Міністерствоосвіти і науки України
Національнийаерокосмічний університет ім… М.Є. Жуковського
«Харківськийавіаційний інститут»
Розрахунково-графічнаробота
покурсу:
Водопостачання,водовідведення та поліпшення якості води
Виконала:
студентка 139 гр.
Харченко А. В.
Перевірив:
Кирієнко П.Г.
Харків2010
ЗМІСТ
Вихідні дані
Визначення добових, годинних і розрахункових витратводи
Визначення середньодобових витрат води
Визначення максимальних добових витрат води
Визначення розрахункових погодинних витрат води
Побудова графіка водоспоживання по годинах доби для населеногопункту
Визначення режиму роботи насосних станцій
Визначення об’єму резервуарів чистої води і обсягубаку водонапірної башти
Визначення об’єму резервуарів чистої води
Визначення числа й розмірів резервуарів чистої води
Визначення об’єму бака водонапірної башти
Визначення розмірів бака водонапірної башти
Трасування магістральної водогінної мережі.
Визначення місця розташування водопровідних споруд
Розрахунок водогонів
Гідравлічний розрахунок магістральної водогінноїмережі
Підготовка до гідравлічного розрахунку
Гідравлічний розрахунок
Побудова ліній п’єзометричних висот
Додатки
Література
Всі розрахунки,що наведені нижче, проведені для наступних вихідних даних:
ВИХІДНІ ДАНІ:
1. Розрахунковечисло жителів у населеному пункті, чол. 10700
2. Ступіньсанітарно-технічного благоустрою будинків:
внутрішнійводопровід і каналізація із централізованим гарячим водопостачанням
3. Поверховістьбудинків: 4 поверхa
4. Джереловодопостачання: рiчковый водозабiр
5.Суспільно-побутові будинки:
а) готель на 1000чол.
б) дитячий садок на500 чол.
в) гуртожиток на 2100чол.
г) школа на 700 чол.
д) ПТУ на 1000чол.
е) інститут на 2200чол.
6. Промисловепідприємство:
6.1. Нормаспоживання води на одиницю виробленої продукції 100 л.
6.2. Кількістьвиробленої продукції по змінах, в одиницях:
а) 1 зміна 500
б) 2 зміна 500
в) 3 зміна 500
6.3. Кількістьробітників та службовців на промисловому підприємстві, чол:
а) 1 зміна 1100, зних у гарячих цехах — 300
б) 2 зміна 1100, зних у гарячих цехах — 300
в) 3 зміна 1000, зних у гарячих цехах — 300
г) Кількістьробітників, що користуються душем 36 %
6.4. Припустимезниження подачі води на промислове підприємство при аварії на одному зводогонів 30 %
7.Географічне розташування населеного пункту: Харківська обл.
ПОТРІБНО:
1. Визначитидобові, годинні й розрахункові витрати води.
2. Побудуватиграфіки водоспоживання по годинниках доби для населеного пункту
3. Визначитирежим роботи насосних станцій.
4. Визначитимісткість резервуарів чистої води й обсяг бака водопровідної вежі.
5. Намітитив плані водогінну мережу, місце розташування насосних станцій, очиснихспоруджень і водонапірної башти.
6. Зробитирозрахунок водогонів.
7. Зробитигідравлічний розрахунок водогінної мережі.
8. Побудуватилінії п’єзометричних висот, визначитивисоту водонапірної башти.
9. Оформитипророблену роботу у вигляді пояснювальної записки.
1. Визначеннядобових, годинних і розрахункових витрат води
Визначеннярозрахункових витрат води в розглянутому прикладі проведемо для режимумаксимального водоспоживання. Обрані нормативні й отримані розрахунковізначення величин будемо вносити у відповідні таблиці.
1.1 Визначення середньодобових витрат води
Середньодобовавитрата води на господарсько — питні і комунальні потреби населеного пунктувизначимо по формулі (1):
Qдоб.сер. =qн ´ N ´ 10-3, (1)
де qн– середньодобове питоме господарсько-питне водоспоживання на одного жителя вл/доб, прийняте по додатку 1; N – число жителів у населеному пункті на розрахунковийперіод.
Для споруд (див.завдання), обладнаних внутрішнім водопроводом і каналізацією і які мають централізованусистему гарячого водопостачання відповідно до додатка 1 норма споживання водина господарсько — питні й комунальні потреби населеного пункту лежить у межахвід 230 до 350 л/доб на одного жителя. Приймаємо для Харківської області 300л/доб на жителя (на півдні водоспоживання більше, ніж на півночі). Відповіднодо примітки 4 додатку 1 до 40% води подається по мережах теплопостачання. Тоді,норма витрат холодної води складе 60% від 300 л/ доб, тобто 180 л/ доб. налюдину.
Число жителів зазавданням становить 10000 чоловік.
Q к.с.доб.порівн= qн ´ N ´ 10-3 = 300 ´ 10700 ´ 10-3=1926м3/діб.
Середньодобовавитрата води на суспільні будинки також визначають по формулі (1), де qн — норма витрати холодної води в л/ доб на одного відвідувача (проживаючого,учня), прийнята по додатку 2; N – розрахункове за добу число відвідувачів(проживаючих, учнів).
У навчальнійроботі обмежимося трьома суспільними будинками (див. завдання), хоча в реальнихумовах їхня кількість досягає десятків і сотень одиниць.
Середньодобовавитрата води на готель:
Q школа.доб.порівн= qн ´ N ´ 10-3=10´ 700 ´ 10-3= 7 м3/доб.
Середньодобовавитрата води на готель:
Q гот.доб.порівн= qн ´ N ´ 10-3= 90 ´ 1000 ´ 10-3= 90 м3/доб.
Середньодобовавитрата води на дитячий садок:
Q дит.сад.доб.порівн= qн ´ N ´ 10-3= 70 ´ 500 ´ 10-3= 35 м3/доб.Середньодобова витрата води на гуртожиток:
Q гур.доб.порівн= qн ´ N ´ 10-3= 70 ´ 2100 ´ 10-3= 147 м3/доб.
Середньодобовавитрата води на ПТУ:
Qтехнік.доб.порівн= qн ´ N ´ 10-3=10×1000×10-3=10м3/ доб.
Середньодобовавитрата води на інститут:
Qін-тдоб.порівн=qн ´ N ´ 10-3=10×2200×10-3=22 м3/доб.
Середньодобовавитрата води житлового сектора знайдемо, як різницю між витратою нагосподарсько — питні потреби населеного пункту й витратою на суспільні будинки.
Qжит.с.доб.порівн = Q к.с.доб.порівн — S Q сус.буд.доб.порівн=1926 – (7+35+ 147+90+10+22) =1615 м3/ доб
Середньодобовавитрата води на господарсько-питні потреби промислового підприємства по видахцехів знаходимо, як суму витрат води, споживаних у кожну зміну й обумовлених поформулі(1),:
Qдив = qн ´ Nсм.´ 10-3 ,
де qн — норми витрати холодної води в л/ доб. на одного працюючого по видах цехів,прийнята відповідно до додатка 3; Nсм. — число людей, що працюють напідприємстві в кожну зміну по видах цехів (див. завдання).
Гарячі цехи:
1 зміна Q х.п.1див.= 21 ´ 300 ´ 10-3= 6,3 м3/ доб;
2 зміна Q х.п.2див.= 21 ´ 300 ´ 10-3= 6,3 м3/ доб;
3 зміна Q х.п.3див.= 21 ´ 300 ´ 10-3= 6,3 м3/ доб.
Qгор.ц.доб.ср = S Q х.п.див.= 6,3 + 6,3 + 6,3 = 18,9 м3/ діб.
Інші цехи:
1 зміна Q х.п.1див.= 14 ´ 800 ´ 10-3= 11,2 м3/ доб;
2 зміна Q х.п.2див.= 14 ´ 800 ´ 10-3= 11,2 м3/ доб;
3 зміна Q х.п.3див.= 14 ´ 700 ´ 10-3= 9,8 м3/ доб.
Qост… ц.добср = S Q х.п.див.= 11,2+11,2 + 9,8 =32,2 м3/ доб.
Середньодобовавитрата води на виробничі (технологічні) потреби промислового підприємстватакож визначаємо, як суму витрат води, споживаних у кожну зміну й обумовленихпо формулі (1), де qн — норма витрати води в л на одиницю продукціїщо випускається (див. завдання); Nсм. — кількість продукції, щовипускається підприємством, по змінах (див. завдання);
1 зміна Q техн.1див.= 100 ´ 500 ´ 10-3= 50 м3/ діб;
2 зміна Q техн.2див.= 100 ´ 500 ´ 10-3= 50 м3/ діб;
3 зміна Q техн.3див.= 100 ´ 500 ´ 10-3= 50 м3/ діб.
Qтехн.доб.порівн = S Q техн.див.= 50 + 50 + 50 = 150 м3/ діб.
Середньодобовавитрата води на користування душем знаходять виходячи з кількості робітників,що користуються душем у максимальну зміну й групи виробничого процесу.Розрахункове число людей на одну душову сітку визначають виходячи із санітарниххарактеристик виробничого процесу (додаток 4). У нашому випадку в максимальнузміну працює 1000 чоловік, з них 30% користується душем. Відповідно до додатку4 приймемо на одну душову сітку 7 чоловік. Тоді потрібна кількість душовихсіток по формулі (2) буде дорівнювати:
nдуш= Nмакс / Nн ,= 396 / 7 = 57, (2)
деNмакс – кількість робітників, що користуються душем у максимальнузміну;
Nн– розрахункове число людей на одну душову сітку.
Середньодобовавитрата води на душ визначимо з вираження (3)
Qдуш.доб порівн = 0,75´qн ´ nдуш ´ nзм´ 10-3, (3)
деqн – норма витрати води на одну душову сітку, рівна 230 л/год похолодній воді; nсм – кількість змін роботи в добу; 0,75 –коефіцієнт, що враховує час користування душем (45 хвилин після закінченнязміни).
Qдуш.доб.порівн = 0,75´qн ´ nдуш´ nзм ´ 10-3=0,75 ´ 230 ´ 57 ´ 3 ´ 10-3= 29,4м3/ доб,
1.2Визначення максимальних і мінімальних добових витрат води
Розрахунковівитрати води на добу найбільшого водоспоживання на господарсько-питні йкомунальні потреби слід визначати по формулі (4):
Qдоб.макс= Kдоб.макс ´ Qдоб.ср,(4)
деКдоб — коефіцієнт добової нерівномірності водоспоживання, щовраховує уклад життя населення, режим роботи підприємств, ступінь благоустроюбудинків, зміни водоспоживання по сезонах року й дням тижня. Згідно СНІП 2.04.01-85 Kдоб.макс = 1,1...1,3
ПриймаємоKдоб.макс = 1,1 так як заданий ступінь благоустрою споруд єнайвищим, а чим вище ступінь благоустрою, тим рівномірніше споживання водипротягом доби.
Длявсіх інших категорій водоспоживачів максимальне й мінімальне добове споживанняводи можна прийняти рівним середньому.
Результатирозрахунку зводимо в таблицю 1.
1.3Визначення розрахункових годинних витрат
Розподілвитрат води по годинах доби в населеному пункті, на промисловому підприємстві,а також у суспільних спорудах приймаємо на підставі розрахункових графіківводоспоживання. При цьому постараємося уникнути збігу за часом максимальнихвідборів води з мережі на різні потреби. Наприклад, обсяг води, необхідний длякористування душем на промисловому підприємстві будемо запасати в спеціальнихбаках, що акумулюють. Розрахункові графіки водоспоживання приймемо на підставідосвіду експлуатації аналогічних об'єктів (населених пунктів, промисловихпідприємств, суспільних споруд). Так, наприклад, розрахункові графіки годинноговодоспоживання на господарсько-питні потреби населення (жилий сектор) виберемопо величині максимального коефіцієнта годинної нерівномірності водоспоживання:Таблиця 1. Визначеннярозрахункових добових витрат води
Найменування
водоспоживачів Одиниці вимірювання
Норма
споживання,
л/добу
Кількість
споживачів,
чол Qдоб.ср
Qдоб.max
м3/ діб А. Жилий і комунальний сектор 1 житель 180 10700 1926 2118,6 Готель 1 житель 90 1000 90 99 Дитячий садок 1 дитина 70 500 35 38,5 Гуртожиток 1 житель 70 2100 147 161,7 Школа 1 дитина 10 700 7 11 Університет 1 студент 10 2200 22 24,2 ПТУ 1 студент 10 1000 10 11 Житловий сектор 1615 1773,2 Б.Промисловий сектор 230,5 230,5
Хоз.питні потреби
Гарячі цехи
1 зміна
2 зміна
3 зміна
Інші цеха
1 зміна
2 зміна
3 зміна 1 працюючий
21
21
21
14
14
14
300
300
300
800
800
700
6,3
6,3
6,3
11,2
11,2
9,8
6,3
6,3
6,3
11,2
11,2
9,8
Технологічні потреби
1 зміна
2 зміна
3 зміна
Одиниця
продукції
100
100
100
500
500
500
50
50
50
50
50
50 Витрата води на душ
1 душова
сітка 230 57 29,4 29,4 Усього по населеному пункту А + Б 2156,5 2349,1
К год… макс= a макс./> b макс., (5)
де a макс — коефіцієнт, що враховує ступінь благоустрою споруд, режим роботи підприємств іінші місцеві умови. Згідно [1] (Додаток 5) a макс = 1,2…1,4.Для заданого ступеню благоустрою споруд (централізоване гаряче водопостачання приймемоa макс = 1,2. b макс — коефіцієнт, що враховує кількість жителів у населеному пункті, прийнятий пододатку 5. У нашому випадку, для населеного пункту із числом жителів 10 тисяччоловік коефіцієнт b макс = 1,3.
К год… макс= a макс./> b макс.= 1.2 /> 1,3 = 1,56.
Для іншихводоспоживачів відповідно до норм величини К год… макс вважаютьпостійною і не розраховують.Режими водоспоживання для різних категорійводоспоживачів наведені в додатках 6...8. Вони показують розподіл води погодинах доби від максимальної добової витрати у відсотках. Тоді погодинну витратуводи за добу можна визначити по формулі:
Qгод…= Qдрб.макс/>р / 100, (6)
де р — відсоток добового споживання для конкретної години доби.
Режим споживання води на технологічні потребипідприємства вважаємо рівномірним протягом зміни. Не забудемо, що перша змінапочинається в 8 годин ранку.
Запас води на душстворюємо за рахунок нагромадження води в баку-акумуляторі. Час заповненнябака-акумулятора приймаємо рівним 4 годинникам протягом кожної зміни (додаток9). Тоді годинна витрата води на поповнення запасу води на душ будедорівнювати:
Q душгод…= Q душ доб.макс / (nсм. ´ t) = 29,4 / (3´4) = 2,45 м3/год. (7)
Заповнення баків — акумуляторів будемо проводити вгодини що не співпадають за часом з максимальними відборами води з мережі.
Всі розрахункизводимо в табл.2. У графі 27 обчислені обсяги води, що витрачаються населенимпунктом, за наростаючим підсумком. Ці дані нам будуть потрібні при визначеннірегулюючого обсягу бака водонапірної башти.
Підсумовуючи по горизонталі витрати всіхводоспоживачів, одержимо розподіл максимальної добової витрати населеногопункту по годинах доби. Виділимо рядок, у якій годинна витрата населеногопункту максимальна. Година, якій відповідає цей рядок (з21 до 22 годин), будерозрахунковим, а всі витрати, що входять у цей рядок, називаютьсярозрахунковими витратами. По цих витратах роблять гідравлічний розрахунокмагістральної водогінної мережі населеного пункту. Однак, максимальні годиннівитрати окремих споживачів можуть бути більше розрахункових. Тому для окремихспоживачів крім розрахункових витрат води варто визначати максимальні витрати,за якими підбирають діаметри труб відгалужень, що подають воду з магістральноїмережі безпосередньо до споживача.
Отримані розрахункові й максимальні витрати зведемо втабл.3.Таблиця 2. Визначеннярозрахункових годинних витрат на добу максимального водоспоживання
Години
доби
Житловий
сектор Готель Дитячий садок Гуртожиток /> /> /> Година %
м3/год %
м3/год %
м3/год %
м3/год /> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 /> 0-1 2,44 43,26 0,2 0,19 - - 0,15 0,24 /> 1-2 1,36 24,11 0,2 0,19 - - 0,15 0,24 /> 2-3 1,26 22,34 0,2 0,19 - - 0,15 0,24 /> 3-4 1,36 24,11 0,2 0,19 - - 0,15 0,24 /> 4-5 1,61 28,55 0,5 0,49 - - 0,15 0,24 /> 5-6 2,75 48,76 0,5 0,49 - - 0,25 0,41 /> 6-7 4,13 73,23 3,0 2,97 5,0 1,92 0,30 0,48 /> 7-8 5,33 94,51 5,0 4,95 3,0 1,15 30,0 48,51 /> 8-9 6,42 113,83 8,0 7,92 15,0 5,77 6,80 11,00 /> 9-10 6,24 110,65 10,0 9,9 5,5 2,11 4,60 7,43 /> 10-11 5,52 97,88 6,0 5,94 3,4 1,31 3,60 5,82 /> 11-12 4,92 87,24 10,0 9,9 7,4 2,85 2,00 3,23 /> 12-13 3,82 67,74 10,0 9,9 21,0 8,08 3,00 4,85 /> 13-14 3,58 63,48 6,0 5,94 2,8 1,08 3,00 4,85 /> 14-15 3,32 58,87 5,0 4,95 2,4 0,93 3,00 4,85 /> 15-16 4,06 71,99 8,5 8,41 4,5 1,73 3,00 4,85 /> 16-17 4,51 79,97 5,5 5,44 4,0 1,54 4,00 6,47 /> 17-18 4,29 76,07 5,0 4,95 16,0 6,16 3,60 5,82 /> 18-19 5,72 101,42 5,0 4,95 3,0 1,15 3,30 5,34 /> 19-20 5,70 101,07 5,0 4,95 2,0 0,77 5,00 8,09 /> 20-21 6,07 107,63 2,0 1,98 2,0 0,77 2,60 4,20 /> 21-22 6,67 118,27 0,7 0,69 3,0 1,15 18,6 30,07 /> 22-23 5,88 104,26 3,0 2,97 - - 1,60 2,59 /> 23-24 3,04 53,90 0,5 0,49 - - 1,00 1,61 /> Разом 100 1773,2 100 99 100 38,5 100 161,7 />
Години
доби Університет ПТУ Школа Година %
м3/год %
м3/год %
м3/год 11 12 13 14 15 16 17 0-1 0,1 0,02 0,1 0,01 0,15 0,01 1-2 0,1 0,02 0,1 0,01 0,15 0,01 2-3 0,1 0,02 0,1 0,01 0,15 0,01 3-4 0,1 0,02 0,1 0,01 0,25 0,02 4-5 0,1 0,02 0,1 0,01 0,3 0,03 5-6 0,25 0,06 0,5 0,06 0,5 0,05 6-7 0,3 0,7 0,7 0,08 0,5 0,05 7-8 25 6,05 21 2,31 0,6 0,06 8-9 6,8 1,65 11,86 1,30 0,6 0,06 9-10 4,6 1,11 10,3 1,13 4,0 0,4 10-11 3,6 0,88 7,25 0,8 7,0 0,78 11-12 2,25 0,54 5,63 0,61 20,5 2,26 12-13 11,5 2,8 12,65 1,39 25,0 2,75 13-14 11,0 2,66 12,01 1,32 10,02 1,10 14-15 3,5 0,84 5,0 0,55 10,0 1,1 15-16 3,0 0,72 4,75 0,52 9,8 1,08 16-17 4,0 0,96 2,05 0,22 4,0 0,44 17-18 8,6 2,08 1,35 0,15 3,0 0,33 18-19 3,3 0,8 1,25 0,14 1,39 0,15 19-20 5,0 1,21 0,7 0,08 1,39 0,15 20-21 3,2 0,77 0,7 0,08 0,3 0,03 21-22 1,6 0,38 0,6 0,07 0,2 0,02 22-23 1,0 0,24 0,6 0,07 0,1 0,01 23-24 1,0 0,24 0,6 0,07 0,1 0,01 Разом 100 24,2 100 11 100 11
Години
доби Промислове підприємство
(Q
попер.
Витрата
на
душ
(Q
остаточ. W Гос.питні потреби
Техн.
потреби Гар. цехи Інші цехи Година %
м3/год %
м3/год
м3/год
м3/год
м3/год
м3/год
м3 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 0-1 12,05 0,76 6,25 0,68 6,25 51,42 - 51,42 51,42 1-2 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 32,93 2,45 35,38 86,8 2-3 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 31,16 2,45 33,61 120,41 3-4 12,05 0,76 18,75 2,01 6,25 33,61 2,45 36,06 156,47 4-5 12,05 0,76 6,25 0,68 6,25 37,03 2,45 39,48 195,95 5-6 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 58,18 - 58,18 254,13 6-7 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 87,78 - 87,78 341,91 7-8 15,65 0,98 18,75 2,01 6,25 166,78 - 166,78 508,69 8-9 12,05 0,76 6,25 0,68 6,25 149,22 - 149,22 657,91 9-10 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 141,08 - 141,08 798,99 10-11 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 121,76 - 121,76 920,75 11-12 12,05 0,76 18,75 2,01 6,25 115,65 - 115,65 1036,4 12-13 12,05 0,76 6,25 0,68 6,25 105,2 2,45 107,65 1144,05 13-14 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 88,78 2,45 91,23 1235,28 14-15 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 80,44 2,45 82,89 1318,17 15-16 15,65 0,98 18,75 2,01 6,25 98,54 2,45 100,99 1419,16 16-17 12,05 0,76 6,25 0,68 6,25 102,73 2,45 105,18 1524,34 17-18 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 103,91 2,45 106,36 1630,7 18-19 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 122,3 2,45 124,75 1755,45 19-20 12,05 0,76 18,75 2,01 6,25 125,34 - 125,34 1880,79 20-21 12,05 0,76 6,25 0,68 6,25 123,15 - 123,15 2003,94 21-22 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 159 - 159 2162,94 22-23 12,05 0,76 12,50 1,34 6,25 118,49 - 118,49 2281,43 23-24 15,65 0,98 18,75 2,01 6,25 65,56 2,45 68,01 2349,1 Разом 300 18,90 300 32,2 150 29,4 2349,1
Таблиця 3. Розрахункові й максимальнівитрати води на добу максимального водоспоживанняНайменування споживачів
Розрахункові витрати
води
Максимальні
витрати води
м3/год л/с
м3/год л/с 1 2 3 4 5 Житловий сектор 94,51 26,25 118,27 32,85 Готель 4,95 1,37 9,9 2,75 Дитячий садок 1,15 0,32 8,08 2,24 Гуртожиток 48,51 13,48 48,51 13,48 Університет 6,05 1,68 6,05 1,68 ПТУ 2,31 0,64 2,31 0,64 Школа 0,06 0,016 2,75 0,76 Промислове підприємство 9,24 2,57 9,24 2,57 Населений пункт 166,78 46,32 166,78 46,32
Для зручності наступнихобчислень витрати води в табл.3 наведені в м3/год і в л/с. (1 л/с =3,6 м3/год).
2. Побудоваграфіку погодинного водоспоживання води за добу для населеного пункту
Графікпогодинного водоспоживання води за добу для населеного пункту будуємо, відкладаючипо осі ординат години доби, а по осі абсцис погодинні витрати води в населеномупункті (табл.2, стовпець 26). Побудований графік наведений на мал.2.Споживання (подача) води
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>
/>
/>/> Години доби
Мал.1. Графіки водоспоживання населеного пункту йподачі води насосними станціями: 1 – графік добового водоспоживання; 2 — графікподачі води насосною станцією першого підйому; 3 — графік подачі води насосноюстанцією другого підйому.
3. Визначеннярежиму роботи насосних станцій
Для насосної станції першого підйому (НС I) режимроботи протягом доби призначаємо рівномірним.
Qнс1год.=Qнпдоб.макс./ 24 = 2349,1/24 = 97,88 м3/год, (8)
де Qнпдоб.макс– максимальна добова витрата населеного пункту.
Для насосноїстанції другого підйому (НС II) графік подачі води, по можливості, повинензбігатися із графіком водоспоживання населеного пункту. Аналізуючи графікводоспоживання приймемо три розрахункових режими роботи НС II (може бути іменше і більше). Перший режим — мінімальна подача води в період з 0 до 6 годин.Другий режим — середня подача води в періоди з 6 до 7, з 12 до 18 і з 23 до 24годин. Третій режим — максимальна подача води в періоди з 7 до 12 і з 18 до 23години. Співвідношення між подачами приймемо:
Q нсII год.макс/ Q нсII год.хв = 3
Q нсII год.порівн/ Q нсII год.хв = 2
Ці співвідношення можуть бути й іншими, але, привикористанні однакових насосів, обов'язково кратними 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5 іт.д. Наприклад, якщо при мінімальній подачі буде працювати два насоси, а примаксимальній — п'ять, то співвідношення між подачами складе 2,5.
Подачу одного насоса визначимо по формулі:
Qгод.нас = Q нпгод.макс / å (n i ´ ti), (9)
де n i– кількість працюючих насосів; t i – час роботи даної кількостінасосів у годинах доби.
У першомунаближенні будемо вважати, що мінімальну подачу здійснює один насос, тоді присередній подачі необхідно два насоси, а при максимальної — три.
Qгод.нас = 2349,1/ (1´6+2´8+3´10) = 45,2 м3/год.
Прийняті графікиподачі насосних станцій наведені на мал.1.
4. Визначенняоб’єму резервуарів чистої води і об’єму бака водонапірної башти
4.1 Визначення об’єму резервуарів чистої води
Об’єм резервуарів чистої води (РЧВ)знайдемо, як суму трьох обсягів води: регулюючого обсягу, запасного обсягу навласні потреби очисних споруд і недоторканного запасу води на протипожежніпотреби.Регулюючийобсяг визначаємо як подачу води в РЧВ (подача НС I) і відбір води із РЧВ(подача НС II). Розрахунок проводимо табличним способом (табл.4). Заносимо вграфу 3 в інтегральному (сумарному) виді подачу НС I, а в графу 4 — НС II.Різниця між ними дає нам поточне значення обсягу води акумульованого врезервуарах чистої води. Шуканий регулюючий обсяг одержимо, як сумумаксимального позитивного і максимального негативного (по абсолютній величині)значень поточного обсягу води в резервуарах. Негативних значень може й не бути.
Wрчврег.=323,56+ 8,67= 332,32 м3.
Запасний обсягводи на власні потреби очисних споруд орієнтовно приймемо рівним 7% віддобового споживання води:
Wрчво.с.=0,07 ´ 2349,1 = 164,4 м3.
Недоторканий запас води напротипожежні потреби знайдемо по формулі:
Wрчвпож.=SW + 3(3,6 ´ nпож ´qпож – Qнс1ч),(10)
де SW – максимальна сумаспоживання води за третю годину підряд (за графіком водоспоживання це період з7 до 10 годин); nпож – розрахункова кількість одночасних пожеж; qпож– розра хункова витрата води назовнішнє пожежогасіння в л/с; Qнс1год – подача насосноїстанції першого підйому в м3/год.
Wрчвпож.=(166,78+149,22 +141,08) + 3(3,6 ´ 2 ´ 15 – 97,88) = 487,44 м3.
Wрчв =Wрчврег. + Wрчво.с. + Wрчвпож.=164,4+ 487,44 + 332,32= 984,16м3.
Таблиця 4. Визначення регулюючих обсягів резервуарівчистої води й бака водонапірної башти
Години
доби Обсяг споживання Обсяг подачі НС I
Обсяг подачі
НС II Зміна обсягу води в РЧВ Зміна обсягу води у ВБ Година
м3
м3
м3
м3
м3 1 2 3 4 5 6 0-1 51,42 97,88 45,2 52,68 -6,22 1-2 86,8 195,76 90,4 105,36 3,6 2-3 120,41 293,64 135,6 158,04 15,19 3-4 154,47 391,52 180,8 210,72 26,33 4-5 195,95 489,5 226 263,5 30,05 5-6 254,13 587,28 271,2 316,08 17,07 6-7 341,91 685,16 361,6 323,56 19,69 7-8 508,69 783,04 497,2 285,4 -11,49 8-9 657,91 880,92 632,8 248,12 -25,11 9-10 798,99 979,8 768,4 210,4 -30,59 10-11 920,75 1076,68 904 172,68 -16,75 11-12 1036,4 1174,56 1039,6 134,96 3,2 12-13 1144,05 1272,44 1130 142,44 -14,05 13-14 1235,28 1370,32 1220,1 150,22 -15,18 14-15 1318,17 1468,2 1310,8 157,4 -7,37 15-16 1419,16 1566,08 1401,2 164,88 -17,96 16-17 1524,34 1663,96 1491,6 172,36 -32,74 17-18 1630,17 1761,84 1582 179,84 -48,17 18-19 1755,45 1859,72 1717,6 142,12 -37,85 19-20 1880,79 1957,6 1853,2 104,4 -27,59 20-21 2003,94 2055,48 1988,4 67,08 -15,54 21-22 2162,91 2153,36 2124,2 29,16 -38,71 22-23 2281,43 2251,24 2262 -8,76 -21,43 23-24 2349,1 2349,1 2349,1 Регулюючий обсяг 332,32 78,22
4.2 Визначеннячисла й розмірів резервуарів чистої води
Число резервуарівмає бути, по можливості, найменшим, але не менш двох. По додатку 10 підбираємокількість і розміри підходящих за обсягом типових резервуарів для води.Вибираємо два круглих резервуара зі збірного залізобетону місткістю в 500 м3(Діаметр одного резервуара 12 м, висота 4,8м). Резервуари роблятьнапівзаглибленими із захисним насипом зверху. Відповідно до розрахункової схемирезервуару (рис.2) визначимо максимально можливу глибину води в ньому йпроведемо висотну прив'язку.
/>
Рис.2. Розрахункова схема резервуара чистої води.
Тому що ми маємо два однакових резервуара, по об’єму, розглянемоїх водночас (кожен на 500 м3 ):
Максимальна глибина води в резервуарі:
h = 4Wрчв / npD2 = 4 ´ 984,16/2 ´ 3,14 ´ 122 = 4,35 м.
Оцінка поверхні землі в місці розташуваннярезервуарів, відповідно до плану населеного пункту (мал.1), становить 42м.Оцінка дна резервуара буде дорівнювати:
Ñдна РЧВ = Ñпов. землі – H/2 = 42 –4,8/2 = 39,6 м.
Оцінка максимального рівня води:
Ñводи макс = Ñдна РЧВ + h = 39,6 + 4,35 = 43,95 м.
4.3 Визначення об’єму бака водонапірної башти
Об’єм бакуводонапірної башти (ВБ) визначаємо, як суму регулюючого обсягу й запасного об’єму води на пожежогасіння.
Регулюючий обсяг визначимо, зіставляючи приплив води уВБ (подача НС II) і відбір води із ВБ (споживання води населеним пунктом).
Розрахунок проводимо табличним способом (табл.4).Заносимо в графу 2 в інтегральному виді споживання води населеним пунктом(переписуємо стовпець 27, табл.2). Подача НС II у нас уже є в графі 4. Різницяміж ними дає нам поточне значення обсягу води, що повинен бути в бакуводонапірної башти. Шуканий регулюючий обсяг одержимо, як суму максимальногопозитивного і максимального негативного (по абсолютній величині) значеньпоточного обсягу води в баку.
Wвбрег.= 30,05+ 48,17= 78,22м3.
Обсяг води на пожежогасіння, що запасається в бакуводонапірної башти, повинен забезпечувати десятихвилинне гасіння однієїзовнішньої й однієї внутрішньої пожежі при одночасній найбільшій витраті водина інші потреби населеного пункту:
Wвбпож.= 0,6 ( qпож +qвнпож + qнп ), (11)
де — qпож. – розрахункова витрата води на зовнішнєпожежогасіння, прийнята відповідно до додатку 11 (у нашім випадку qпож.= 15 л/с); qвнпож. — розрахункова витрата води навнутрішнє пожежогасіння (відповідно до додатка 12, приймаємо qвнпож.= 2,5 л/с);
qнп – максимальна витрата населеногопункту, дорівнює 46,32/с (див.табл.3).
Wвбпож.= 0,6 ( 15 + 2,5 + 46,32)= 38,3м3.
Wвб = Wвбрег. + Wвбпож.= 78,22+ 38,3 = 116,52 м3.
4.4 Визначення розмірівбака водонапірної башти
Резервуар або бак водонапірної башти звичайно роблятьциліндричним. Максимальну висоту води в баку визначають по залежності:
h = 4Wрчв / pD2.
Відношення найбільшої висоти води в баку до діаметрабака лежить у межах від 0,8 до 1,2. У першому наближенні приймемо цеспіввідношення рівним 1. Тоді h =D і формула прийме вид:
D = 4Wвб / pD2;
D3 = 4Wвб / p = 4 ´ 116,52/3,14 = 148,43 м3;
D = 5,29 м.
Округлимо діаметр до півметра в найближчу сторону. D =5,5 м.
h = 4Wрчв / pD2 = 4 ´ 116,52/3,14 ´ 5,52 = 4,90 м;
h / D = 4,90 /5,5 = 0 ,89.
/>
Мал.4. Розрахункова схема бака водонапірної башти.
5. Трасуваннямагістральної водогінної мережі. Визначення місця розташування водопровіднихспоруд
Магістральнуводогінну мережу проектуємо кільцевою так, щоб вона рівномірно охоплюваларайони житлової забудови населеного пункту.
Магістральнумережу прокладаємо по найкоротшому шляху поблизу автодоріг і проїздів,прямолінійно, паралельно лініям забудови. Перетинання проїздів виконуємо підпрямим кутом.
Місце розташування водозабірнихспоруд (артезіанська свердловина) у нас задана. Насосну станцію першого підйомупоєднуємо із свердловиною. Очисні споруди, резервуари чистої води і насоснустанцію другого підйому розташовуємо в безпосередній близькості до насосноїстанції першого підйому. Водонапірну башту встановлюємо на початкумагістральної водогінної мережі, бажано на високій місцевості.
На план населеного пункту наносимотрасу магістральної мережі й позначаємо місце розташування водопровідних споруд.
Вузловізосереджені відбори води з магістральної мережі на потреби суспільних будинківі промислового підприємства намічаємо на перехрестях вулиць у безпосереднійблизькості до них.
Магістральнекільце розбиваємо на розрахункові ділянки, вузлові крапки яких установлюємо вмісцях зосередженого відбору води з мережі і на перехрестях вулиць, але небільш ніж через 400...600 метрів. Вузлові крапки нумеруємо за годинниковою стрілкою,починаючи з водонапірної башти.
Намічаємонапрямок руху води в магістральній мережі й призначаємо точку зустрічі потоків(диктуючу точку). Як правило, це буде вузлова точка найбільш віддалена відпочатку мережі. У нашім випадку такою точкою буде вузол 7.
6. Розрахунокводогонів
Споруди для подачі води від джерела до об'єктуводопостачання називають водогонами (водопроводами).
Кількість ліній водогонів слід приймати з урахуваннямкатегорії системи водопостачання і черговості будівництва (додаток 17).Приймаємо для другої категорії надійності дві лінії водогонів.
Водогони, як правило, розраховують на середню годиннувитрату води на добу максимального водоспоживання. У нашому випадку цей об’єм водоспоживання дорівнює:
Qгод.ср. = Qнпдоб.макс./24 = 2349,1/24 = 97,88 м3/год,
qср. = 97,88 /3,6 = 27,2 л/с
Тому що водогонів два, то розрахункова витрата кожноговодогону складе 13,6 л/с.Водогони виконаємо із чавунних труб. По додатку 12 виберемо середнє значенняекономічного фактора Э в залежності від географічного положення населеногопункту. Харківська область (див. завдання) перебуває на сході України, отже, Э=1. Відповідно до додатка 13 (чавунні труби) умовний діаметр водогонівприймаємо рівним 150 та 200 мм.
Визначимо втрати напору у водогонах при різних режимахводоспоживання.
При максимальному водоспоживанні населеного пункту віднасосної станції другого підйому у водогони надходить 135,6 м3/год(див. мал.2), що відповідає 37,6л/с або 18,8 л/с на кожний водогін.
Втрати напору визначаємо по формулі 12.
h = K ´ A ´ q2 ´ L, (12)
де: K — поправочний коефіцієнт, що залежить відшвидкості руху води в трубопроводі і матеріалу трубопроводу; A -питомий опіртрубопроводу; q — витрата води в трубопроводі; L — довжина трубопроводу.
Величину швидкості знайдемо з виразу n= q ´ m, де m = 4/pd2.
Значення A і m приймаємо по додатку 15. Для чавуннихтруб діаметром 150 мм: m = 0,0548; A = 37,11 ´ 10-6.
v = 18,8 ´ 0,0548= 1,03 м/с
Значення коефіцієнта К знайдемо з додатку 16, удавшисьпри необхідності до інтерполяції. К = 1,015.
h1 = 1,015 ´ 37,11 ´ 10-6 ´ 18,82 ´ 200 = 2,7 м
При пожежогасінні витрату води у водогонах необхіднозбільшити на величину протипожежної витрати, прийнятого по додатку 11 (у нашімвипадку можливо дві одночасних пожежі з витратою води на кожну пожежу qпож.= 15 л/с). Витрата води в одному водогоні при гасінні пожеж складе 18,8 + 15 = 33,8л/с.
v = 33,8 ´ 0,0548 = 1,85 м/с
К = 1,015
h2 = 1,015 ´ 37,11 ´ 10-6´ 33,8 2 ´ 200 =8,6 м
При прокладенні водогонів у дві або більше лінії іззагальних водозабірних споруд, між водогонами влаштовують перемички, при цьомуу випадку аварії на одному з водогонів подачу води на господарсько-питніпотреби знижуємо на 30 % розрахункової витрати, а на виробничі потреби — заграфіком (див. завдання).
qав. = 0,7 qх.п.
qав. = 0,7 ´37,7= 26,39 л/с
Кількість перемичок між водогонами визначимо виходячи зумови рівності втрат напору у водогонах при нормальній експлуатації і приаварії на одному з водогонів. Для двох паралельних водогонів число ділянокперемикань при однаковому їхньому діаметрі й довжині можна визначити зрівняння:
n = 3 qав.2 /( q2 — qав2), (13)
де: n – число ділянок перемикань; qав. — витрата води при аварії; q — витрата води при нормальній експлуатації.
n = 3 ´ 26,39 2/ (37,7 2 — 26,39 2 ) = 1,92
Приймаємо дві ділянки перемикань.
7. Гідравлічнийрозрахунок магістральної водогінної мережі
Гідравлічний розрахунок магістральноїводогінної мережі у випадку розташування водонапірної башти на початку мережіпроведемо для двох основних режимів роботи системи водопостачання:
Максимальна годинна витрата води навсі потреби населеного пункту на добу максимального водоспоживання; Те ж, алепри гасінні пожеж.
7.1 Підготовка до гідравлічногорозрахунку
Споживання води житловим сектором уміських водопроводах звичайно приймають за спрощеною схемою, що умовнодопускає, що відбір води в житлові будинки відбувається рівномірно по довжинімережі. Тоді кількість води, що відбирається на кожній розрахунковій ділянці,буде пропорційно його довжині й наявності житлової забудови. Обидва ці факторивраховує так звана «умовна довжина» ділянки. При відсутності житлової забудовиумовну довжину ділянки приймають рівної нулю. Якщо житлова забудова є тільки зоднієї сторони ділянки, то умовну довжину ділянки приймають рівній геометричнійдовжині цієї ділянки. Якщо житлова забудова є із двох сторін від ділянкиводогону, то умовну довжину ділянки рівна подвоєній геометричній довжині цієїділянки.
Виходячи з вищевикладених допущень,можна обчислити питому шляхову витрату води, тобто витрату води, щовідбирається з одиниці умовної довжини магістральної мережі:
Qпит.шл. = qжил.с./ SL умов., (14)
де qжил.с. – розрахункова витратаводи житлового сектора населеного пункту, таблиця 3 в л/с; SL умов. — сумаумовних довжин всіх ділянок магістральної водогінної мережі. qжил.с. =26,25л/с,
SL умов. =3280(Даніз таблиці 5, стовпець 5 ),
Qпит.шл. =26,25/3280=0,008л/(с´м).
Витрата води, що забирається напотреби житлового сектора на кожній конкретній ділянці, зветься шляховоювитратою води. Шляхові витрати води визначаємо по формулі:
qm-nшл. = qпит.шл.Lm-nумов., (15)
де Lm-nумов. –умовна довжина ділянок мережі.
q1-2шл. =0,008´400=3,2 л/(с´м). q2-3шл. =0,008´150=1,2 л/(с´м).
q3-4шл. =0,008´100=0,8 л/(с´м). q4-5шл.=0,008´280=2,24 л/(с´м).
q5-6шл. =0,008´120=0,96 л/(с´м). q6-7шл.=0,008´800=6,4 л/(с´м).
q7-8шл. =0,008´240=1,72 л/(с´м). q8-9шл.=0,008´140=1,12л/(с´м).
q9-10шл.=0,008´100=0,8 л/(с´м). q10-11шл.=0,008´150=1,2 л/(с´м).
q11-12шл.=0,008´400=3,2 л/(с´м). q12-1шл.=0,008´400=3,2 л/(с´м).
Відбір води з магістральної мережі всуспільні будинки й промислові підприємства здійснюють із конкретних вузлівмережі. Такі відбори називають зосередженими відборами, а витрати води — зосередженими витратами води. Перенесемо у вигляді схеми трасу магістральноїводогінної мережі з основними спорудами. На цій схемі для двох розрахунковихрежимів роботи системи вкажемо всі розрахункові відбори води з мережі (табл.3),крім житлового сектора. Відбір води на гасіння пожеж намітимо в самійнесприятливій точці. Такою точкою буде найбільш віддалений вузол мережі — вузол7.
Для зручності ведення розрахунківшляхові витрати води також заміняють зосередженими, тобто умовно вважають, щополовину шляхової витрати забирають на початку ділянки, а половину наприкінці.Ці фіктивні зосереджені витрати води називають умовними вузловими витратамиводи.
Результати обчислень заносимо втабл.5 і представляємо у вигляді розрахункової схеми на мал.7.
Після обчислення вузловихводовідборів робимо попереднє (у першому наближенні) потокорозподілення поділянках магістральної мережі. Напрямок потоків у кільці задаємо відповідно досхеми. Точку зустрічі потоків намічаємо у вузлі 5, як найбільш віддалену відпочатку мережі. Надалі цей вузол будемо іменувати вузлом, що диктує.
При визначенні розрахункових витратводи по ділянках мережі варто керуватися наступним положенням:
— для всіх вузлів мережі повиннавиконуватися умова (перший закон Кірхгофа):
SQ i = 0 (18)
Кількість води, що приходить у вузол,повинна дорівнювати кількості води, що виходить із цього вузла.
Розрахункові витрати води по ділянкахмережі будемо визначати, рухаючись від вузла, що диктує, до початку мережі.Попередньо випишемо на розрахункову схему значення розрахункових вузловихвитрат води. У вузлі, що диктує, значення розрахункових вузлових витрат урозглянутому прикладі складає 2,4535 л/с для першого розрахункового випадку і 32,4535л/с для випадку пожежогасіння. Відповідно до першого закону Кірхгофа витратаводи, що забирається з вузла, дорівнює сумі витрат води, що надходять у вузол.У першому наближенні будемо вважати, що половина розрахункової вузловоївитрати, що забирається в точці, що диктує, приходить по ділянці 4-5 і половинапо ділянці 5-6. Тоді розрахункова витрата води на ділянках, що примикають довузла, що диктує, складе 1,2 л/с для першого розрахункового випадку й 16,2л/сдля випадку пожежогасіння. Рухаючись від вузла, що диктує, до початку мережі,розрахункові витрати води на кожній ділянці одержуємо як суму транзитноївитрати, що йде в наступну ділянку, і розрахункової вузлової витрати вкінцевому вузлі даної ділянки. Отримані в першому наближенні значеннярозрахункових витрат по ділянках мережі записуємо на розрахункову схему (мал.8)