Основи проектування систем водопостачання

Розрахункові норми та режим водоспоживання. При проектуванні систем водопостачання необхідно знати кількість води, яка має бути подана водопроводом, види і кількість водоспоживачів з урахуванням перспективного плану розвитку об'єкта, розрахункові норми споживання води кожним видом споживача та режим споживання води протягом доби.

Нормою водоспоживання називають кількість води, що витрача­ється на певні потреби за одиницю часу або на одиницю продукції, що виробляється. В населених пунктах норми господарсько-питного во­доспоживання призначають на основі вивчення фактичного об'єму та режиму водоспоживання в аналогічних умовах або, якщо це неможливо, за СНиП 2.04.02-84.

Середньодобові норми господарсько-питного водоспоживання в населених пунктах на одного жителя (за рік) при забудові будинками, обладнаними внутрішнім водопроводом та каналізацією, такі: без ванн — 125-160 л/добу; з ваннами і місцевими водонагрівачами 160-230 л/добу; з централізованим гарячим водопостачанням — 230-350 л/добу. В на­селених пунктах, де водокористування здійснюється за допомогою во­дорозбірних колонок, питомі витрати дорівнюють 30-50 л/добу. Потреби місцевої промисловості та"непередбачені витрати враховуються збіль­шенням питомих витрат води на 5-10 %.

Питомі витрати води на промислові потреби підприємств залежать від Типу продукції, що випускається, прийнятої технології, встановленого обладнання. Ці дані визначають за технологічним паспортом підприєм­ства. Для орієнтовних підрахунків витрат води на підприємствах користу­ються нормами споживання води на одиницю продукції. Так, наприклад, на молочних заводах на переробку 1 т молока необхідно 7,5-12 м³ води, на хлібозаводах — 1,8-4,8 м³ води на 1 т хліба, на м’ясокомбінатах - 10-40 м³ води на 1 т продукції, на цукрозаводах — 18-25 м³ води на 1 т цукру, на плодоовочевих консервних заводах — 8-28 м³ води на 1 тис. банок, на цегельних заводах — 1,3-1,8 м³ води на 1 тис. штук цеглин. Крім виробни­чих, на промислових підприємствах потрібно враховувати господарсько-питні потреби води за нормою:

45 л за зміну на одну людину в цехах з те­пловиділенням більше 23,2 Вт/м³; 25 л — в інших цехах. Ці витрати не враховують витрати води на душ в кінці робочої зміни, які приймають за розрахунковими витратами води на душ на одного працівника, або із розрахунку 500 л/год на одну душову сітку протягом 45 хв. Кількість душових сіток визначають за розрахунковими витратами води на душ та кількості людей, які працюють і приймають душ в найбільш чисельній зміні, залежно від виробничих процесів.

Питомі витрати води на поливання за відсутності даних про площі
проїздів та зелених насаджень, що поливаються, визначаються із розра-­
хунку 50-90 л/добу на одного мешканця залежно від кліматичних умов
(на півдні більше). Кількість поливань для північних районів — одне,
для південних — два.

Крім регулярного забезпечення господарсько-питних і виробни­чих потреб, система водопостачання при необхідності повинна пода­вати воду на гасіння пожеж. Витрата води на гасіння пожеж необхідна тільки при їх виникненні і тому враховується лише при перевірочних розрахунках водопровідної мережі та при визначені об'єму запасних ємностей (РЧВ, водонапірної башти, протипожежних резервуарів). Витрати води на зовнішнє гасіння пожежі в населеному пункті та роз­рахункова кількість пожеж приймаються за нормативами. Додатково до
витрат води на зовнішнє гасіння пожеж слід враховувати витрати води
на внутрішнє гасіння пожежі в житлових, громадських та виробничих
будинках, які обладнані внутрішніми пожежними кранами. Перелік
таких будинків і нормативні витрати води на внутрішнє гасіння пожежі
наведені в СНиП 2.04.01-85.

Визначення розрахункових витрат води та необхідних напорів у зовнішніх водопровідних мережах. Режим господарсько-питного водоспоживання протягом доби, місяця, року в населеному пункті не буває рівномірним і залежить від багатьох факторів (режим життя і трудової діяльності людини, пори року, місцеві умови тощо). Звичайно приймають, що протягом року ко­ливання водоспоживання буває за літнім і зимовим графіками. В роз­рахунках ці коливання оцінюють коефіцієнтом добової нерівномірності: найбільшим K_{доб. max} = 1,3; найменшим К_{доб. min} = 0,7.

Протягом доби погодинні витрати мають значне коливання, яке враховується коефіцієнтом погодинної нерівномірності:

• найбільшим K_{r. max} = α_max • β_max;, (4. 3)

• найменшим K_{r. min} = α_min • β_min;, (4. 4)

де - α_max = 1,2 – 1,4; α_min = 0,4 – 0,6 - коефіцієнти, які враховують ступінь благоустрою будинків, режим роботи підприємств та інші місцеві умови (СНиП 2.04.02-84), β — коефіцієнт, який враховує чисельність мешканців у населеному пункті (табл. 4.1).

Залежно від значення K_{r. max} приймають типовий графік розподілу добових витрат за годинами доби.

Таблиця 4.1

Значення коефіцієнта β

Коефі- цієнт	Чисельність мешканців, тис. чол.
До 0,1	0,2	0,5	1,0							і більше
βmax	4,5	3,5	2,5		1,5	1,3	1,2	1,15	1,1	1,05
βmin	0,01	0,02	0,05	0,1	0,2	0,4	0,5	0,6	0,7	0,85

Для промислових підприємств погодинні витрати води на тех­нологічні потреби приймають рівномірними за годинами доби протягом зміни або за вимогами технологів, на господарсько-питні потреби роз­поділ добових або змінних витрат води виконують згідно з нормами. Витрати води на душові на підприємствах розподіляють на наступну після кожної зміни годину.

Розрахункові (середні за рік) добові витрати води, м³/добу, на гос­подарсько-питні потреби населення визначають за формулою:

g _ж • N_м

Qⁿ_доб.ж = ―――――, (4. 5)

1000

де g _ж ― питомі витрати води, л ∕ доб•чол., • N_м ― розрахункова чисельність мешканців, чол.

Розрахункові (середні за рік) добові витрати води, м³ /добу, на полив:

Q^nол_доб.т = 10 g _ж.пол. • F₁, (4. 6)

де - g _ж.пол. – питомі витрати води, л/ м², на один полив, F₁ – площа поливу, га.

Розрахункові (середні за рік) добові витрати води на промислові потреби, м³ /добу, дорівнюють:

Q^nр_доб.т = 10 g _ж.пр. • N₂, (4. 7)

де g _ж.пр — питомі витрати води, м³, на одиницю продукції, N₂ — кіль­кість продукції, що випускається.

В розрахунках систем водопостачання, як правило, визначають спочатку погодинні витрати води для кожної категорії водоспоживачів, а потім підсумовують ці значення, тобто визначають погодинне водо­споживання всього населеного пункту.

Погодинні витрати води споживачами, м³/год, дорівнюють:

q_r = α/100 • Q_доб.тax, (4. 8)

де а — розподіл добових витрат Q_доб.тax для конкретної години, %.

Найбільші секундні витрати, л/с:

q^tot = q_hr.max ∕3,6, (4. 9)

де q_hr.max — найбільші погодинні витрати води, м³ /год, для всього населеного пункту або окремого водо споживача.

За погодинними витратами води будують графік водоспоживання у населеному пункті.

У водопровідній мережі повинен бути тиск, який забезпечить підйом і виливання води у найвищій водорозбірній точці. Тобто вільний потрібний напір, м, у мережі:

Н_h = h_r + Σh_w + h_р, (4. 10)

де h_r - геометрична висота підйому води від поверхні землі до найвище розташованої точки, м; Σh_w — втрати напору від точки підключення водопровідної мережі до водорозбірної арматури, м; h_р — робочий напір на виливання з водорозбірної арматури, м, який визначається за СНиП 2.04.01-85 (додаток 5).

Відповідно до СНиП 2.04.02-84 у зовнішній водопровідній мережі повинен забезпечуватись необхідний вільний напір:

Н^п_h = 10 + 4(п – 1), (4. 11)

де п — кількість поверхів будинку.

Вільний напір біля водорозбірної колонки повинен бути не меншим за

10 м. Вільні напори у зовнішній мережі виробничого водопроводу ви­значають за технічнимиданими. Вільний напір у водопровідній мережі під час гасіння пожежі залежить від прийнятої системи пожежегасіння (рис. 4. 16).

а)

Рис. 4. 16. Схеми гасіння пожежі з водопроводу високого (а) і низького (б) тиску

Є, системи високого і низького тиску. В системі високого тиску пожежу гасять безпосередньо з мережі за допомогою пожежних рукавів, які під^'-єднуються до пожежних гідрантів.

Вільний напір в мережі водопроводу високого тиску повинен бути достатнім для того, щоб подати воду у найвищу точку будинку, що горить, пожежними рукавами довжиною 120м і забезпечити виліт зі ствола (брандспойта) компактного струменя на висоту 10 м. Орієнтовно цей вільний напір можна визначити:

Н _{в. пож} ≈ Н _б + 28м, (4.12)

де: Н₆ — висота будинку, м.

В системі пожежегасіння низького тиску вода з гідрантів водопро­відної мережі забирається насосами пожежних машин і подається ру­кавами до місця пожежі з тим же напором, що і у випадку використання систем високого тиску (рис. 4. 15, б). У водопровідній мережі при пожежі підтримується відносно невеликий вільний напір, рівний 10 м.

Основи розрахунку водопровідних мереж. Для визначення діаметрів труб і втрат напору на всіх ділянках мережі при пропуску ними розрахункових витрат води виконують гідравлічні розрахунки водоводів і водопровідної мережі. Втрати напору потрібні для визначення висоти водонапірної башти і напору насосів. Гідравлічний розрахунок виконують для магістральних ліній і водоводів. Залежно від схеми живлення мережу розраховують на такі характерні випадки: максимальне водоспоживання; максимальне водоспоживання і пропуск додаткових протипожежних витрат; транзит у напірний бак. Розрахунок на перші два випадки потрібний для всіх схем мережі, а на третій — для схеми з контррезервуаром.

Підготовка мережі до розрахунку полягає у складанні умовної роз-рахункової схеми з вузловими точками відбору води, що розташовані, як правило, на перетинах магістральних ліній. Вузлові точки поділяють мережу на розрахункові ділянки. На ділянках і у вузлових точках визначають розрахункові витрати води і за цими витратами з урахуванням швидкості руху води в трубах визначають діаметри магістральних трубопроводів. Економічно доцільна швидкість складає: для труб малого діаметра 0,6-0,9 м/с; для труб великого діаметра — 0,9-1,5 м/с. За фор­мулами гідравліки при відомих діаметрах і витратах ділянок мережі ви­значають втрати напору.

Водопровідна мережа повинна весь час подавати в населений пункт потрібні витрати води з напором, який забезпечує нормальний її розбір. Найінтенсивніше мережа працює у годину максимального водорозбору, коли по трубах проходять максимальні витрати, і втрати в них досягають найбільших значень. В ці години лінія п’єзометричних напорів займає найнижче положення, тобто напір в мережі мінімальним (рис. 4. 17).

Рис. 4. 17. Схема роботи водопроводу при господарсько-питному водоспоживанні

Тиск (напір) в трубах в різних точках мережі повинен бути достатнім для забезпечення нормального водо розбору із санітарних приладів, в тому числі на верхніх поверхах будинків. Мінімальний вільний напір встановлюють за нормами залежно від кількості поверхів будинків: при одноповерховій забудові — 10 м; при багатоповерховій забудові на кожний поверх додають 4 м.

Великі напори в мережі небажані, оскільки при цьому збільшу­ються невиробничі втрати води, підвищується можливість виникнення аварій, виникають незручності при водорозборі. Тому рекомендується, щоб найбільший напір у водорозбірній мережі не перевищував 60 м (до­пустимий напір).

Точка мережі, в якій вільний напір в годину максимального водоспо­живання буде найменшим, називається диктуючою. Якщо в диктуючій точці буде утворений необхідний вільний напір, то у всіх інших точках мережі він буде більшим. За цією умовою знаходять висоту водонапірної башти та напір насосів.

Дата добавления: 2014-01-07