Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Водопроводная сеть города

Введение

Системы подачи и распределения воды являются наиболее крупным и весьма ответственным комплексом сооружений, обеспечивающих транспортирование воды на территорию снабжаемых объектов, распределение её по территории и доставку по всем местам отбора потребителями.

В состав систем подачи и распределения воды входят: насосные станции, водоводы, водопроводной сети на территории объекта, напорные и безнапорные регулирующие и запасные ёмкости, насосные станции подкачки, насосные станции регулирования.

К системам подачи и распределения воды в целом предъявляют следующие основные требования: обеспечение потребителей заданными количествами воды; создание требуемых напоров в распределительных сетях; создание необходимых резервов воды; обеспечение надёжности и бесперебойности процесса водоснабжения.

Водопроводная сеть является одним из основных элементов систем водоснабжения и непрерывно связана в работе с водоводами, насосными станциями, подающими воду в сеть, а также с регулирующими емкостями (резервуарами и башнями).

Водопроводная сеть должна удовлетворять следующим требованиям:

а) обеспечивать подачу заданных количеств воды к местам ее потребления под требуемым напором.

б) обладать достаточной степенью надёжности и бесперебойности снабжения водой потребителей.

Выполняя поставленные требования, сеть должна быть запроектирована наиболее экономично, т. е обеспечивать наименьшие приведенные затраты на строительство и эксплуатацию как самой сети, так неразрывно связанных с ней в работе других сооружений системы. Выполнение этих требований достигается правильным выбором конфигурации сети и материала труб, а также правильным определением диаметров труб с учётом технико-экономических соображений.

1. Краткая характеристика водоснабжения

Первой задачей, которую решают при проектировании сети, является её трассировка, т.е. придание ей определенной геометрической формы в плане.

Расположение линий водопроводной сети зависит:

от характера планировки снабжаемого водой объекта, размещение отдельных потребителей воды, расположения отдельных потребителей воды, расположение проездов, формы и размеров жилых кварталов, цехов, типа зелённых насаждений и т.п., от наличия естественных и искусственных препятствий для прокладки труб, от рельефа местности.

Исходные данные для проектирования по населенному пункту:

	Плотность населения, чел/га	Этажность застройки	Степень благоустройства
1р	260	5	т.1 п.2
2р	180	3	т.1 п.3

Исходные данные для проектирования по промышленным предприятиям:

Предприятие №1
Кол-во работ-х, чел.	Кол-во смен	Расход воды на производ нужды, м3/сут	Расход воды на пожар, л/с
В холодных цехах	В горячих цехах
1600	750	3	1240	15
Предприятие №2
Кол-во работ-х, чел.	Кол-во смен	Расход воды на производ нужды, м3/сут	Расход воды на пожар, л/с
В холодных цехах	В горячих цехах
2100	200	1	1600	20

1.1 Определение площади территории и расчётного населения города

Плотность 1 района - 260 чел/га

Плотность 2 района - 180 чел/га

Площадь 1 района - 33,92 га

Площадь 2 района - 17,11 га

Площадь города - 51,03 га

Число жителей 1 района - 8820 человек

Число жителей 2 района - 3080 человек

Число жителей в городе - 11900 человек.

1.2 Выбор схемы сети и её конструктивные особенности

В практике водоснабжения используется два основных вида сетей:

- разветвленные (тупиковые)

- кольцевые (представляют собой систему смежных замкнутых контуров или колец).

Для большинства объектов водоснабжения, как городов, так и промышленных предприятий в соответствии с их требованиями и надёжности систем подачи воды устраивают кольцевые сети.

В данном курсовом проекте используем кольцевую сеть.

В кольцевой сети при аварии любого его участка вода может быть подана в обход по параллельно расположенным линиям. При этом нарушается снабжение водой только тех потребителей, которые присоединены к выключенному участку.

Кольцевая форма сети в известной мере гасит действие гидравлических ударов, которые иногда возникают в водопроводных сетях.

Общая протяженность кольцевой сети всегда больше разветвленной (для этого же объекта) и поэтому строительная стоимость кольцевой сети выше.

В городских водопроводах для подачи воды к домовым ответвлениям водопроводные линии приходится прокладывать почти по каждому проезду и по каждой улице, поэтому сеть в целом принимает форму смежных замкнутых контуров (колец), определяемую в основном планировкой города.

В любой кольцевой сети можно наметить основные направления движения воды, определяемые формой территории, объекта, а также местами расположения точек питания и крупным потреблениям воды.

Из общей массы линий, составляющих водопроводную сеть, обычно выделяется система так называемых магистральных линий, основной задачей которых является транспортирование воды транзитом в более удалённые районы снабжаемой территории.

Система основных транзитных магистралей соединяется рядом поперечных соединительных линий (перемычек) также магистрального значения, служащих для выравнивания загрузки основных продольных магистралей и обеспечения надёжности работы системы. В случае аварии на одной из магистральных линий кольцевой сети вода по соединительным ветвям поступает в другую параллельную магистраль.

2. Определение расчётных расходов воды

При проектировании систем водоснабжения населённых пунктов удельное среднесуточное (за год) водопотребление на хозяйственно - питьевые нужды населения принимаем по таблице 1 (1).

Суммарное водопотребление слагается из расходов воды на хозяйственно питьевые нужды, поливку улиц и зеленых насаждений, нужды промышленных предприятий, нужды пожаротушения.

2.1 Определение расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды

2.1.1 Определение суточных расходов воды на хозяйственно - питьевые нужды населения

Расчетный (средний за год) суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды определяем по формуле

где q_удi - удельное водопотребление;

Кн - коэффициент, учитывающий расход воды на нужды учреждений, организаций и предприятий социально-гарантированного обслуживания, а также неучтенные расходы, принимается 1,1-1,2;

N_i - расчётное число жителей в районах жилой застройки с различной степенью благоустройства.



Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления для города следует определять по формулам

Коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменение водопотребление по сезонам года и дням недели, надлежит принимать равным:

Принимаем ,

2.1.2 Определение часовых расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения

м³/ч

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления следует определять из выражений:

где - коэффициент, учитывающий степень благоустройство зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаемый ; ;

Принимаем ;

- коэффициент, учитывающий число жителей в населённом пункте, принимается по таблице 2(1).

Среднечасовые расходы:

Для удобства расчёты сводим в таблицу

Таблица 1. Расчётные расходы воды

Характерные сутки	Водопотреб	Суточн расход, м3/сут	Часовой расход
			средний	максим	миним
			м3/ч	л/с	м3/ч	л/с	м3/ч	л/с
Сутки среднего водопотребл	1 район	1905,10	79,38	22,05	137,19	38,11	14,12	3,92
	2 район	776,20	32,34	8,98	65,64	18,23	2,24	0,62
	Город	2681,30	111,72	31,03	186,05	51,68	23,41	6,50
Сутки максимального водопотребл	1 район	2286,12	95,26	26,46	164,63	45,73	16,94	4,71
	2 район	931,44	38,81	10,78	78,77	21,88	2,69	0,75
	Город	3217,56	134,07	37,24	223,26	62,02	28,09	7,80
Сутки минимального водопотребл	1 район	1524,08	63,50	17,64	109,76	30,49	11,30	3,14
	2 район	620,96	25,87	7,19	52,52	14,59	1,79	0,50
	Город	2145,04	89,38	24,83	148,84	41,34	18,72	5,20

2.2 Расход воды на поливку улиц и зелёных насаждений

Удельное среднесуточное потребление воды на поливку улиц и зеленых насаждений за поливочный сезон требуется принимать 50 - 90 л/сутки в расчёте на одного жителя.

В курсовом проекте принимаем q_{уд.ср.сут.} = 50 л/сут.

Поливка улиц производится в течение 16 часов, дворниками в течение 8 часов в часы минимального и среднего водопотребления.

Поливку улиц производят 60% машины (Q=357м³/ч), 40 % дворники (Q=238м³/ч).

2.3 Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды промышленных предприятий

Расходы воды на питьевые нужды предприятий в холодных цехах рассчитываем по формуле:

где m - количество смен

q_хол. - норма расходов воды в холодных цехах на одного работающего в смену

n - количество работающих в холодных цехах .

В горячих цехах:

q_хол. - норма расходов воды в горячих цехах на одного работающего в смену

n - количество работающих в горячих цехах.

Предприятие №1

Предприятие №2

2.3.2 Расход воды на душевые нужды

Расход воды на душевые нужды определяется из расчёта 500л/час на одну дешевую сетку. Продолжительность пользования душем 45 минут после окончания смены. Количество душевых сеток определяется по формуле:

Количество сеток (n) определяем по формуле:

где m - норма работающих на одну душевую секцию.

N - количество работающих человек.

Предприятие №1

n=229+150=379 шт.

Предприятие №2

n=300+40=340 шт.

2.4 Расход воды на нужды пожаротушения

Расход воды на нужды пожаротушения рассчитываем по формуле:

где n - количество пожаров берётся из ТКП 45-2.02-138-2009 «Противопожарное водоснабжение».

q_n - пожарный расход

л/с.

2.5 Расчёт неблагоприятного режима отбора воды из сети

Для населенных пунктов с различной плотностью населения и различной степенью благоустройства зданий по отдельным районам характерные часовые расходы по часам суток определяются по взаимной связи. При этом следует отметить, что период максимального часового водопотребления населенным пунктом может не совпадать с периодами максимального часового водопотребления в отдельных районах, входящих в состав населенного пункта. Поэтому при расчете сети исходят из условия, что самый напряженный момент работы сети наступает в периоды, когда максимальное часовое водопотребление населенным пунктом совпадает с часом максимального водопотребления в наиболее удаленном районе, по отношению к насосной станции, подающей воду в сеть.

Определяем расчетные максимально-часовые расходы по отдельным районам:

для 1-ого района

для 2-ого района

2.6 Определение удельных и путевых расходов

Для расчёта водопроводной сети, т. е определения диаметров её отдельных участков, необходимо не только знать форму сети и протяженность всех линий, но также знать и наметить места и величины подач и отборов воды. Имея общую схему расположения основных сооружений системы водоснабжения и приняв определённый суточный график водопотребления можно наметить точку сети, в которые подается вода от водопитателей и определить количество подаваемой воды для отдельных расчётных моментов работы системы.

В городских водопроводах принимаем упрощённую схему водоразбора, допуская условно, что подаваемая в сеть вода расходуется равномерно по длине сети, и, следовательно, количество, отдаваемым каждым участком, пропорционально его длине.

Расход, приходящийся на единицу длины сети, называется удельным расходом.

Удельный расход для каждого района находим по формуле:



где - тот расход в л/с, который мы подаём на хозяйственно- питьевые нужды района

- сумма длин участка.

- коэффициент, учитывающий характер отбора воды.

Если отбор воды двухсторонний - = 1

При одностороннем отборе воды - = 0,5

При отсутствии отбора воды - = 0.

Для первого района удельный расход равен:

q¹_уд= 45,73/(200+400+315+200+400+

+0,5*(315+315+220+220+600))=0,01946 л/с

q²_уд= 16,28/(290+290+0,5*(315+315+220+220+290))=0,012921 л/с

Расход воды, отдаваемым каждым участком (путевой расход) определяем по формуле:

Путевые расходы
участок	qуд, л/с	l, м	б	qпут, л/с
1-2	0,0129	120	0	0,0
2-3	0,0129	315	0,5	2,0
2-4	0,0129	220	0,5	1,4
3-5	0,0129	290	1	3,7
2-6	0,0129	290	1	3,7
4-7	0,0129	290	0,5	1,9
5-6	0,0129	315	0,5	2,0
6-7	0,0129	220	0,5	1,4
5-6	0,0195	315	0,5	3,1
6-7	0,0195	220	0,5	2,1
5-8	0,0195	400	1	7,8
6-9	0,0195	400	1	7,8
7-12	0,0195	600	0,5	5,8
8-9	0,0195	315	1	6,1
8-10	0,0195	200	1	3,9
9-11	0,0195	200	1	3,9
10-11	0,0195	315	0,5	3,1
11-12	0,0195	220	0,5	2,1
				62,0

Определяем узловые отборы

Узловые расходы
узел	qуз, л/с
1	0,0
2	3,6
3	2,9
4	1,7
5	8,3
6	10,1
7	5,6
8	8,9
9	8,9
10	3,5
11	4,5
12	4,0
	62,0

В соответствии с изложенной условной схемой отбора воды из сети городских водопроводов на каждом участке рассчитываемой сети мы будем иметь два вида расходов: расход, который проходит транзитом по всей длине данного участка и поступает в следующий участок и путевой расход, равный суммарной раздаче воды в пределах данного участка.

Начальное потокораспределение.

Самый ответственный процесс. Характер движения воды по участкам кольцевой сети зависит от её конфигурации и расположения точек подачи воды и мест расположения крупных (фиксированных) отборов и нефиксированных отборов.

В начальном потокораспределении мы должны задать расходы воды, которые будут двигаться по участкам сети. Участок потокораспределения начинается с точки схода потока (точка 11).

Расчетным будет расход

2.8 Определение диаметров труб магистральных трубопроводов

При такой схеме через различные поперечные сечения рассматриваемого участка будут проходить различные количества воды, т. е различные расчётные расходы.

Проводим сечения через магистральные участки перпендикулярно движению воды.

Коэффициент любого i - того сечения рассчитываем по формуле:

где - суммарные расходы, назначенные при начальном потока распределении, через которые проходит i - тое сечение (не учитывая магистральные участки).

kc - коэффициент сечения

- суммарный расход, который подаёт насосная станция.

Определяем для каждого участка q_пр.i.



где - расход воды, назначенный при начальном потока распределении.

На основании приведенных расходов и таблицы предельных расходов назначаем экономически наивыгоднейшие диаметры на каждом участке магистральной сети. Диаметры перемычек назначаем конструктивно на 1-2 сортамента ниже диаметра магистральных линий, расположенных выше перемычек.

3. Гидравлический расчёт

3.1 Подготовка к гидравлическому расчёту

Главная задача гидравлического расчёта заключается в определении потерь напора на каждом участке; - назначение диаметра (по таблице Шевелёва).

Зная расход, принимая движение воды в разумных пределах, задаём расчетный диаметр. Так поступаем на каждом участке.

Зная расход, диаметр и длину участка находим потери напора на один километр по таблицам Шевелёва.

3.2 Гидравлический расчёт сети

После того как нашли потери напора на каждом участке, нужно посчитать сумму потерь в каждом контуре и выявляем наиболее перегруженные и недогруженные ветви. Переброску части расхода с перегруженных ветвей на недогруженные, требуемую для увязки сети осуществляем путём проведения по отдельным замкнутым контурам увязочных расходов.

Для ускорения увязки проводим увязочные расходы по контурам, охватывающие целые группы колец. При этом для достижения требуемой степени увязки иногда приходится проводить расходы последовательно несколько раз по различным контурам. Путь увязочного расхода выбираем таким образом, чтобы он шёл против направления движения воды в перегруженных участках выбранного контура.

Нужно ввести какой- то поправочный расход, необходимо разгрузить нагруженные участки и нагрузить недостающие.

Поправочный расход рассчитываем по формуле:



где q - расход для участков, составляющих рассматриваемый контур.

h - потери для участков, составляющих рассматриваемый контур.

- сумма потерь в рассматриваемом контуре.

Все гидравлические расчёты ведём в л/с.

При расчёте потерь напора по таблице Шевелёва вводим потери на местные сопротивления.

Делаем это до тех пор, пока невязка по контурам сети не станет м.

Гидравлический расчет на компьютере

Подготовка сети к расчету на компьютере.

Для построения дерева сети следует расставляя все ее узлы исключить из каждого кольца по одному участку таким образом, чтобы сеть превратилась в разветвленную. Исключенные участки называются независимые и обозначаются пунктирными линиями, а участки составляющие дерево сети - зависимые, сплошные.

Нумерация осуществляется от насосной станции (№1) таким образом, чтобы при движении от резервуара базисного водопитателя по любой ветви дерева номера возрастали. Номер каждого зависимого участка принимается равным большему номеру одного из ограничивающих узлов. На схеме сети номера зависимых участков пишутся с правой стороны каждого участка при движении от базисного питателя по любой ветви дерева. Независимые участки номеруются в любой последовательности, а номера пишутся с любой стороны. Коммуникации каждой станции рекомендуется заменить эквивалентным участком такого диаметра и длины, чтобы потери во всех коммуникациях станции составляли 2-3 м. Кольца сети можно нумеровать в любой последовательности римскими цифрами.

Сравнение результатов

Для анализа результатов полученных при расчёте вручную и после компьютерной обработки составим сравнительную таблицу.

№ участка	Расход, л/с
	После начального потокораспределения	После расчёта вручную	После расчёта на компьютере
1	171,6	171,6	171,6
2	85,8	85,6	85,8
3	38,2	33,1	34,2
4	36,3	34,5	34,3
5	35,3	30,2	31,3
6	39,6	44,7	45,6
7	34,6	32,8	32,6
8	27	27,9	29,0
9	29,5	31,7	33,9
10	18,1	18,1	14,6
11	20,6	23,7	30,4
12	29	25,9	22,6
13	-	-	0,0
14	85,8	85,8	85,8
15	0	6	6,0
16	0	1,3	4,4
17	0	0	5,5
18	14,6	14,6	11,1
19	25	21,9	18,6

4.Построение линий пьезометрических высот

Разбор воды большинством потребителей происходит на некоторой высоте над поверхностью земли, в связи, с чем в водопроводной сети должно поддерживаться определенное давление. Пьезометрическая высота, обеспечивающая нормальные условия эксплуатации водопровода, носит название свободного напора. Иначе говоря, свободный напор это расстояние от поверхности земли до пьезометрической линии. Минимальный свободный напор для населенных пунктов при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении принимают при одноэтажной застройке не менее 10 м над поверхностью земли, при большей этажности на каждый этаж следует добавлять 4 м. В период тушения пожаров свободный напор в сети должен быть не менее 10 м, независимо от этажности зданий. Максимальный напор хозяйственно-питьевого водопровода не должен превышать 60 м , в противном случае необходима установка регуляторов давления или зонирование системы водоснабжения.

Перед построением пьезометрических линий необходимо нанести на чертеж продольный профиль поверхности земли по трассе водопроводной сети. Трассу водопроводной сети намечаем от насосной станции второго подъема по водоводам и далее по полукольцу магистральной сети до диктующей точки (выбираем то полукольцо, где сумма потерь напора больше).

Построение пьезометрических линий начинаем от конца сети (от диктующей точки). Принимаем свободный напор в диктующей точке равным минимальному. Для режима максимального хозяйственно-питьевого водопотребления

Н = 10 + 4(n - 1),

где n - количество этажей.

Этажность зданий :1 район - 5эт., 2 район-3эт.,

Н = 10 + 4(5 - 1) = 26 м.

Н = 10 + 4(3 - 1) = 18 м.

Для режима пожаротушения Н = 10 м.

Добавив к отметке поверхности земли в диктующей точке значения минимальных свободных напоров, получим начальные отметки линий пьезометрических высот. Двигаясь последовательно по участкам сети к насосной станции и добавляя к полученным ранее отметкам пьезометрических линий потери напора на каждом из участков, строим две линии пьезометрических высот. Свободный напор в узлах магистральной сети определяем как разность между отметками пьезометрических линий и поверхности земли.

Заключение

водопроводный гидравлический труба

Сеть запроектирована экономично, обеспечивает наименьшие приведенные затраты на строительство и эксплуатацию как самой сети, так неразрывно связанных с ней в работе других сооружений системы.

В курсовом проекте был сделан правильно выбор конфигурации сети и материала труб.

В проекте выполнили поверочные расчёты на случай максимального водопотребления. Можно сделать вывод, что сеть не обладает требуемой степенью надёжности.

Литература

1. СНиП 2.04.02-84 « Водоснабжение, наружные сети и сооружения», Москва 1985

2. Н.Н. Абрамов « Водоснабжение» Москва 1982

3. Шевелёв « Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб»- М: Стройздат, 1986.

4. Методические указания к курсовому проекту «Водопроводные сети города».

Размещено на Allbest.ru