43619

Проектирование водопроводной сети населенного пункта с промышленным предприятием и гидравлический расчет этой сети

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Определение расчетных суточных расходов воды. Режим расходования воды. Для этого необходимо запроектировать кольцевую сеть то есть произвести трассировку сети на генплане определить расчетные расходы от населенного пункта и промышленного предприятия объемы водонапорной башни резервуаров чистой воды а также необходимо определить расчетные режимы работы сети и расчетные расходы для них свободные и пьезометрические напоры в сети напоры насосов высоту водонапорной башни. Водопроводная сеть расположена в...

Русский

2013-10-27

599.46 KB

80 чел.

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра водоснабжения и водоотведения

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине

«Водопроводные сети»

Студент гр. СВ-09         Шанина А.Л.

    (подпись)

Руководитель                Ланге Л.Р.

    (подпись)

Новокузнецк

2012


Содержание

Введение…………………………………………………………………………….4

1 Выбор места расположения головных водопроводных сооружений и водонапорной башни. Трассировка водопроводной сети   …………………………………..5

2 Определение расчетных суточных расходов воды …………………...……….6

3 Режим расходования воды…………………………………………………..…12

4 Назначение режима работы насосной станции второго подъема……………18

5 Гидравлический расчет сети…………………………………………………....21

6 Определение свободных и пьезометрических напоров сети…………..……18

7 Определение напора насоса…………………………………………….………40

8 Деталировка сети и разработка колодца..……………………………………..42

Заключение………………………………………………………………………...44


Введение

Необходимость строительства систем водоснабжения во все времена диктовалась стремлением к улучшению жилищно-бытовых условий.

Система водоснабжения – комплекс сооружений, необходимых для обеспечения водой потребителей в необходимом количестве и требуемого качества.

Для данного курсового проекта целью является: проектирование водопроводной сети населенного пункта с промышленным предприятием и гидравлический расчет этой сети.

Для этого необходимо запроектировать кольцевую сеть, то есть произвести трассировку сети на генплане, определить расчетные расходы от населенного пункта и промышленного предприятия, объемы водонапорной башни, резервуаров чистой воды, а также необходимо определить расчетные режимы работы сети и расчетные расходы для них, свободные и пьезометрические напоры в сети, напоры насосов, высоту водонапорной башни.

В графической части курсового проекта представлены генплан населенного пункта с нанесенными сетями, пьезометрические линии для всех расчетных случаев, деталировка участка сети, по заданию руководителя, разработанный колодец, спецификация.


1 Выбор места расположения головных водопроводных сооружений и водонапорной башни. Трассировка водопроводной сети

Примем расположение водозаборных сооружений выше населенного пункта по течению реки на расстоянии от красной линии (линии застройки населенного пункта) 500 м.

Расположим водонапорную башню в самом высоком месте населенного пункта рядом с узловой точкой 3, для уменьшения высоты ствола башни.

Запроектируем водопроводную сеть, состоящую из 4 замкнутых колец. Длинные магистрали 1-4-7, 2-5-8, 3-6-9 совпадают с продольным направлением застройки населенного пункта. Короткие магистрали 1-2-3, 4-5-6, 7-8-9 перпендикулярны длинным.

Водопроводная сеть расположена в черте застройки населенного пункта, чтобы обеспечивать двухстороннее потребление воды.

Рисунок 1 – Трассировка водопроводной сети


2 Определение расчетных суточных расходов воды

Запроектируем в населенном пункте объединенную хозяйственно-питьевую систему водоснабжения низкого давления. Такая система обслуживает всех потребителей воды: жилые и общественные здания, коммунально-бытовые предприятия, промышленные предприятия, поливка улиц и зеленых насаждений в городе, а также возможные пожары.

Водопроводную сеть рассчитываем на максимальное водопотребеление.

2.1 Определение расхода хозяйственно-питьевых вод в жилых и общественных зданиях населенного пункта

2.1.1 Определение среднесуточного расхода

Среднесуточный расход хозяйственно-питьевой воды Qсут.m для города рассчитывается, как сумма среднесуточных расходов для каждого района и расход воды на нужды местной промышленности. По заданию в городе два района.

Среднесуточный расход для районов, м3/сут, рассчитывается по формуле:

где qж – удельное водопотребление на одного жителя, согласно [1, таблица 1] qж для первого района с застройкой зданиями с централизованным горячим водоснабжением принимает значения от 230 до 350 л/сут, примем равным среднему значению – 290 л/сут, для второго района с застройкой зданиями без ванн принимает значения от 125 до 160 л/сут, примем равным среднему значению – 143 л/сут;

Nж – расчетное число жителей, которое по заданию равно 65000 человек для первого района и 40000 человек для второго района.

Необходимо учесть, что при системе централизованного горячего водоснабжения, которая используется в первом районе, 40% общего расхода воды поступает из тепловой сети.

Тогда для первого района:

Для второго района:

Расход воды на нужды местной промышленности составляет 20% от суммы среднесуточных расходов для районов.

Тогда среднесуточный расход на хозяйственно питьевые нужды населенного пункта составит, м3/сут:

2.1.2 Определение расчетного расхода в сутки наибольшего водопотребления

Расчетный расход в сутки наибольшего потребления Qсут.max, м3/сут, определяется для каждого района по формуле:

где Ксут.max – максимальный коэффициент суточной неравномерности, согласно [1] значение Ксут.max варьируется в пределах от 1,1 до 1,3. Исходя из того, что чем выше благоустроенность района, тем равномернее расход воды в нем, примем для первого района Ксут.max равным 1,1, для второго района 1,3.

Тогда для первого района:

Для второго:

2.2 Определение расходы воды на полив улиц и зеленых насаждений в городе

Так как в задании отсутствуют конкретные данные о площадях по видам благоустройства, то расход воды на полив улиц и насаждений для каждого района рассчитывается по формуле, м3/сут:

где q – удельное среднесуточное водопотребление на поливку в пересчете на одного жителя, согласно [1, таблица 3, примечание 1] значение q варьируется в пределах от 50 до 90 л/сут. Примем q для первого района равным 50 л/сут, для второго 90 л/сут.

Необходимо учесть, что только 10-15% потребностей воды на поливку и мойку территории будет забираться из проектируемой водопроводной сети в целях экономии питьевой воды.

Тогда для первого района:

Для второго района:

2.3 Определение расхода воды на промышленном предприятии

Расход воды на промышленном предприятии включает в себя расходы на хозяйственно-питьевые, душевые, технологические и поливочные нужды.

2.3.1 Определение суточного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды

Расчетный суточный расход воды Qсут.х-п, м3/сут, на хозяйственно-питьевые нужды определяется по формуле:

где qг, qх – нормы расхода воды на одного рабочего в горячих и холодных цехах соответственно, согласно [2, приложение 1] qг равно 45 л/чел. смену, qх равно 25 л/чел. смену;

Nг, ∑Nx– суммарное количество работающих, соответственно в горячих и холодных цехах, за все смены, по заданию ∑Nг равно 150 человек, ∑Nx равно 400 человек.

Тогда

2.3.2 Определение расчетного расхода воды на прием душа

Расчетный суточный расход воды Qсут.д, м3/сут, на прием душа определяется по формуле:

где qд – норма расхода холодной воды на одну душевую сетку, согласно [2, приложение 3] qд равно 270 л/сетку;

Nд – количество рабочих, пользующихся душем, за сутки, которое определится следующим образом:

где 0,15 – количество работающих в процентах, пользующихся душем в холодных цехах (по заданию);

0,25 – количество работающих в процентах, пользующихся душем в горячих цехах (по заданию).

nд – расчетное количество человек на одну душевую сетку, принимается по [3, таблица 6, п.2.5] в зависимости от санитарной характеристики технологического процесса, которая по заданию 1б, значит, nд равно 15 чел/сетку.

Тогда

2.3.3 Определение суточного расхода на поливку и мойку предприятия

Суточный расход на поливку и мойку предприятия определяется по количеству поливаемой площади, количества планируемых моек в сутки и нормы водопотребления на одну поливку.

Согласно генплану площадь предприятия составляет 43000 м2, а поливаемая площадь предприятия составляет 20%. Тогда поливаемая площадь предприятия, м2, равна:

Согласно [1, таблица 3], количество планируемых моек в сутки – 2, количество воды необходимой для одной мойки составляет 1,5 л/м2.

Тогда суточный расход на поливку и мойку предприятия в сутки, м3, определится:

2.3.4 Определение расхода воды питьевого качества на технологические нужды

Согласно [10], укрупненные нормы расхода воды составляют 1,7 м3 на тонну продукции.

По заданию макаронная фабрика производит 50 тонн в сутки готовой продукции.

Тогда расход воды питьевого качества на технологические нужды, м3, составит:

2.4 Определение воды на пожаротушение

Количество одновременных пожаров зависит от количества проживаемых в городе человек. По заданию в городе проживает 105000 человек.

Промышленное предприятие расположено в черте города, тогда согласно [1, п.2.14, примечание 5], в расчетное число пожаров в населенном пункте уже включены пожары на предприятии.

Согласно [1, таблицы 5, 7, 8], расчетное количество пожаров в населенном пункте составляет 3 пожара. Расчетное количество воды на тушение одного пожара составляет 40 л/с.

Тогда общее количество воды на пожаротушение, л/с, составляет:


3 Режим расходования воды

Для гидравлического расчета сети и назначения режима работы станции второго подъема необходимо знать график водопотребления по часам суток, для чего определим режим потребления воды в течение суток.

Максимальный и минимальный часовые расходы, qч.max и qч.min соответственно, м3/ч, в сутки наибольшего водопотребления определяются по формулам:

где Kч.max и Kч.min – максимальный и минимальный коэффициенты часовой неравномерности водопотребления соответственно, которые определяются по формулам:

где αmaxи αmin–коэффициенты, которые зависят от степени благоустройства зданий, режима работы предприятий и других факторов, принимаются по [1]. Значения αmax варьируются в пределах от 1,2 до 1,4. Значения αmin варьируются в пределах от 0,4 до 0,6. По заданию в 1 районе степень благоустройства – центральное горячее водоснабжение, во 2 районе – здания с внутренним водопроводом и канализацией без ванн. Исходя из того, что чем выше степень благоустройства района, тем более равномерное потребление воды, было решено принять для первого района: αmax равным 1,2, αmin равным 0,6, для второго района: αmax равным 1,4, αmin равным 0,4.

βmax и βmin – коэффициенты, которые зависят от общего количества жителей в населенном пункте. Принимаются по [1, таблица 2], согласно которой и для первого, и для второго районов βmaxравен 1,09875, βmin равен 0,70375.

Тогда для первого района:

Для второго района:

Продолжительность максимального водопотребления Tmax, ч, рассчитывается по формуле:

где Тср – продолжительность среднего водопотребления, которая варьируется в пределах от 8 до 10 часов. Примем Тср равной 9 часам.

Продолжительность минимального водопотребления Tmin, ч, рассчитывается по формуле:

Тогда для первого района:

Для второго района:

Принимаем режим водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды на основании данных о фактических режимах работы аналогичных населенных пунктов в зависимости от максимального коэффициента часовой неравномерности Кч.max, согласно таблицы 1 методических указаний. Так как Кч.max составляет 1,3182 для первого района и 1,53825 для второго, то принимаем проценты от суточного водопотребления по таблице 1 методических указаний из колонок при Кч.max равным 1,3 и 1,5 соответственно.

Режим распределения водопотребления и работы насосной станции второго подъема по часам суток представлен в таблице 1 курсового проекта.

Хозяйственно-питьевой расход воды в процентах по часам, найденным по таблице городов-аналогов, заносим в соответствующую графу таблицы 1.

Затем находим часовой расход хозяйственно-питьевой воды в м3 по районам.

Водопотребление коммунальными и административными предприятиями принимаем по заданию. И распределяем таким образом, чтобы весь потребляемый объем воды забирался из сети в основные часы работы всех предприятий, то есть с 8.00 до 18.00 часов.

Расходы воды по часам суток на поливку было решено распределить в ночное время суток, то есть с 24.00 до 6.00 часов, согласно [1, п.2.8].

Водопотребление промышленным предприятием на технологические нужды было определено в пункте 2.3.4 и распределено равномерно в рабочие часы предприятия, то есть с 8.00 до 24.00.

Хозяйственно-питьевой расход на промышленном предприятии распределяем в соответствии с таблицей 2 методических указаний.

Душевые расходы на промышленном предприятии было решено распределить между теми часами, в течении которых рабочие принимают душ, то есть в течении первого часа после каждой смены.

Общий расход суммирует все расходы на 1 районе, 2 районе города и на промышленном предприятии.

По данным таблицы 1 был построен график водопотребления в городе по часам суток.

Рисунок 2 – Совмещенный график водопотребления

На совмещенном графике водопотребления отмечена подача насосной станции 1 подъема на уровне 4,17 %. Таблица 1 была просчитана на равномерную подачу насосной станции 2 подъема, которая в таком случая равнялась равномерной подаче насосной станции 1 подъема, то есть 4,17% от общепотребляемого расхода. В таком случае приток и расход из бака составлял бы 2083 м3, что в значительно степени увеличивает объем бака. Так как мы стремимся минимизировать общие расходы и затраты на строительство водопроводной сети, в том числе и водонапорной башни, то было принято решение уменьшить бак башни посредством изменения подачи насосной станции второго порядка. Подачу насосной станции второго порядка было решено производить неравномерно – по двухступенчатому графику – с 21.00 до 04.00 насосы будут подавать 2,8 % от общепотребляемого расхода, а с 04.00 до 21.00 насосы будут подавать 4,73%.

Насосы на насосной станции 2 подъема было решено установить однотипные с частотным регулированием двигателя.


4 Назначение режима работы насосной станции второго подъема

Суммарная емкость Wб бака водонапорной башни определяется по формуле:

где  - регулирующий объем бака, м3, который определяется по графику (рисунок 2), как несоответствие между режимом водопотребления и подачей насосной станции второго подъема;

Wn – пожарный запас, м3, необходимый на тушение одного пожара qп, который равен 40 л/с согласно [1, таблицы 5, 7, 8], в течении 10 минут, при максимальном водопотреблении города qг, который равен 1245,282 м3/ч, то есть 345,912 л/с согласно таблицы 1, который определяется по формуле:

Размеры бака водонапорной башни определяются по расчетным формулам. Высота Н, м, бака определяется по формуле:

Диаметр Д, м, бака определяется по формуле:

Суммарный объем резервуара Wр.ч.в., м3, определяется по формуле:

где  - регулирующий объем воды в резервуарах чистой воды, который определяется, как разница между графиками работы насосных станций первого и второго подъемов (рисунок 2),  равен 2110,193 м3;

Wсоб – объем воды на собственные нужды очистной станции, м3, который изменяется в пределах от 2% до 4% от общего суточного расхода воды, подаваемого потребителю, который согласно таблицы 1 равен 22033,81 м3, тогда

Wн.п.з. – объем неприкосновенного пожарного запаса, м3, который рассчитывается по формуле:

где  - запас воды на тушение расчетного чмсла пожаров длительностью 3 часа, Qпож, м3/ч, определяется по формуле:

Qпожаротушение – расход на пожаротушения, был рассчитан в пункте 2.4 и равен 120 л/с,

3Qmax – суммарный расход за 3 смежных часа максимального водопотребления без учета воды на полив территорий, прием душа на промышленном предприятии, согласно таблицы 1 Qmaxравен 1245,282 м3/ч;

Q1 – подача воды насосной станции первого подъема, м3/ч, который составляет 4,17% от общего объема потребляемой воды (4,17% - означает равномерную подачу воды насосной станции первого подъема):

Тогда объем неприкосновенного пожарного запаса составит:

Вернемся к исходной формуле:

По общему объему резервуаров чистой воды, который равен 5269,18 м3, было решено запроектировать 2 резервуара. Были выбраны резервуары 4-18-852 для воды прямоугольные заглубленные из сборных железобетонных конструкций емкостью 3000 м3, длиной 30 метров и шириной 24 метра.

Определим отметки уровней воды в резервуарах чистой воды: zmax, zнпз, zдна. Для этого воспользуемся данными, характерными для выбранных резервуаров.

Рисунок 3 – Резервуар чистой воды

Определим высоту неприкосновенного пожарного запасаb, м:

По заданию отметка земли zземли равна 218 метров.

Максимальная отметка уровня воды zmax, м,равна:

Отметка дна zдна, м, равна:

Отметка уровня воды неприкосновенного пожарного запаса zнпз, м, равна:


5 Гидравлический расчет сети

5.1 Расчетные режимы работы сети

Основными расчетными режимами работы являются режимы в три самых напряженных часов: час максимального водопотребления, час транзита и час пожара.

Часом максимального водопотребления, как видно из таблицы 1, является час с 08.00 до 09.00 часов с общим расходом по городу 1245,28 м3.

Час транзита – час максимального поступления воды в водонапорную башню. Из таблицы 1, видно, что час транзита – час с 04.00 до 05.00 с притоком в бак 282,64 м3.

Час пожара является проверочным. Он берется такой же как и час максимального водопотребления, но с назначением в контрольных точках (наиболее удаленных от начала сети и высоко расположенных) пожара.

Полный расход на пожаротушение qн.ст.пож, л/с, подает насосная станция второго подъема, который определяется по формуле:

где Qч.мах – общий расход по городу в час максимального водопотребления, который согласно таблицы 1 равен 1245,28 м3/ч;

Qпожаротушение – расход воды на тушение расчетного числа пожаров в городе, который был рассчитан в пункте 2.4 курсового проекта и равен 120 л/с.

Тогда

Все расходы воды для расчетных случаев выражают в л/с и сводят в таблицу 2.

Расходы воды в жилых зданиях и поливочные расходы в населенном пункте входят в равномерно-распределенный расход и считаются равномерно-распределенными по всей длине магистральной сети.

Таблица 2 – Расчетные режимы работы сети

Расход из бака

л/с

56,41

-

-

Приток в бак

л/с

-

78,51

-

Подача насосной станции второго подъема

л/с

289,5

289,5

465, 91

Общий расход по городу

л/с

345,91

210,99

465,91

Расход по предприятию

л/с

1,39

1,195

1,39

2 район

Равномерно-распределенный расход

л/с

130,13

76,64

130,13

Сосредоточенный расход

л/с

10,56

-

90,56

Общий расход

л/с

140,68

76, 64

220, 68

1 район

Равномерно-распределенный расход

л/с

186,54

133,16

186,54

Сосредоточенный расход

л/с

17,3

-

57,3

Общий расход

л/с

203,84

133,16

243,84

Расчетные случаи

1 Час максимального водопотребления

2 Час транзита

3 Час пожара

Равномерно-распределенный расход считается по формуле:

 где qобщ – общий расход по городу, который был определен в таблице 1;

qсоср – суммарный сосредоточенный расход, состоящий из расходов в общественных, коммунальных, промышленных предприятиях.

5. 2 Подготовка сети к гидравлическому расчету

По генплану определим длину каждого участка:

1-2 = 590 м;  1-4 = 880 м;

4-5 = 590 м;  2-5 = 880 м;

7-8 = 590 м;  3-6 = 880 м;

2-3 = 560 м;  4-7 = 890 м;

5-6 = 560 м;  5-8 = 890 м;

8-9 = 560 м;  6-9 = 890 м.

Для каждого района определим общую длину участков сети, Ʃl, м, учитывая смежные участки 5-8 и 4-5.

Для первого района:

Для второго района:

Для каждого района определим удельные расходы qуд, л/с*м, по формуле:

где qр-р – равномерно-распределенный расход, который берется согласно таблицы 2 для каждого расчетного часа.

По удельным расходам определим путевые расходы qп, л/с, для каждого расчетного участка сети и для каждого расчетного часа по формуле:

где l – длина расчетного участка.

Расчеты удобно вести в таблице 3.

Таблица 3 – Путевые расходы

№ района

№ участка

Длина, м

Час максимального водопотребления

Час транзита

Час пожара

qуд, л/с*м

qп, л/с

qуд, л/с*м

qп, л/с

qуд, л/с*м

qп, л/с

1

1-2

590

0,028523

16,8285

0,020361

12,0129

0,028523

16,8285

2-3

560

15,9728

11,4021

15,9728

1-4

880

25,1002

17,9175

25,1002

2-5

880

25,1002

17,9175

25,1002

3-6

880

25,1002

17,9175

25,1002

6-9

890

25,3854

18,1212

25,3854

5-8

445

12,6927

9,0606

12,6927

4-5

295

8,4143

6,006

8,4143

8-9

560

15,9728

11,4021

15,9728

5-6

560

15,9728

11,4021

15,9728

2

7-8

590

0,0586153

34,583

0,034522

20,3683

0,0586153

34,583

4-7

890

52,1676

30,725

52,1676

4-5

295

17,2915

10,184

17,2915

5-8

445

26,0838

15,3625

26,0838

Путевые расходы на участках приводят к узловым. Узловой отбор равен полусумме путевых расходов на примыкающих к точке участках. Если в данной точке есть сосредоточенный отбор, то он прибавляется к узловому.

Расчет удобно вести в таблице 4.

Таблица 4 – Узловые расходы

№ узловой точки

Соср. потребители

№ примыкающих участков

Час максимального водопотребления

Час транзита

Час пожара

qп

qузл=0,5∑qп

qсоср

qобщузл

qп

qузл=0,5∑qп

qсоср

qобщузл

qп

qузл=0,5∑qп

qсоср

qобщузл

1

-

1-2

1-4

41,93

20,96

-

20,96

29,93

14,96

-

14,96

41,93

20,96

-

20,96

2

-

1-2

2-5

2-3

57,9

28,95

-

28,95

41,33

20,67

-

20,67

57,9

28,95

-

28,95

3

-

2-3

3-6

41,07

20,53

-

20,53

29,32

14,66

-

14,66

41,07

20,53

-

20,53

4

ком.

пред-е

1-4

4-5

4-7

102,9

51,49

17,22

68,71

64,83

32,42

-

32,42

102,9

51,49

17,22

68,71

5

-

2-5

4-5

5-8

5-6

105,5

52,78

-

52,78

69,93

34,97

-

34,97

105,5

52,78

-

52,78

6

ком.

пред-е

3-6

5-6

6-9

66,46

33,23

10,56

43,78

47,44

23,72

-

23,72

66,46

33,23

10,56

43,78

7

пожар

4-7

7-8

86,75

43,37

1,39

44,76

51,09

25,55

1,195

26,74

86,75

43,37

41,39

84,76

8

пожар

7-8

5-8

8-9

89,27

44,63

-

44,63

56,19

28,1

-

28,1

89,27

44,63

40

84,63

9

пожар

6-9

8-9

41,36

20,68

-

20,68

29,52

14,76

-

14,76

41,36

20,68

40

60,68

Нанесем значения узловых расходов на расчетные схемы для каждого расчетного часа, а также наметим направление движения воды в сети и сделаем предварительное потокораспределение.


Рисунок 4 – Предварительное потокораспределение для часа максимального водопотребления

Рисунок 5 – Предварительное потокораспределение для часа транзита

Рисунок 6 – Предварительное потокораспределение для часа пожара

Определим материал и диаметр труб.

Было решено применить чугунные напорные трубы.

Диаметр труб определяется в соответствии с [7, таблица 11]. По часу максимального водопотребления и часу транзита выбираем максимальное значением расхода и по нему определяем диаметр труб в соответствии с экономическим фактором, который для Тюменской области (по заданию) равен 0,5.

Принятый диаметр проверяем по часу пожара по [7, таблица III]. Если при расходе, проходящем через сеть в час пожара, скорость потока воды более 2 м/с или потери напора более 15 м, то принятый диаметр заменяем на больший.

Учтем, что от насосной станции второго подъема до 1 узловой точки прокладывается 2 водовода. Значит, расход, проходящий от насосной станции по водоводам, делится надвое.

Значения диаметров по участкам заносим в таблицу 5.

Таблица 5 – Определение диаметров

№ участка сети

Расходы при расчетных случаях, л/с

Принятый диаметр, мм

Расход при пожаре, л/с

Скорости (м/с) и потери напора (м) при пожаре при принятом диаметре

Окончательный диаметр с учетом пропуска пожарного расхода

макс. водопотребление

транзит

1-2

100

137,27

350

205

1,63/5,48

350

2-3

17,94

58,3

250

76,05

1,53/8,4

250

1-4

168,54

137,27

400

239,84

1,9/11,09

400

2-5

88,99

58,3

300

100

1,37/8,34

300

3-6

17,94

34,86

200

55,52

1,11/7,07

250

4-5

10,44

44,85

200

41,13

1,27/8,14

200

5-6

31,65

34,09

200

39,175

1,23/7,17

200

4-7

89,39

60

300

130

1,79/14,1

300

5-8

15

34,09

200

49,175

0,99/5,78

250

6-9

5,81

24,49

150

50,915

1,01/5,99

250

7-8

44,63

33,26

200

45,24

1,43/10,3

200

8-9

15

39,25

200

9,785

0,3/0,56

200

НС-1

144,75

144,75

350

232,9

1,85/11,6

400

5.3 Гидравлическая увязка кольцевой сети

При принятых диаметрах определим действительные расходы по участкам сети. После предварительного потокораспределения условие баланса потерь напора во всех кольцах не выполнялось, то есть алгебраическая сумма потерь напора была равна не нулю, а определенной величине – невязке.

Для устранения этой невязки производим гидравлический расчет водопроводной сети.

Для часа транзита было решено производить устранение невязки по методу Лобачева-Кросса. Для остальных расчетных часов увязка сети производилась на компьютере.

Гидравлическую увязку для часа транзита удобно вести в таблице 6.

Как видно по схеме в водопроводной сети есть 4 элементарных кольца. Гидравлический расчет начинается с предварительного распределения, для чего на каждом из участков элементарного кольца определяется сопротивление участка S, зависящее от удельного сопротивления A, которое берется согласно [7, таблица 2]:

где l – длина участка.

Затем на каждом участке определялись потери напора h по формуле:

где q – расход на каждом участке после предварительного потокораспределения.

После этого определим невязку на каждом кольце ∆h, как сумму потерь напора на каждом участке, учитывая знак потери напора. Если расход воды на участке после предварительного потокораспределения направляется по часовой стрелке, то потери напора учитываются с положительным знаком. Если против часовой стрелки, то с отрицательным знаком.

Затем сравним невязку на каждом кольце с предельно допустимой: 0,5 – для каждого кольца отдельно и 1 для всей сети в целом. В нашем случае невязка оказалась меньше предельно допустимой только после 5 исправления.

В первых четырех исправлениях, когда невязка велика, определяем поправочный расход по формуле:

Знак получившегося поправочного расхода определяет направление исправления: если положительный, то направление исправления по часовой стрелке, если отрицательный, то направление – против часовой стрелки.

Если направление исправления поправочного расхода совпадает с направление предварительного потокораспределения на участке, то поправочный расход учитывается с плюсом, если нет – то с минусом. После этого находим исправленный расход и снова проверяем его невязку.

Необходимо учитывать смежные участки между кольцами, то есть участки 2-5, 5-6, 4-5, 5-8. То есть надо учесть невязку и поправочный расход для обоих колец, которые на этом участке пересекаются.

По последнему расчетному расходу по [7, таблица III] определяем скорость потока воды в трубах, по [7, таблица 3] определяем поправочный коэффициент К. Затем определяем уже окончательные уточненные потери напора.



По данным гидравлического расчета по методу Лобачева-Кросса и по компьютеру составим окончательные расчетные схемы для каждого расчетного часа с шифром: длина, диаметр, расход, проходящей по участку, потери напора, скорость потока.

Рисунок 7 – Окончательная расчетная схема для часа максимального водопотребления

Рисунок 8 – Окончательная расчетная схема для часа транзита

Рисунок 9 – окончательная расчетная схема для часа пожара


6 Определение свободных и пьезометрических напоров сети

Чтобы определить требуемые напоры насосной станции второго подъема и высоту водонапорной башни, найдем пьезометрические и свободные напоры в каждой узловой точке сети, башне, и на насосной станции.

В каждой точке сети должен обеспечиваться требуемый свободный напор. По заданию этажность застройки – 5 этажей. По [1, п.2.26] для пятиэтажной застройки требуемый свободный напор составляет 26 м (10 метров на первый этаж и по 4 метра на последующие).

Для часа максимума диктующей точкой была выбрана точка 6. Эта точка лежит на границе встречи потоков от насосной станции и башни и из всех пограничных точек является самой высокорасположенной.

Для диктующей точки определим пьезометрический напор по формуле:

где  - свободный требуемы напор в точке, 26 метров;

zд – отметка земли в точке, по генплану она составляет 225 метров.

Тогда

По найденному пьезометрическому напору в диктующей точке определим пьезометрические напоры во всех остальных точках, в башне и на насосной станции учитывая потери напора на каждом из участков.

Затем определим свободные напоры в каждой точке, чтобы убедиться, что требуемый свободный напор соблюдается по всей сети:

Расчет удобно вести по рисунку 8.

Рисунок 10 – Расчетная схема определения напоров для часа максимального водопотребления

По получившимся напорам мы определили высоту ствола башни, которая равна свободному напору в башне, то есть 31,415 метрам.

В час транзита излишек воды попадает в башню, значит, она является диктующей точкой. Вода в башне поднимается на уровень максимального слоя воды. Значит свободный требуемый напор в башне будет складываться из высоты ствола башни и  максимального уровня воды в баке, Н0, который определяется по формуле:

где V – максимальный объем воды, который может находиться в баке, который согласно таблицы 1 равен 771,79 м3;

r – радиус бака башни, который равен половине диаметра, рассчитанного в пункте 3, то есть равен 6,1 м.

Тогда

Значит, свободный напор в башне равен:

Дальнейший расчет и определение свободных и пьезометрических напоров в час транзита аналогичен расчету в час максимального водопотребления.

Рисунок 11 – Расчетная схема определения напоров для часа транзита

Как видно из рисунка 9 в точках 4, 7 и на насосной станции свободный напор более 60 м. Это недопустимо, потому что может возникнуть настолько высокое давление в трубах, что наиболее узкие места соединений станут пропускать воду.

Это получилось из-за того, что месторасположение водонапорной башни было выбрано не очень удачно. Если бы оно было выбрано удачно, то высота ствола башни была бы минимальна, то есть была бы равна свободному требуемому напору для пятиэтажной застройки – 26 метров. Но тогда в других узловых точках сети свободный напор был бы меньше требуемого. Это можно было бы компенсировать установкой дополнительных насосных станций перекачки, для чего необходимо было бы произвести зонирование системы.

В реальной практике мы действовали бы именно так. Но так как курсовой проект – проект учебный, то по согласованию с руководителем было решено оставить получившиеся напоры без изменений.

В час пожара расчет напоров выполняется аналогично. Водонапорная башня в процессе пожаротушения не участвует. Значит свободный и пьезометрический напор для нее не считается. За диктующую точку выбираем точку номер 9, как самую высокорасположенную из всех точек возможного возникновения пожара (точки 9, 8, 7). Согласно [1, п.2.29, п.2.30] выбираем противопожарный водопровод низкого давления. Высокого давления выбирается только при наличии обоснования или количества жителей до 5000 человек в населенном пункте, а в данном проекте такого обоснования нет. Для низконапорной системы свободный напор в диктующей точке должен быть равен 10 метрам.

Расчет ведется по рисунку 10.

Рисунок 12 – Расчетная схема определения напоров для часа пожара


7 Определение напора насоса

Определим напор насоса , м, через пьезометрический напор у насосной станции по формуле:

где  – пьезометрический напор насосной станции второго подъема;

hнас.станции – потери напора в коммуникациях насосной станции, значение которых варьируется от 2 до 3 метров. Примем hнас.станции равными 2,5 м.

zрчвпож – отметка неприкосновенного пожарного запаса, который равен 215,28 м, согласно пункту 3.

Для проверки напор насоса также определяется через свободный напор в диктующей точке по формуле:

где  - свободный напор в диктующей точке;

hс – сумма потерь напора в сети от ее начала до диктующей точки, при определении которых необходимо учитывать направление движения потока воды;

hв – потери напора в водоводах;

zд – отметка земли диктующей точки.

Напор насоса определяется для каждого расчетного часа.

Для часа максимального водопотребления с диктующей точкой 6 напор насоса составит:

Расхождение в определенных напорах составляет 0,4 м. Данное расхождение может получиться в пределах величины невязки по внешнему контуру. Так как заданное нами величина невязки для компьютера составляла 0,5 метра, то расхождение не отклоняется от нормы.

Для часа транзита с диктующей точкой в водонапорной башне напор насоса составит:

Расхождение в определенных напорах составляет 0,19 м, что тоже не отклоняется от нормы, то есть меньше 0,5 м.

Для часа пожара с диктующей точкой 9 необходимо учесть, что вода забирается со дна резервуаров чистой воды. Отметка дна резервуаров составляет 213,7 м, согласно пункту 3. Тогда напор насоса составит:

По получившимся свободным и пьезометрическим напорам, а также по определенным напорам насоса был построен график пьезометрических линий для каждого расчетного часа.

Получившаяся пьезометрическая линия при пожаротушении проходит ниже дна бака водонапорной башни. Это означает, что при пожаре башню отключать не надо. Однако необходимо поставить дополнительную группу насосов, которая будет включаться при пожаре. Увеличение расхода при пожаре не может быть достигнуто уменьшением напора насосов, работающих в час максимального водопотребления, потому что и напор насосов при пожаре тоже должен быть увеличен. Это видно из того, что напор насоса при пожаре должен быть равен 60,84 м. А напор насоса при максимальном водопотреблении составляет 50, 69 м.


8 Деталировка сети и разработка колодца

В условных графических обозначениях на деталировке были обозначены вся арматура, установленная на сети, и фасонные части.

Сначала через каждые 150 м были установлены пожарные гидранты. Затем вся сеть была разделена на 12 ремонтных участков. Каждый ремонтный участок был отделен от других задвижками. В самой высокой точке участка устанавливаем вантуз для впуска и выпуска воздуха. Все вантузы решено было взять диаметром 75 мм согласно [9, таблица VI.23]. В нижних точках ремонтного участка были установлены выпуски, через которые вода в случае аварии или ремонта участка спускается в мокрые колодцы диаметром 1500 мм.

Для более точной и конкретной деталировки был выбран участок 4-7. Для него по ГОСТ 5525-88 была подобрана вся арматура и фасонные части, которые указаны в спецификации. Для узла сети в точке 4 были определены 4 колодца под арматуру диаметром 2000 мм, с соблюдением предельно-допустимых расстояний от внутренней поверхности стен колодца до арматуры, определенных по [6]. Фасонные части были вынесены за пределы колодца для того, чтобы уменьшить его размер.

Для разработки колодца был выбран колодец на узле в точке 4 диаметром 2000 мм. В него входят тройник с пожарной подставкой и задвижка. Все части колодца также обозначены в спецификации. Полная глубина колодца Н равно 3060 мм. Высота рабочей части составляет 2010 мм, горловины – 960 мм. Так как в колодце установлен тройник с подставкой для пожарного гидранта, то пожарный гидрант выходит в люк для чего горловина смещена относительно центра.

Все детальные элементы и их размеры обозначены на чертеже.


Рисунок 13 – Деталировка сети


Заключение

В данном курсовом проекте была запроектирована система водоснабжения, был произведен гидравлический расчет водопроводной сети, были подобраны напоры насосов станции второго подъема, были определены размеры водонапорной башни и резервуаров чистой воды, были определены расходы всех потребителей.

В графической части были представлены:

1. Генплан города в масштабе 1:10000 с нанесенными сетями;

2. Пьезометрические линии для каждого расчетного часа;

3. Деталировка участка сети, по заданию руководителя;

4. Разработанный колодец;

5. Спецификация.


Список использованной литературы

1. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения /Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1998. – 128с.

2. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий / Минстрой России – М.: ГУП ЦПП, 1997. – 60с.

3. СНиП 2.09.04-87*. Административные и бытовые помещения / инземсрой России. – М.: ЦИТП Госстрой СССР, 1988. – 18 с.

4. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий: Справочник проектировщика. / В.А.Клячко, С.Н.Аронов, В.И.Лазарев и др.; Под ред. И.А.Назарова. – М.: Стройиздат, 1977. – 287  с.

5. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. Учеб. Для вузов/ Н.Н. Абрамов - Стройиздат, 1984.-116 с.

6. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации: Справочник строителя/ под ред. А.К. Перешивкина – М.: ГПП, 2001.-828 с.

7. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ. пособие / Ф.А. Шевелев, А.Ф Шевелев. – М.: Стройиздат, 1984. – 116с.

8. ГОСТ 5525-88. Части соединительные, чугунные, изготовленные литьем, и песчаные формы для трубопроводов./ Технические условия. - М.: Изд-во стандартов,1988.-57 с.

9. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений: Справочник монтажника. / Под редакцией А.С.Москвитина – М.: Стройиздат, 1979. – 430 с.

10. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности / Совет. Эконом. Взаимопомощи, ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 1982. – 528 с.

11. Николадзе Г.И. Водоснабжение: Учеб. для вузов / Г.И.Николадзе, М.А.Сомов – М.: Стройиздат, 1995. – 686 с.

12. Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения: Учебник для вузов / М.А.Сомов – М.: Стройиздат, 1988. – 399 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

48695. Система народного образования 50.8 KB
  Только в нашей стране впервые в мире выдвинута задача введения всеобщего обязательного среднего образования высокого уровня, дающего молодежи возможность получения на этой базе специального образования, приобретения рабочей квалификации или продолжения обучения
48696. Описать структуру с именем TRAIN 746.5 KB
  Алгоритм функции print_str представлен на рисунке Алгоритм функции input_str представлен на рисунке Алгоритм функции print_str представлен на рисунке 2. Рисунок 2 Алгоритм функции input_str представлен на рисунке 3.
48697. Изготовление детали «Упор» 1.03 MB
  Прокат в металлургии – это продукция, получаемая на прокатных станках путём прокатки. Прокатывается металл, полученный на предыдущей стадии обработки металла – литьё. Обычно его называют «прокат металла» или «металлопрокат».
48698. Практическое использование возможностей MS WORD и EXCEL 724.5 KB
  Изучение операционной системы Windows, компонентов MS Word и Excel и получение практических навыков работы с современными информационными технологиями. Получение представления о формировании табличной базы данных и о возможностях при работе с ней на примере базы данных в MS Excel.
48699. Следящая система управления зеркалом телескопа 12.3 MB
  Задачей данной курсовой работы является введение в основы проектирования системы автоматического регулирования. На основе следящей системы работают многие системы управления например телескопа радиолокационной антенны зенитного орудия и т. минВ Коэффициент усиления ЭМУ КЭМУ = 7 Коэффициент передачи сельсинов Кс = 076 В град Коэффициент передачи редуктора Кр = 0075 Добротность системы определяется численными значениями оценок: Максимальная скорость слежения Umx = 9 град с Максимальная...
48700. Цифровой аудио сигма-дельта модулятор по 0,35 мкм технологии 713 KB
  При частоте дискретизации равной 4 МГц и коэффициентом передискретизации равным 80 реализация модулятора по технологии 08 мкм. Берем В пФ пФ МГц Найдем крутизну входных транзисторов Мр1 и Мр2: С другой стороны: Берем длину канала L=1 мкм мкм Рассчитаем ток: мА Все выше приведенные значения характерны и для транзисторов Мр3 Мр4 в виду равенства токов. Найдем параметры транзисторов Мn1 Mn2 Мn3 и Mn4: мА Выразим отношение W L: Берем длину канала L=1 мкм мкм Находим крутизны транзисторов: мА В Найдем ток крутизну и ширину...
48702. Гломестный канал (УМК) наземного фазового моноимпульсного радиолокатора (РЛ) дальнего обнаружения объектов с ЭПР 1.16 MB
  Расчёт параметров сигнала. Параметры РЛ: дальность действия от соответствующей длительности импульса зондирующего сигнала до где длительность прямой видимости при высоте цели сектор обзора по углу места при разрешающей способности по углу. При расстоянии до цели погрешность измерения угла места не должна превышать заданного значения при коэффициенте шума приемника равном 3 и потерях энергии сигнала по высокой частоте и при обработке. 2 Определить параметры антенны; зондирующего сигнала; трактов формирования...
48703. Расчет изменения частоты вращения вала 1.32 MB
  Опорами ротора служат подшипники скольжения 8 с жидкой принудительной смазкой (под давлением) от маслоустановки агрегатов. Остаточное осевое усилие ротора воспринимают два упорных подшипника 9. Рабочее колесо литое, одностороннего входа. Направляющий аппарат – литой.