Водопроводные сети

Водопроводные сети Михайлов Н.Н.dwg

Спецификация оборудования кольца № 1
Задвижка параллельная
с выдвижным шпинделем:
План колодца № 9 на отметке 72
Курсовое проектирование
Генплан города М 1:15000
Деталировка кольца №1 М 1:5000

КП. Водопроводные сети Михайлов Н.Н..doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Архитектурно-строительный факультет
Кафедра водоснабжения и водоотведения
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
гр. ВВ-08 Михайлов Н.Н.
Определение расчётных расходов
1. Максимально суточные расходы в НП
2. Максимально суточные расходы в ПП
3. Расход воды для тушения пожаров
Режим расходования воды
1. Режим расходования воды в населенном пункте
2. Режим расходования воды на предприятии
Предварительный выбор производительности НС-II
Режим работы НС-II и определение ёмкости водонапорной
башни и резервуара чистой воды
Трассировка сети. Выбор расположения головных
водопроводных сооружений башни.
Расчётные режимы работы сети и подготовка её к
гидравлическому расчёту
1. Определение секундных расходов
2. Определение сосредоточенных расходов
3. Определение равномерно распределённых расходов
4. Определение узловых расходов
5. Распределение потоков воды
Гидравлический расчёт сети
1. Гидравлический расчёт кольцевой сети
по методу Лобачёва-Кросса
2. Гидравлический расчёт сети на ЭВМ
Свободные напоры в сети
1. Пьезометрические и свободные напоры сети
Водопроводные сети составляют основную стоимость систем водоснабжения поэтому их проектирование должно проводиться с исчерпывающим технико-экономическим обоснованием принимаемых решений и базироваться на строгом соблюдении действующих нормативных документов и новых методов расчета и проектирования этих систем.
К основным вопросам требующим технического и экономического обоснования в первую очередь относятся следующие:
) выбор места расположения головных сооружений (водозабор насосная станция I подъема с резервуарами чистой воды (РЧВ));
) трассировка водоводов и водопроводной сети обеспечивающая надежность и бесперебойность подачи воды потребителям;
) выбор материала труб назначение диаметров трубопроводов;
) целесообразность включения в систему водонапорной башни (ВБ) выбор места ее расположения в схеме водопроводной сети;
) определение ёмкости резервуаров чистой воды (РЧВ);
) конструирование и деталировка водопроводной сети.
В настоящем курсовом проекте запроектирована четырёх кольцевая водопроводная сеть подающая воду питьевого качества на хозяйственно-питьевые и производственные нужды населённого пункта. Запроектированная сеть также была рассчитана на пропуск пожарного расхода в час максимального водопотребления.
В курсовом проекте запроектирована водопроводная сеть низкого давления с водонапорной башней расположенной в конце сети (сеть с контррезервуаром).
Производительность хозяйственно-противопожарных водопроводов населенных пунктов (НП) и расположенных на их территории промышленных предприятий соответствует [1п.4.3].
Проектирование водопроводной сети и связанных с ней водопроводных сооружений рассчитываем из условия их работы в сутки наибольшего (максимального) водопотребления.
Среднесуточный расход м3сут определяется по формуле:
где: – норма водопотребления лсут зависит от степени благоустройства района и климатического расположения НП [1][7].
N1 – число жителей в данном районе чел:
– расчетная площадь жилого района га
– плотность населения челга
Максимальный суточный расход м3сут определяется по формуле:
где: – коэф. суточной неравномерности (11÷13)
Расход на нужды местной промышленности (неучтённые расходы) принимаем в размере 10÷15% от:
Суммарный максимально-суточный расход в НП м3сут определяется как сумма максимально-суточного расхода и неучтённых расходов:
Все расчёты по определению ХП расходов в НП сведены в таблицу №1.
Таблица №1 « Определение хозяйственно-питьевых расходов в НП»
Расчетная площадь (брутто) га (FHn)
Плотность населения чел .га (по)
Расчетное число жителей чел. (N= Fm-n0)
Принятая норма водопотребления (Яж);лсут.
Здания с внутренним водопроводом и канализацией без ванн
Тоже с ваннами и местными нагревателями
То же с централизованным горячим водоснабжением
То же с централизованным подогревом воды от ТЭЦ
Среднесуточный расход м3сут. (Q*nmxp)
Принятый коэффициент суточной неравномерности ксутмакс ксутмин
Максимальный суточный расход м сут. (Q*ynmMaKC)
Неучтённые расходы в НП м3сут. (Qliey4m )
Итого ХП расход в НП м3сут. (Q^nMaKC_)
Расход на поливку и мойку твёрдых насаждений зелёных насаждений газонов и цветников м3сут определяется по формуле:
где: – поливаемая площадь по видам покрытия га:
Р – процент поливаемой или моемой площади от общей площади НП %
– норма на одну мойку (поливку) лм2 [1]
– количество моек (поливок) в сутки.
Все расчёты по определению поливочных расходов в НП сведены в таблицу №2.
Таблица №2 «Определение поливочных расходов в НП»
Виды поливаемой территории
Усовершенствованные( твердые покрытия)
Р– процент от общей площади (населённого пункта)
Поливаемая площадь по видам покрытия га Fпол
Кол-во моек (тв. покрытия) Кмсут
Принятая норма лм2 на одну мойку
Кол-во поливок Кпсут
Принятая норма лм2 на одну поливку
Суточный поливочный расход в НП м3сут.
ХП расход для каждой смены м3сут определяем раздельно в соответствии с числом рабочих для холодных и горячих цехов:
где: – норма водопотребления лсмену.: х.ц. – 25 лсмену на 1 рабочего
г.ц. – 45 лсмену на 1 рабочего.
N – кол-во рабочих в смену чел.
Душевые расходы определяем по количеству душевых сеток () установленных в холодных и горячих цехах при этом количество душевых сеток определяется по расчетному числу пользующихся душем рабочих в наиболее многочисленной смене и числу рабочих пользующихся одной душевой сеткой:
где: – число рабочих пользующихся душем чел:
Р – процент рабочих пользующихся душем %
N – кол-во рабочих в многочисленной смене чел
no – число рабочих обслуживаемых одной душевой сеткой чел:
х.ц. – no = 7÷15 чел
г.ц. – no = 5÷7 чел.
Душевой расход м3смену определяется по следующей формуле:
где: 05 – расход воды на одну душевую сетку м3.
Поливочные расходы на ПП определяются аналогично поливочных расходов в НП.
Все расчёты по определению расходов в ПП сведены в таблицу №3.
Таблица №3 «Определение расходов в ПП»
Кол-во рабочих по сменам N чел.
Норма водопотребления q*n лчел см.
ХП расходы Qnxn м3сут
Процент рабочих пользующихся душем Р
Число рабочих пользующихся душем Nдуш
Число рабочих обслуживаемых одной душевой сеткой п0
Кол-во душевых сеток псет
Душевой расход Qdyui
Благоустройство территории
Поливаемая площадь %
Поливаемая площадь Fn"m га
Количество поливок пп
Норма на одну мойку q0M лм^
Норма на одну поливку q" лм2
Расход на мойку QM" м3
Поливочный расход Qnn мл
Технологический расход Qnmex
Водопроводная сеть населенных мест проектируем хозяйственно-противопожарной низкого давления [1 пп. 4.3 и 2.29]. Расходы воды для тушения пожаров принимаем:
а) в населенных пунктах по [1] табл. 5:
Кол-во одновременных пожаров: n = 2
Расход на один наружный пожар: qн.п. = 35 лс.
б) на предприятии – определяется по [1] при отсутствии данных принимается qв.п. = 5 лс.
Для гидравлического расчета водопроводной сети и назначения режима работы НС-II необходимо знать расходы воды городом и предприятием за каждый час в сутки максимального водопотребления.
С этой целью вначале определяем расход воды в каждый час суток по каждой из категорий водопотребления.
ХП расход в населенном пункте по часам суток приняли по типовому графику распределения расходов в зависимости от расчетного максимально-часового коэффициента неравномерности расходов (kч.макс) (прил. 2 [7]):
где: – коэф. принимаемый по [1] зависящий от степени благоустройства в каждом районе. = 12÷14.
– коэф. учитывающий общее кол-во жителей в НП:
где: – общее число жителей в НП тыс. чел.
Режим расходования воды на поливку и мойку в НП рассчитан на основании [7 табл. 4]. При этом режим расходования на поливку и мойку в НП не должен совпадать с периодом максимального водопотребления в НП.
Режим расходования воды на ХП нужды приняли по графикам Б.С. Тикунова [7 прил. 3]. При этом расход воды в первый час каждой смены определяется от сменного расхода предыдущей смены а в остальные часы – от расхода данной смены.
Душевые расходы рассчитываются по смене с наибольшим числом душевых сеток в первый час по окончании каждой смены так как в групповых душевых будут работать все сетки независимо от количества рабочих принимающих душ.
Поливочные расходы можно назначить в те же часы что и ручной полив в городе.
Технологические расходы воды по часам суток и сменам принимаются равномерными в течение суток.
Все расчёты по определению режима водопотребления НП и ПП в течения суток сведены в таблицу №4.
При выборе производительности НС-II их числа и режима работы учитывали следующее: насосы должны быть однотипными их число и регулирование (число включений и выключений) должно быть минимальным.
Производительность НС-II при А = С > В (из графика водопотребления) определяется по формуле:
Ориентировочное число насосов для систем с башней определяется по формуле:
где: – производительность НС-II (формула 3.1) %
– наименьший процент часового расхода в НП+П (по табл. № 4 или по ступенчатому графику) %
Производительность группы работающих насосов определяется по формуле:
где: – число работающих насосов
– коэффициент увеличения подачи насоса при одиночной работе его на сеть [1 табл. №6]
Производительность НС-II при параллельной работе 2-х насосов:
Производительность НС-II при работе 1-го насоса:
Режим работы НС-II и определение ёмкости водонапорной башни и резервуара чистой воды
Назначение режима работы насосов II подъема сводится к построению ступенчатого графика их работы на ступенчатом графике водопотребления города. Построение этого графика осуществляем с определением регулирующей емкости водонапорной башни.
Подсчет начинаем с часа конец которого соответствует моменту Т2. Подача насосов в этот период соответствует бак башни к концу этого часа должен быть пустым т.е. наличие воды в баке равно нулю. К моменту времени Т3 бак полностью заполняется.
При расчёте режима работы НС-II принимаем во внимание что включение и выключение насосов может происходить и внутри любого часа с учетом потребления города. Для этого определяем среднечасовую подачу насосов следующим образом:
где: t – время работы соответствующей группы насосов в пределах часа (01÷09);
Р – подача соответствующей группы насосов в пределах часа.
Для определения регулирующей емкости резервуаров чистой воды () строим совмещенный график поступления воды в резервуары который принимается равномерным и принятый график отбора ее насосами II подъема. Подсчет наличия воды в РЧВ производим аналогичным образом.
Подсчет удобнее начинать с момента последнего отключения одного из насосов (Т5). К этому моменту наличие воды в РЧВ принимаем равным нулю.
Регулирующий объём бака ВБ и РЧВ м3 определяем по формулам:
Полные объёмы РЧВ и ВБ м3 определяем по формулам:
где: – пожарный объём в ВБ. принимаемый по [1] из условия тушения одного наружного и одного внутреннего пожаров в течении 10 минут и подачи воды на ХП нужды м3:
– пожарный объём в РЧВ м3 принимается по [1]:
где: – объём воды подаваемой для тушения всех пожаров в НП и П;
– объём воды подаваемый в течение трёх часов во время пожара смежных с максимальным:
– объём воды расходуемый на ПП на приём душа в расчётные три часа тушения пожара м3
– пополнение объёма воды в РЧВ во время тушения пожара с очистных сооружений м3.
Трассировка сети. Выбор расположения головных водопроводных сооружений башни.
Место расположения водозабора принимаем выше населенного пункта по течению реки Очистные сооружения резервуары чистой воды и насосную станцию II подъема располагаем непосредственной близости от водозаборов.
Водонапорную башню располагаем в конце сети т.к. там самое высоке место населенного пункта в пределах застроенной части. При трассировке сетей исходим из следующих основных положений:
) главные магистрали должны совпадать с продольным направлением площади застройки по возможности равномерно охватывать территорию города и вместе с тем подавать воду в удалённые места кротчайшим путем;
) для обеспечения надежности работы сети число магистралей должно быть не менее двух.
Сеть наносится на генплан с указанием номеров колец номеров узловых точек и длин расчетных участков.
Башня связывается с сетью одним водоводом. Число водоводов от насосной станции до сети должно быть не менее двух.
Расчётные режимы работы сети и подготовка её к гидравлическому расчёту
Для того чтобы проектируемая сеть обеспечила пропуск необходимого количества воды при различных режимах она рассчитывается из условия наиболее напряженных режимов ее работы а именно для:
часа максимального водопотребления
часа максимального транзита
Для проведения гидравлических расчетов сети необходимо провести ряд подготовительных расчетов и операций.
Расчётные секундные расходы лс в час максимального водопотребления:
а) в НП с 8 до 9 часов:
б) в ПП с 8 до 9 часов:
Час максимального водопотребления не совпадает с первым часом смены поэтому решаю по формуле:
Производительность НС-II:
Расход воды из башни будет:
Расчётные секундные расходы лс в час максимального транзита:
а) в НП с 13 до 14 часов:
б) в ПП с 13 до 14 часов:
При этом производительность НС-II совпадает с подачей воды НС-II в час максимального водопотребления.
Подача воды в ВБ лс:
При гидравлических расчётах сетей делается допущение что вода расходуемая населением и поливочные расходы отбираются из сети равномерно по длине расчетных участков. Крупные потребители такие как бани прачечные и т.д. выделяются в отдельную группу. Размещение сосредоточенных потребителей на генплане города производится самостоятельно вблизи узловых точек сети. Секундные расходы этих потребителей вычитаются из общего секундного расхода районов и учитываются как сосредоточенные расходы в точках присоединения этих объектов к сети.
С этой целью вначале определяем какие из крупных потребителей работают в час каждого расчетного случая затем определяем их секундные расходы лс по следующей формуле:
где: – нормативный максимальный часовой расход воды на одного потребителя или единицу выпускаемой продукции лч [2 прил. 3]
N – кол-во потребителей или выпускаемой продукции.
Для хлебозаводов можно принять норму водопотребления на одну тонну продукции в смену 2м3 воды.
Все расчёты по определению сосредоточенных расходов сведены в таблицу № 5
Таблица 4. Определение сосредоточенных расходов
Наименование кру пных водопотреб.
а) для часа максимального водопотребления лс:
б) для часа максимального транзита лс:
в) равномерно распределенные расходы в час тушения пожаров в НП сохраняют свое значение на ПП из расчетных расходов исключаются душевые и поливочные расходы.
Все результаты расчётов пунктов 6.1 по 6.3 сведены в таблицу № 6
Таблица №5 «Расчёт секундных расходов для всех режимов работы сети»
Расчетные секундные расходы лс
Для расчета сетей равномерно распределенные расходы для каждого расчетного случая заменяем узловыми:
В час максимального водопотребления определяются удельные путевые расходы q0(L) лс на 1 п.м:
где: L=9930м – суммарная длина водопроводных сетей по которым отбирается равномерно распределённый расход м.
Узловой расход лс определяется по следующей формуле:
где: Lпр – длина прилегающих к узлу сетей по которым отбирается равномерно распределённый расход м.
Все расчёты по определению узловых расходов сведены в таблицу № 7
В связи с тем что задача гидравлического расчета кольцевой сети в общем случае не может быть решена предварительно намечаем наиболее вероятное распределение потоков воды т.е. задаёмся направлением и величиной расхода на каждом участке сети для каждого расчетного режима ее работы. При выборе направления потоков при известных источниках питания сети (насосы башня) и величинах узловых расходов стремимся к тому чтобы подвод воды к каждой узловой точке происходил кратчайшим путем.
Для случая максимального расхода (сеть с контррезервуаром) вначале распределяем расход из башни и находим так называемые точки схода потоков а затем от них двигаемся к точке примыкания водоводов к сети. Для часа максимального транзита начинаем распределять расходы от точки примыкания башни к сети. При распределении потоков в каждой узловой точке проверяем баланс приходящих и уходящих расходов (qузл=0). Предварительно намеченные расходы для каждого расчетного случая на участках заносим в таблицу №8.
В качестве материала труб принимаем асбестоцемент. Диаметры трубопроводов определяем исходя из "экономических скоростей" [6]. Приняв в качестве расчетного расхода на данном участке наибольший из основных расчетных случаев (в час максимального водопотребления или транзита) определяем экономически наивыгоднейший диаметр по таблицам предельных расходов [6] с учетом выбранного материала труб.
Принятый диаметр трубопровода проверяем на пропуск пожарного расхода этого участка имея в виду что скорости более 08÷15 мс нежелательны для диаметров менее 300 мм. Для больших диаметров скорости принимаются в пределах 15÷20 мс.
Значения принятых диаметров заносим в таблицу №8.
Таблица №8 «Определение расчётных расходов и диаметров на расчётных участках»
Расчётные расходы на участках лс
Час максимального расхода
Час максимального транзита
Гидравлический расчет кольцевой водопроводной сети состоит в определении фактических расходов на участках и соответствующих им величин потерь напора при принятых диаметрах.
Гидравлический расчет кольцевой водопроводной сети производим по методу В.Г. Лобачёва-Кросса.
Суть данного метода состоит состоит в нахождении поправочных расходов. Если потери напора в кольце не равны нулю то данную величину называют невязкой. Для увязки системы по методу В.Г. Лобачёва-Кросса находят поправочные расходы для каждого кольца отдельно (собственные поправочные расходы) а также смежные поправочные расходы для смежных участков сети.
где: Δqсоб – собственный поправочный расход лс может быть как положительным так и отрицательным;
Δh – невязка в кольце м. вод. ст. может быть как положительным так и отрицательным и определяется алгебраической суммой потерь напора на каждом участке данного кольца при этом нужно учитывать что для участка направленного по часовой стрелке потери принимаются со знаком "+" а против – со знаком "–";
S – сопротивление трубы;
q – расход на участке лс.
Произведение S·q для данного участка может быть найдено по формуле:
где: h – потери напора на участке м. вод. ст.:
l – длина участка км.
После нахождения поправочных расходов переносим их на расчётную схему. При этом знак поправочного расхода превращаем в направление.
При нахождении нового расхода на участке сети учитываем направление участка и поправочных расходов – собственного и смежного. При совпадении направлений их складываем а при противоположном – вычитаем.
Расчёт продолжаем до тех пор пока невязка не составит .
Данный расчёт для часа максимального водопотребления сводим в таблицу №9.
Гидравлический расчёт сети на ЭВМ производился по программе "KOLCA".
Для начала расчёта на ЭВМ расчётные участки сети были закодированы по следующему принципу:
)внешнему полю было присвоен номер 0 (до 10 колец);
)номером внутреннего поля является номер кольца;
)для кодирования участка надо встать в его начальную точку так чтобы направление участка исходило от расчётчика. При этом сначала пишется номер левого поля а затем правого.
Рис. 1: Расчётная схема для кодировки сети: 1 – для часа максимального водопотребления 2 – для часа максимального транзита и для часа пожаротушения.
Час максимального водопотребления
Количество участков-13
Материал труб:Трубы стальные с цементно-песчаным покрытием ГОСТ 10704-76* ГОСТ 8696-74*
Коэффициент запаса на местные сопротивления-1
Для определения требуемых напоров насосов НС-II и высоты башни необходимо найти так называемые диктующие точки т.е. узловые точки в которых будет минимальный свободный напор.
Для проверки правильности выбора диктующей точки а также с целью проверки узлов находящихся под напором превышающим максимально допустимый в городских сетях [1 п. 2.28] (60 м) определяем свободные напоры во всех узловых точках для каждого расчетного режима работы сети.
Определение свободных напоров производим начиная от узловых точек принятых за диктующие. За диктующую точку примем точку присоединения башни к сети т.е. точку №3.
Вначале определяем свободные напоры для часа максимального водопотребления затем после определения высоты башни - для часа максимального транзита и далее для часа тушения пожаров.
Расчетная величина свободного напора в диктующей точке в час максимального водопотребления назначаем в зависимости от этажности застройки по [1 п. 2.26]. При этом на первый этаж назначаем напор 10 м вод.ст. и на каждый последующий этаж добавляем по 4 м вод.ст. При пожаре допускается снижение свободных напоров в сети до 10 м вод.ст.
Для часа максимального транзита (сеть с контррезервуаром) свободный напор в точке присоединения башни к сети определяем следующим образом:
где: HВБ – высота водонапорной башни м;
hб – высота подобранного бака м
hизл – напор излива принимаемый равным 15÷2 м;
– суммарные потери напора в водоводе от башни до сети в час транзита м
Высоту водонапорной башни определяем для часа максимального водопотребления:
где: ZДТ – отметка земли в точке присоединения башни к сети м;
По аналогичным формулам определяем пьезометрические и свободные напоры для остальных режимов.
Список использованной литературы
СНиП 2.04.02-84: Водоснабжение. Наружные сети и сооружения Госстрой СССР. - М: Сгройиздат 1985. - 131 с.
СНиП 2.04.01-85: Внутренний водопровод и канализация зданий Госстрой СССР. - М.: Стройиздат 1986. - 55 с.
Абрамов Н.Н. Водоснабжение Н.Н. Абрамов. - М.: Стройиздат 1982.-440 с.
Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации: Справ монтажника.Под ред. А.К. Перешивкина - М.: Стройиздат 1971 1978.-571с.
Абрамов Н.Н. Расчет водопроводных сетей Н.Н. Абрамов М.М. Поспелова и др. - М.: Стройиздат 1976 1983. - 277 с.
Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных чугунных асбестцементных пластмассовых и стеклянных водопроводных труб Ф.А. Шевелев. - М.: Стройиздат 1973.-113 с.
Крыжановский А.Н. Водопроводные сети: Методические указания к курсовому проекту. – Новосибирск НГАСУ 2003 – 40с.
Балыгин В.В. Крыжановский А.Н. Похил Ю.Н.: Насосы: Каталог - справочник. - Новосибирск: НГАСУ 2000. - 116с.