

где: q_уд – удельный расход (расход, приходящийся на единицу длины водопровода), л/с∙м;

      L_i – длина участка, м.

   q_уд=qх/п /3,6∙ΣL,  л/с∙м,

где: ΣL- общая длина всех рассчитываемых участков;

    qх/п-хозяйственно питьевой расход в час максимального водопотребления ;

   q_{уд = 57,12/3,6*2625=0,00604} л/с∙м,

Результаты  расчетов путевых расходов сводим в таблицу 3.1.

                            Таблица 3.1. Определение путевых расходов.  

   3.2. Определение узловых расходов воды

   Узловые расходы условно принимаются  постоянными, не зависящими от напора в водопроводной сети и определяются по формуле:

   q_уз. = 0,5* Σ q_пут.i + Q_к.п., л/с

где: Σ q_пут.i – сумма путевых расходов на i-ых участках, прилегающих к  узлу, л/с;

      Q_к.п - расход воды крупными водопотребителями из узла, л/с.                                                                                                                                           

Расчет  узловых расходов воды сводим в таблицу 3.2.

       Таблица 3.2.  Определение узловых расходов   

   Крупные потребители:

   1. Ремонтно-механические мастерские  – Qсут.макс=1,49 л/с

   2. Животноводческий комплекс – Qсут.макс= 2,0 л/с

   Проверкой правильности нахождения узловых расходов является равенство их суммы расходу воды в час максимального водопотребления:

   q max =Σ q_уз.=19,36л/с

   Зная  узловые расходы  можно сделать  предварительное потокораспределение в кольцах, по результатам которого делается гидравлический расчёт кольцевой сети.  

   3.3. Предварительное потокораспределение

   После вычисления узловых расходов и определения  подачи водопитателей осуществляется предварительное потокораспределение, целью которого является выявление направлений движения воды в линиях сети и определение линейных

расходов. Количество воды, подаваемое в водопроводную сеть водопитателями должно быть равно количеству воды, отбираемое потребителями. Намечаем линейные расходы таким образом, чтобы для каждого узла было справедливо тождество:

   Σq_i=0;

где Σq_i – сумма поступающих в i-тый узел и уходящих из него расходов воды.

   Поступающие в узел расходы принимаются со знаком “+”, уходящие со знаком “-” . Результаты предварительного потокораспределения приведены на рисунке 3.1. 

3.4. Гидравлическая увязка  кольцевой водопроводной  сети.

   По  результатам предварительного потокораспределения  делается гидравлическая увязка кольцевой сети, результат которой сводится в таблицу 3.3.

   Основные  расчётные формулы:

   S=K*L*A*10^-6, м²/с²

   где: S – сопротивление участка,

           К – поправочный коэффициент  к значениям удельных сопративле-        ний,

           А – удельное сопротивление ,

           L – длина участка,

   h=S*q², м

     где:  h – потери напора,

           S – сопротивление участка,

            Q – расход на участке,

   V=Q/ω, м/с

   где: V – скорость потока на участке,

            Q – расход на участке,

            ω – площадь поперечного сечения трубы,

   ∆q=±Σ∆h/2*Σ(S*q), л/с

     где: ∆q – поправочный расход,

   q*=q±∆q*, л/с

   q**=q*±∆q**, л/с 

    где: q* - расход на участке при первом исправлении;

     Знак поправочного расхода означает, какие участки сети перегружены. Если знак «-», то перегружены участки, по которым вода течёт против  часовой стрелки, если знак «+», то перегружены участки, по которым вода течёт по часовой стрелке. Поэтому необходимо снять с перегруженных участков расход воды равный ∆q по модулю и прибавить к недогруженному участку в объёме ∆q. Расчёт проводится до тех пор, пока невязка станет допустимой в каждом кольце, то есть ∆h≤±0,5м.

    Таблица 3.3. Гидравлический расчет кольцевой сети