Проектирование и расчет водопроводной сети города из поверхностного источника

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Исходные данные для разработки курсового проекта

Исходными данными для разработки проекта водопроводной сети города Самоцвет являются следующие данные:

а) генеральный план города в масштабе 1:10000 с нанесенными на него промышленном предприятием, административными, общественными и культурно-бытовыми учреждениями;

б) характеристика жилой застройки различных районов города на конец расчетного срока: плотность населения, этажность зданий и степень их благоустройства;

в) характеристика промышленного предприятия: его значение, количество работающих в сутки и по сменам, число рабочих, пользующихся душем, расход воды на технологические нужды.

Эти исходные данные являются результатом приведенных ранее изысканий и технико-экономического обоснования на строительство города.

Таблица 1 - Исходные данные по Машиностроительному заводу

Наименование	Наименование предприятия «Машиностроительный завод»
Число смен в сутки	3
Количество работающих на предприятии (чел.), в том числе: - в «горячих» цехах - в «холодных» цехах	2900 1160 1740
Количество работающих в наибольшую смену (чел.), в том числе: - в «горячих» цехах - в «холодных» цехах	1160 464 696
Количество пользующихся душем (чел.): - в сутки - в наибольшую смену	1900 760
Расход воды на технологические нужды, (м3/сут)	2000

2. Общая характеристика системы водоснабжения города

Объектом водоснабжения согласно заданию является город Самоцвет, который расположен в Челябинской области. Население области к концу расчетного срока составит 92663 человек. Область располагается на берегу реки, которая и принята за источник водоснабжения. Город имеет два типа застройки - 9, 10 -этажные здания. Жилые дома оборудованы ванными и местными водонагревателями. Область имеет преимущественно глинистый грунт, уровень грунтовых вод составляет 1,9 м.

С севера к селитебной территории области примыкает промышленная зона, где располагается промышленное предприятие: «Машиностроительный завод». К концу расчетного срока предполагается подавать воду для технологических нужд этого предприятия из городского водопровода. В дальнейшем производственное водоснабжение его будет осуществляться самостоятельными оборотными системами.

3. Выбор системы водоснабжения и трассировка магистральной водопроводной сети

Согласно существующей практике проектирования и строительства систем водоснабжения, для проектируемой области принята система объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода низкого давления. Учитывая характеристику водопотребителей, в городе принята первая категория надежности подачи воды системой водоснабжения.

Система водоснабжения области в целом состоит из водоприемных сооружений, насосной станции I-го подъема, очистных сооружений, резервуаров чистой воды, насосной станции, резервуаров чистой воды, насосной станции II-го подъема, водоводов, водопроводной сети и водонапорной башни. Насосная станция располагается на расстоянии 4км от границы области. Магистральную водопроводную сеть проектируем кольцевой, включающую одно кольцо. Все жилые микрорайоны и промышленное предприятие снабжаются водой непосредственно от магистральных линий через распределительные сети, присоединяемые к магистралям.

Согласно планировке города водонапорная башня располагается на самой высокой точке территории города - в начале водопроводной сети.

4. Определение расчетных расходов

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения.

Согласно генплану площадь жилой застройки составляет S=264,75 га.. При плотности населения P=350 чел./га количество жителей города составляет:

N = P • S.

N=264,75 • 350 = 92663 чел.

В соответствии с заданной степенью благоустройства жилых зданий, принято среднесуточное хозяйственно-питьевое водопотребление q=350 л/чел. В нем учтены расходы воды на хозяйственно-питьевые и бытовыми нужды населения в жилых и общественных зданиях.

Расчетный (средний за год) суточный расход воды составляет:

Qсут.ср=.

Qсут.ср = =32432 м3/сут.

Расход воды в сутки наибольшего водопотребления:

Qсут.макс=Ксут.макс • Qсут.ср.

где Ксут.макс - коэффициент суточный максимальный; Qсут.ср - средне-суточный расход воды м3 /сут.

Qсут.макс=1,3 • 32432 =42162 м3/сут.

С учетом количества воды на нужды местной промышленности, обслуживающей население, и другие неучтенных расходов, расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления составляет:

Qмакс.сут=42162 + 0.05 • 42162 =44270 м3/сут.

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления:

Кч.макс = бмакс • вмакс =1.3 • 1.1 =1.43.

Результаты расчетов по определению расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения сведены в таблицу 2.

Таблица 2 - Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды населения

Степень благоустройства здания	Расчетн. кол-во жит. N. чел.	Норма водопотр на 1жит. в сутки	Qсут. ср м3/сут	Ксут. макс.	Qcут. макс. м3/сут	Неучт. расход воды, м3/сут	Расчетн. расход, м3/сут	Кч. макс
С ванными и местными водонагревателями	92663	350	32432	1,3	42162	42108	44270	1.43

Расход воды на поливку улиц и зеленных насаждений.

Расход воды на эти нужды определяем, исходя из расчетного числа жителей - 50 … 90 л/сут на одного жителя в зависимости от природно-климатических условий. Для условий области, расположенной на Южном Урале, принимаем qпол= 60 л/сут на одного жителя. Расход воды на поливку улиц и зеленых насаждений в сутки наибольшего водопотребления:

Qпол = 0,001 • 60 • 92663 =5,56 м3/сут.

Опыт эксплуатации городских водопроводов показывает, что 70 … 80% суточного количества воды на поливку в городах расходуется механизированным способом поливомоечными автомашинами и 20 … 30% - в ручную из поливочных кранов. Для рационального использования воды питьевого качества забор воды поливомоечными машинами предусматриваем из реки, и эту часть расхода исключаем из расчетных расходов. Поэтому расчетный расход воды на поливку (вручную):

Qпол =3031,08 • 0,2=606,216 м3/сут.

Расход воды на промышленное предприятие.

На промышленном предприятии, расположенном на территории города Самоцвет, вода расходуется на хозяйственно-питьевые, душевые и технологические нужды.

Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды приняты: для «горячих» цехов 45 л/чел. в смену, для «холодных» цехов 25 л/чел. в смену. Результаты расчетов по определению расчетных расходов даны в таблицу 3.

Часовой расход воды на одну душевую сетку составляет 500 л, продолжительность пользования душем 45 мин. после окончания смены. Следовательно, расчетный расход на одну душевую сетку составляет 375 л. Количество человек на одну душевую сетку принято: для «горячих» цехов - 7, для «холодных» цехов - 7. Расход воды на душевые приведены в таблице 4.

Режим потребления воды на технологические нужды предусматривается равномерным в течение работы предприятия.

Таблица 3 - Расчет воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих предприятия

Наименование предприятия	Кол-во работающ. в сутки, чел	Кол-во смен	Кол-во работ. по сменам, чел	Норма водопотр-я, на 1чел.в смену, л	Расход воды, м3/см	Расход воды, м3/сут
			I	II	III		I	II	III
«Машиностроительный завод» «гор.цех» «хол.цех»	1160	3	464	348	348	45	20,88	15,66	15,66	52,2
	1740	3	696	522	522	25	17,4	13,05	13,05	43,5
Итого:	2900		1160	870	870		38,28	28,71	28,71	95,7

Таблица 4 - Расход воды на душевые

Наим-е предпр-я	Смена	Кол-во работ. в смену, чел	Кол-во польз. душем, чел	Кол-во чел. на 1 душ. сетку	Кол-во душ. сеток. штук	Расход воды
						на сетку, л	в смену м3	в сутки, м3
«Машиностроительный завод»	I	1160	760	7	108.57	375	40.71	101.77
	II	870	570	7	81.42	375	30.53
	III	870	570	7	81.42	375	30.53
Итого:		2900	1900		271.47		101.77

Расход воды на противопожарные нужды.

Расход воды на наружное пожаротушение в городе принято в зависимости от числа жителей и характера застройки:

- расчетное количество одновременных пожаров - 2;

- расход воды на один пожар - 35 л/с;

- продолжительность тушения пожара - 3 ч;

Расход воды на наружное пожаротушение на промышленном предприятие зависит от площади предприятия, объема зданий, степени его огнестойкости и категории производства по пожарной опасности. Эти данные в задании не приведены, поэтому принимаем условно один пожар на предприятии по 20 л/с.

При наличии в городе промышленного предприятия общий расход на наружное пожаротушение определяется, как сумма потребного большего расхода плюс 50% потребного меньшего расхода. Общий расход воды на наружное пожаротушение:

Qпож = 35 • 2 + = 80 л/с.

Расход воды на внутреннее пожаротушение принимаем из расчета одновременного действия двух пожарных струй по 2,5 л/с.

Общий расход воды на тушение пожаров в городе и предприятии составит 80+(2•2,5)=85 л/с.

5. Общий расчетный расход воды в городе

Распределение расхода воды из водопровода по часам суток наибольшего водопотребления приведено в таблице 4. Распределение расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населения принято для коэффициента часовой неравномерности КЧ = 1,38.

На «Машиностроительный завод» вода будет поступать непосредственно из городского водопровода и расходоваться в соответствии с примерным графиком распределения воды по часам каждой смены.

Суммируя расходы воды всех потребителей за каждый час, получаем общий суммарный расход в городе в сутки наибольшего водопотребления. Как видно из таблицы, наибольший часовой расход, равный 2636,52 м3 (5,94% от суточного), приходится на период с 9 до 10 часов.

Таблица 5 - Распределение расходов воды в городе по часам суток наибольшего водопотребления

Часы суток	Хоз-пит нужды населения	Полив. улиц и зел. насажд м3	«Машиностроительный завод»	Суммарный расход
	% от сут расхода	м3		технол. нужды м3	хоз-пит нужды	душ м3	м3	%от суточн. расхода
					% от сменного	м3
0-1	2.00	843.24		83.33	18.75	5.38	30.53	962,48	2.17
1-2	2.10	885.40		83.33	6.25	1.79		970,52	2.19
2-3	1.90	801.07		83.33	12.50	3.58		887,98	2.00
3-4	1.90	801.07		83.33	12.50	3.58		887,98	2.00
4-5	1.90	801.07		83.33	18.75	5.38		889,78	2.00
5-6	3.70	1559.99		83.33	6.25	1.79		1645,11	3.71
6-7	5.50	2318.91	0.926	83.33	12.50	3.58		2406,74	5.42
7-8	5.30	2234.58	0.926	83.33	12.50	3.85		2322,41	5.23
8-9	5.80	2445.39	0.926	83.33	18.75	7.17	30.53	2567,34	5.78
9-10	6.05	2550.80		83.33	6.25	2.39		2636,52	5.94
10-11	5.80	2445.30		83.33	12.50	4.78		22533,41	5.71
11-12	5.70	2403.23		83.33	12.50	4.78		2491,34	5.62
12-13	4.80	2023.77		83.33	18.75	7.17		2114,27	4.76
13-14	4.70	1981.61		83.33	6.25	2.39		2067,33	4.66
14-15	5.05	2129.18		83.33	12.50	4.78		2217,29	4.99
15-16	5.30	2234.58		83.33	12.50	4.78		2322,69	5.23
16-17	5.40	2276.74		83.33	18.75	5.38	40.71	2406,16	5.42
17-18	5.00	2108.1		83.33	6.25	1.79		2193,22	4.94
18-19	4.85	2044.85		83.33	12.50	3.58		2131,76	4.80
19-20	4.50	1897.29		83.33	12.50	3.58		1984,2	4.47
20-21	4.20	1770.80		83.33	18.75	5.38		1859,51	4.19
21-22	3.60	1517.83	0.926	83.33	6.25	1.79		1603,87	3.61
22-23	2.85	1201.61	0.926	83.33	12.50	3.58		1289,44	2.90
23-24	2.10	885.40	0.926	83.33	12.50	3.58		973,23	2.19
Итого	100	42162	5.56	2000		95.56	101.77	44364,89	100

6. Режим работы насосной станции 2-го подъема

Режим работы насосной станции 2-го подъема обычно принимается ступенчатым за счет изменения количества работающих насосов. График работы ее должен по возможности приближаться к графику водопотребления: в этом случае объем бака водонапорной башни будет наименьший. Однако по условиям эксплуатации насосных станций число ступеней должно быть не более трех. Обычно число ступеней насосных агрегатов принимается 2 … 3 для города с расходом 50 … 60тыс. м3 в сутки. При этом регулирующая емкость бака водонапорной башни должна быть от 2,5 до 6% от суточного расхода города. В данном случае принято две ступени работы насосной станции 2-го подъема: в периоды с 0 до 6 часов и с 22 до 24 часов производительность насосов будет составлять 2,5%, а в период с 6 до 22 часов - 5% от общего расхода воды (табл. 6). Общая подача воды насосами в сеть 2,5 • 8 + 5,0 • 16 = 100%.

Таблица 6 - Определение регулирующей емкости бака водонапорной башни (% от суточного расхода)

Часы суток	Расход воды городом	Подача воды насосами	Поступление воды в бак	Расход воды из бака	Остаток воды в баке
0-1	2,17	2,50	0,33		3,23
1-2	2,19	2,50	0,31		3,54
2-3	2,00	2,50	0,5		4,04
3-4	2,00	2,50	0,5		4,54
4-5	2,00 м	2,50	0,5		5,04
5-6	3,71	2,50		1,21	3,83
6-7	5,42	5,00		0,42	3,41
7-8	5,23	5,00		0,23	3,18
8-9	5,78	5,00		0,78	2,4
9-10	5,94	5,00		0,94	1,46
10-11	5,71	5,00		0,71	0,75
11-12	5,62	5,00		0,62	0,13
12-13	4,76	5,00	0,24		0,37
13-14	4,66	5,00	0,34		0,71
14-15	4,99	5,00	0,01		0,72
15-16	5,23	5,00		0,23	0,49
16-17	5,42	5,00		0,42	0,07
17-18	4,94	5,00	0,06		0,06
18-19	4,80	5,00	0,2		0,26
19-20	4,47	5,00	0,53		0,79
20-21	4,19	5,00	0,81		1,6
21-22	3,81	5,00	1,39		2,99
22-23	2,90	2,50		0,4	2,59
23-24	2,19	2,50	0,31		2,9
Итого:	100	100	6,03	5,96	49,1

Определение емкости бака водонапорной башни.

Объем бака водонапорной башни определяется по формуле:

Wб = Wрег + Wн.з,

где Wрег - регулирующая емкость, м3; Wн.з - неприкосновенный противопожарный запас воды, м3.

Регулирующую емкость бака водонапорной башни (в % от суточного расхода) определяют путем совмещения графиков водопотребления и работы насосной станции 2-го подъема.

Wрег = = 2235,99 м3.

В баке водонапорной башни предусматривается также хранение противопожарного запаса воды на тушение одного наружного и одного внутреннего пожара в течение 10 мин., т.е.

Wн.з = = 24 м3.

Общий объем бака водонапорной башни составит 2260 м3.

Ввиду отсутствия типовых водонапорных башен большой емкости, принимаем выполненную по индивидуальному проекту железобетонную башню емкостью 2260 м3. Определение емкости резервуаров у насосной станции 2-го подъема. Общий объем резервуаров у насосной станции 2-го подъема определяется по формуле:

Wрез = Wрег + Wн.з + Wст;

где Wрег - регулирующая емкость, м3; Wн.з - неприкосновенный противопожарный запас воды, м3; Wст - запас воды на промывку фильтров и другие собственные нужды очистной станции, м3.

Регулирующая емкость резервуаров Wрег определяется (в % от суточного расхода воды) путем совмещения графиков работы насосной станции 1-го подъема и насосной станции 2-го подъема. В данном примере Wрег - это площадь графика между линиями поступления воды в резервуары со стороны очистных сооружений в количестве 4,17% от суточного расхода и откачки ее из резервуаров насосной станции 2-го подъема (5% от суточного) в течение 16 часов (от 6 до 22 часов). Переводя эту площадь из процентов в м3, получаем:

Wрег = = 5891,65 м3.

Неприкосновенный противопожарный запас воды определяется по формуле:

Wн.з = 3 • (Qпож - Qср.ч.) + ?qмакс.ч, м3,

где Qпож - часовой расход воды на тушение пожаров.

Qпож = 3,6•85 = 306 м3/ч.

Qср.ч. - часовой расход воды, поступающей в резервуары со стороны очистных сооружений,

Qср.ч. =

где Qмакс.сут. - максимальный суточный расход (табл. 4).

Qср.ч. = = 1848,53 м3/ч.

qмакс.ч - суммарный расход воды за 3 часа наибольшего водопотребления (с 8 до 11 часов).

?qмакс.ч = 2567,34 +2636,52 +2533,41 = 7737,27 м3.

Wн.з = 3 • (306+1848,53) +7737,27 = 12364,86 м3

Объем воды на собственные нужды очистной станции Wст рассчитывается на две промывки при промывке одного фильтра или три промывки при одновременной промывке двух фильтров. Величину Wст определяют после расчета водоочистной станции с учетом типа и площади фильтров, а также интенсивности их промывки. Ориентировочно ее можно принимать равной:

Wст = (0,01 … 0,015) • Qсут.макс.

Wст = 0,015 • 44364,89 = 665,47 м3.

Общий объем резервуаров составит:

Wрез = 5891,65 +12364,86 +665,47 = 18922 м3.

Исходя из противопожарных требований, принимаем два резервуара марки PE-IOOM-100 вместимостью 10000 м3 каждый, выполненные по типовому проекту 90I-4-62,83.

7. Расчетные режимы работы в сети

Водопроводная сеть рассчитывается из условия наиболее напряженных режимов ее работы. При расположении башни в начале сети города, расчет сети производится на два основных режима ее работы:

I - режим максимального водоразбора;

II - режим пожаротушения в час максимального водоразбора.

Составление расчетных схем.

Расчетные схемы составляются одновременно для 2 случаев работы водопроводной сети. На эти схемы нанесены точки питания сети - места примыкания водоводов, места расположения и точки присоединения крупных потребителей воды: т. 7 -« Машиностроительный завод». Сеть разбита на расчетные участки, границами которых являются узлы сети и точки присоединения крупных потребителей воды. На участках без ответвлений расчетные точки устанавливаются на расстоянии не более 1 … 1,5 км. Нумерация узлов начинается с точки питания сети насосной станции 2-го подъема. На данных схемах принято расчетных точек и расчетных участков.

Расчетные расходы в сети.

В водопроводной сети имеется два вида расходов:

1) сосредоточенные в отдельных точках сети;

2) равномерно-распределенные по длине магистральных линий.

В данном проекте сосредоточенными являются расходы «Машиностроительного завода». Эти расходы на расчетных схемах показаны стрелками в соответствующих точках сети и очерчены в виде прямоугольника. Остальная часть общего расхода воды города, располагается равномерно-распределенной по длине сети.

Для гидравлического расхода сети величины часовых расходов в расчетные периоды должны быть переведены в л/с. Режим максимального водоразбора в городе наблюдается с 9 до 10 часов (табл. № 4). Расчетные расходы в час максимального водоразбора составляют:

- общий расход воды - 2636,52 м3/ч, или 732,36 л/с, в том числе:

- равномерно-распределенный расход - 708,60 л/с;

- сосредоточенные расходы - 85,72 м3/ч, или 23,8 л/с.

В час максимального водоразбора насосная станция 2-го подъема подает в сеть 5% от суточного расхода воды, т.е. 2218,24 м3/ч, или 616,17 л/с.

От водонапорной башни поступает 0,94% суточного расхода, т.е. 417,02 м3/ч, или 115,84 л/с. Общий расход воды, подаваемый в сеть в час максимального водоразбора, составляет 616,17 +115,84 =732,01 л/с.

Расчетные расходы на расчетных участках сети

Для определения расчетных расходов на каждом расчетном участке водопроводной сети равномерно-распределенные расходы заменяются на узловые. Удельный расход воды на 1 м длины сети определяются по формуле:

qуд = ,

где Qравн.распр. - равномерно-распределенный расход воды для каждого расчетного случая, л/с; ?l - длина линий, отдающих воду, м.

При максимальном водоразборе:

qуд = =0,12030 л/с • м.

При пожаре в час максимального водоразбора:

qуд = = 0,12030 л/с • м.

По удельному расходу определяются путевые расходы, т.е. величины отдачи равномерно-распределенного расхода каждым расчетным участком. Путевые расходы определяются по формуле:

qпут = qуд • lуч,

где lуч - длина расчетного участка.

Результаты определения путевых расходов приведены в таблицу 6.

Точность определения узловых расходов проверяются соблюдением равенства:

?qпут = ?qузл.

Узловые расходы наносятся на соответствующие схемы.

Затем намечаются возможные направления потоков воды по сети и определяются расходы воды на участках с соблюдением правила баланса расходов в узлах. При распределении потоков необходимо учитывать следующие условия:

а) при выключении одной линии кольцевой сети подачу воды по остальным допускается снижать на 30%;

б) направления движения воды по участкам одного кольца должны иметь разные знаки (по часовой стрелке «+», против часовой стрелке «-», при этом желательно, чтобы количество участков сети со знаком «+» и со знаком «-» было одинаково;

в) по участкам одного кольца, имеющим большие длины, следует направлять меньший расход, а имеющим меньшие длины - больший. Расход воды, определенные для всех расчетных режимов, и направления потоков наносятся на соответствующие расчетные схемы.

Выбор материала и диаметров труб.

Нормы рекомендуют для устройства водопроводной сети в первую очередь использовать неметаллические трубы: асбестоцементные, железобетонные и пластмассовые. В данном проекте приняты асбестоцементные напорные трубы по ГОСТу 539 - 65.

В связи с тем; что технико-экономические расчеты по определению экономически наивыгоднейших диаметров трубопроводов очень трудоемки, их можно производить по упрощенным способам. Диаметры участков сети определяем с учетом экономического фактора. Согласно рекомендациям Ф.А. Шевелева при современных стоимостях строительства и тарифах на электроэнергию принимаем без расчета значение экономического фактора для условий Урала, равное 0,5. В соответствии с расходами воды на участках по таблице предельных экономических расходов определяем диаметры труб с учетом Э = 0,5.

Диаметры перемычек, соединяющих магистральные линии, принимаются конструктивно из соображений переброски необходимых расходов воды с одной линии на другую во время аварийных отключений. Их диаметр принимается обычно равным меньшему диаметру соединенных магистралей. При одинаковых диаметрах этих линий диаметр перемычек принимается на один сортамент ниже, чем диаметр соединяемых магистралей. Желательно в одном кольце назначать не более 2 … 3 разных диаметров труб. При этом необходимо следить, чтобы скорости не превышали 2,5 м/с. Предварительное распределение расходов по участкам сети и принятые диаметры труб, а также соответствующие им скорости движения воды для всех расчетных режимов приведены в табл. 9.

Таблица 7 - Определение путевых расходов на расчетных участках

№ участка	Длина участка, м	Путевые расходы, л/с
		при максимальном водоразборе	при пожаре
1-2	420	50,52	50,52
2-3	350	42,11	42,11
3-4	400	48,12	48,12
4-5	450	54,14	54,14
5-6	450	54,14	54,14
6-7	450	54,14	54,14
7-8	450	54,14	54,14
8-9	350	42,11	42,11
9-10	450	54,14	54,14
10-11	450	54,14	54,14
11-12	450	54,14	54,14
12-13	400	48,12	48,12
13-14	400	48,12	48,12
14-1	420	50,52	50,52
Итого:	5890	708,60

Таблица 8 - Узловые расходы при максимальном водоразборе

№ узловых точек	№ прилегающих участков	Расходы, л/с	Потребители сосредоточенных расходов
		узловой	сосредоточенный	общий узловой
1	1-2; 1-14	50,52		50,52
2	1-2; 2-3	46,31		46,31
3	2-3; 3-4	45,11		45,11
4	3-4; 4-5	51,13		51,13
5	4-5; 5-6	54,14		54,14
6	5-6; 6-7	54,14		54,14
7	6-7; 7-8	54,14	23,8	77,94	«Машиностроительный завод»
8	7-8; 8-9;	48,12		48,12
9	8-9; 9-10	48,12		48,12
10	9-10; 10-11	54,14		54,14
11	10-11; 11-12	54,14		54,14
12	11-12; 12-13	51,13		51,13
13	12-13; 13-14	48,12		48,12
14	13-14; 14-1	49,32		49,32
Итого:		708,60	23,8	732,38

Таблица 9 - Узловые расходы при пожаре

№ узловых точек	№ прилегающих участков	Расходы, л/с	Потребители сосредоточенных расходов
		узловой	сосредоточенный	общий узловой
1	1-2; 14-1	50,52		50,52
2	1-2; 2-3	46,31	10	56,31	пожар
3	2-3; 3-4	45,11	15	60,11	пожар
4	3-4; 4-5	51,13		51,13
5	4-5; 5-6	54,14	10	64,14	пожар
6	5-6; 6-7	54,14		54,14
7	6-7; 7-8	54,14	23,8+15	92,94	«Машиностроительный завод» + пожар
8	7-8; 8-9	48,12		48,12
9	8-9; 9-10	48,12	5	53,12	пожар
10	9-10; 10-11	54,14	10	64,14	пожар
11	10-11; 11-12	54,14		54,14
12	11-12; 12-13	51,13	10	61,13	пожар
13	12-13; 13-14	48,12		48,12
14	13-14; 14-1	49,32	10	59,32	пожар
Итого:		732,38	98,8	817,38

Таблица 10 - Увязка сети по методу Лобачева-Кросса на случай пожаротушения в час максимального водоразбора

№ участка		пожаротушение	h, м	Dh, м
		q л/с	d мм	v м/с	1000i
1-2	420	402,83	500	2,05	5,74	-0,73	-0,344
2-3	350	346,52	500	1,77	4,39	-1,33
3-4	400	286,41	450	1,8	5,18	-1,99
4-5	450	235,28	450	1,48	3,66	-0,988
5-6	450	171,14	350	1,78	6,9	-1,260
6-7	450	117	315	1,78	8,67	-1,550
7-8	350	24,06	150	1,35	11,98	-1,380
8-9	450	24,06	150	1,35	11,98	1,370
9-10	450	77,18	280	1,49	7,28	2,016
10-11	450	141,32	315	2,14	12,0	0,975
11-12	450	195,46	400	1,55	4,61	1,678
12-13	400	256,59	400	2,04	7,47	0,665
13-14	400	304,71	400	1,92		0,960
14-1	420	364,03	500	1,85	4,79	1,210
Итого:	5890

8. Гидравлические расчеты сети и водоводов

Гидравлический расчет сети на случай максимального водоразбора. Гидравлический расчет сети на случай максимального водоразбора произведен по методу Лобачева-Кросса. Потери напора определены по формуле:

h = Sq2,

где:

S = A • K • L.

Увязка сети по методу Лобачева-Кросса достигается путем последовательного введения поправочного расхода, вычисленного по формуле:

Dq = ± Dh/2?Sq,

где Dq - поправочный расход, л/с; Dh - невязка по напору в кольце, м; S - сопротивление на каждом участке; q - расчетные расходы на участках, входящих в рассматриваемое кольцо, л/с

С помощью поправочных расходов производят перераспределение расходов по всем участкам сети. На перегруженных участках поправочный расход вычитывается, на недогруженных - плюсуется. Сеть считается увязанной при достижении невязки по напору в кольце не более 0,5 м.

Как видно из данных табл. 11, положительные результаты были получены после предварительного распределения расходов: невязка по напору в сети составляет +0,334 м.

Таблица 11 - Увязка кольцевой сети по методу В.Г. Лобачева, случай максимального водоразбора

	№ участка	Длина линии, L,м	Предварительное распределение расходов
			q, л/с	d, м	v, м/с	А	К	S=A•K•L	S•q	h=S•q2, м
	1-2	420	352,83	500	1,8	0,00000007	0,922	0,000027	0,0952	-3,361
	2-3	350	306,52	500	1,56	0,00000007	0,944	0,000023	0,00704	-2,160
	3-4	400	261,41	450	1,64	0,00000007	0,936	0,000026	0,0067	-1,8
	4-5	450	210,28	450	1,32	0,00000007	0,963	0,000031	0,0063	-1,370
	5-6	450	156,14	350	1,62	0,0000004	0,963	0,000168	0,0262	-4,1
	6-7	450	102,00	315	1,54	0,0000009	0,944	0,00038	0,0387	-4,0
	7-8	350	24,06	150	1,35	0,000032	0,963	0,0138	0,332	-8,0
	8-9	450	24,06	150	1,35	0,000032	0,963	0,0107	0,257	+6,194
	9-10	450	72,18	280	1,37	0,0000009	0,953	0,0038	0,0274	+1,978
	10-11	450	126,32	315	1,90	0,0000009	0,916	0,00037	0,0467	+5,903
	11-12	450	180,46	400	1,44	0,0000002	0,953	0,000085	0,0153	+2,768
	12-13	400	231,56	400	1,84	0,0000002	0,922	0,000064	0,0169	+3,431
	13-14	400	279,71	450	1,76	0,00000007	0,9	0,000025	0,0081	+1,955
	14-1	420	329,03	500	1,68	0,00000007	0,928	0,000027	0,0088	+2,923
Итого:		5890	+0,334

Гидравлический расчет водопроводной сети на случай пожара.

Гидравлический расчет сети на случай пожара произведен по методу М.М. Андрияшева. Увязка сети по этому методу выполняется с использованием таблиц Ф.А. Шевелева. В связи с тем, что сеть принята в одно кольцо, разбивку на контуры не производим. Потери напора на участках сети определены по формуле:

h = 1000i/1000 • L,

где 1000i - потери напора на единицу длины трубопровода, L - длина участка, м.

Гидравлический расчет водоводов.

Главные напорные водоводы от насосной станции 2-го подъема до города запроектированы из асбестоцементных водопроводных труб в две нитки длиной 4000м каждая. Для повышения надежности работы на водоводах предусмотрена одна перемычка, разделяющая их на два участка: 1 … 2 и 2 … 3, длиной 2000м каждый. Расход воды, пропускаемый одним водоводом, составляет 50% от расчетного расхода воды, подаваемого насосной станцией 2-го подъема. В режиме максимального водоразбора расход воды по каждому из водоводов составляет 152,14 л/с. Гидравлический расчет водоводов для всех расчетных случаев приведен в таблице 12.

Напорные водоводы от башни до сети запроектированы из асбестоцементных водопроводных труб в две нитки длиной 240 м. Ввиду малой длины водоводов перемычки не устраиваются. В режиме максимального водоразбора расчетный расход по одному водоводу составляет 168,95 л/с. Для данных расходов принят диаметр водоводов 500 мм. Гидравлический расчет водоводов для указанных расчетных случаев приведен в таблице 13.

Таблица 12 - Гидравлический расчет главных напорных водоводов

Расчетный случай	№ участков	Кол-во работ. водоводов	Длина водовода, м	d, мм	Расход л/с	Потери напора	V, м/с
					общ.	в 1 нитке	на 1 длины, мм	на участке
Макс. водоразбор	1 …3	2	4000	500	732,38	366,19	1,71	6,84	0,94
Пожар	1 … 2	2	4000	500	817,38	408,69	2,37	9,48	1,13
Авария на участке	2 … 3	2	2000	500	512,7	256,35	0,886	1,772	0,66
	1 … 2	1	2000	500	512,7	512,7	3,17	6,34	1,32

Таблица 13 - Гидравлический расчет напорных водоводов от водонапорной башни до сети

Расчетный случай	Длина водовода, м	d, мм	Расход л/с	Потери напора, м	V, м/с
			общ.	в 1 нитке	на 1 м длины	на участке
Макс. водоразбор	240	300	115,84	57,92	3,05	0,732	1,09

9. Определение пьезометрических напоров в сети и водоводах

Случай максимального водоразбора

Диктующей точкой для данного расчетного случая является точка 8, наиболее отдаленная от насосной станции 2-го подъема. Высота ствола водонапорной башни Н до низа бака:

Нб = Н8 + Нвб-8 - (Z8 - Zвб),

где Н8 - свободный напор в диктующей точке 8 (46 м), Нвб-8 - потери напора на участке 8 … ВБ (24,8 м), Zвб - отметка земли в точке ВБ (189 м), Z8 - отметка земли в точке 8 (192 м).

Нб = 46+24,8+(192-189).

Нб = 73,8 м.

Требуемая величина напора насосов на насосной станции 2-го подъема составляет:

Ннас = (Z8 - Zн) + Н8 + h1-8 + hв + hнас.ст.,

где Zн - отметка оси насосов, принята 187 м, Z8 - отметка земли в точке 8 (192 м), Н8 - свободный напор в диктующей точке 8 (46 м), h1-8 - потери напора в сети по расчетному направлению 1-2-3-4-5-6-7 (24,8 м), hв - потери в водоводах, hнас.ст - потери напора в насосной станции, ориентировочно 2 м.

Ннас = (192-187)+46+24,8+6,84+2.

Ннас = 84,64 м.

Случай пожаротушения при максимальном водоразборе.

Диктующей точкой для данного случая является также точка 8. Потребный напор насосов при пожаре составляет:

Ннас = (Z8 - Zн) + Нсв + h1-8 + hв + hнас.ст,

где Нсв - свободный напор при пожаре, равный 10 м.

Ннас = (192-187)+10+24,8+6,84+2.

Ннас = 48,64 м.

10. Конструирование сети

В проектируемой системе водоснабжения водоводы приняты из стальных труб, магистральные и распределительные сети тоже из полиэтиленовых труб. Распределительные сети рассчитывают обычно на пропуск пожарного расхода, в данном проекте диаметр их принят 100 мм. Соединения полиэтиленовых труб осуществляют с помощью сварки.

Глубина заложения труб, считая до низа труб, принята на 0,5 м ниже глубины промерзания грунта. Для условий Южного Урала глубина промерзания грунта составляет 1,8 … 2,0 м.

Размещение водопроводной арматуры производится при деталировке сети.

Деталировка начинается с расстановки пожарных гидрантов, которые устанавливают вдоль проездов на расстоянии не более 150 м друг от друга, желательно на перекрестках. Задвижки устанавливают на магистральных линиях для выключения участков, на ответвлениях распределительных линий. Максимальную длину ремонтного участка выбирают такой, чтобы одновременно отключалось не более пяти пожарных гидрантов.

В повышенных точках магистральной сети устанавливают вантузы для выпуска воздуха (за исключением участков, прилегающих к водонапорной башне или другим резервуарам), в пониженных точках - выпуски для опорожнения сети при ремонте или промывке. Соединения труб и арматуры производят при помощи стандартных фасонных частей из стали. Монтаж уз...