Проектирование водопроводной разводящей сети сельского населенного пункта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование водопроводной разводящей сети сельского населенного пункта



Реферат

Объектом курсового проектирования является водораспределительная сеть сельского населенного пункта с. Киешки.

В процессе работы выполнены расчеты водопотребления, выбор схемы водоснабжения, трассировка и гидравлический расчет сети. Обоснованы диаметры труб, напоры в узловых точках. Увязка кольцевой сети произведена по методике В.Г.Лобачева.

В работе расчетным путем также определены параметры напорно-регулирующего сооружения: объем резервуара и высота ствола башни. Подобрано стандартное оборудование.



Введение

Обеспечение водой населенных пунктов, производственных и других объектов для удовлетворения хозяйственно-питьевых, производственных и противопожарных нужд называют водоснабжением.

Централизованную систему водоснабжения, в которой подача и распределение воды осуществляется по трубам, называют водопроводом.

Состав сооружений выбирают в зависимости от требований, предъявляемых потребителем, и качества воды в природных источниках водоснабжения. Под схемой водоснабжения понимают последовательное расположение сооружений от источника до потребителя, взаимное расположение их относительно друг друга. Системы водоснабжения классифицируют по назначению, характеру используемых природных источников, способам подачи, доставки и распределения воды.

Различают следующие виды водоснабжения: коммунальное - снабжение водой городов и поселков; промышленное - снабжение водой заводов и фабрик; сельскохозяйственное - снабжение водой сельскохозяйственных предприятий. Системы, водоснабжения (водопроводы) от назначения разделяют на:

- хозяйственно-питьевые -- подача воды на питьевые, хозяйственно-бытовые и санитарно-технические нужды, а также на благоустройство населенных пунктов (полив улиц, зеленых насаждений и др.); качество воды -- вода питьевая;

- производственные -- подача воды различным отраслям производства (заводы, фабрики и др.) и для нужд сельского хозяйства (животноводческие фермы, производственные комплексы, предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции, теплицы, пастбища и т. д.); качество воды определяется требованиями производства. Системы производственного водоснабжения могут быть оборотные, с повторным использованием воды и др.;

- противопожарные -- подача воды на тушение пожаров.

Перечисленные типы водопроводов могут быть как самостоятельными, так и объединенными. Объединяют водопроводы и том случае, если требования, предъявляемые к качеству воды, одинаковые или это выгодно экономически.

Схема водоснабжения в зависимости от вида источника, рельефа местности и других условий может существенно меняться. Например, при использовании чистых ключевых или артезианских вод иногда отпадает необходимость устройства очистной станции и двух ступеней подъема воды. При расположении источника на высоких геодезических отметках не нужны насосные станции.

Сельскохозяйственное водоснабжение в отличие от городского и промышленного имеет свои особенности, определяемые двумя основными факторами: рассредоточенностью и сезонной цикличностью сельскохозяйственного производства.

Для проектирования системы водоснабжения и последующей ее эксплуатации необходимо знать количество потребляемой воды и режим ее потребления.



1. Расчет водопотребления

Вода в населенных пунктах расходуется: населением для индивидуальных нужд, коммунально-бытовыми учреждениями, промышленными предприятиями, расположенными на территории населенного места, на обслуживание животных и содержание различных машин.

Количество воды, расходуемое в среднем тем или иным водопотребителем в течение суток, называется его суточной нормой потребления воды.

Для определения количества воды, которое должно быть подано проектируемыми водоснабжающими сооружениями, пользуются расчетными нормами потребления воды. Они всегда больше фактических норм расхода воды до постройки водопровода, так как расчетные нормы должны быть рассчитаны на возможный рост существующих норм расхода воды.

При выборе норм водопотребления учитываются местные условия (климат, степень благоустройства, этажность застройки и т.д.).

Для расчета водопотребления необходимо знать:

1) состав водопотребителей на конец расчетного срока службы водовода (количество жителей, животных, заводах, больниц и т.д.);

2) нормы водопотребления для каждого водопотребителя, которые принимаются по СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение и водоотведение наружной сети и сооружения.

Нормы водопотребления можно принять следующие:

- коммунальный сектор 180 л/сут, приложение 1.1, /6/;

- полив зеленых насаждений 60 л/сут на 1 человека, приложение 1.2, /6/;

- КРС 80 л/сут на 1 голову, приложение 1.3, /6/;

- свинофермы 30 л/сут на 1 голову, приложение 1.3, /6/.

Основным показателем водопотребления является среднесуточный расход воды:

Q_{сред.сут}=N*q/1000, мі/сут (1)

где N - количество водопотребителей, чел;

q - норма водопотребления на одного потребителя, л/сут.

Q_{сред.сут КС}=5600*180/1000=1008 мі/сут;

Q_{сред.сут КРС}=860*80/1000=68,8 мі/сут;

Q_{сред.сут СВ}=4100*30/1000=123 мі/сут;

Q_{сред.сут ПЗН}=5600*60/1000=336 мі/сут;

Так как в течение суток вода потребителями расходуется неравномерно, то определяют расчетный расход в сутки наибольшего водопотребления.

Q_сут.max=К_сут.max*Q_ср.сут (2)

К_сут.max - коэффициент суточной неравномерности водопотребления.

К_сут.max - 1…1,3, приложение 1.5, /6/.

Q_{сут.maxКС}=1008*1,3=1310,4 мі/сут;

Q_{сут.maxКРС}=68,8*1=68,8 мі/сут;

Q_{сут.maxСВ}=123*1=123 мі/сут;

Q_{сут.maxПЗН}=336*1,3=436,8 мі/сут;

Расчет сводится в таблицу 1. Вслед за этим рассчитывают годовое водопотребление населенного пункта:



Q_ср.год=(Q_{ср.сут кс}+Q_{ср.сут.жс})*t1+Q_{ср.сут.пр}*t2+Q_{ср.сут.пзн}*t3, (3)

где t1=365 дней, число дней в году,

t2=261 день, число рабочих дней в году,

t3=60 дней, число дней поливок в году.

Q_ср.год=(1323,5+191,8)*365+150*261+436,8*60=618442,5 мі/год.

После определения трудового водопотребления рассчитывается часовое водопотребление.

Водопотребление на каждый час суток определяется:

q_час=Р*Q_сут.max/100, мі/ч (4)

где Р - часовой расход воды в % от наибольшего суточного расхода.

Распределение воды по часам суток зависит от коэффициента часовой неравномерности:

К_часmax=_{max max}, (5)

_max - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий

населенного пункта, принимается 1,2…1,4, стр.357,/2/;

_max - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, стр.357,/2/.

По полученному значению подбирают типовые графики распределения воды по часам суток. Расчет ведут для каждой категории в табличной форме, при этом учитывают, что предприятие работает в две смены с 7 до 23 часов. На технологические нужды вода расходуется равномерно по 6,25 % в час от расчетного суточного расхода воды. Полив зеленых насаждений производится два раза в сутки по три часа с 5 до 8 часов и с 17 до 20 часов. Распределив максимальные суточные расходы воды, строят графики водопотребления для каждого сектора, на котором показывают максимальный, средний и минимальный расходы. Все значения заносятся в таблицу 2.

Таблица 1. Определение среднего и максимального суточного водопотребления населенного пункта

№, п/п	Наименование водопотребителя	Норма водопот-ребления, q, л/сут	Количество водопотре-бителей, N, чел., гол.	Средне- суточный расход, Qсред.сут, м3/сут	Коэффициент суточной неравномерности, К	Мах суточный расход, Qсут.max, м3/сут
1	Коммунальный сектор:
	население	180	5600	1008	1,3	1310,4
	10% на нужды промышленности			10,08	1,3	13,1
	Итого по КС			1018,1		1323,5
	полив зеленых насаждений на 1 чел.	60	5600	336	1,3	436,8
2	Животноводческий сектор:
	ферма КРС	80	860	68,8	1	68,8
	свиноферма	30	4100	123	1	123
	Итого по ЖС			191,8		191,8
3	Промышленный сектор:
	ремонтно-механическая мастерская		1	150	1	150
	Итого			150		150
4	Итого по НП			1695,9		2102,1

Таблица 2. Распределение воды по часам суток

Часы суток	Расход воды населением,КС	Полив зеленых насаждений, ПЗН	Промышлен-ное предприятие, ПС	Животноводческий сектор, ЖС	Общий объем воды по НП	Ординаты интеграль-ной кривой
					Путевой	Сосредо-точенный	Общий
	%	м3/ч	%	м3/ч	%	м3/ч	%	м3/ч	м3/ч	м3/ч	м3/ч	%	%
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
0-1	1.96	25,94					0.5	0,96	25,94	0,96	26,78	1,27	1,27
1 - 2	0.96	12,7					1	1,92	12,7	1,92	14,5	0,69	1,96
2 - 3	0.83	10,98					0.5	0,96	10,98	0,96	11,82	0,56	2,52
3 - 4	0.96	12,7					0.5	0,96	12,7	0,96	13,54	0,63	3,15
4 -5	1.12	14,82					2.2	4,22	14,82	4,22	19,92	0,9	4,05
5 - 6	2.31	30,5	16.67	72,81			2.2	4,22	103,31	4,22	107,41	5,1	9,15
6 -7	5.28	69,88	16.67	72,81			4.7	9,01	142,69	9,01	151,58	7,2	16,35
7- 8	5.55	73,45	16.67	72,81	6.25	9,375	4.7	9,01	146,26	18,39	164,53	7,82	24,17
8- 9	7.12	94,23			6.25	9,375	10.2	19,56	94,23	28,93	123,04	5,85	30,02
9- 10	6.86	90,79			6.25	9,375	5.4	10,35	90,79	19,73	110,4	5,25	35,27
10-11	5.82	77,02			6.25	9,375	7.2	13,81	77,02	23,19	100,09	4,75	40,02
11-12	5.41	71,6			6.25	9,375	6.1	11,7	71,6	21,08	92,56	4,4	44,42
12-13	3.58	47,38			6.25	9,375	4.2	8,05	47,38	17,43	64,69	3,07	47,49
13-14	3.27	43,27			6.25	9,375	9.1	17,45	43,27	26,83	70	3,33	50,82
14-15	2.96	39,17			6.25	9,375	6.6	12,65	39,71	22,03	61,06	2,9	53,72
-16	3.87	51,21			6.25	9,375	2	3,83	51,21	13,21	64,3	3,06	56,78
16-17	4.45	58,89			6.25	9,375	4.2	8,05	58,89	17,43	76,2	3,62	60,4
17-18	4.17	55,18	16.67	72,81	6.25	9,375	3.6	6,9	129,99	16,28	146,15	6,95	67,35
18-19	4.73	62,6	16.67	72,81	6.25	9,375	8.2	15,72	135,41	25,1	160,51	7,62	74,97
19-20	6.09	80,6	16.67	72,81	6.25	9,375	7.2	13,81	153,41	25,98	179,39	8,53	83,5
20-21	6.61	87,48			6.25	9,375	3.5	6,71	87,48	16,09	103,48	4,92	88,42
21-22	7.1	93,96			6.25	9,375	4.6	8,82	93,96	18,2	112,04	5,32	94,74
22-23	6.35	84,04			6.25	9,375	0.8	1,53	84,04	10,9	94,86	4,52	98,26
23-24	2.64	34,94					0.8	1,6	34,94	1,6	36,54	1,74	100
Итого	100	1323,5	100	436,8	100	150	100	191,8	1762,19	341,86	2104,05	100

Рисунок 1. Суточный график водопотребления в КС

Рисунок 2. Суточный график водопотребления ПЗН



Рисунок 3. Суточный график водопотребления в ПС

Рисунок 4. Суточный график водопотребления в ЖС



Рисунок 5. Расчетный суточный график суммарного водопотребления в населенном пункте



2. Выбор схемы водоснабжения, трассировка сети

Наиболее распространенная схема сельскохозяйственного водоснабжения состоит из: водозабора, насосной станции I подъема, очистная станция, резервуар чистой воды, насосная станция II подъема, водонапорная башня.

По начертанию разводящие водопроводные сети разделяют на тупиковые, кольцевые и комбинированные. В тупиковой сети каждая ветвь питается водой только с одной стороны - от вышележащей магистрали, поэтому тупиковые сети не могут обеспечить достаточно надежную подачу воды. При повреждении какого-либо участка сети поступление воды во все нижележащие участки прекращается. В них чаще замерзает вода, сильнее проявляется разрушающее действие гидравлических ударов. Однако тупиковые дешевле кольцевых. Применяют их при подводе воды к обособленно стоящим зданиям.

В кольцевых сетях трубопроводы образуют один или несколько замкнутых контуров - колец. Благодаря кольцеванию каждый участок получает питание от двух или нескольких линий, что значительно повышает надежность работы сети и создает ряд других преимуществ. Кольцевые сети обеспечивают бесперебойную подачу воды даже при авариях на отдельных участках.

В поселках применяют также комбинированные сети - кольцевую сеть, обслуживающую компактно застроенную часть селения с тупиками, отходящими к отдельно стоящим объектам.

Линии водопроводной сети разделяют на магистральные и распределительные. Магистральные линии - основные артерии, разводящие воду по территории населенного пункта. Распределительные линии получают питание от магистральных линий и служат для подвода воды к домам и кварталам, удаленным от магистралей.

При трассировке сети нужно учесть, что сеть комбинированная, состоит из трех колец и трех тупиков. Длину магистральных линий следует принимать от 500 до 1000 м, длину перемычек от 400 до 700 м.



3. Гидравлический расчет водопроводной сети

3.1 Определение расчетных расходов на участках сети

водоснабжение труба бак башня

Для расчета сети необходимо знать не только конфигурацию сети и протяженность всех линий, но так же в каких узлах и как разбирают воду население и крупные потребители. Это молочный завод, свиноферма, ферма КРС.

Далее на схеме следует задаться направлением движения воды на участках, в зависимости от рельефа местности. В какой-то точке потоки должны сойтись. Узел, где сходятся потоки, называется диктующим.

Сосредоточенный расход определяется по формуле:

(6)

где q_мах - максимальный часовой расход принимаемый по таблице 2 .

Определяем сосредоточенные расходы, соответствующие отбору воды крупными предприятиями:

Животноводческий комплекс:

1)

2)

Промышленный сектор (РММ):

3)



Общий сосредоточенный расход:

Путевые расходы характерны для КС определяются по формуле:

, (7)

где q_удел. - удельный расход на единицу длины участка,

- длина участка, м

Удельный расход определяется по формуле:

, (8)

где q_распр. - распределительный расход воды,

?l - общая длина участков, проходящих по жилой застройке, м.

?l= 840+400+380+840+840+400+380+480+380+480=5420 м

Распределительный расход определяется по формуле:

(9)

где q_сети - общий расход сети, л/с;

?q_соср. - суммарный расход крупных потребителей, л/с.

Сумма всех путевых и сосредоточенных расходов должна быть равна секундному характерному расходу в час максимального водопотребления. Для упрощения расчетов все путевые расходы следует привести к узловым. Приведенный узловой расход находится как половина суммы путевых расходов на участок примыкающих к узлу, т.е.:

(10)

Тогда полный узловой расчетный расход равен:

(11)

Расчет узловых и путевых расходов в узле №3:

Аналогично определяем расходы в остальных узлах. Все расчеты вносим в таблицу 3.

Таблица 3. Вычисление путевых и узловых расходов сети

Номер узла	Участки,примыкающие к узлу	Длина участка, l, м	Удельный расход, qуд, л/с	Путевой расход, qпут, л/с	Узловой расход, qузл, л/с	Крупные потребители	Полный узловой расход, Qузл, л/с
						наименование	Сосредоточенный расход, qсоср, л/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1-2	840	0,008	6,72	4,96	-	-	4,96
	1-4	400		3,2
2	2-3	840		6,72	4,96	РММ	2,6	7,56
	3-4	400		3,2
3	2-3	400		3,2	6,48	-	-	6,48
	3-4	840		6,72
	3-6	380		3,04
4	1-4	400		3,2	5,04	-	-	5,04
	4-5	480		3,84
	4-7	380		3,04
5	4-5	480		3,84	3,44	-	-	3,44
	5-8	380		3,04
6	3-6	380		3,04	4,88	КРС	2,46	7,34
	6-7	840		6,72
7	4-7	380		3,04	6,8	Св	1,376	8,17
	6-7	840		6,72
	7-8	480		3,84
8	5-8	380		3,04	3,44	-	-	3,44
	7-8	480		3,84
Итого								46,43

3.2 Расчет кольцевой сети

Для любой кольцевой сети вследствие неопределенности направления воды на участках системы возможно возникновение нескольких уравнений (баланса расходов каждого кольца и баланса напоров для каждого участка), то есть система уравнений является незамкнутой.

Для кольцевой сети согласно второму закону Кирхгофа возможна следующая система уравнений:

Уq=0 - уравнение баланса расхода для каждого участка сети;

У h=0 - уравнение баланса потерь напора для каждого участка сети.

При выполнении данной курсовой работы используем метод балансирования расходов. Его суть в следующем: сначала для рассматриваемой расчетной схемы обеспечиваем первое условие для каждого узла и последующим расчетом добиваемся выполнения второго условия. Для этого необходимо распределить прикидочные расходы по участкам сети.

Распределение прикидочных расчетных расходов по участкам сети, начиная от водонапорной башни.

Из водонапорной башни в узел 1 вытекает 46,43 л/с. В узле 1 отбирается 4,96 л/с, остается 41,47 л/с, то есть по участкам 1-2 и 1-4 нужно распределить 41,47 л/с воды. Направляем в узел 2 - 15,04 л/с и в узел 4 - 26,43 л/с воды. В узле 4 отбирается 5,04 л/с, остается 21,39 л/с воды, то есть по участкам 4-3, 4-5 и 4-7 нужно распределить 21,39 л/с. Направим в узел 3 - 2,00 л/с, в узел

7 - 5,00 л/с, в узел 5 - 14,39 л/с. В узле 2 отбирается 7,56 л/с, остается 7,48 л/с. В узле 3 накапливается 9,48 л/с воды. В узле 5 отбирается 3,44 л/с, остается 10,95 л/с воды. В узле 8 отбирается 3,44 , остается 7,31 л/с. В узле 7 накапливается 12,51 л/с воды. В узле 3 отбирается 6,48 л/с, остается 3,00 л/с. В узле 7 отбирается 8,17 л/с, остается 4,34 л/с воды. В узле 6 накапливается 7,34 л/с и отбирается 7,34 л/с воды, следовательно, ориентировочное распределение прикидочных расходов воды по участкам сети выполнено верно (рисунок 8).

3.3 Определение диаметров труб на участке сети

Диаметры труб определяем по экономическим показателям, то есть чтобы строительство сети вызывало наименьшие затраты. Диаметры труб определяем по наибольшему значению из прикидочных расходов: в первую очередь определяем диаметры головного участка, за головной участок принимаем участок с наибольшим прикидочным расходом.

Для условий сельскохозяйственного водоснабжения диаметры труб определяют по формуле с цифровыми значениями, предложенными Н. А. Карамбировым:

d=Э^0,15 q _уч^0.43 С_i ^0,28 (12)



Э- экономический фактор

Э=m у г Д (13)

где, m - коэффициент, зависящий от материала труб (для асбестоцементных m=0, 3), стр.30,/6/;

у- стоимость 1 кВт*ч (1 коп);

г- коэффициент неравномерности потребления электроэнергии (г=0,2);

Д- коэффициент, учитывающий стоимость насосной станции, а также поправку на электроэнергию при двухставочном тарифе на электроэнергию (Д =2), стр.30,/6/;

q_уч- прикидочный расход на участке сети л/с;

С_i- коэффициент, учитывающий влияние работы всех участков сети на работу рассматриваемого участка.

С_i=q_i/q _гол (14)

q_i- расход I-го участка;

q _гол - расход головного участка.

Э=0,92*1*0,2*1,5=0,276

d_уч=d_гол С_i ^0,28 (15)

Диаметры, полученные расчетом округляют до ближайшего стандартного. Минимальный диаметр труб в системе хозяйственно- питьевого водоснабжения, объединенного с противопожарным, принимают 100 мм по /1/.

Например, расчет диаметра на участке “1-2”:

d_гол =0,276^0,15 (26,43/1000) ^0.43 1^0,28=172 мм

С_1-4=26,43/26,43=1

х=4q/рd²=4*26,43*10^-3/3,14*0,175²=1,09 м/с

Рассчитываем аналогично для каждого участка диаметр трубопровода и скорость воды на участке сети. Расчетные данные вносим в таблицу 4.

Таблица 4.Определение диаметра труб на участках сети.

Участок	Прикидочный расход, qпр, л/с	Сi =	Сi0,28	Вычисленный диаметр, dвыч., мм	Стандартный диаметр, dст, мм	Принятый диа -метр, dпр, мм	Ско -рость воды на участке, х, м/с
1	2	3	4	5	6	7	8
1-2	15,04	0,569	0,853	115	125	125	1,22
1-4	26,43	1	1	172	175	175	1,09
2-3	7,48	0,283	0,702	70	75	100	0,95
3-6	3,00	0,113	0,543	36	50	100	0,38
4-7	5,00	0,189	0,627	52	60	100	0,63
4-5	14,39	0,544	0,843	112	125	125	1,17
5-8	10,95	0,414	0,781	92	100	100	1,39
7-8	7,51	0,284	0,702	70	75	100	0,95
6-7	4,34	0,164	0,602	47	50	100	0,42
3-4	2,00	0,075	0,484	27	50	100	0,25

3.4 Определение потерь напора на участках сети

По второму закону Кирхгофа сумма потерь напора в кольце должна равняться 0(при благоприятных условиях).Если сумма потерь напора не равняется 0, то прикидочные расходы необходимо перераспределить вводя поправочный расход, который рассчитывается по формуле:

± Дq= ±Дh/2?Sq (16)

S-сопротивление участка, определяется по формуле:



S=A*K*l; (17)

где, А- удельное сопротивление данного участка, зависящая от диаметра труб, стр.328, приложение 1.10,/6/;

K- поправочный коэффициент к значению А, зависящий от скорости движения воды в трубах, стр.14, таблица6,/5/.

l- длина участка.

Вычисляем потери напора для каждого участка сети:

h=S *q²; (18)

Находим невязку в каждом кольце сети Дh, причем знак потерь напора берется в зависимости от направления движения воды в трубе (по часовой - со знаком “+”, против часовой- “-”). Допустимая невязка в кольце должна быть не более 0,3-0,5 м.

Все расчеты сводим в таблицу 5.

Расчет на участке “1-2”:

Графы 1-6 заполняем по данным таблиц 3, 4.

Графа 9: S=53,88*10^-6*0,986*840=0,0446 с²/(л·м²)

Графа 10: S*q=0,0446*15,04=0,67

Графа 11: h=0,67*15,04²=+10,08 м

Аналогично проводим такой расчет в каждом кольце, считаем общую сумму значений в графах 10 и 11.

После вычисления потерь напора на участке сети находим невязку в кольце Дh, затем вычисляем поправочный расход Дq.

Дh=+6,6-5,1+1,04-1,38=+1,16 м;

Дq₁=+1,16/2*1,43= 0,44 л/с;

Распределяем невязку, учитывая знак на участке.

Расчет повторяем аналогично в графах 10,11.

Распределение невязки проводим пока не будет выполнено условие, что невязка в кольце не более 0,3 -0,5 м

Таблица 5. Увязка кольцевой сети по методу В. Г. Лобачева.

Номер кольца	Участок сети	Длина участка, l, м	Расход на участке, q, л/с	Диаметр трубы, d, мм	Скорость воды в т/п,х, м/с	Поправочный коэффициент, К	Уд.сопротивление участка сети, А, *10-6	Сопротивление участка сети, S=A*K*l	S*q	Потери напора на участке, h=S*q2	Первое исправление
											Поправочный расход	Исправленный расход, qиспр, л/с	S*q	h=S*q2
											в кольце	в смежном кольце	общий
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
1	1-2	840	15,04	125	1,22	0,986	53,88	0,0446	0,67	+10,08	-2,83		-2,83	12,21	0,545	+6,6
	1-4	400	26,43	175	1,09	1	15,09	0,006	0,16	-4,19	+2,83		+2,83	29,26	0,17	-5,1
	2-3	400	7,48	100	0,95	1,011	119,8	0,0484	0,36	+2,7	-2,83		-2,83	4,65	0,22	+1,04
	3-4	840	2,00	100	0,25	1,198	119,8	0,120	0,24	-0,48	+2,83	-1,43	+1,4	3,4	0,4	-1,38
									1,43	+8,11					1,33	+1,16
2	3-4	840	2,00	100	0,25	1,198	119,8	0,120	0,24	-0,48	+1,43	-2,83	-1,4	0,6	0,072	-0,043
	3-6	380	3,00	100	0,38	1,267	119,8	0,0576	0,17	+0,51	-1,43		-1,43	1,57	0,09	+0,142
	4-7	380	5,00	100	0,63	1,057	119,8	0,0481	0,24	-1,2	+1,43	-4,09	-2,66	2,34	0,112	-0,26
	6-7	840	4,34	100	0,42	1,113	119,8	0,112	0,49	-2,1	+1,43		+1,43	5,77	0,65	-3,72
									1,14	-3,27					0,924	-3,88
3	4-5	480	14,39	125	1,17	0,993	53,88	0,0256	0,37	-5,2	+4,09		+4,09	18,49	0,47	-8,7
	4-7	380	5,00	100	0,63	1,057	119,8	0,0481	0,24	+1,2	-4,09	+1,43	+2,66	2,34	0,112	+0,26
	5-8	380	10,95	100	1,39	0,979	119,8	0,0445	0,49	-5,33	+4,09		+4,09	15,04	0,67	-10,07
	7-8	480	7,51	100	0,95	1,011	119,8	0,0581	0,44	-3,27	+4,09		+4,09	11,6	0,67	-7,8
									1,54	-12,6					1,82	-26,32

3.5 Расчет тупиковых участков

Тупиковые участки с точки зрения гидравлического расчета представляет собой боковые ответвления разветвленных трубопроводов с известным напором в точке подключения и заданным направлением движения воды.

Задача расчета сводится к определению диаметра труб. Диаметр вычисляют по наибольшему расходу на хозяйственно-питьевые нужды с учетом экономического фактора по формуле:

d=Э^0,15 q ^0.43 (19)

где,q- расход одной нитки, л/с.

Все расчеты сводим в таблицу 6.

Расчет на участке “ВБ-1”:

d= 0,276^0,15 (23,215/1000)^0,43=163 мм

d_пр.=175 мм

В таблице приняты следующие обозначения:

“ВБ-1”- участок от водонапорной башни до узла 1;

“2 - 1” - участок от узла 4 до объекта 1 (РММ);

“6-3” участок от узла 5 до объекта 3 (Свиноферма);

“7-2” участок от узла 8 до объекта 2 (Ферма КРС).

3.6 Гидравлический расчет тупиковой сети на пропуск хозяйственного расхода

Тупиковую сеть проектируют к отдельно стоящим объектам. Диаметры труб тупиковой сети вычисляют по наибольшему расходу на хозяйственные нужды с учетом ,по возможности, экономического фактора.

После определения диаметров труб, вычисляем скорость движения воды в трубах:

х =4*q/р*d² (20)

Вычисляем сопротивление данного участка:

S=А*к*l (21)

Определяем потери напора на участках:

h=S*q² (22)

Все расчеты сводим в таблицу 7.

Расчет на участке “ВБ-1”:

Графы 1-4 заполняем по данным таблиц 6.

Графа 8: S=15,09*10^-6*1,011*700=0,01;

Графа 9: h=0,01*23,215 ²=5,38 м.



Таблица 7. Гидравлический расчет тупиковой сети на пропуск хозяйственного расхода

Учас-ток сети	Дли-на участ-ка, l, м	Расход на участ-ке, q, л/с	Диа-метр тру-бы, d, мм	Ско-рость воды в т/п, х, м/с	Поправоч-ный коэф-фи-циент, К	Уд.соп-ротив-ление участка сети, A,*10-6	Сопротив-ление участка сети, S=A*K*l	S*q	Потери напора на участке, h=Sq2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ВБ-1	700	23,215	175	0,96	1,011	15,09	0,01	0,23	5,38
7-КРС	900	0,685	100	0,087	1,244	119,8	0,13	0,09	0,06
6-Св	1480	1,23	100	0,16	1,244	119,8	0,22	0,27	0,33
2-РММ	100	1,3	100	0,17	1,244	199,8	0,015	0,195	0,025

3.7 Расчет кольцевой сети на пропуск пожарного расхода воды

Пожарный объем является неприкосновенным. Этот объем воды находится в регулирующих емкостях и определяется из расчетов подачи воды в момент наибольшего водопотребления в хозяйственно-бытовом секторе, а также других видах водопотребления, в целом по населенному пункту.

Объем воды на тушение пожара определяется по формуле:

W_пож.=Q_maxчас+n•q_нар+q_вн,, м³ (23)

где Q_{max час} ? расход воды в час максимального водопотребления на хозяйственно-бытовые нужды;

q_нар, q_вн ? соответственно, расходы воды на тушение одного наружного и одного внутреннего пожара (qвн=5 л/с; qнар =15 л/с по справочным данным);

n ? число одновременных пожаров (n=1).



W_пож=179,39*3,6+1*15+5= 665,804 м³.

Воду в водопроводную сеть подают пожарными насосами для хозяйственно-питьевых нужд и пожаротушения. Пожаротушение наружных пожаров осуществляется из гидрантов, расположенных на сети, а пожаров внутри зданий из пожарных кранов.

Расход на тушение пожара определяется по формуле:

Q_пож= Q_maxчас./3,6+n*q_нар.+q_вн , (24)

Q_пож=179,39/3,6+1*15+5=70 л/с.

Полученный расход распределяем по участкам сети, чертим схему.

Распределение прикидочных расчетных расходов по участкам сети, начиная от башни (рисунок 9).

Далее определяем диаметры, скорости, сопротивление на участках, потери напора на участках сети. Расчет ведем в таблице 8.

Так как диаметры с учетом пропуска воды на пожаротушение будут превышать диаметры труб для кольцевой сети при пропуске хозяйственно-питьевого расхода, следует что трубы не могут пропустить пожарный объем воды и далее этот объем не учитывается.

Расчет по участку “1-4”:

d_уч = 0,824* (40,00/1000) ^0.43 =206 мм;

С=40/40=1;

d_пр= 250 мм



Таблица 8. Определение диаметров труб на пропуск пожарного расхода

Участок	Прикидочный расход, qпр, л/с	Сi =	Сi0,28	Вычисленный диаметр, dвыч., мм	Стандартный диаметр, dст, мм	Принятый диаметр, dпр, мм	Скорость воды в т/п, х, м/с
1	2	3	4	5	6	7	8
1-2	25,04	0,358	0,75	169	175	175	0,001
1-4	40,00	0,571	0,855	206	250	250	0,0008
2-3	17,48	0,25	0,678	145	150	150	0,0009
3-4	10,00	0,143	0,58	114	150	150	0,0006
3-6	21,00	0,3	0,714	156	175	175	0,0009
4-5	14,96	0,214	0,649	135	150	150	0,0008
4-7	10,00	0,143	0,58	114	150	150	0,0006
5-8	11,56	0,165	0,6	121	150	150	0,0007
6-7	8,08	0,115	0,545	104	150	150	0,0004
7-8	9,91	0,142	0,58	113	150	150	0,0005

3.8 Определение действительных пьезометрических отметок и свободных напоров в узлах сети

Для вычисления пьезометрических отметок в узлах сети вначале вычисляют необходимые свободные напоры в сети при хозяйственном водопотреблении и при пожаре.

В практике проектирования водоснабжения для удобства и простоты пьезометрическую высоту принято считать от поверхности земли и называть свободным напором.

Необходимый свободный напор в сети зависит от этажности застроек в населенном пункте.

В расчетах принимаем, что село застроено одноэтажными домами: Н_св=10м. /5/

Графы 1 и 2 заполняем согласно схеме сети. Отметки земли в узлах сети (графа 3) определяем по генплану поселка. Вычисленные потери напора (графа 4) заполняем по данным последней увязки колец.

Увязанные потери напора (графа 5)- исправленные значения графы 4 с целью устранения полученной при расчете невязки по внешнему контуру ДН_к, которую распределяем примерно пропорционально абсолютным значениям потерь напора на участках сети.

Условную отметку пьезометрической линии в узле (графа 6) назначаем с запасом примерно на 50 м больше отметки поверхности земли этого узла. Условные отметки пьезометрической линии в остальных узлах вычисляют следующим образом.

Если обходить кольцевую сеть по внешнему контуру по направлению движения воды, то условная отметка пьезометрической линии каждого последующего узла равна условной отметке этой линии в предыдущем узле минус увязанные потери напора на этом участке сети.

Условные свободные напоры в узле (графа 7) вычисляют как разность условной отметки пьезометрической линии (графа 6) и отметки поверхности земли в данном узле (графа 3). После вычисления графы 7 (таблица 9) для всех узлов кольцевой сети и тупиков находим в ней узел с минимальными значением условного свободного напора Н_{усл.св min}, который и будет диктующим. Графу 8 вычисляем уменьшая графу 6 на некоторую величину, которая определяется по формуле:

ДН= Н_{усл.св min}- Н_св (25)

Действительный свободный напор в каждом узле (графа 9)- разность действительной отметки пьезометрической линии и отметки поверхности земли в данном узле. В итоге в каком-то узле (графа 9) должно быть выполнено условие:

Н_{дейст.св.}=Н_св. (26)

Расчет по участку “1-2”: Значение графы 3 определяем по генплану с. Киешки Н₁=121 м



Графа 4: значение h= +5,9 из таблицы 5.

Графа 6: Н_пьез.1=Н₁+50=121+50=171 м

Графа 7: h=171-5,9=165,1 м

Графа 8: Н_пьез.1=171-131=40 м

Графа 9: Н_д.св.=50-40=10 м

Расчет ведем в табличной форме (таблица 9).

Таблица 9. Определение действительных пьезометрических отметок и свободных напоров в узлах сети

Номерузла	Номер участка	Отметказемли вузлах сети, м	Потери напора, м	Условная отметка пьезометрическойлинии, м	Условный свободный напор, м	Действ.отметка пьезометрическойлинии, м	Действ.Свобод.напор, м
			Вычисленные	Увязанные
Кольцевая сеть
1	1-2	121	+5,9	+5,9	171	131	50	10
2	2-3	113,7	-2,2	-2,2	165,1	125,1	51,4	11,4
3	3-6	108,2	-0,05	-0,27	167,3	127,3	59,1	19,1
6	6-7	105	-1,46	-1,46	167,57	1277,57	62,57	22,57
7	7-8	109	-23,83	-23,83	169,05	129,03	60,03	40,03
8	5-8	111,5	+16,14	+16,14	192,86	152,86	81,36	41,36
5	4-5	118,7	+12,12	+12,12	176,72	136,72	58,02	18,02
4	1-4	114,3	-5,4	-6,4	164,6	124,6	50,3	10,3
У			+1,22	0
Тупики
1	ВБ-1	121	0,22	0,22	171	131	50	10
2	7-КРС	97,5	0,0324	0,0,324	170,7	130,7	73,2	23,2
3	6-Св	88,6	0,292	0,292	170,5	130,5	81,9	41,9
4	2-РММ	116,3	0,0016	0,0016	170,5	130,5	54,2	14,2



3.9 Гидравлический расчет водоводов

Водоводы- это линии сети, соединяющие водонапорную башню и узел 1. Определим диаметр водовода:

d=Э^0,15 q ^0.43

d= 0,824* (40,00/1000) ^0.43=206 мм

Принимаем стандартный диаметр 250 мм

Скорость воды в водоводе:

н =4*q/р*d²

н =4*40,00/3,14*1000*0,25²=0,0008 м/с

Вычисляем сопротивление данного участка:

S=А*к*l

S=1,653*10^-6*1,244*400=0,0008

Определяем потери напора на участках:

h=S*q²

h=0,0008*40,00 ²=1,28 м.

Расчет ведем в табличной форме (таблица 10).



Таблица 10. Гидравлический расчет кольцевых участков на пропуск пожарного расхода

Номер кольца	Участок сети	Длина участка, l, м	Расход на участке, q, л/с	Диаметр трубы, d, мм	Скорость воды в т/п,х, м/с	Поправочный коэффициент, К	Уд.сопротивление участка сети, А, *10-6	Сопротивление участка сети, S=A*K*l	S*q	потери напора на участке, h=S*q2
1	1-2	840	25,04	175	0,001	1,244	15,09	0,016	0,4	10,03
	1-4	400	40,00	250	0,0008	1,244	1,653	0,008	0,032	1,28
	2-3	400	17,48	150	0,0009	1,244	22,04	0,01	0,17	3,05
	3-4	840	10,00	150	0,0006	1,244	22,04	0,023	0,23	2,3
										16,66
2	3-4	840	10,00	150	0,0006	1,244	22,01	0,023	0,23	2,3
	3-6	380	21,00	175	0,0009	1,244	15,09	0,007	0,147	3,1
	4-7	380	10,00	150	0,0006	1,244	22,01	0,01	0,1	1
	6-7	840	8,08	150	0,0004	1,244	22,04	0,023	0,19	1,5
										7,9
3	4-5	480	14,96	150	0,0008	1,244	22,04	0,013	0,19	2,9
	4-7	380	10,00	150	0,0006	1,244	22,04	0,01	0,1	1
	5-8	380	11,56	150	0,0007	1,244	22,04	0,01	0,11	1,3
	7-8	480	9,91	150	0,0005	1,244	22,04	0,013	0,13	1,3
										6,5

3.10 Деталировка сети

Деталировка сети заключается в определении числа и размеров фасонных частей, арматуры, труб и других материалов, необходимых для строительства сети.

При составлении деталировки необходимо пользоваться условными обозначениями в соответствии с нормативными документами и стандартами. Деталировку сети начинают после того, как определяют место установки задвижек, пожарных гидрантов, водоразборных колонок.

Водозаборные колонки размещают из условия радиуса действия каждой колонки не более не более 100м, а пожарные гидранты не более чем через 150м.

Колодцы с водоразборными колонками должны находиться не менее чем в 5м от колодцев с пожарными гидрантами.

Число задвижек в каждом узле должно быть равное числу линии, примыкающих к этому узлу, минус одна. Если же из узла отбирают воду сосредоточенные потребители, задвижки ставят на всех линиях, примыкающих к этому узлу. На линиях уходящих к сосредоточенным потребителям ставят 2 задвижки, в случае аварии на одной нитке. Затем подбирают фасонные части и арматуру, из которых монтируют отдельные узлы.

На деталировке сети нумеруют все колодцы, указывают их диаметры, представляют позиции фасонных частей и арматуры.

Спецификация представлена в таблице 11.

Таблица 11. Спецификация на фасонные части и арматуру.

Позиция	Наименование	Условные обозначения	ГОСТ	Число
		Аббревиатура
1	Патрубок чугунный, фланец гладкий d=175мм d=150мм d=100мм	ПФГ	5528-88	1 1 4
2	Тройник чугунный фланцевый с пожарной подставкой d=100 мм	ППТФ	5528-88	1
3	Переход чугунный, фланцевый d=175x100 мм d=150x100 мм	ХФ	5528-88	1 1
4	Задвижка чугунная параллельная с выдвижным шпинделем d=175 мм d=150 мм	-	5528-88	1 1



• 4. Определение вместимости и геометрических размеров и высоты ствола водонапорной башни
• 4.1 Определение вместимости и геометрических размеров бака башни
• Условно принимаем, что напорный водовод от насосной станции ІІ подъема до водонапорной башни тоже прокладывается в две нитки. Тогда общая вместимость бака определяется по формуле:
• W_Б =W_р+W_НПЗ (27)
• где, W_р -регулирующий объем бака, м³
• W_НПЗ- неприкосновенный противопожарный запас воды, м³
• W_р=Q_max.сут. (И+Н)/100 (28)
• где, Q_max.сут- расчетный суточный расход населенного пункта в сутки наибольшего потребления.
• И, Н- максимальные разницы ординат интегральных графиков подачи и потребления, соответственно, по избытку и недостатку в процентах от расчетного суточного расхода (таблица 2 графа 14).
• Для дальнейших расчетов строим интегральные графики потребления воды населением и подачи ее в башню насосной станцией ІІ подъема (рисунок12). График работы насосной станции ІІ подъема выбираем так, чтобы сумма максимальных разностей по избытку и недостатку была минимальной.
• По графику находим значение И₁=3%, И₂=7%, Н₁=2%, Н₂=3%
• И₁+Н₁=3+2=5%
• И₂+Н₂=7+3=10%
• W_р=179,39 *10/100=17,94 м³

В баке водонапорной башни должен храниться неприкосновенный противопожарный запас воды, рассчитанный на 10 минутный продолжительности тушения 1 внутреннего и 1 внешнего пожара при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды.

W_НПЗ=t*60(q_нар.+q_вн.+q_сек._max)/1000 (29)

где, t-время тушения пожара, мин

q_нар, q_вн- соответственно, расходы воды на тушение одного наружного и одного внутреннего пожара, л/с

W_НПЗ=10*60(15+5+49,83)/1000= 41,898 м³

Тогда,

W_Б=17,94+41,898=59,83 м³

Принимаем по приложению 2.5, /3/

W_Б =100 м³ , D_вн= 5 м, Н_стр= 6,7 м, H_к=2,2 м, d=0,63 м, материал - сталь;

Типовой проект 901-5-22/70 .

Высота регулирующего запаса воды в баке:

hр= W_р/0,785*D²_вн,

D²_вн-внутренний диаметр бака, без учета толщины стенок, м.



hр= (17,94/0,785*5²⁾=0,91 м

Расстояние от дна бака до нижней отметки регулирующего запаса воды:

hп=Н_стр-(0,3+ hр) (31)

где, Н_стр- строительная высота бака, м.

hп=6,7- (0,3+0,91)=5,49 м

4.2 Определение высоты ствола башни

Высоту расположения бака башни определяем из условия обеспечения расчетного напора в сети: при низшем уровне воды в баке на случай пожаротушения; при низшем уровне регулирующего запаса воды на случай хозяйственно- питьевого водопотребления. Поэтому высоту ствола башни обычно определяют два раза: при пропуске по сети максимального хозяйственного расхода воды; на случай пожара.

Сначала определяем диктующую точку, за диктующую точку принимаем самую удаленную от ВБ точку- точка 6.

По генплану определяем отметки земли диктующей точки (105м) и водонапорной башни (132 м).

Определяем максимальное расстояние от башни до диктующей точки в зависимости от длины участка сети.

Находим высоту ствола башни:

Н_ВБ=Н_св+z_д.т+Уh_ВБ-д.т.-z_ВБ (32)

Н_св- свободный напор в конечной точке сети,

z_д.т- отметка земли диктующей точки,

Уh_ВБ-д.т.- сумма потерь напора от водонапорной башни до диктующей точки,

Уh_ВБ-д.т.=h_ВБ-1+h_1-4+h_1-2+h_4-7+h_4-3+h_2-3+h_7-6=5,38-5,4+5,9+0,91+0,96-2,2+1,46=7,01

z_ВБ- отметка земли водонапорной башни.

Н_ВБ=10+105+7,01_.-132=9,99 м

Выбираем ближайший по справочнику стандарт Н_ВБ=12 м, типовой проект 901-5-22/70, приложение2.5,/3/.



Заключение

В ходе выполнения курсовой работы изучили схему водоснабжения населенного пункта, в состав которой входят коммунальный, животноводческий и производственный секторы, а также полив зеленых насаждений; научились рассчитывать водопотребление, суточные расходы, часовое и годовое водопотребления; научились также выбирать схему водоснабжения и производить трассировку сети; произвели расчет гидравлической водопроводной сети, определили расчетные расходы на участках, рассчитали кольцевую сеть и определили диаметры труб, увязали кольцевую сеть и определили потери напора; рассчитали тупиковые участки, пьезометрические и свободные напоры, определили емкости геометрических размеров и высоту ствола башни.



Библиографический список

1. СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»

2. Оводов В.С. Сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение - М.: Колос,1984. - 479с.

3. Оводова Н.В. Расчеты проектирования сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения - М.: Колос, 1995. - 256с.

4. Уссаковский В.Н. Водоснабжение и водоотведение - М.: Колос, 2002. - 328с.

5. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета труб - М.: Строиздат, 1984. -177с.

6. Смагин В.Н Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственному водоснабжению.-М.:Агропромиздат,1990.-336с.

Размещено на Allbest.ru