Проектування водопостачання та каналізації

Вступ

У нашій країні кількість нових будівель постійно зростає. Разом з цим збільшується й кількість нових водопостачальних та каналізаційних систем. І саме від них у більшій мірі залежить якість та комфортабельність споруд. Адже життєдіяльні процеси людини не можуть існувати нормально без комплексу санітарно-технічних приладів.

Здоров'я людей теж дуже сильно залежить від систем водопостачання. Чим краще працюватимуть ці системи, тим якіснішу та чистішу воду споживатиме людина. Не треба забувати про те, що саме вода є основою всього живого на нашій планеті. Буде вода - буде й життя. Крім того вода використовується як теплоносій у системах опалення, вона потрібна у сільському господарстві та при гасінні пожеж. Система водопостачання - це комплекс споруд призначений для забезпечення водою споживачів у необхідній кількості. Кожен з цих компонентів, певною мірою, забезпечує якісну роботу всієї системи.

Від санітарно-технічного обладнання може навіть залежати статус нашої країни серед інших країн світу. Нажаль зараз Україна має багато невирішених проблем водопостачання населення. Серед яких найбільш негативною є забруднення основних джерел, що обумовлено незадовільною діяльністю водогосподарства. Дуже багато очисних споруд не має вдосконаленого та високоефективного обладнання, без якого не завжди можна в повній мірі забезпечити якісну очистку води. Мало грошей держава виділяє на заміну старих трубопроводів новими, що приводить до проривів труб та втрати води.

Тому, щоб щось змінити зараз потрібні кращі спеціалісти, які зможуть знайти нові ідеї вирішення багатьох проблем. Крім цього необхідно намагатися як можна менше забруднювати наші джерела водопостачання, вводити прогресивне обладнання, збільшити витрати на санітарно-технічні системи, співпрацювати з іншими країнами, що стосується цього питання. І тоді наша країна почне розвиватися набагато швидше та впевненіше.

1. Водопостачання

1.1 Улаштування дворової мережі водопроводу

Джерелом водопостачання проектованого об'єкту є кільцева існуюча централізована мережа водопостачання, що гарантує значно більшу надійність водопостачання і безперебійну подачу води споживачам. Зовнішня водопровідна мережа призначена для подачі води питної якості безпосередньо до місць її споживання.

При прокладанні зовнішніх водопровідних мереж необхідно враховувати планування і забудову об'єктів водопостачання, геологічні і гідравлічні умови - рельєф місцевості, глибину промерзання ґрунту, наявність інших інженерних мереж тощо.

Система водопроводу - об'єднана господарського - питна - протипожежна, задовольняє потреби всіх водоспоживачів. Дворова мережа водопроводу проходить на 5 м від проектованого будинку.

Глибина закладання водопроводу залежіть від глибини промерзання ґрунту, температури води в трубах, режиму її подачі, матеріалу труб тощо. Трубопровід повинен знаходитись на 0,5 м нижче розрахункової глибини промерзання ґрунту.

Глибини закладання труб Н_закл м, до низу труби визначається за формулою

Н^В1_закл=h_пр + 0,5 (1)

де h_пр - глибина промерзання ґрунту, м.

H^В1_закл = 1,30+ 0,5 = 1,80 м

Проектована вулична мережа виконана із чавунних напірних труб діаметром 150 ГОСТ 9583 - 75* з розтрубним з'єднанням із стиками на конопляній сталці з азбестоцементним замком.

У точці підключення дворового введення до існуючої водопровідної мережі передбачена установка колодязя ВК - 2 із запірною арматурою і пожежним гідрантом, який встановлюється на пожежній підставці (через

кожні 150 м) для зовнішнього пожежогасіння. Водопровідні колодязі ВК - 1 та ВК - 2 прийняті зі збірних залізобетонних кілець діаметром 1500 мм. Дворова мережа прокладається згідно рельєфу місцевості з ухилом 0,003 - 0,005 достатнім для спуску води під час ремонту.

1.2 Улаштування системи внутрішнього холодного водопроводу

Вибір системи та схеми внутрішнього водопроводу визначається залежно від призначення будинку, технологічних і санітарно-гігієнічних вимог, режиму водопостачання. У проекті системи внутрішнього водопроводу запроектована господарсько-питна (висота будинку до 12 поверхів).

Вода повинна задовольняти вимогам ГОСТ 2874 - 82* на питну воду.

Схема холодного водопроводу будинку прийнята тупикова з нижніми розведенням по підвалу. Магістральний трубопровід проектуємо у підвалі на висоті 0,8 м від стелі.

Внутрішній водопровід будинку складається з наступних елементів: уведення водопроводу, водомірного вузла, магістральних трубопроводів, розподільчих трубопроводів та стояків. Проектуємо один ввід водопроводу. На мережі водопостачання встановлюється наступна арматура: водорозбірна та запірно-регулююча.

У запроектованій системі водопостачання застосовується водорозбірна арматура, встановлена у санітарних приладів, і запірна, встановлена: на вводі, біля основи стояків, на відгалужені від магістральної лінії водопроводу, на відгалуженнях у кожну квартиру, на підведеннях до змивних бачків унітазів, перед зовнішніми поливними кранами.

Для поливу зелених насаджень і території навколо будинку передбачаємо водопровід, який приєднується до мережі внутрішнього водопроводу. У житлових будинках поливний водопровід об'єднують з господарсько-питним і встановлюють поливальні крани діаметром 20 мм через кожні 60 - 70 м по периметру будинку. Їх проектують у нішах зовнішніх стін будинку на висоті 0,3м від поверхні вимощення.

Система водопостачання запроектована із полівінілхлоридних труб (ПВХ) діаметром 21,3*3,72 ­ 48,25*5.06 мм, з'єднання - клейове.

1.3 Гідравлічний розрахунок внутрішнього холодного водопроводу

Метою гідравлічного розрахунку є визначення діаметрів труб, швидкостей руху води та загальних втрат напору в трубах при пропуску розрахункових витрат води.

Внутрішні господарсько-питні водопроводи розраховуються на пропускання максимальних секундних витрат води на кожній ділянці мережі. Характеристику споживачів проектованої будівлі приводимо в таблиці 1, основні відомості про встановлені прилади - у таблиці 2.

Порядок розрахунку

1. На аксонометричній схемі обираємо розрахунковий напрямок від вводу до найбільш віддаленої і найвище розташованої водорозбірної точки (диктуючий пристрій).

2. По розрахунковому напрямку нумеруємо вузлові точки, які становимо в місцях розбору води. Нумерацію починаємо від самого віддаленого приладу, йдучи проти руху води до водомірного вузла.

3. На плані поверху та підвалу вимірюємо горизонтальні відстані між точками і проставляємо їх на схемі. Відстані по вертикалі визначаються шляхом виконання різниці відміток між трубами.

4. Визначаємо ймовірність дії приладів Р^с у системі холодного водопроводу за формулою

P^c = (2)

де q^с_hr.u - норма витрати холодної води л, споживачем за годину найбільшого споживання (таблиця 1 пояснювальної записки);

U - кількість водоспоживачів;

N - загальна кількість санітарно-технічних приладів;

q^c₀ - витрата холодної води санітарно - технічним приладом, л/с (таблиця 1 пояснювальної записки).

5. Визначаємо розрахункову витрату холодної води q^c, л/с, за формулою

q^c= 5·q₀^c ·б (3)

де б - величина, яка визначається в залежності від загальної кількості

приладів N на розрахунковій ділянці мережі та ймовірності їх

одночасної дії P^c (за додатком 4 таблица 2 [1]).

6. За розрахунковими витратами води по таблицях [5] визначаємо діаметр труб та втрати напору на 1 м довжини в залежності від економічної швидкості руху води в трубах, яка приймається у мережах 0,8 - 1,5 м/с

Обчислення зводимо до таблиці 3.

Таблиця 1. Норми витрати води споживачем

Водоспоживач	Вимірювач	Норма витрати води, л	Витрата води приладом .л/с
		у добу найбільшого водосп.	у годину найбільшого водоспоживання
		Загальна qutot	Холодна qcu	Загальна qtothr.u	холодна qchr.u	Загальна q0tot	Холодна qc0
Житловий будинок квартирного типу з сидячими ваннами, оснащені душами	1 мешканець	275	110	14,3	9,2	0,3	0,2

Таблиця 2 Витрати води стоків санітарними приладами

Санітарні прилади	Секундна витрата води води л/с	Вільний напір, м Нf	Витрата стоків	Мінімальний діаметр
	загальна	холодна			підводкамм	відведення, мм
Унітаз зі змивним бачком	0,1	0,1	2	1,6	8,0	85,0
Умивальник зі змішувачем	0,12	0,09	2	0,15	10,0	32,0
Мийка зі змішувачем	0,12	0,09	2	0,6	10,0	40,0
Ванна сидяча зі змішувачем	0,25	0,18	3	0,8	10	40

1.4 Розрахунок та добір водоміру

На вводі водопроводу у будівлю встановлюємо водомірний вузол, у якому монтується загальний лічильник води і устрої для його відключення. Поквартирні водолічильники встановленні на підведенні в кожну квартиру. Діаметр лічильника обираємо, спираючись на середньогодинну витрату води за період споживання, яка не повинна перевищувати експлуатаційну(таблиця 4[1]).

Середню годинну витрату холодної води q^c_Т, м³/г, визначаємо за формулою

(4)

де Т - період споживання, год;

q^c_u - норма витрати холодної води л, споживачем за добу найбільшого водоспоживання ( таблиця 1 пояснювальної записки).

q^c_u=275-110=165 л/добу

м³/год

За таблицею 4[1] обираємо водомір. Для загального водомірного вузла приймаємо крильчатий водомір діаметром 25 мм з експлуатаційною витратою води 2,8 м3/год й гідравлічним опором 2,6 мс²/л²

Обраний водолічильник належить перевірити на пропуск максимальної розрахункової секундної витрати води на господарсько-питні потреби. При цьому витрати напору в крильчастих водомірах не повинні перевищувати 2,5 м.

Визначаємо втрати напору у водомірі h, за формулою

h = (q^c)²·S (5)

де q^c - максимальна розрахункова витрати холодної води на уводі, л/с (з таблиці 3);

S - гідравлічний опір лічильника води, мс²/л², (приймаємо за таблицею 4[1])

h=(0,55)² * 2,6=0,79 м<2.5м - втрати напору в водомірі менші за нормативні втрати, отже водомір підібрано вірно.

1.5 Визначення потрібного напору в системі холодного водопроводу

Загальний потрібний напір у мережі холодного водопроводу H_потр м, визначаємо за формулою

H^c_потр = H_geom + ?H^c_tot.l + Hѓ (6)

де Н_geom - геометрична висота підйому води, визначається як різниця

відміток диктуючого приладу і труби зовнішньої мережі водопроводу в точці підключення, м;

?H^c_tot.l - сумарні втрати напору в мережі водопроводу, м, визначаються за формулою

?H^c_tot.l = H^c_c + h (7)

де H^c_c - загальні втрати напору на розрахунковому напряму на тертя і місцеві опори, м, визначаються за формулою

H^c_c = ?il(1 + Kl)(8)

де ?il - загальні втрати напору в мережі на тертя по довжині, м;

Kl - коефіцієнт, враховуючий місцеві опори в мережі;

Kl = 0,3 - для мережі господарсько-питного водопроводу (пункту 7.7 [1]);

h - втрати напору у водомірі, м;

Hѓ- вільний напір біля диктуючого санітарно-технічного приладу, м (таблиця 2 пояснювальної записки),H_f=5 м-для біде зі змішувачем.

H_geom = 12,900 - ( -2,050)=15,4 м

H^c_c = 3,94*(1+0,3)=5,122 м

H^c_tot.l = 5,122+1,68=6,80 м

Н^с_потр =15,400+6,802+5=27,202 м

Н^с_потр =27,202<Н^с_гар =29 м

Гарантований напір більше потрібного на 1,79 м, що задовольняє подачу води до всіх водорозбірних приладів за нормальних умов (схема водопроводу проста).

2. Каналізація

2.1 Улаштування внутрішньої каналізації

Система каналізації призначена для видалення забруднених стоків, що утворюються в процесі санітарно-гігієнічних процедур, господарської і виробничої діяльності людини, а також атмосферних і талих вод, за межі будинків у зовнішній мережі.

За характеристикою стічних вод системи каналізації поділяються на побутову, виробничу і внутрішні водостоки.

В житловому будинку запроектована побутова каналізація, яка складається з приймачів стічних вод (ванн, мийок, унітазів, умивальників), відвідних трубопроводів, стояків, витяжної частини стояка, гідрозатворів, випусків, пристроїв для прочищення. Кожен з приймачів забезпечується водяним затвором, який перешкоджає проникнення в приміщення шкідливих газів з мережі. Відвідні поверхові труби призначені для збирання та відводу стічних вод від санітарно технічних приладів до стояків. Труби прокладаються по стінах над підлогою з ухилом у бік стояка.

Стояки прокладаються біля стін відкрито та встановлюються біля приладу з найбільш забрудненими стоками (унітаз ). Перехід стояка в випуск здійснюється плавно двома відводами з кутом 135?.

Для нормальної вентиляції каналізаційної мережі та для перешкоджання відсмоктуванню води з гідразатворів при виникненні вакууму в стояку під час скидання рідини, витяжна частина стояків відходить за межі даху будинку на 0,5 м (скатна покрівля) та 0,3 м (плоска покрівля).

Для ліквідації засмічення мережі трубопроводів внутрішньої каналізації на ній передбачають встановлення ревізій та прочисток.

Мережа внутрішньої каналізації виконується з пластмасових каналізаційних труб діаметром 50, 85, 100 мм, труби з'єднуються в розтрубі. Приєднання санітарно-технічних приладів та зміна напрямку мережі виконується фасонними частинами.

Випуски відводять стоки самопливом за межі будинку в каналізаційні колодязі. Випуски розташовують по змозі з однієї сторони будинку, перпендикулярно до стін.

2.2 Розрахунок внутрішньої каналізації

Метою розрахунку внутрішньої каналізації є визначення діаметрів труб відповідних трубопроводів, стояків, а також визначення ухилів, швидкостей та наповнення горизонтальних трубопроводів та їх пропускної здатності.

2.2.1 Перевірка пропускної здатності стояків

В будинку прийнято 10 стояків

Визначаємо ймовірність дії приладів, загальну для всього будинку, P^tot за формулою

P^tot= (9)

де - загальна норма витрати води л, споживачем в годину найбільшого водоспоживання (таблиця 1 пояснювальної записки);

- витрата води санітарно-технічним приладом, л/с (таблиця 1 пояснювальної записки);

U - кількість водо споживачів;

N - кількість санітарно-технічних приладів.

Визначаємо розрахункову витрату стоків q^s л/с, за формулою

q^s = q^tot + q^s₀ (10)

де q^tot - розрахункова загальна витрата води, л/с, визначається за формулою

q^tot = 5* q^tot₀ *•б (11)

де q^tot₀ - загальна витрата води приладом, л/с (таблиця 1 пояснювальної записки);

б - величина, яка визначається в залежності від величини P^tot та

кількості приладів N, приєднаних до стояка або випуску (додаток 4 таблиця 2[1]);

- витрата стояків від приладу з найбільшим водовідведенням л/с (таблиця 2 пояснювальної записки).

Розрахунки каналізаційних стояків виконуємо у таблиць 4 та 5.

Таблиця 4 Розрахунок каналізаційних стояків

№ стояка	N	Ptot	N* Ptot	б	qtot,л/с	qs0,л/с	qs, л/с
К1-3	16	0,01	0,6	0,295	0,44	1,6	2,04

Перевіряємо пропускну здатність стояка із пластмасових труб за таблицею 8[1].

Таблиця 5 Перевірка пропускної здатності стояк

№ стояка	Розрахункова витрата стоків, qs л/с	Діаметр стояка мм	Діаметр поверхневих відводів, мм	Кут приєднання Відводу до стояка, град	Максимальна пропускна здатність стояка, л/с
К1-2	2,03	100	100	90	3,2

Таблиця 5.1 Перевірка пропускної здатності стояків

№ стояка	Розрахункова витрата стоків, qs л/с	Діаметр стояка мм	Діаметр поверхневих відводів, мм	Кут приєднання Відводу до стояка, град	Максимальна пропускна здатність стояка, л/с
К1-1 К1-5 К1 -6 К1-10	2,11	100	100	90	3,2

Таблиця 5.2 Перевірка пропускної здатності стояків

№ стояка	Розрахункова витрата стоків, qs л/с	Діаметр стояка мм	Діаметр поверхневих відводів, мм	Кут приєднання Відводу до стояка, град	Максимальна пропускна здатність стояка, л/с
К1-3 К1-4 К1 -7 К1-8	1,05	50	50	60	1,2

q^s_розр = <q^s_max- діаметри стояків прийняті вірно.

2.2.2 Перевірка пропускної здатності випусків

Горизонтальні трубопроводи системи каналізації працюють при частковому наповнені. Наповнення трубопроводів в мережі господарсько-побутової каналізації приймається =0,3ч0,6

Швидкість руху стоків повинна бути достатньою для переміщення забруднень - не менш, ніж самоочищуюча, що дорівнює 0,7 м/с. Максимальна швидкість руху в металевих 8 м/с, у пластмасових - 4 м/с.

Уклони трубопроводів приймають такими, щоб забезпечити швидкість руху води і наповнення у вказаних межах.

0,80*=0,51>0,5 - умова виконана, водовідведення через випуск забезпечено.

2.3 Улаштування дворової каналізації

Стоки від випуску з будинку виводять у зовнішню каналізаційну мережу через систему трубопроводів, яка називається дворовою. Дворова каналізація прокладається паралельно будівлі на відстані 3,5 - 7 від фундаменту зовнішньої стіни.

Дворова мережа каналізації приєднується до існуючого колодязя вуличної каналізації на генплані.

Для контролю за роботою мережі та можливості прочищення встановлюють каналізаційні колодязі: в місцях приєднання випусків, в місцях зміни діаметрів та ухилу труб, повороту ліній в плані, на прямих ділянках при діаметрі 150 - 250 мм на відстані не більше 35 м. Мінімальна глибина закладання дворової каналізації приймається на 0,3 м вище глибини промерзання ґрунту, але не менше 0,7 м до верху труби, тобто

=h_пром - 0.3 + d ? 0.7 + d (13)

= 1,30-0,3+0,15= 0.15м<0,8

Приймаємо мінімальну глибину закладання 0,8 м.

Труби різних діаметрів в колодязях з'єднують засобом Ѕщелига в щелегуЅ. Колодязі на мережі виконують із збірних залізобетонних елементів або цегли діаметром 1000 мм. Колодязі перекриваються чавунними люками діаметром 650 мм зі зйомними кришками.

За планом підвалу і типового поверху вибираємо найбільш навантажений випуск і визначаємо кількість приладів, приєднаних до нього.

Випуски однаково навантажені К1-3=К1-6, приєднано 64 приладів до кожного,випуск К1-2 має 50 приладів.

Визначаємо витрату води від випуску К1-1 за формулою (11)

P^tot * N_вип = 0,01•64=0,64 б=0,767

=5*0.3*0.767= 1,151 л/с

Розрахункову витрату стоків q^S л/с, визначаємо за формулою (10)

q^s=1,151+ 1,6=2,75 л/с

Приймаємо конструктивно діаметр випуску 100 мм з пластмасових труб.

Ухил випуску i_норм = = 0,02

За таблицями [6] за величинами q^s, л/с, d, мм, і, м/м визначаємо швидкість

руху стічних вод V м/с, наповнення для трубопроводів .

V = 0,80 м/с

= 0,41

Перевіряємо умову водовідведення на випуску К1-1 за формулою

(12)

К=0,5 - для пластмасових труб

0,80•=0,51>0,5 - умова виконана, водовідведення через випуск забезпечено.

Для зменшення об'єму земляних робіт дворова мережа прокладається в сторону падіння рельєфу місцевості.

Визначаємо ухил по поверхні землі за формулою

i_п.з = (13)

Де Z_К1-1 Z_ІК - відмітки поверхні землі у першому і існуючому колодязях дворової каналізації;

- загальна довжина мережі дворової каналізації, м.

i_п.з==0,01

Приймаємо ухил трубопроводу дворової мережі 0,01 та 0,04

У місці перетину мереж зовнішнього трубопроводу та зовнішньої каналізації (випуск К1-3), глибина закладання трубопроводу побутової каналізації становить 1,07 м

2.4 Гідравлічний розрахунок дворової каналізації

Мета розрахунку - визначення діаметрів труб та глибини закладання каналізаційних колодязів.

Розрахунок витрати на ділянках виконується за формулами аналогічно розділу 2.2

Таблиця 6 Розрахункові витрати стоків дворової каналізації

№ділянки	№,шт	Ptot	N* Ptot	б	qtot,л/с	qs0,л/с	qs, л/с
КК1-КК2	45	0,01	0,45	0,645	0,19	1,6	2,57
КК2-КК3	95	0,01	0,95	0,942	0,19	1,6	3,01
КК3-ІК	280	0,01	2,8	1,76	0,19	1,6	4,24

Таблиця 7 Відомість гідравлічного розрахунку дворової каналізації

Номер ділянки

Довжи- на, l, м

qs0, л/с

d мм

Ухил і

V м/с

Падіння, il

Відмітка поверхні землі

Відмітка лотка труби

Глибина закладання

початок діл.

кінець ділянки

початок діл

кінець ділянки

початок діл

кінець ділянки

Специфікація (продовження)

К1 Побутово-господарська каналізація
1	ГОСТ 22689.3-89	Труба ТК-ПВЩ-50-1		0,445
2		ТК-ПВЩ-100-1		1,23
3	ГОСТ 30493-96	Умивальник фарфоро	16
	ГОСТ 50857-96	вий з сифоном
	Зм-Ум-Ц	пляшковим СПУ та
		змішувачем			Комплект
4	ГОСТ 50857-96	Мийка з нержавіючої	24
		сталі з сифоном
		Двообертовим			Комплект
	Зм-М-Ц	СДПМ та змішувачем
5	ГОСТ 30493-96	Унітаз	16
		керамічний
		з бачком БН вп			Комплект
6	ГОСТ 18297-96	Ванна чавунна	16
		В4-1500 з
		сифоном
		СПрПВн та			Комплект
	Зм-В-Шл	змішувачем
		ПВЩ
9	ГОСТ22689.15-89	Ревізія Р-50- ПВЩ		9	0,124
		Р-100-ПВЩ		4	0,475

Література

1. СНиП 2.04.01 - 85^* Внутренний водопровод и канализация зданий - М.:ЦИТП Госстроя СССР - 1986 г.

2. Пальгунов П.П., Исаев В.Н. Санитарно - технические устройства и газоснабжения зданий М.:Стройиздат, 1991 г.

3. Справочник проектировщика. Внутренние санітарно-технические устройства, часть 2. Водопровод и канализация, под. редакцией Староветова И.Г. - М.: Стройиздат, 1990г.

4. Зацепин В.Н., Шигорин Г.Г., Зацепина М.В., Канализация - Л.: Стройиздат, 1972г.

5. Каталог водопровідних систем із ХПВХ і ПВХ ЅПроектування і монтажЅNIBCO 1999р.

6. Лукиных А.А., Лукиных Н.А., Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Павловского Н.Н. - М.: Стройиздат. 1974 г.