Расчет системы водоснабжения г. Ружаны

Реферат

1. Характеристика населенного пункта (приложение)

2. Водохозяйственные расчеты

2.1 Расчет суточных хозяйственно-питьевых расходов воды населения

2.2 Расчет суточного объема воды на полив

2.3 Расчет потребления воды промышленными и коммунальными предприятиями

2.4 Расчет сводного суточного графика почасового водопотребления

3. Гидравлический расчет водопроводной сети на случай максимального водопотребления

3.1 Выбор системы водоснабжения

3.2 Определение удельных расходов воды

3.3 Определение расходов отбираемых на участках магистральных трубопроводов (путевые расходы)

3.4 Определение узловых расходов воды

3.5 Расчет режима работы насосной станции второго подъема

3.6 Расчет производительности водопитателей

3.7 Предварительное потокораспределение

3.8 Подбор материала и диаметров труб

3.9 Увязка водопроводной сети на случай максимального водопотребления

3.10 Расчет пьезометрических отметок. Построение карт пьезолиний и карт свободных напоров (максимальное водопотребление)

3.11 Проектирование водонапорной башни

3.12 Определение размеров РЧВ

3.13 Определение напоров насосных станций второго подъема

4. Гидравлический расчет водопроводной сети на случай максимального водопотребления с учетом пожара

4.1 Определение количества одновременных пожаров и расчетных расходов воды на тушение пожаров

4.2 Предварительное потокораспределение на случай пожара

4.3 Увязка водопроводной сети на случай пожара

4.4 Расчет пьезометрических отметок. Построение карт пьезолиний и карт свободных напоров при пожаре

4.5 Определение напоров насосных станций второго подъема при пожаре

5. Гидравлический расчет водопроводной сети на случай максимального транзита воды в водонапорной башне

5.1 Определение удельных расходов воды

5.2 Увязка водопроводной сети

5.4 Расчет пьезометрических отметок. Построение карт пьезолиний и карт свободных напоров

5.4 Определение напоров насосных станций второго подъема при транзите

6. Основные показатели по системе водоснабжения

Заключение

Система водоснабжения, или водопровод, представляет собой комплекс инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из природных источников, улучшения её качества, транспортирования, хранения и подачи потребителям.

В данном курсовом проекте проведен расчет системы водоснабжения города Ружаны. Предусматривается две очереди строительства, на первой стадии проектируется система водоснабжения с тремя водопитателями: двумя насосным станциями и водонапорной башней. На второй стадии решается вопрос реконструкции системы с учетом развития населенного пункта.

Экономичность, надежность функционирования этой системы во многом определяется качеством проектных решений.

В проекте выполнены следующие расчеты:

· определение суточных объемов и часовых расходов различными потребителями;

· гидравлический расчет систем транспортирования и распределения воды на ЭВМ на характерные расчетные режимы;

· определение высоты водонапорной башни. Проектирование бака башни и резервуаров чистой воды;

· расчет напоров насосных станций при различных режимах функционирования системы;

· реконструкция системы с учетом развития населенного пункта;

· проектирование I, II пояса зон санитарной охраны сооружений второго подъема;

· технико-экономические расчеты.

1. Характеристика населенного пункта

водопроводная сеть водопотребление напор насосный

Населенный пункт состоит из двух районов застройки. Генплан населенного пункта в масштабе 1:5000 вычерчен на формате А1.

Характеристика первого района:

расчетная этажность застройки — 4 этажа;

степень благоустройства зданий — 3 (здания, оборудованные внутренним водопроводом, канализацией, ваннами и водонагревателями, работающими на твердом топливе);

расчетное количество населения -129 098 человек.

Характеристика второго района:

расчетная этажность застройки — 3 этажа;

степень благоустройства зданий — 2(здания, оборудованные внутренним водопроводом, канализацией и газоснабжением без ванн и душей);

расчетное количество населения -46 003 человек.

Данные по коммунальным предприятиям:

Баня 751 посетителей в смену;

Прачечная 1335 кг сухого белья в сутки;

Столовая 3983 количество блюд;

Таблица 1.1 Исходные данные по промышленным предприятиям

В качестве водопитателей в проекте принимаем насосную станцию II подъема, подающей воду из подземного источника водоснабжения и насосную станцию II подъема, подающей воду из поверхностного источника водоснабжения, которые подают в сеть по 60% и 40% требуемого расхода воды соответственно. Третьим водопитателем является водонапорная башня.

2.1 Расчет суточных хозяйственно-питьевых расходов воды населения

С учетом степени благоустройства районов жилой застройки принимается нормы водопотребления на одного жителя:

для первой зоны q₁=130л/сут для второй зоны q₂=110 л/сут Поскольку суточное водопотребление в течение года изменяется, то следует определять максимально суточное и минимально суточное водопотребление.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения 1-го района в сутки среднего водопотребления соответственно составит:

Для 1-го района: Qсут.ср.₁=q₁· N₁/1000=130·129 098/1000=16 783 м3/сут

Для 2-го района: Qсут.ср.₂=q₂· N₂/1000=110·46 003/1000=5060,33 м3/сут Водопотребление в максимальные сутки определяется по формуле:

В минимальные сутки водопотребление рассчитывается из зависимости:

где К_{сут.макс.} и К_{сут.мин.} — соответственно максимальный и минимальный коэффициенты неравномерности, которые принимаются в соответствие с рекомендациями равными:

К_{сут.макс.}=1,1−1,3

К_{сут.мин.}=0,7−0,9

Коэффициенты принимаются в зависимости от степени благоустройства районов жилой застройки населенного пункта. Коэффициенты суточной неравномерности принимаем:

К_{сут.макс.}=1,1

К_{сут.мин.}=0,9

Расчет суточных расходов сводим в таблицу 2.1.

Расходы воды на нужды местной промышленности, обслуживающей население, и неучтенные расходы дополнительно рекомендуется принимать в размере до 10% от суммарного среднесуточного расхода на хозяйственно-питьевые нужды населения.

Для рассматриваемого случая расходы на нужды местной промышленности и неучтенные расходы принимаем:

для 1-го района — 10%

для 2-го района — 10%

Таблица 2.1 Суточные объемы воды на хозяйственно-питьевые расходы населением города.

2.2 Расчет суточного объема воды на полив

В проекте принимаем удельное среднесуточное за поливочный сезон потребление воды на поливку в расчете на одного жителя: q_пол=4 л/сут

Qпол=qпол· (N2+N1)/1000=4·(129 098+46003)/1000=700,4 м3/сут Полив предусматривается в течение 5 часов: Q_{час.полив.}=700,4/5=140,08 м³/ч.

Полив осуществляется в часы минимального водопотребления.

2.3 Расчет потребления воды на промышленном предприятии и предприятиях местных промышленностей

2.3.1 Хозяйственно-питьевое водоснабжение на промпредприятии.

Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды и души на промышленном предприятии принимаем дополнительно к хозяйственнопитьевому водопотреблению населением города. Их рассчитываем на время пребывания рабочих и служащих на производстве. В соответствии с таблицей 4 для холодных цехов принимаем норму водопотребления на одного работающего q_х=25 л/смену; для горячих цехов — q_г=45л/смену. Определим количество работающих человек по сменам.

На промпредприятии № 1 составит:

Смена № 1- 1578 человек,

Смена № 2- 965 человек,

Смена № 3- 965 человек.

На промпредприятии № 2 составит:

Смена № 1- 1058 человек,

Смена № 2- 1294 человек.

Расчет расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды работающих сведен в таблицу 2.2.

2.3.2 Душевые расходы

Количество человек на одну душевую сетку принимаем по таблице 2.4 в соответствии с группой производственных процессов по санитарной характеристике.

Для санитарной характеристики производственных процессов Iа, на одну душевую сетку приходится 15 человек. Количество одновременно работающих сеток:

П.п. № 1: Ns1max=1578/15=106шт,

Ns1II=965/15=65шт,

Ns1III=965/15=65шт.

П.п. № 2: Ns1max=1294/15=87шт,

Ns1II=1058/15=71шт.

Норма на одну душевую составляет 500 л/ч, а продолжительность работы душа 45 минут. Количество воды, расходуемой за 45 минут одной душевой сеткой составит:

Q_s = (500*45)/60 =375 литров.

Расход воды на одного рабочего за смену: 375 / 15 = 25 л/смену.

П.п. № 1: на всю смену:

Q_см.1 =1578*25=39 450л/смену =39,45 м³/смену

Q_см.2(3)=965*25=24 125 л/смену =24,125 м³/смену

П.п. № 2: на всю смену

Q_см.1 =1058*25=26 450л/смену =26,45 м³/смену

Q_см.2 =1294*25=32 350 л/смену =32,35 м³/смену

2.3.3 Расход воды на производственные процессы

Предприятие № 1 работает в три смены. Количество выпускаемой продукции по сменам составляет:

1 — ая смена 75 т;

2 — ая смена 46;

3 — ая смена 46.

Предприятие № 2 работает в две смены. Количество выпускаемой продукции по сменам составляет:

1 — ая смена 75 т;

2 — ая смена 62;

Откуда расходы на производственные нужды по сменам:

П.п. № 1:

1 — ая 75 * 8= 600 м³/смену;

2 — ая 46 * 8 = 368 м³/смену;

3 — ая 46 * 8 = 368 м³/смену.

П.п. № 2:

1 — ая 75 * 5= 375 м³/смену;

2 — ая 62 * 5 = 310 м³/смену.

Расчёт потребления воды на промышленном предприятии сведён в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Расходы воды на промышленном предприятии

2.3.4 Расчет суточного объёма воды для нужд бани

Объем воды, необходимый для нужд бани:

где Nколичество посетителей в смену;

q_бани — норма расхода воды на одного моющегося q_бани=180 л/сут табл.3[2]

Q_бани=751· 180/1000=135,18 м3/сут

2.3.5 Объём воды, необходимый для нужд на прачечной

где n-количество килограмм сухого белья в сутки;

q_прач— норма расхода воды на стирку килограмма белья, q_прач=75 л/сут, табл.3[2]

Qпрач=1335· 75/1000=100,125 м3/сут

2.3.6 Расчет суточного объёма воды на нужды столовой

Объем воды необходимый на нужды столовой:

где N-количество блюд, приготовляемых в столовой за сутки;

q_стол— норма расхода воды для приготовления одного блюда. q_стол=12 л/блюдо, табл.3[2].

Qстол=3983· 12/1000=47,8 м3/сут

2.4 Расчет сводного суточного графика почасового водопотребления

Определим коэффициенты часовой неравномерности:

где: _max, _min — коэффициенты, учитывающие степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие условия. В соответствии со СНиП 2.04.02−84 принимаем:

для первого района:

_max = 1,2; _min = 0,6;

для второго района:

_max = 1,3; _min = 0,5;

max, min — коэффициенты, учитывающие количество жителей в населенном пункте, табл. 2.6 [6]

для первого района:

_max = 1,1; _min = 0,7;

для второго района:

_max = 1,15; _min = 0,6;

Тогда коэффициенты часовой неравномерности:

для первого района:

Кч.max=1,2· 1,1=1,32

Кч.min=0,7· 0,6=0,42

для первого района:

Кч.max=1,3· 1,15=1,495

Кч.min=0,5· 0,6=0,30

По максимальным коэффициентам часовой неравномерности принимаются соответствующие типовые графики распределения расходов по часам суток, табл. 2.8.

2.4.1 Определение максимальных и минимальных часовых расходов воды населенным пунктом

Водопроводная сеть должна быть рассчитана на максимальный часовой расход в сутки наибольшего водопотребления, который определяется по формуле:

м³/ч.

Для первого района:

Qч.max1=1,32· 20 307,4/24=1116,91 м3/ч

Для второго района:

Qч.max2=1,5· 6679,64/24=417,5 м3/ч

Наименьший водоотбор из водопроводной сети будет в час минимального водопотребления в сутки наименьшего водопотребления, определяем по формуле:

м³/ч.

Для первого района:

Qч.min1=0,42· 16 615,2/24=290,8 м3/ч

Для второго района:

Qч.min2=0,30· 4453,13/24=55,7 м3/ч

Промышленное предприятие работает в три смены:

1-я смена с 8 до 16 ч.

2-я смена с 16 до 24 ч.

3-я смена с 0 до 8 ч.

Режим водопотребления на производственные цели принимаем равномерным в течение смены.

Графики распределения хозяйственно-питьевых расходов воды по часам на промпредприятиях принимаем в соответствии с характером цехов (горячие, холодные) табл. 2.7.

Пользование душем предусматриваем после окончания смены в течение 45 минут.

Расходы всеми категориями водопитателей заносим в сводную таблицу 2.3.

Из таблицы 2.3 видно, что наибольший водоотбор с учетом всех потребителей наблюдается в 10 часов и составляет 733,13 м³/ч или 203,65л/с.

3. Гидравлический расчет водопроводной сети на случай максимального водопотребления

3.1 Выбор системы водоснабжения

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

Водозаборное сооружение из подземного источника расположено на расстоянии 5000 м. Водозаборное сооружение из поверхностного источника, согласно ситуационного плана, расположено на расстоянии 5000 м.

3.2 Определение удельных расходов воды

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

q_уд. = Q_пут./L, л/с· м, где Q_пут — путевой расход, отбираемый равномерно из всего участка магистраль-ного трубопровода.

L — расчетная сумма приведенных длин линий, из которых вода потребляется с расходом Q_пут, м.

При вычислении приведенной длины руководствуемся следующим:

— в L включаем 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 включаем в суммарную приведенную длину сети;

— при расположении данного участка на границе двух районов с разной плотностью проживающего населения, в L включаем половину длины данного участка для каждой зоны.

В соответствии с генпланом, длина магистральных линий в 1-ом районе составляет: L₁ = 11 530 м., а во 2-ом районе: L₂ = 9300 м.

Удельный расход воды:

для 1-ого района:

q_уд.1 = Q_пут.1 / L₁ = 1990,87/(3,6· 11 530)= 0,47 963 525л/с.

для 2-ого района:

q_уд.2= Q_пут.2/ L₂ = 1030,31/(3,6· 9300)= 0,307 773 895л/с.

3.3 Определение путевых расходов воды

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

q_пут.i = q_уд · L_i, л/с, где q_уд — удельный расход, л/с· м2;

L_i — длина участка, м.

Результаты расчетов путевых расходов сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Вычисление расходов магистральных трубопроводов.

3.4 Определение узловых расходов воды

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

q_уз.к= 0,5· ?q_пут.+Q_кр.п.к., л/с, где q_узл — водоотбор из узла, л/с

?q_пут— сумма путевых расходов воды на участках, примыкающих к рассматриваемому узлу, л/с

Q_кр.п.к— отбор воды крупными водопотребителями из узла, л/с.

В час максимального водопотребления сосредоточенные расходы составляют:

— промышленное предприятие № 1- Q_п/п= 31,75 л/с

— промышленное предприятие № 2- Q_п/п= 22,43 л/с

— баня — Q_б = 1,94 л/с

— прачечная — Q_пр = 1,48 л/с

— столовая — 6,59 л/с Расчет узловых расходов воды сводим в таблицу 3.2.

Таблица. 3.2. Значения узловых расходов

3.5 Расчет режима работы насосной станции второго подъема

В данном курсовом проекте 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 каждого водопитателя отдельно. Это можно определить путем совмещения графиков водопотребления и работы насосной станции 2-го подъема.

Режим работы насосной станции 2-го подъема принимаем в 2 ступени. Назначение графика работы насосной станции второго подъема является многовариантной задачей, поэтому для ее решения целесообразно использовать ЭВМ. Расчет оптимального режима работы насосной станции 2-го подъема выполняем по программе NS1−2.BAS в среде QBASIC.

Результаты расчетов приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 Результаты расчёта режима работы насосных станций 2-го подъёма

3.6 Расчет производительности водопитателей

В соответствии с заданием насосная станция II подъема подаёт из подземного источника водоснабжения 60% от? Qн.с., а из поверхностного — 40%, суммарная подача Н.С.II на второй ступени, согласно расчету на ЭВМ, составит:

?Q_н.с.= Q_cут· 4,95/100=58 104,37= 2826,67 м³/ч=785,19 л/с;

Тогда подача Н.С.II из подземного источника составит:

.=0,6•?Qн.с.II =0,6•785,19=471,11 л/с Подача Н.С.II из поверхностного источника:

=0,4•?Qн.с.II =0,4•785,19=314,08 л/с Расход воды из башни в час максимального водопотребления составит:

Q_б =q_чmax—? Q_н.с.II, л/с

q_чmax=930,40/с

q_б= 930,40−785,19= 118,21л/с

3.7 Предварительное потокораспределение

После вычисления узловых расходов и определения подачи водопитателей осуществляется предварительное потокораспределение, целью которого является назначение желательных направлений движения воды в линиях сети и определение линейных расходов. Очевидно, что количество воды, подаваемое в водопроводную сеть водопитателями, должно быть равно количеству воды, отбираемое потребителями.

Перед распределением намечается точка схода потоков. Выбор этой точки зависит от взаимного расположения водопитателей. За точку схода потоков принимаем наиболее удаленный от водопитателей узел (1). Для всех линий сети намечается направление движения воды к точке схода потоков, затем участки сети нумеруем.

Предварительное потокораспределение расходов воды начинаем с ближайшего к главному водопитателю узла, затем намечаем линейные расходы таким образом, чтобы для каждого узла было справедливо тождество:

qi=0;

где qi — 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 3.1.

3.8 Подбор материала и диаметров труб

Принимаем следующие трубы: в пределах населенного пункта — чугунные напорные трубы по ГОСТ 9583–75, для водоводов 2-го подъема — стальные, по ГОСТ 10 704–76. Диаметры труб на расчетных участках принимаем по значениям линейных расходов по приложению 1а.

3.9 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 13 колец и 41 расчетного участка. 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.

Результаты гидравлического расчета для случая максимального водопотребления приведены в таблице 3.4 и на рис. 3.2.

Таблица 3.4 Результаты гидравлического расчета на случай максимального водопотребления.

Примечание:

Если в результате гидравлической увязки водопроводной сети расходы, скорости, потери получились со знаком «минус» это свидетельствует о том, что на этих участках направление движения воды поменялось на противоположное по сравнению с предварительным потокораспределением.

3.10 Построение карт пьезолиний и свободных напоров

В результате гидравлического расчета водопроводной сети определяем потери напора на участках при экономически наиболее выгодных диаметрах. Поскольку водопровод должен подавать воду не только в нужном количестве, но и под необходимым напором, поэтому выполняем расчет свободных напоров во всех узлах распределительной сети.

Для всех узлов должно соблюдаться условие: Н_св.? Н_тр.

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

Z_{п.л.(д.т.)}= Z_{з. д.т} + Н_тр, м

где: Z_п.л— пьезометрическая отметка в диктующей точке, м;

Z_з.д.т — отметка земли в диктующей точке, определяем по генплану интерполяцией, м;

Н_.тр— требуемый напор в диктующей точке:

Н_.тр=10+4 (n-1), м

nрасчетная этажность застройки, для первого района n = 3 этажей, для второго n = 2 этаж, откуда требуемые напоры соответственно составят 18 и 14 м.

Отметки пьезолиний прочих узлов вычисляем при обходе сети по формуле:

Z_п.л.(i+1) = Z_п.л.(i) ± h _[(i+1)-i)] ( *),

где z_п.л.(i+1)— пьезометрическая отметка последующего узла водопроводной сети, м;

z_п.л.— пьезометрическая отметка предыдущего узла сети, м;

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

(*) Примечание. Знак принимаем по правилу: если при обходе направление обхода совпадает с направлением движения воды, то берется знак «-», если нет, то «+».

Свободный напор в узловых точках водопроводной сети вычисляем по формуле:

Нсв.(i) = Z_п.л.(i) — Zз(i)

где Z_з.— отметка земли в узле, определяем по генплану интерполяцией, м.

Результаты расчета пьезометрических отметок и свободных напоров для случая максимального водопотребления показаны на рис. 3.3.

Для построения карты пьезолиний и свободных напоров в масштабе вычерчиваем схему водопроводной сети, затем интерполяцией определяем точки с одинаковыми значениями отметок, соединяя эти точки, получаем карту пьезолиний. Аналогично строим карту свободных напоров. Карта пьезолиний приведена на рис. 3.4, а свободных напоров на рис. 3.5.

Таблица 3.5 Расчет пьезометрических отметок и свободных напоров.

3.11 Проектирование водонапорной башни

Водонапорная башня предназначена для хранения регулирующего и противопожарного запаса воды, а также для создания и поддержания в сети необходимого напора.

В баке башни размещаются необходимые запасы воды, выполнены эти баки из металла или железобетона; в плане они имеют обычно круглую форму. Днище бывает плоским или вогнутым.

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 , м³

где W_пож— неприкосновенный противопожарный запас воды в баке башни:

W_пп = 0,6· (Q_р.с.+ Q_п), м³

где Q_р.с— расчетный расход воды из водопроводной сети в час максимального водопотребления (Q_р.с=930,40 л/с); Q_п— расход воды на 10-ти минутную продолжительность одного внутреннего и одного наружного пожара. Наибольший расход на наружное пожаротушение составляет 140 л/с.(см. п. 4). Q_п=140л/с,

W_пп=0,6•(930,40+140)=1070,4 м³

Регулирующий объем бака принимаем из таблицы 3.3, W_рег = 1568,82 м³

W_{п (б)} =1568,82+1070,4 = 2639,22 м³.

Для дальнейших расчетов принимаем типовую водонапорную башню вместимостью 2700 м³.

Dб.б.=h_б.б= == 58,65 м ~ 60 м.

Высота противопожарной призмы:

hп.п.== =0,38 м.

Высота ствола водонапорной башни:

Hств=Hсв (ВБ) -h_пп=25,53 — 0,38=25,15~25м.

где Н_{.св (ВБ)} — свободный напор в месте подключения ВБ, м;

3.12 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 заглубления — 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.

Объем РЧВ определяем по формуле:

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)}=6345,00 м³

где Q_пож — расход воды на тушение расчетного количества одновременных пожаров, л/с;

Q_пож=л/с

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

W_х-п= 3252,25+3132,57+3052,28= 9437,1 м³

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

Q_нс1=м³/ч

W_п.п.=140 +9437,1 — 3•2826,67= 2469,09 м³

W_в/с=Q_сут.max, м³

W_в/с=0,01•58 104,37= 5810,4 м³

W_{полн.(РЧВ)}=6345,00+5810,4+2469,09=14 624,49 м³

Поскольку подача насосных станций равна 40% и 60% соответственно, то вместимость РЧВ принимаем пропорционально подаче.

Объем одного РЧВ (на каждой насосной станции II подъема принимается по два РЧВ):

для насосной станции из поверхностного источника

= 5849,8 м³

2924,89 м³

В проектировании принимаем 2 круглых резервуара.

м²

где Н_РЧВ — высота РЧВ, принимаем 4 м;

29,5930 м.

987,м³

493,9 м³

Высота противопожарного объема:

0,7 м.

для насосной станции из подземного источника

= 8774,69 м³

2924,89 м³

В проектировании принимаем 3 круглых резервуара.

м²

где Н_РЧВ — высота РЧВ, принимаем 4 м;

29,5630 м.

1481,45 м³

493,82 м³

Высота противопожарного объема:

0,7 м.

3.13 Определение напора насосной станции II подъема.

Система водоснабжения должна обеспечивать требуемые напоры в сети. Напоры насосных станций определяем по формуле:

где z_{пл. н.с.} — отметка пьезометрической линии насосной станции IIподъема, м;

h_к — потери во всасывающих линиях, коммуникациях измерительном устройстве насосной станции (3…4 м), h_к=4м

z_{водаРЧВ} — отметка уровня воды в РЧВ, соответствующая противопожарному объему, м

h_пп — высота противопожарного объема, м

z_{водаРЧВ}=z_з.н.с.— 0,5+h_п.п., м, где z_з.н.с.— отметка земли возле насосной станции, м;

0,5 — заглубление дна РЧВ на площадке водоочистной станции, м.

Напор насосной станции II подъема из поверхностного источника (НС2):

z_{водаРЧВ}= 257,6 — 0,5+0,7 =257,8 м Н_н.с.пов= 285,27 — 257,8 +4=31,47 м Напор насосной станции II подъема из подземного источника (НС1):

z_{водаРЧВ}= 252 — 0,5+0,7 =252,2 м Н_{н.с.подз}=286,63 — 252,2 +4=38,43 м

4.1 Определение количества одновременных пожаров и расчетных расходов воды на тушение пожаров

Для населенного пункта расчетный расход воды на наружное пожаротушение принимаем в зависимости от количества жителей и расчетной этажности жилой застройки.

Количество жителей в городе:

N= 164 000чел.

Этажность застройки n= 3.

Подбираем расчетный расход воды на тушение пожара по таблице 4.1[6]: Q_пож.=40л/с, количество одновременных пожаров — 3.

На промышленном предприятии расчетный расход воды на наружное пожаротушение принимаем по табл. 4.2[6]:

Предприятие № 1 — при объеме здания 53 м³, степень огнестойкости II и категории Б -;

Для объединенного водопровода, обслуживающего промышленное предприятие и город, принимаем к расчету 3одновременных пожара, 1 пожар на предприятии и 3 пожара в городе.

Общий расход на пожаротушение: ?q_пож.=л/с.

4.2 Предварительное потокораспределение на случай пожара

На генплане намечаем узлы предположительного возникновения пожара (на предприятии № 1 и в населенном пункте). К узловызм расходам в этих точках прибавляем расходы на пожаротушение.

Противопожарный расход прибавляем к подаче насосных станций 2-го подъема. Подача насосных станций при пожаре составит:

=+0,5=;

=+0,5=.

В данном случае насосные станции подают по 50% расчетного расхода воды соответственно.

Подготавливаем исходные данные для расчета сети на ЭВМ (аналогично случаю максимального водопотребления).

4.3 Увязка водопроводной сети на случай пожара

Осуществляем гидравлическую увязку сети при новых значениях линейных расходов.

Результаты гидравлического расчета приведены в табл.4.2 и на рис. 4.2.

Таблица 4.1 Результаты гидравлического расчета на случай максимального водопотребления с учетом пожара

По результатам проверочного гидравлического расчета вычисляем пьезометрические отметки и свободные напоры, строим карты пьезолиний и карты свободных напоров. Требуемые напоры во всех узлах водопроводной сети при возникновении пожара принимаем равным 10 м.

4.4 Расчет пьезометрических отметок. Построение карт пьезолиний и карт свободных напоров при пожаре

Расчет пьезометрических отметок и свободных напоров выполняем аналогично расчету при максимальном водопотреблении. Результаты расчета пьезометрических отметок и свободных напоров для случая «максимального водопотребления + пожар» приведены на рис. 4.3. Карты пьезолиний и свободных напоров приведены на рис. 4.4 и рис. 4.5.

Таблица 4.2 Результаты гидравлического расчета.

4.5 Определение напоров насосных станций второго подъема при пожаре

Требуемый напор насосных станций 2-го подъема на случай «максимального водопотребления + пожар» рассчитываем аналогично п. 3.13:

Система водоснабжения должна обеспечивать требуемые напоры (18м.) во всех узлах сети. Напоры насосных станций при пожаре:

где: z_{пл. н.с.пож.}— отметка пьезометрической линии насосной станции второго подъёма, при пожаре, м

h_к — потери во всасывающих линиях и коммуникациях насосной станции (принимается 2…4 метра), h_к=4м;

z_{дна РЧВ} — отметка дна РЧВ, м.

z_днаРЧВ = z_з.н.с.— 0,5, м, Напор насосной станцииII подъема из поверхностного источника (НС2):

z_{дна.РЧВ1} = 257,6 — 0,5=257,1 м.

Н_н.с.пов=292,33 — 257,1+4=39,23 м.

Напор насосной станцииIIподъема из подземного источника (НС1):

z_{дна.РЧВ1} = 252 — 0,5=251,5 м.

Н_{н.с.подз}=290,26- 251,5+4=42,76 м.

5.1 Определение удельных расходов воды

Для гидравлического расчета водопроводной сети на случай транзита за расчетный час принимаем час, в который в водонапорную башню поступает максимальный расход, т. е. разница между подачей насосной станции и водопотреблением в этот час максимальная. Согласно таблице 3.3 В 6 час в водонапорную башню поступает наибольший расход воды — 82,97л/с. Для 20 часа выполняем расчеты, аналогичные расчету на случай максимального водопотребления. Вычисляем удельные, путевые, узловые расходы. Результаты расчета сводим в таблицы 5.1,5.2. Выполняем предварительноепотокорапределение (рис. 5.1).

Удельный расход воды:

для 1-ого района:

q_уд.1 = Q_пут.1 / L₁ = 1622,19/(3,6*11 530)= 0,39 081 л/с.

для 2-ого района:

q_уд.2= Q_пут.2/ L₂ = 741,83/(3,6*9300)= 0,22 157 л/с.

Таблица 5.1 Вычисление путевых расходов.

Таблица 5.2 Значения узловых расходов.

5.2 Расчет производительности водопитателей

В соответствии с заданием насосная станция II подъема подаёт из подземного источника водоснабжения 60% от? Qн.с.II, а из поверхностного — 40%, суммарная подача Н.С.II на второй ступени, согласно расчету на ЭВМ, составит:

?Q_н.с.II= Q_cут· 4,95/100=15 862,4·4,95/100 = 785,19 л/с;

Тогда подача Н.С.II из подземного источника составит:

.=0,6•?Qн.с.II =0,6•785,19 =471,11 л/с Подача Н.С.II из поверхностного источника:

=0,4•?Qн.с.II =0,4•785,19 =314,04 л/с Расход воды из башни в час максимального водопотребления составит:

Q_б = q_чmax—? Q_н.с.II, л/с

q_чmax= 785,19 л/с

q_б= 785,19−702,22 = 82,97л/с

5.3 Увязка водопроводной сети

Гидравлическую увязку водопроводной сети выполняем с помощью ЭВМ. Расчет осуществляем по программе «WODSFF.BAS «.

В рассматриваемом примере рассчитываем водопроводную сеть, состоящую из 6 колец и включающую 16 расчетных участков.

Результаты гидравлического расчета приведены в табл. 5.3 и рис. 5.2.

Таблица 5.3 Результаты гидравлического расчета системы водоснабжения на случай максимального транзита воды в водонапорную башню.

5.4 Расчет пьезометрических отметок. Построение карт пьезолиний и карт свободных напоров

Расчет пьезометрических отметок выполняем аналогично режиму максимального водопотребления с той лишь разницей, что за диктующую точку принимаем водонапорную башню, требуемый напор при этом равен сумме высоты ствола и высоты бака.

Карты пьезолиний и карты свободных напоров строим аналогично рассмотренным ранее расчетным режимам. Результаты расчета пьезометрических отметок, карты пьезолиний и свободных напоров представлены на рисунке 5.3, 5.4, 5.5.

Таблица 5.4 Результаты гидравлического расчета