Выбор системы водоснабжения

В рассматриваемом примере с учетом природных условий, принята система водоснабжения с забором воды из поверхностного и подземного источников. Водопроводная сеть проектируется кольцевой, с водонапорной башней расположенной в наиболее возвышенной точке населенного пункта.

Водозаборное сооружение из поверхностного источника, согласно ситуационного плана, расположено на расстоянии 980 м, а из подземного на расстоянии 1070 м. от распределительных камер водопроводной сети.

3.2 Трассирование водопроводной сети населенного пункта

При трассировании водопроводной сети населенного пункта следует соблюдать следующие основные рекомендации:

- главные магистральные линии надо направлять по кратчайшему расстоянию к наиболее крупным водопотребителям, а также к водонапорной башне;

- для обеспечен ия надежности водоснабжения, основных магистралей должно быть не менее 2-ух, соединенных перемычками;

- водопроводные линии должны быть распределены равномерно по территории объекта водоснабжения;

- водопроводные линии следует располагать по проездам или обочинам дорог, параллельно линиям застройки;

- автомобильные железные дороги, а также естественные преграды (реки, овраги и т.д.) трубопроводы должны пересекать под прямым углом.

Трассировка водопроводной сети города приведена на рис.3.1.

3.3 Определение удельных расходов воды

Удельный расход воды (расход, отбираемый на единицу длины сети) определяется для каждой зоны застройки отдельно по формуле:

, л/с^.м, (21)

где Q_пут – путевой расход, отбираемый равномерно из всех участков магистральных трубопроводов.

L – сумма приведенных длин линий, из которых вода отбирается с расходом Q_пут, м.

При вычислении приведенной длины руководствуются следующим:

– в L включаются участки магистральных линий, из которых вода отбирается с двух сторон в данной зоне, поэтому участки, проходящие по незастроенным территориям, зеленым насаждениям, а также через реки, озера, овраги, не включаются в суммарную приведенную длину сети;

– при расположении данного участка на границе двух районов с разной плотностью проживающего населения, в L включается половина длины данного участка для каждой зоны.

В соответствии с генпланом, длина магистральных линий и путевые расходы в 1-ом районе составляют: L₁ =7504 м, =47,17 л/с; а во втором районе -

L₁ =1980 м, =36,97 л/с

Удельный расход воды для первого района:

Удельный расход воды для второго района:

3.4 Определение расходов воды, отбираемых на участках

магистральных трубопроводов (путевых расходов)

Расходы воды, отбираемые на участках магистральных трубопроводов (путевые расходы), определяются из выражения:

q_пут.i = q_уд ^∙ L_i, л/с (22)

где q_уд – удельный расход, л/с∙м;

L_i – длина участка, м.

Результаты расчетов путевых расходов сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Вычисление путевых расходов.

Участок	Приведенная длина, м	Расход qпут., л/с
1-район
1, 2		3,420
2, 3		4,802
3, 4		3,357
4, 5		4,721
(5, 8)/2		2,659
(8, Б)/2		0,748
(Б, А)/2		1,810
A, 9		0,981
9, 4		2,571
9, 10		7,116
10, 11		6,280
11, 3		4,042
11, 1		4,664
ИТОГО		47,17
2-район
(5, B)/2		3,492
B, 6		12,529
6, 7		8,253
7, 8		12,697
ИТОГО		36,97

3.5 Вычисление узловых расходов воды

Узловые расходы условно принимаются фиксированными, не зависящими от напора в водопроводной сети и определяются по формуле:

q_уз.к = 0,5 S q_пут + Q_кр.п.к.; л/с (23)

где q_уз.к – водоотбор из узла, л/с:

S q_пут – сумма путевых расходов воды на участках, примыкающих к рассматриваемому узлу, л/с

Q_кр.п.к – отбор воды крупными водопотребителями из узла (сосредоточенные расходы), л/с.

В час максимального водопотребления сосредоточенные расходы составляют:

- промышленное предприятие – л/с

- баня – Q_б = 7,09 м³/ч = 1,97 л/с

- прачечная – Q_пр. = 2,81 м³/ч = 0,78 л/с

- столовая – Q_ст = 0,44 м³/ч = 0,12 л/с

Расчет узловых расходов воды сведен в таблицу 3.2.

Таблица. 3.2 - Значения узловых расходов

Номер узловой точки	Номера, прилегающих к узловой точке участков	S qпут, л/с	Qкр.п	qузл, л/с
	1-2, 1-11	8,084	0,12	4,162
	2-1, 2-3	8,222		4,111
	3-2, 3-11, 3-4	12,201	35,99	42,09054
	4-5, 4-9, 4-3	10,648		5,324226
	5-4, (5-B)/2, 6-B, (5-8)/2	23,400		11,70004
	6-B, 5-B, 6-7	24,273		12,13662
	7-6, 7-8	20,950		10,47483
	8-7, 8-Б, (Б-А)/2, А-9, 8-5	18,895	0,78	10,22737
	9-А, А-Б, (8-Б)/2, 9-10, 9-4	13,226		6,612852
	9-10, 10-11	13,395	1,97	8,667713
	11-10, 11-1, 11-3	14,986		7,492889
Итого	168,2802	38,86	123,0001

3.6 Расчет режима работы насосной станции второго подъема

Поскольку в примере расчета принята трехсторонняя схема питания, в час максимального водопотребления (подача воды в сеть в этот час осуществляется от двух насосных станций и от водонапорной башни), то необходимо вычислить, сколько воды будет поступать от насосных станций и сколько от водонапорной башни. Это можно определить путем совмещения графиков водопотребления и работы насосной станции 2-го подъема.

Режим работы насосной станции 2-го подъема чаще принимается в 2 ступени, в дневное время, включены все рабочие насосы, в ночное часть агрегатов выключают, это позволяет уменьшить регулирующий объем водонапорной башни и снизить избыточные напоры в водопроводной сети. Расчет оптимального режима работы насосной станции 2-ого подъема выполняется по программе NS1-2F.BAS в среде QBASIC. Результаты расчетов режима работы насосной станции второго подъема приведены в таблице 3.3.

3.7 Расчет производительности водопитателей

В соответствии с заданием насосная станция 2-ого подъема из подземного источника водоснабжения подает 80% расчетного расхода. Насосная станция 2-ого подъема из поверхностного источника подает 20% расчетного расхода. Cуммарная подача насосной станции 2-ого подъема:

, (24)

где - максимальное суточное водопотребление, м³/ч (принимается по сводной таблице 2.3 =6987,97 м³/ч);

- подача насосной станции 2-ого подъема на второй ступени,% ( =5,17%)

Тогда подача насосной станции 2-ого подъема из подземного источника водоснабжения составит:

(25)

Подача насосной станции 2-ого подъема из поверхностного источника водоснабжения составит:

(26)

Расход воды из башни в максимальный час:

Q_б = q_ч.мах – , л/с, (27)

qч max – максимальное часовое водопотребление, л/с (принимается из табл. 3.2, qч max= 123,01 л/с)

Q_б = 123,01-100,35 = 22,65 л/с

3.8 Предварительное потокораспределение

После вычисления узловых расходов и определения подачи водопитателей осуществляется предварительное потокораспределение, цель которого назначение направлений движения воды в линиях сети и определение линейных расходов. Количество воды, подаваемое в водопроводную сеть водопитателями, должно быть равно количеству воды, отбираемой потребителями.

Требуется, чтобы для каждого узла было справедливо тождество:

S q_i =0;

где S q_i – сумма поступающих в i-тый узел и уходящих из него расходов воды.

Поступающие в узел расходы принимаются со знаком “+”, уходящие со знаком “–”.

Данные предварительного потокораспределения приведены на рисунке 3.2.

3.9 Подбор материала и диаметров труб

В пределах населенного пункта принимаются чугунные напорные трубы по ГОСТ 9583-75, для водоводов 2-го подъема – стальные, по ГОСТ 10704-76.

3.10 Увязка водопроводной сети

Гидравлическая увязка водопроводной сети выполняется с помощью ЭВМ. Расчет осуществляется по программе “WODSFF.BAS”, в среде QBASIC.

Программой предусматривается два режима ввода исходных данных: диалоговый и из файла.

В диалоговом режиме (рекомендуется для расчета небольших кольцевых водопроводных сетей) пользователь вводит исходные данные в следующем порядке:

- количество колец (кольца сети нумеруются в произвольном порядке, два параллельных участка, например, водоводы рассматриваются как кольцо);

- количество участков (участки сети нумеруются в любой последовательности):

- описание участков водопроводной сети (каждый участок сети описывается одной строкой и включает: номер кольца, расположенного слева от участка по ходу движения воды: номер кольца, расположенного справа от участка; диаметр трубопровода на участке, мм; длину участка, м; линейный расход, л/с; код материала труб). Если участок расположен во внешнем контуре, то с одной стороны он будет ограничен кольцом с номером «0».

В рассматриваемом примере рассчитывается водопроводная сеть, состоящая из 7 колец и 20 расчетных участков. Ввод исходных данных осуществляется из файла записанного заблаговременно на диск. Файл представляет описание участков водопроводной сети, каждый участок сети описывается одной строкой и включает: номер кольца, расположенного слева от участка по ходу движения воды: номер кольца, расположенного справа от участка; диаметр трубопровода на участке, мм; длину участка, м; линейный расход, л/с; код материала труб. Указанные величины разделяются запятыми. Номера участков не вводятся.

Исходные данные по описанию участков приведены в таблице 3.3.

Результаты гидравлического расчета для случая максимального водопотребления приведены в таблице 3.4. и на рис.3.3.

Таблица 3.3 Исходные данные для гидравлического расчёта на случай максимального водопотребления

№ участка	№№ колец	Диаметр, мм	Длина, м	Расход, л/с	Тип труб
слева	справа
					40,140
					40,140
					11,325
					11,325
					49,384
					45,273
					34,163
					14,420
					12,666
					0,529
					9,947
					9,947
					30,120
					14,420
					22,313
					30,981
					30,981
					10,035
					10,035
					49,384

3.11 Построение карт пьезолиний и карт свободных напоров

В результате гидравлического расчета водопроводной сети определяются потери напора на участках. Водопровод должен подавать воду не только в нужном количестве, но и под необходимым напором, поэтому выполняется расчет свободных напоров во всех узлах распределительной сети.

Для всех узлов должно соблюдаться условие:

Н_св.≥ Н_{тр .}

Для вычисления свободных напоров, предварительно определяются пьезометрические отметки в узлах. Вычисления начинаются с диктующей точки, для которой:

Z_{п.л.(д.т.)}= Z_{з. д.т} + Н_тр, м (28)

где Z_д.т. – пьезометрическая отметка в диктующей точке, м; Z_{з. д.т} – отметка земли в диктующей точке, определяется по генплану интерполяцией, м.; Н_.тр – требуемый напор в диктующей точке:

Н_.тр=10+4 (n-1), м (29)

n- расчетная этажность застройки, для первого района n = 5 этажа, для второго n = 1 этажей, откуда требуемые напоры соответственно составят 26 и 10 м.

Отметки пьезолиний прочих узлов вычисляются при обходе сети по формуле:

Z_п.л.(i+1) = Z_п.л.(i) ± h _{[(i+1)-i)] (30)}

где Z_п.л.(i+1) – пьезометрическая отметка последующегоузла водопроводной сети, м.;

Z_п.л.(i) – пьезометрическая отметка предыдущего узла сети, м.;

h _[(i+1)-i)] – потери напора на участке между (i+1) и i-ым узлами.

Свободный напор в i-ом узле вычисляется по формуле:

Нсв.(i) = Z_п.л.(i) - Zз(i) (31)

Zз(i) – отметка земли в узле, определяется по генплану интерполяцией.

Результаты расчета пьезометрических отметок и свободных напоров для случая максимального водопотребления приведены на рис. 3.4.

Для построения карт пьезолиний и свободных напоров в масштабе вычерчивается схема водопроводной сети, затем интерполяцией определяются точки с одинаковыми значениями отметок, соединяя эти точки, получается карта пьезолиний. Аналогично строится карта свободных напоров. Карта пьезолиний приведена на рис. 3.5, а свободных напоров – на рис.3.6.

3.12 Проектирование водонапорной башни

Бак водонапорной башни хозяйственно-противопожарного водопровода должен содержать объем воды для регулирования неравномерности водопотребления и неприкосновенный противопожарный запас: для населенных мест на 10-минутную продолжительность тушения одного внутреннего и одного наружного пожаров при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды.

Полный объем водонапорной башни определяется по формуле:

W_{п (б)} = W_{рег (б).}+ W_пп, м^{3 (32)}

где W_пож – неприкосновенный противопожарный запас воды в баке башни:

W_пп = 0,6·(Q_р.с.+ Q_п), м^{3 (33)}

где Q_р.с – расчетный расход воды из водопроводной сети в час максимального водопотребления (Q_р.с = 442,83 м³/ч = 123,07 л/с); Q_п- расход воды на 10-ти минутную продолжительность одного внутреннего и одного наружного пожара. Внутреннее пожаротушение предусмотрено двумя струями по 2,5 л/с, наибольший расход на наружное пожаротушение составляет 15 л/с:

Откуда:

Q_п = 2∙2,5 + 15= 20 л/с

W_пп = 0,6∙(123,07 + 20) = 85,84 м³

Регулирующий объем бака принимается из табл. 3.3, W_рег = 204,91 м³

С учетом способности центробежных насосов к саморегулированию (увеличение подачи при снижении напора и наоборот), регулирующая емкость бака может быть уменьшена по сравнению с расчетным значением для системы с проходной башней на 10..15%:

W_{п (б)} = 204,91+85,84 = 290,75 м³

Для дальнейших расчетов принимается типовая водонапорная башня вместимостью 300 м³

(34)

(35)

Высота противопожарной призмы:

(36)

Высота ствола водонапорной башни:

Н_ствола = Н_св(Вб) – h_п.п. = 30,68-1,94=28,74м (37)

где Н_св(Вб)- свободный напор в узле, в котором расположена водонапорная башня, м.

3.13 Определение размеров резервуаров чистой воды (РЧВ)

Резервуары предназначены для хранения хозяйственных, противопожарных, технологических и аварийных запасов воды. В зависимости от конструкции и принципа работы они бывают: по форме – круглые и прямоугольные; по степени заглуления – подземные и полуподземные; по материалу – железобетонные и бетонные.

Резервуары должны быть надежны в работе, экономичны и удобны в эксплуатации; материал, из которого они выполнены, не должен ухудшать качество воды.

Для обеспечения надежности водоснабжения в системах крупных водопроводов устроим по 2 резервуара на каждой насосной станции, дающих в сумме расчетную емкость. Это позволяет выключать на ремонт или промывку один из резервуаров.

Объем РЧВ определяется по формуле:

W_{полн(РЧВ)} = W_{рег(РЧВ)} + W_в/с + W_пп, м^{3 (38)}

где W_{рег(РЧВ)} - регулирующая емкость, м³; W_пп - неприкосновенный противопожарный запас воды, м³; W_в/с- объем воды на нужды водоочистной станции, м³.

W_{рег(РЧВ)} = 978,78 м³ (см. табл.2.3)

W_пп= _пож+ W_х-п - 3Q_нс1, м^{3 (39)}

где _пож - расход воды на тушение расчетного количества одновременных пожаров, л/с;

Q_пож = 35 л/с

W_х-п - объем воды, использующейся на хозяйственно-питьевые нужды в течение 3-х смежных часов с максимальным водопотреблением. (См. сводную таблицу почасового водопотребления, табл. 2.3.)

W_х-п = 442,82+399,34+393,40=1235,37 м³

Q_нс1- подача насосной станции 1-го подъема, м3/ч;

Q_нс1= (40)

W_пп= + 1235,37 - 874,2= 739,37 м³

W_в/с- расход воды на собственные нужды водоочистной станции:

Q_в/с = (0,01…0,015)∙Q_{сут. макс}, м³

Q_в/с = 0,01 ∙ 6987,97 = 69,88 м³

Q_{полн(РЧВ)} = 978,78 +69,88+739,37=1788,03 м³

Объем одного РЧВ (на каждой насосной станции II подъема принимается по два РЧВ): W_{полн(РЧВ)=1788,03} м³

Принимаем 2 резервуара: ; ; где Hрчв – высота РЧВ, принимаем Hрчв =3,5 м; ; ; Высота противопожарного объема:	Принимаем 2 резервуара: ; ; где Hрчв – высота РЧВ, принимаем Hрчв =3,5 м; ; ; Высота противопожарного объема:

Дата добавления: 2015-06-25