Водопроводные сети населенного пункта

РГР-Соор. водопр. сети. - ПЗ.doc

на выполнение расчетно-графической работы по дисциплине “Водоснабжение (водопроводные сети)” для студентов _4__ курса по кафедре "Водоснабжение
( фамилия имя отчество )
Характеристика проектируемого объекта
Расчетная плотность населения чел.га
Степень санитарно-технического оборудования в соответствии с классификацией действующих норм
Поливаемая площадь города %
- Площадь поливаемая автомашинами %
- Площадь поливаемая дворниками %
Продолжительность поливки автомашинами часовсут
Продолжительность поливки дворниками часовсут
Глубина промерзания грунта м
Экономический фактор
Промышленное предприятие
Количество рабочих смен на предприятии
Продолжительность одной смены часов
Расход воды на технологические нужды м3ч
Требования к качеству воды на предприятии
Степень огнестойкости здания
Категория производства по пожарной опасности
Объем наибольшего здания тыс.м3
Всего рабочих в смену чел
В том числе работают в холодных цехах в смену %
В том числе работают в горячих цехах в смену %
Пользуются душем от количества работающих в холодном цехе %
Пользуются душем от количества работающих в горячем цехе %
Министерство образования и науки РФ
ГОУ ВПО Московский Государственный Строительный Университет
Расчетно-графическая работа
«Водопроводные сети населенного пункта»
Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения
Расчетный (средний за год) суточный расход воды Qх-псут на хозяйственно-питьевые нужды населения в городе определяется в соответствии с п. 2.2 СНиП 2.04.02-84* по формуле:
Qср.сут =qжхNж1000=230*590001000=13570 м3сут
-qж=230 лсут - удельное водопотребление (табл.1 СНиП 2.04.02-84*);
-N - расчетное число жителей в городе
N = Sxp = 381 х 155 = 59 000 чел
где S- площадь города определяемая по ген. плану (S=381 га);
p - плотность населения (p =155 челга)
Максимальный суточный расход воды м3сут определится по формуле:
Qсут. max = Kсут. max xQср.сут.=12х13570=16284 м3сут
Kсут. max – коэффициент суточной неравномерности (принят равным 12 согласно п 2.2 СНиП 2.04.02-84*)
Максимальный часовой расход воды м3час определится по формуле:
Qч. max = Kч. max Qсут. max 24=1368х1628424=928 м3час
Kч. max – коэффициент часовой неравномерности определяется согласно СНиП 2.04.02-84*.
Kч. max =αmax х max=12х114=1368
max=114 (согласно табл.2 СНиП 2.04.02-84*)
По расчетному значению Kч. max =1368 для населенного пункта выбран типовой график водопотребления в течении суток по таблице приложения 2 .
Расход воды на мойку усовершенствованных покрытий проездов и площадей и полив зеленых насаждений
Площадь поливаемой территории населенного пункта Sп по заданию составляет 7% от общей площади и равна:
Площадь территории населенного пункта поливаемая машинами Sмаш и дворниками Sдв определяется в соответствии с заданием:
Sмаш = Sпх88100=235 га
Sдв = Sпх12100=32 га
Норма расхода воды на механизированную поливку усовершенствованных покрытий проездов (qп.маш.= 04 лм2) с учетом полива зеленых насаждений принята равной для местных условий данного населенного пункта:
Норма расхода воды на поливку усовершенствованных покрытий проездов и площадей вручную дворниками (qп.маш.= 05 лм2) с учетом полива зеленых насаждений принята равной для местных условий данного населенного пункта:
Тогда количество воды расходуемое на полив определится:
Wмаш =Sмашхqп.машх10=235х22х10= 517 м3сут
Wдв = Sдв хqп.машх10=32х225х10= 72 м3сут
Часовой поливочный расход определится исходя из продолжительности полива:
qч.маш= Wмашtмаш=5175=103.4 м3час
qч.дв= Wдвtдв=724=18 м3час
Расход воды на нужды местной промышленности
Суточный расход воды на нужды предприятий коммунально-бытового сектора населенного пункта принят равным 10% от максимального суточного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды:
Qм.пром. = Qсут. max х 01 = 16284 х 01 = 1628 м3сут
Часовой расход воды равен:
qч.м.пром = Qм.пром. 24 = 162824 = 688 м3час
Расход воды на нужды промышленного предприятия
Часовой расход воды на технологические нужды предприятия по заданию равен qч.техн. =133 м3час предприятие работает равномерно в течении суток в три смены.
Тогда суточный расход определится по формуле:
Qсут. техн. = qч.техн. х 24 = 133 х 24 = 3192 м3сут
Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды работников и на пользование душем определены для каждой смены в зависимости от типа цехов.
В холодных цехах общее количество работников в смену Nx и количество работников пользующихся душем Nxд определяются по заданию и равно:
Nx = 250 х 31 100 = 78 чел.
Nxд = 78 х 20 100 = 16 чел.
Норма водопотребления на хозяйственно – питьевые нужды для рабочих холодного цеха составляет qх = 25 лч (0025 м3чел).
Расход воды в смену на хозяйственно-питьевые нужды определится:
qх.х-п =Nx х qх = 78 х 0025 = 195 м3см
тогда в сутки на хозяйственно-питьевые нужды необходимо:
Qсут.х.х-п = qх.х-п х n = 195 х 3 = 585 м3сут
а расход воды в час составит:
qх.х-п =Qсут.х.х-п t = 585 24 = 024 м3час.
Количество работников на одну душевую сетку в холодном цехе принято равным 15 тогда количество потребных душевых сеток для холодного цеха nc в смену определится:
nc = Nxд 15 = 16 15 1
При норме расхода воды на одну душевую сетку 500 лч (05 м3ч) душевой расход в холодном цехе в смену составит:
qх.д. = nc х 05 = 1 х 05 = 05 м3см
За 3 смены (в сутки) расход воды на душ в холодном цехе определится:
Qсут.х.д. = qх.д. х 3 = 05 х 3 = 15 м3сут
В горячих цехах общее количество работников в смену Nг и количество работников пользующихся душем Nгд определяются по заданию и равно:
Nг = 250 х 69 100 = 172 чел.
Nгд = 172 х 53 100 = 91 чел.
Норма водопотребления на хозяйственно – питьевые нужды для рабочих горячего цеха составляет qг = 45 лч (0045 м3чел).
qг.х-п =Nг х qг = 172 х 0045 = 774 м3см
Qсут.г.х-п = qг.х-п х n = 774 х 3 = 2322 м3сут
qг.х-п =Qсут.г.х-п t = 2322 24 = 097 м3час.
Количество работников на одну душевую сетку в горячем цехе принято равным 7 тогда количество потребных душевых сеток для горячего цеха nc в смену определится:
nc = Nгд 15 = 91 7 13
При норме расхода воды на одну душевую сетку 500 лч (05 м3ч) душевой расход в горячем цехе в смену составит:
qг.д. = nc х 05 = 13 х 05 = 65 м3см
За 3 смены (в сутки) расход воды на душ в горячем цехе определится:
Qсут.г.д. = qг.д. х 3 = 65 х 3 = 195 м3сут
Общий расход воды на душ в цехах промышленного предприятия для времени принятия душа в течении 45 минут (075 часа) после рабочей смены составит:
Qсут.д = (15+195) х 075 = 1575 м3сут
при этом расход в час приема душа составит:
Qчас.д = 1575 3 = 525 м3час.
Расход воды на нужды пожаротушения
В населенном пункте запроектирована объединенная система хозяйственно-питьевого – противопожарного водоснабжения.
Расход воды на наружное пожаротушение принят в соответствии с количеством проживающих жителей (Nж = 59 000 чел) при этажности застройки зданиями высотой три этажа и выше по приложению 4 равным Qпож=70 лс (два одновременных пожара с расходом на один пожар 35 лс).
В соответствии с заданием на проектирование степень огнестойкости здания промышленного предприятия - III категория производства по пожарной опасности - Г.
Согласно приложению 5 расход воды на наружное пожаротушение производственных зданий с фонарями объемом свыше 20 до 50 тыс. м3 принят равным 25 лс. Количество одновременных пожаров на промпредприятии принято равным – 1 так как площадь предприятия менее 150 га.
Так как промпредприятие находится в черте населенного пункта то в расчетное количество одновременных пожаров в населенном пункте включены пожары на промышленном предприятии при этом в расчетный расход воды включен соответствующий расход воды на пожаротушение на предприятии.
Построение графиков водопотребления населенного пункта и работы насосов НСI и НСII
Все необходимые для населенного пункта и промышленного предприятия расходы сводятся в таблицу 1.
Ступенчатый график водопотребления населенного пункта как функция Q = f (t) строится на основании данных таблицы 1. График работы насосной станции первого подъема (НСI) равномерный с подачей 417% от суточного расхода.
Для построения насосной станции второго подъема (НСII) совмещенного со ступенчатым графиком водопотребления необходимо назначить режимы работы насосов в течении суток.
В соответствии с таблицей 1 часами максимального водопотребления являются часы 17-18 18-19 и 19-20 когда потребление воды населенным пунктом составляет 52% от общего суточного расхода. Режим работы насосной станции предусматривается неравномерным с подключением в часы максимального водопотребления второго водопитателя – водонапорной башни.
Учитывая неравномерность водопотребления и возможность достаточного маневра для включения - выключения необходимого количества насосных агрегатов принимаем к установке на насосной станции трех рабочих насосов с общей максимальной подачей час 453 %. Тогда водонапорная башня будет подавать в часы максимального водопотребления 067%.
Учитывая параллельность включения насосов определяем режимные точки работы НСII:
- подача одного насоса (номинальная) составит: 453% 25 = 181% (здесь 25 – единицы суммарной подачи при снижении номинала каждого из трех параллельно включенных до 83%);
- подача двух насосов – 181% ×18 = 326% (здесь 18 – единицы суммарной подачи при снижении номинала каждого из двух параллельно включенных до 90%).
Назначенные режимы работы НСII сводим в таблицу 2 где определено что насосная станция подает в водопроводную сеть часовой расход 453 % в течение 8 часов расход 428 % в течение 9 часов и расход 361 % в течение 7 часов.
Х. - п. водопотребление населения
Подача НСII на рабочей ступени %
Количество рабочих агрегатов
Время работы агрегата в долях часа
Количество часов работы в сутки
Подача за время работы в сутки %
Определение емкости и размеров бака водонапорной башни
Общая емкость бака водонапорной башни Wб определяется:
Регулирующий объем бака W peг определяем по данным Таблицы 3:
W peг = Qсут × Wост × 001 = 2173782× 247 × 001 = 5369 м3.
Пожарный запас водонапорной башни Wпож :
Wпож =( qнар + qвн ) × 600 × 0001 = (70+5) × 600 × 0001 = 45 м3
где qнар – расход воды на тушение наружного пожара 70 лс;
qвн – расход воды на тушение внутреннего пожара 5 лс;
0 – продолжительность тушения пожара с;
01 – переводной коэффициент.
Общая емкость бака водонапорной башни:
Wб = Wрег + Wпож = 5369 + 450 = 5819 м3
Тогда диаметр бака определим:
Dб = (6хWб314)13 = (6х5819314)13 = 104 м
Высота слоя воды в баке водонапорной башни:
Строительная высота:
Hб =025 + H0 + 02 = 025 + 69 + 02 = 735 м.
К установке принята водонапорная башня со стальным баком емкостью 800 м3 по типовому проекту № 901 – 5 – 49.90 (приложение 7).
Расход города в % от
Остаток воды в баке Wост
приведенное к положительным значениям
Определение емкости резервуаров чистой воды
Емкость резервуаров чистой воды (РЧВ) входящих в состав очистной станции определяется как сумма:
- регулирующего объема определяемого особенностями режима работы насосных станций НСI и НС
- запаса воды на тушение пожара в населенном пункте продолжительностью 3 часа;
- объема воды на собственные нужды водопроводной очистной станции.
Подача насосами I подъема %
Подача насосами II подъема
Полная вместимость РЧВ определяется по формуле:
W РЧВ = Wрег + Wпз+ Wсоб (м3)
где Wрег – регулирующий объем воды м3;
Wпз – противопожарный запас воды м3;
Wсоб – объем воды на собственные нужды очистной станции м3.
Регулирующий объем резервуаров чистой воды определяем путем совмещения графиков равномерной работы насосов первого подъема и ступенчатой работы НСII который произведен в таблице 4. Наибольшее значение остатка воды в РЧВ по столбцу 6 дает величину регулирующего объема Wрег = 392% от общего суточного расхода воды.
Wрег = 2173782100 × 392 = 852 м3.
Противопожарный запас воды Wп×з определится:
W пз = 3 Qпож+ Qmax - 3 Q 1 =
= 3×75×36001000 + 3×1130– 3×417×2173782100 = 1480 м3.
Объем воды на собственные нужды очистной станции Wсоб принят равным 10%:
Полная вместимость РЧВ составит:
W РЧВ = 852 + 1480 + 2174 = 4506 м3.
К установке на очистных сооружениях приняты 2 железобетонных прямоугольных резервуара чистой воды по типовому проекту № 901 – 4 – 63.83. Высота каждого резервуара – 484 м емкость – 2400 м3 размеры основания – 18×30 м (приложение 8).
При величине площади основания РЧВ Fосн = 18×30 = 540 м2
и их количестве n = 2 определим высоту слоя воды занимаемую каждым объемом.
Регулирующий объем воды:
hрег = 852 (2×540) = 079 м.
Противопожарный запас воды:
hпож = 1480 (2×540) = 137 м.
Объем воды на собственные нужды очистной станции:
hсоб = 21737 (2×540) = 201 м.
Трассировка водопроводной сети
Трассировка магистральных линий водопроводной сети населенного пункта выполнена в направлении основного потокораспределения по межквартальным проездам таким образом чтобы обеспечить двухстороннее питание потребителей. Водопроводная сеть кольцевая что обеспечивает надежность системы подачи и распределения воды.
Основные магистральные линии соединены перемычками расположенными перпендикулярно основному направлению движения воды. Регулирующая емкость – водонапорная башня установлена на наиболее высокой отметке рельефа – 1560. Разность отметок рельефа местности – 7 м. Трассировка проектируемой водопроводной сети населенного пункта приведена на рис.2
Подготовка сети к гидравлическому расчету
Водопроводная сеть населенного пункта имеет 4 кольца 11 узлов. НСII подключена к узлу № 2 водонапорная башня – к узлу № 6.
Для расчета водопроводной сети принимаем упрощенную схему водоотбора основанную на предположении что общий отбор воды с каждого участка водопроводной сети пропорционален его длине. При этом все крупные и известные по величине отборы (подача воды на промышленные предприятия подача воды в емкости пожарные отборы и др.) вычитают из общего количества отдаваемой воды и учитывают в виде сосредоточенных отборов в соответствующих точках сети.
По таблице 1 принимаем расчетный час максимального водопотребления – 17-18 (макс. водопотребление – 17-18 18-19 19-20).
Часовой расход в этот час составляет qч.макс. = 11312 м3ч = 3142 лс. Сосредоточенный отбор для нужд промышленного предприятия qсоср. = 13421 м3ч = 373 лс. Тогда равномерно распределенный расход qp.p. определится:
qр.р. = qч.макс. – qсоср. = 3142 – 373 = 2769 лс.
Определим удельный расход:
qуд = qр.р. Σ L = 2769 10150 = 00273 лс на 1 м длины сети;
где ΣL = 10150 м – общая (суммарная) длина в метрах участков водопроводной распределительной сети (без учета длин водоводов от НСII и водонапорной башни).
Путевые расходы по участкам сети определим по формуле:
где Li - длина соответствующего участка водопроводной сети.
Данные по расчету путевых расходов сведены в таблице 5.
Следующим этапом подготовки водопроводной сети к расчету является определение узловых расходов которые определяются как полусумма расходов участков примыкающих к данному узлу:
Данные по расчету узловых расходов сводятся в таблице 6.
Участки примыкающие к узлу
qпут (подход к узлу)
При назначении режимов насосной станции второго подъема определена подача НСII в час максимального водопотребления – 453% что соответствует величине QНСII = 2735 лс. Подача водонапорной башни составит 067% что соответствует величине QВБ = 407 лс.
После определения узловых расходов выполняем предварительное распределение расходов по кольцевой водопроводной сети населенного пункта и назначаем диаметры труб магистральных линий и перемычек. На рис.5 иллюстрирующим водопроводную сеть наносим следующую информацию:
номер кольца (римскими цифрами);
величины расходов воды в лс от водонапорной башни и двух водоводов питающих кольцевую сеть (в узлах № 6 и № 2 соответственно);
направления движения воды в виде стрелок на участках (линиях);
предварительно распределенные расходы в лс и диаметры труб в мм на участках.
Назначение диаметров произведено на нормальный режим работы по расходам часа максимального водопотребления с учетом экономического фактора и экономичных скоростей движения воды которые для водопроводных труб ориентировочно находятся в пределах 05 – 15 мс. Материал труб – чугун.
Гидравлический расчет (увязка) водопроводной сети населенного
пункта на час максимального водопотребления
Цель расчета (увязки) – определение истинных расходов и потерь напора на каждой линии кольцевой сети. Для увязки водопроводной сети применим II закон Кирхгофа – алгебраическая сумма потерь напора в любом замкнутом контуре равна нулю:
т.е. при гидравлическом расчете необходимо таким образом откорректировать предварительно назначенные расходы по линиям сети чтобы выполнялось условие II закона Кирхгофа.
При расчете условно принимается что потери напора на участках с движением воды по часовой стрелке – положительны а потери напора на участках с движением против часовой стрелки – отрицательны. Критерием завершения гидравлического расчета принято считать достижение сбалансированности в кольцах сети по потерям напора до допустимой величины невязки:
где ± h – величина невязки по замкнутому контуру м.
Допустимая величина невязки для кольца при выполнении гидравлического расчета по методу Лобачева – Кросса в табличной форме при курсовом проектировании составляет: h ≤ 05 м.
Расчет сети сопровождается заполнением сводной табл. 7.
Предварительное потокораспределение
поправочный расход Δq I кольца
поправочный расход Δq II кольца
поправочный расход Δq III кольца
поправочный расход Δq IV кольца
Определение диаметров водоводов напора насосов
и высоты башни для часа максимального водопотребления
Длина водоводов от НСII до точки подключения к водопроводной сети составляет Lв = 143 м принятый диаметр – 600 мм. По двум водоводам к сети поступает 2735 лс.
На каждый водовод приходится 13675 лс. По таблице Шевелева Ф.А. [2] определяются потери напора i нa единицу длины чугунных водоводов диаметром 600 мм для расхода 13675 лс. Величина i составляет 0000546. Тогда потери напора в водоводе определятся по
hв = i × Lв = 0000546 × 143 = 01 м
Для определения напора насосов необходимо определить диктующую точку сети. Такой точкой является узел № 6.
Напор насосов определяется по следующей формуле:
Hнас = Zд – Zнас + hсв + hв + Σhс (м)
где Zд и Zнас – соответственно геодезические отметки диктующей точки и НС
hсв – свободный напор; hсв = 10 + 4 (n - 1); n – этажность застройки;
hв – потери напора во всасывающих водоводах и коммуникациях станции;
Σhс – суммарные потери напора в водоводах и линиях водопроводной сети от насосной станции до диктующей точки.
Напор насосов для часа максимального водопотребления принят равным:
Hнас =1554-148+26+01+88=423 м
Общая высота водонапорной башни (ствол + бак) определяется по формуле:
Hбашни = Zд – Zб + hсв + hв + Hб м
где Zд и Zб – геодезические отметки диктующей точки и земли в месте установки башни м;
hсв – свободный напор м;
hв – потери напора в водоводах и линиях водопроводной сети от башни до диктующей точки м;
Hб – высота бака башни м.
Общая высота водонапорной башни (ствол + бак) принята равной:
Hбашни = 156-1554+26+02+735=3415 м.
Гидравлический расчет водопроводной сети населенного пункта на час максимального водопотребления + пожар
Водопроводная сеть населенного пункта должна быть проверена на пропуск пожарных расходов в час максимального водопотребления. Количество расчетных одновременных пожаров и расходы воды определяются в соответствии с рекомендациями [ 1 ] а места возникновения пожаров назначаются в узлах сети наиболее удаленных и неблагоприятно расположенных.
Производится предварительное потокораспределение на час пожара (рис. 7) при этом предполагается что водонапорная башня отключена.
Расчетный расход который подает при пожаре насосная станция второго подъема определится:
Qпож = 2735 + 407 + 75 = 3892 лс.
Определение диаметров водоводов и напора насосов для часа максимального водопотребления + пожар
Длина водоводов от НСII до точки подключения к водопроводной сети составляет Lв = 143 м принятый диаметр – 600 мм. По двум водоводам к сети поступает 3892 лс.
На каждый водовод приходится 1946 лс. По таблице Шевелева Ф.А. [2] определяются потери напора i нa единицу длины чугунных водоводов диаметром 600 мм для расхода 13675 лс. Величина i составляет 0000546. Тогда потери напора в водоводе определятся по
hв = i × Lв = 0001021 × 143 = 02 м
Напор насосов на час пожара принят равным:
Hнас =1554-148+10+02+369=545 м
Подбор насосного оборудования
Для часа максимального водопотребления : насос 1Д500-63а в количестве 3Q = 912 лс H = 423 м N = 75 кВт КПД = 70 % диаметр рабочего колеса – 404 мм.
Для часа максимального водопотребления + пожар : насос 1Д1600-90 в количестве 1Q = 3892 лс H = 545 м N = 450 кВт КПД = 85 % диаметр рабочего колеса – 540 мм.

РГР-Соор. водопр. сети.dwg

Добавить нестандартные листы из госта
а также сделать параметр выбора для них
Рисунок 1. Ступенчатый график водопотребления населенного пункта. график водопотребления график работы насосной станции I подъема график работы насосной станции II подъема
От насосной станции второго подъема L=143 м
Водонапорная башня L=150 м
От насосной станции второго подъема
Водо- напорная башня
Час макси- мального водопо- требления
Час максимального водопотребления
пьезометрический профиль по контуру кольцевой водопроводной сети в масштабе (верт. 1:100 и гор. 1:10000).
Водопроводные сети населенного пункта
Пьезометрический профиль по контуру кольцевой водопроводной сети в масштабе (вертикальный 1:100 и горизонтальный 1:10000).
План населенного пункта М 1:10000