Расчет кольцевой водопроводной сети

• Введение
• 1. Исходные данные для технико-экономических расчетов вариантов проектов СПРВ
• 2. Расчет первого варианта проекта СПРВ
• 3. Расчет второго варианта проекта СПРВ
• 4. Результаты технико-экономических расчетов вариантов СПРВ
• Библиографический список

При проектировании СПРВ (систем подачи и распределения воды) населенного пункта или промышленного предприятия необходимо выполнять требования СНиПа (все потребители должны обеспечиваться водой в заданном количестве и с требуемым напором) при минимуме затрат на строительство и эксплуатацию. Эта цель может быть достигнута различными способами, каждый из которых приводит к соответствующему варианту проекта СПРВ. Варианты могут отличаться структурой сети, диаметрами отдельных участков, местоположениями и количеством водопитателей, но в любом случае они должны удовлетворять техническим условиям, которые предусматривают нормальный и сниженный уровень качества функционирования СПРВ. Если эти условия не выполняются (свободный напор в сети превышает 60 м в. ст.; при отключении участка сети давление в отдельных узлах падает ниже 10 м в. ст. или количество подаваемой воды снижается более, чем на 30%), то такие варианты не рассматриваются.

Оценку экономической эффективности вариантов СПРВ можно выполнять двумя методами:

статическим, при котором рассчитывается годовой экономический эффект;

динамическим, при котором все расчеты проводятся за расчетный период эксплуатации с учетом затрат и результатов за каждый год этого периода.

Выбор экономически эффективного варианта при использовании статического метода осуществляется на основании сравнений:

по затратам;

по прибыли;

по уровню рентабельности;

по срокам окупаемости.

Обоснование проекта при использовании динамического метода выполняется на основании сравнений по стоимости и прибыли.

Преимуществом статического метода являются простота и наглядность проводимых обоснований, не требующих сложных расчетов, а недостатком — невозможность учета динамики экономических показателей, и главное, влияние фактора времени на стоимость оценки затрат и эффектов.

Рассмотрим статический метод технико-экономической оценки вариантов проекта СПРВ путем сопоставления затрат. Сравнение по затратам предполагает наличие не менее двух конкурирующих вариантов, в каждом из которых определяются затраты по эксплуатации и содержанию проектируемой системы. Лучшим признается вариант с меньшими затратами. Экономический эффект представляет собой экономию средств и рассматривается как разность затрат сравниваемых вариантов. Расчет вариантов проектов СПРВ выполним с помощью компьютерной программы «Вода» .

1. Исходные данные для технико-экономических расчетов вариантов проектов СПРВ

Расчет вариантов проекта СПРВ проводится по данным курсового проекта: «Водопроводная сеть» :

район проектирования СПРВ — Краснодарский край;

населенный пункт имеет два района, застроенных домами от 5 до 9 этажей;

материал трубы, используемых при строительстве водоводов и сети — чугун;

глубина промерзания грунта — 1,1 м;

стоимость электроэнергии — 390 коп. за 1 кВт-ч;

Расчетная схема водопроводной сети представлена на рисунке 1. Данные об участках водопроводной сети в таблице 1.

Рис 1. Расчетная схема водопроводной сети

Табл 1. Данные об участках водопроводной сети

Для назначения экономически выгодных диаметров необходимо определить предельные граничные расходы, характеризующие эффективность использования соответствующих диаметров труб.

Расчёты выполним по формуле:

где P — коэффициент эффективности капитальных вложений;

— стоимость 1 кВт· ч электроэнергии, pуб;

— коэффициент неравномерности расходования энергии, равный отношению среднего за расчётный период расхода к расчётному наибольшему;

— удельный вес воды, 9800 ;

Т — время работу системы водоснабжения в течение года, ч;

— КПД насосных агрегатов, подающих воду;

и — стоимость 1 км труб для смежных диаметров, тыс. руб.;

и — удельное гидравлическое сопротивления труб для диаметров.

Согласно [1], затраты на содержание водопроводной сети включают ежегодные отчисления на амортизацию (g), текущий (P_т) и капитальный (P_к) ремонты, а также потери по отвлечению финансовых ресурсов, инвестируемых в строительство (Z). Таким образом:

K_d=g+P_т+P_к+Z.

Затраты на амортизацию, текущей и капитальный ремонты определяются по формулам:

где H_а, H_т, H_к — норма ежегодных отчислений на амортизацию, текущий и капитальный ремонты, принимается в процентах по приложению 1, табл.11 [1];

А — инвестиционные затраты (капитальные вложения), тыс. руб.

Инвестиционные затраты вычисляются по формуле:

где С_i — стоимость 1 км трубопровода i-го диаметра, тыс. руб. /км, принимается по приложению 1, табл.2 — табл.7 в зависимости от материала и диаметра труб [1], с учетом повышающего коэффициента к ценам за 1984 г (К=40).

l_i — протяжённость участков i-го диаметра, км.

Потери по отношению финансовых ресурсов определяются из выражения:

где Е — процентная ставка на инвестиционные вложения (устанавливается в зависимости от поставленной задачи, исходя из величины банковского процента по вкладам, среднего уровня рентабельности конкретной системы, в данном курсовом проекте ставка принята в размере 30%).

Таким образом,

Отсюда следует, что сумма коэффициентов эффективности капитальных вложений, амортизационных отчислений и учёта затрат на текущий и капитальный ремонты равна:

Коэффициенты полезного действия и неравномерности расходования энергии _нер. в среднем принимаем 0,7. Как правило, система водоснабжения эксплуатируется целый год, по этому Т=24· 365=8760 ч.

Таким образом:

м³/с.

Результаты расчёта предельных граничных расходов представлены в табл. 2.

Таблица 2. Предельные граничные экономические расходы

* данные по стоимости труб приняты за 1984 г. (трубы чугунные)

2. Расчет первого варианта проекта СПРВ

Перед расчетом необходимо создать в компьютерной программе «Вода» 1 режим — режим максимального водопотребления, построить в нем расчетную схему водопроводной сети с указанием всех узлов (в т. ч. ВБ, РЧВ) и участков (в т. ч. «насос», «всл») в требуемой форме (имя, начало, конец, тип). Затем необходимо ввести исходные данные: в таблицу по трубам — длины участков, диаметры труб, а в таблицу по отборам — задаваемые узловые отборы, отметки земли (в ВБ для режима максимального водопотребления узловой отбор вводится со знаком «-»). Затем вводим экономические параметры — коэффициент эффективности капитальных вложений P=0,184; время работы системы водоснабжения в течение года T=8760 ч; стоимость электроэнергии, =3,90 p за 1 кВт*ч; коэффициент неравномерности расходования энергии за год = 0,7; К.П.Д. насосного агрегата = 0,7; показатель степени в формуле потерь напора — 2.

Задавая точность увязки (0,001) и напор в РЧВ P_r =1, выполняем задачу «гидравлический расчет» «с фиксированными узловыми отборами» для данного режима. Все результаты расчетов представлены в нижеприведенных таблицах 3−5.

Таблица 3. Данные по участкам сети

Таблица 4. Данные по узлам сети

Таблица 5. Затраты на строительство и экплуатацию водопроводной сети

3. Расчет второго варианта проекта СПРВ

Используя программу для гидравлического расчета «ВОДА», был рассчитан еще один вариант расчетной схемы водопроводной сети (см рис.2). В результате, которого были подобраны выгодные диаметры.

Рис 2. Расчетная схема водопроводной сети — 2 вариант

Результаты расчетов для варианта 2 представлены в нижеприведенных таблицах 6−8, аналогично варианту 1, который был рассмотрен выше.

Таблица 6. Данные по участкам

водопроводная сеть подача распределение

Таблица 7. Данные по узлам сети Таблица 8. Затраты на строительство и экплуатацию водопроводной сети

4. Результаты технико-экономических расчетов вариантов СПРВ

При выборе наилучшего варианта СПРВ выполнено сравнение рассматриваемых вариантов, см. таблицу 9.

Для каждого варианта выполнены гидравлические расчеты на случай работы СПРВ в час максимального водопотребления. В результате расчета определены диктующий узел, высота ствола водонапорной башни (ВБ) и необходимый напор на насосной станции. Наиболее экономичным вариантом является тот, у которого приведенные затраты наименьшие. Экономический эффект определяется по формуле:

где К₁ и К_{2 -} приведенные затраты у сравниваемых вариантов.

Э = 32 817,1476 — 30 121,7041 = 2695,4435

Вывод: Наиболее экономичным является вариант В-1.

Сравнивая эти два варианта видно, что в первом варианте высота водонапорной башни больше, а следовательно и затраты на её строительство будут больше. Напор насосов в час максимального водопотребления во втором варианте больше, чем в первом варианте, это говорит о том, что затраты на электроэнергию будут больше.

Кроме того общие годовые затраты на эксплуатацию водопроводной сети в первом варианте больше, чем во втором. Окончательно делаем вывод, что второй вариант наиболее выгодный.

Табл.9. Технико-экономические показатели В-1 и В-2

Библиографический список

1. Выбор наилучшего варианта проекта системы подачи и распределения воды (с применением ЭВМ): Методические указания для студентов специальности 290 800 — Водоснабжение и водоотведение / Сост.: Е. М. Гальперин, В. А. Зайко, Е. Е. Ермолаев. СамГАСА, 1999.

2. СниП 2.04.02−84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госстрой России М. ГУП ИПП, 1997.

3. Шевелёв Ф. А., Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб: Справ, пособие 6-е изд., доп. и перераб. — М: Стройиздат, 1984.