Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО "Саратовский государственный аграрный университет

им. Н.И. Вавилова"

КУРСОВАЯ РАБОТА

Проектирование хозяйственно-противопожарного водопровода для населенного пункта

Саратов 2016

Содержание

• Задание
• Введение
• 1. Определение водопотребления населенного пункта
• 2. Определение расчетных суточных расходов воды
• 3. Гидравлический расчет наружной водопроводной сети
• Список используемой литературы

Задание

Запроектировать хозяйственно-противопожарный водопровод для населенного пункта. Принять следующую схему водоснабжения: водоприемник руслового типа, насосная станция первого подъема, сооружения по улучшению качества воды, насосная станция второго подъема, водоводы, водонапорная башня, разводящая водопроводная сеть.

Выполнить следующие расчеты:

1 определить водопотребление населенного пункта;

2 выполнить гидравлический расчет наружной водопроводной сети;

3 рассчитать высоту водонапорной башни

Введение

Вся жизнедеятельность человека связана с использованием воды, потребность в которой все возрастает. Одной из основных задач курсовой работы является обеспечение населения водой, отвечающей определенным санитарно-гигиеническим требованиям.

В современных условиях многочисленным потребителям необходима вода различного качества. Рост водопотребления привел во всем мире к ее количественному и качественному дефициту. Поэтому к решению задач водоснабжения требуется комплексный подход, предусматривающий интересы различных групп потребителей воды, рациональное ее использование с учетом экологических аспектов.

При выполнении курсовой работы "Водоснабжение населенного пункта" были выполнены следующие расчеты:

1. Определили количество воды, необходимой всем потребителям, первоочередная задача при проектировании.

2. Выполнили гидравлический расчет наружной водопроводной сети поселка.

3. Рассчитали водонапорную башню.

В данной курсовой работе мы определяли и рассчитывали водопроводную сеть обеспечивающую потребности населенного пункта в питьевой и промышленной воде, а также произвели расчет коммуникаций наружного водопровода и водонапорной башни.

1. Определение водопотребления населенного пункта

По нормам водопотребления отдельных потребителей определить среднесуточный расход населенного пункта и годовую потребность в воде

Среднесуточный расход каждой группы потребителей определяется

() определяется по формуле:

Где N - количество водопотребителей, q - среднесуточная норма на одного водопотребителя, л/сут., принимают по СНиП 2.04.02-84

Результаты расчётов сводят в табл. 1

Таблица 1

Наименование иодопотребителей	Кол-во водопотребителей	Норма водопотребителей на 1водопотр-ля, л/сут	Среднесуточная водопотребность, мі/сут.	Коэф-т суточной неравномерности водопотреб.	Расч.расход воды в сут. наиб. водо-потребления, мі/сут.
Население, пользующ. водой на уличных водоразборных колонках, чел.	4150	40	166	1,3	215,8
Насел., имеющ. внутр. водопровод и канализацию с ваннами и мест. водонагр-ми, чел	6125	200	1225	1,3	1592,5
Больница	110	250	27,5	1,3	35,75
Рабочий скот, гол	140	60	8,4	1,3	55,25
Полив газонов цветников и зел. насаждений, га	8,5	5	42,5	1,3	55,25
Скот в личном пользовании населения, гол.
Коровы молочные	1300	100	130	1,3	169
Свиньи	1175	15	17,6	1,3	22,88
Овцы, козы	2175	10	21,75	1,3	28,275
Куры, утки	4780	1	4,1	1,3	5,33
Промышленные предприятия
Завод по переработке сельскохозяйственной продукции т/сут	34,0	12	408	1,1	448,8
Животный комплекс
Молочные коровы, гол	1900	100	190	1,3	247
Молодняк крупного рогатого скота, гол	11700	30	351	1,3	456,3
Итого			2591.85		3332,135

2. Определение расчетных суточных расходов воды

Средние суточные расходы определяют для каждого вида потребителя. Однако они дают лишь общую характеристику водопотребления того или иного объекта. Проектируемый водопровод рассчитывают на пропуск максимального суточного расхода. Отклонение его от среднесуточного у каждой группы потребителей учитывают коэффициентом максимальной суточной неравномерности , который показывает во сколько раз расчётный максимальный суточный расход превышает среднесуточный. Коэффициент суточной неравномерности приводят в нормах проектирования. Для коммунального сектора его можно принять 1,3 а для промышленного - 1,1.

Максимальный суточный расход воды вычисляют по формуле:

Данные расчёта сводят в табл. 1.

Суточный расход воды для больницы Q:

Где N_k - количество коек в больнице, по заданию, N_k=110.

Годовой расход воды определяется по формуле:

Q_год=(Q_{ср.сут.ком}+Q_ср.нас.+Q_{ср.сут.жив})t1+Q_{ср.сут.пром.}t2+Q_{ср.сут.пол.}t3= =(1572,85+541+27,5)*365+408*261+42,5*150 = 894455,75

где - среднесуточное водопотребление коммунальным сектором за год, мі/сут.; - среднесуточное водопотребление животноводческим комплексом за год, мі/сут.; t₁ - число дней в году (=365); - среднесуточное водопотребление промышленным предприятием, мі/сут; t₂- число рабочих дней промышленного предприятия в году (t₂= 261); - среднесуточного водопотребления на полив зеленых насаждений, мі/сут.; t₃- количество поливных дней в году (t₃=150).

Используя коэффициенты неравномерности водопотребления, определить максимальный суточный расход

Полученные результаты свести в табл. 2.

Таблица 2. Сводная таблица расчетных расходов

Среднесуточные расходы, мі/сут.	Максимальный суточный расход, мі/сут.
Население и скот в личном пользовании	Животноводческий сектор	Коммунальные предприятия	Промышленный сектор	Полив насаждений	Общий расход	Население и скот в личном пользовании	Коммунальные предприятия	Животноводческий комплекс	Промышленное предприятие	Полив насаждений	Общий расход	Годовой расход
1572,85	541	27,5	408	42,5	2591,85	1854,7	35,75	703,3	448,8	55,25	3097,81	894455,75

Используя кривые суточной неравномерности водопотребления отдельных потребителей, построить суммарный график суточной неравномерности водопотребления по населённому пункту и определить максимальный часовой и секундный расходы.

Так как распределение расходов по часам суток задается в процентах, то для каждой группы потребителей необходимо проценты перевести в физические величины и определить распределение физических расходов всех потребителей населённого пункта по часам суток. Далее физические расходы переводят в проценты от суточного потребления всего населённого пункта (табл.3).

Таблица 3 Распределение расхода воды по часам суток.

Часы суток	Насел. и скот в личном пользовании	Коммунальные предприятия	Промышленный сектор	Животноводческий комплекс	Полив зеленых насаждений	Общий расход воды по насел. пункту	Ординаты интегральной кривой водопотребления
	%	мі/ч	%	мі/ч	%	мі/ч	%	мі/ч	%	мі/ч	%	мі/ч
0-1	3,25	60,28					0,5	3,52			2,06	63,79	2,06
1-2	3,25	60,28					1	7,03			2,17	67,31	4,23
2-3	3,3	61,21					0,5	3,52			2,09	64,72	6,32
3-4	3,2	59,35					0,5	3,52			2,03	62,87	8,35
4-5	3,25	60,28					2,2	15,47			2,45	75,75	10,80
5-6	3,3	61,21					2,2	15,47	16,66	9,20	2,77	85,88	13,57
6-7	3,85	71,41					4,7	33,06	16,67	9,21	3,67	113,67	17,24
7-8	4,45	82,53			6,25	28,05	4,7	33,06	16,67	9,21	4,93	152,85	22,17
8-9	5,2	96,44	6,25	2,23	6,25	28,05	10,2	71,74			6,41	198,47	28,58
9-10	5,05	93,66	6,25	2,23	6,25	28,05	5,4	37,98			5,23	161,92	33,81
10-11	4,85	89,95	6,25	2,23	6,25	28,05	7,2	50,64			5,52	170,87	39,32
11-12	4,6	85,32	6,25	2,23	6,25	28,05	6,1	42,90			5,12	158,50	44,44
12-13	4,8	89,03	6,25	2,23	6,25	28,05	4,2	29,54			4,80	148,85	49,24
13-14	4,55	84,39	6,25	2,23	6,25	28,05	9,1	64,00			5,77	178,67	55,01
14-15	4,75	88,10	6,25	2,23	6,25	28,05	6,6	46,42			5,32	164,80	60,33
15-16	4,7	87,17	6,25	2,23	6,25	28,05	2	14,07			4,25	131,52	64,58
16-17	4,65	86,24	6,25	2,23	6,25	28,05	4,2	29,54			4,72	146,07	69,29
17-18	4,36	80,86	6,25	2,23	6,25	28,05	3,6	25,32			4,41	136,47	73,70
18-19	4,4	81,61	6,25	2,23	6,25	28,05	8,2	57,67			5,47	169,56	79,17
19-20	4,3	79,75	6,25	2,23	6,25	28,05	7,2	50,64	16,66	9,20	5,48	169,88	84,65
20-21	4,3	79,75	6,25	2,23	6,25	28,05	3,5	24,62	16,67	9,21	4,64	143,86	89,30
21-22	4,2	77,90	6,25	2,23	6,25	28,05	4,6	32,35	16,67	9,21	4,83	149,74	94,13
22-23	3,74	69,37	6,25	2,23	6,25	28,05	0,8	5,63			3,40	105,28	97,53
23-24	3,7	68,62	6,25	2,23			0,8	5,63			2,47	76,48	100,00
	100	1854,70	100	35,75	100	448,8	100	703,3	100	55,25	100	3097,8	100,00

На основании табл. 3 по данным графы 12 построим сводный суточный график неравномерности водопотребления. Общая сумма часового водопотребления за 24ч составляет 100%.

Построим интегральную кривую неравномерности водопотребления населённого пункта и выберем режим работы насосной станции второго подъёма, обеспечивающий минимальную емкость бака водонапорной башни.

Ордината каждой точки показывает, какое количество воды, выраженное в процентах от максимального суточного расхода, израсходовано потребителями от начала суток до момента, соответствующего данной точке. На насосной станции 2-го подъёма устанавливают хозяйственные и пожарные насосы. Режим работы насосной станции для обеспечения хозяйственного водопотребления выбирают из условия максимального приближения кривой подачи к кривой водопотребления.

а) равномерный круглосуточный одним насосом

Qн=100%/24ч=4,17%,

Wрег=?⁺+?^-=12+3=15%

б) двухсменный одним насосом

Qн=100%/16ч=6.25%,

Wрег=?⁺+?^-=11+11=22%

в) неравномерный круглосуточный несколькими одинаковыми насосами

Qн=1,6%, Wрег =?⁺ = 8% Wрег=?^-=4%

г) одним насосом с остановкам

Qн=4,8%, Wрег=?⁺=7%

Наименьший регулирующий объем бака водонапорной башни обеспечивает неравномерный круглосуточный режим работы тремя одинаковыми насосами (график 3, кривая 2)

График работы хозяйственных насосов окончательно устанавливают по минимальной регулирующей вместимости водонапорной башни.

Необходимый объём бака водонапорной башни определяется по формуле:

где - регулирующий объем, мі; - неприкосновенный пожарный запас воды на 10 мин тушения пожара.

Регулирующий объём определяем по максимальному отклонению кривой подачи от кривой водопотребления в положительную () и отрицательную () стороны:

где - максимальные разности ординат интегральных графиков подачи и потребления соответственно по избытку и недостатку, - расчётный суточный расход населённого пункта в сутки наибольшего водопотребления.

После выбора режима работы насосной станции 2-го подъёма уточняют регулирующий объём. По табл. 4 можно получить более точные значения , чем при их графическом определении. Величины воды в баке или по её недостатку.

3097,8 =464,67 * 3097,8 =123,912 мі

3097,8 = 681,516 мі 3097,8 = 216,846 мі

Таблица 4. Уточнение регулирующего объема бака водонапорной башни

Часы	Потребление	Подача	Приток воды	Отток воды	Наличие воды
суток	%	%	в бак %	из бака %	в баке %
0-1	2,06	1,6		0,46	-0,46
1-2	2,17	1,6		0,57	-1,03
2-3	2,09	1,6		0,49	-1,52
3-4	2,03	1,6		0,43	-1,95
4-5	2,45	1,6		0,85	-2,8
5-6	2,77	4,8	2,03		-0,77
6-7	3,67	4,8	1,13		0,36
7-8	4,93	4,8		0,13	0,23
8-9	6,41	4,8		1,61	-1,38
9-10	5,23	4,8		0,43	-1,81
10-11	5,52	4,8		0,72	-2,53
11-12	5,12	4,8		0,32	-2,85
12-13	4,8	4,8	0		-2,85
13-14	5,77	4,8		0,97	-3,82
14-15	5,32	4,8		0,52	-4,34
15-16	4,25	4,8	0,55		-3,79
16-17	4,72	4,8	0,08		-3,71
17-18	4,41	4,8	0,39		-3,32
18-19	5,47	4,8		0,67	-3,99
19-20	5,48	4,8		0,68	-4,67
20-21	4,64	4,8	0,16		-4,51
21-22	4,83	4,8		0,03	-4,54
22-23	3,4	4,8	1,4		-3,14
23-24	2,47	4,8	2,33		-0,81

3097,8 = 144,67 мі

Определить емкость бака водонапорной башни, включив в неё регулирующий объём и десятиминутный пожарный запас воды. Выбрать типовой бак водонапорной башни и определить отметки пожарного и регулирующего объёмов относительно два бака.

Неприкосновенный пожарный запас воды в водонапорной башне предназначен как непосредственно для тушения пожара, так и для обеспечения хозяйственных нужд при пожаре. Он определяется по формуле:

мі,

q_пож= (q_{пож.внутр.+} q_{пож. нар.})n

q_{пож.внутр} =5л/с q_{пож.нар} = 10л/с

где t - продолжительность тушения из башни (10 мин); - расход воды на тушение пожара, л/с (складывается из расчётных расходов на тушение одного наружного и одного внутреннего пожара); n - число одновременных пожаров, n=2; - максимальный секундный расход воды в сети на хозяйственные нужды, л/с.

q_пож=30л/с; q_{сек.макс.общ.} = =55,13л/с (таблица 3, время с 8-9 часов)

Уточняем объем бака: бак стальной, ствол железобетонный:

мі, выберем ближайший стандартный объем бака (схема башни рисунок 2)

= 200мі

Определим h_п и h_рег

мі

= 4*15.56/3.14*6.5² = 0.47м

h_п = h_кон.+ h = 2,9+0,47 = 3,37м

h_рег. = =4*144,67/3,14*6,5² = 4,362м

глубина воды = 4,362+3,37= 7,732м

запас глубины = 8,1-7,732 = 0,368 м

- внутренний диаметр бака D_вн - 6,50 м;

- строительная высота бака Н - 8,1 м;

- высота конуса бака h - 2,9 м;

- диаметр днища бака d - 0,63 м;

- объем конической части бака - 35,52 м

3. Гидравлический расчет наружной водопроводной сети

водопровод гидравлический расход

Нанесем схему водопроводной сети на генплан населенного пункта, приняв два кольца, водоводы и возможные тупиковые линии проложив в две нитки трубопровод. Выберем местоположение водонапорной башни и водозаборного сооружения. Водозаборную башню по возможности расположим на наивысшей отметке населенного пункта (стремясь к минимальной длине водоводов)

Схема водопроводной сети



Рисунок 1

Нанесем на гидравлическую схему сети сосредоточенные расходы для часа максимального водозабора (расходы крупных потребителей, молзавод, ферма, прачечная). Определить путевые расходы на отдельных участках, полагая, что путевой расход пропорционален длине каждого участка. Для этого предварительно определим путевой расход, отбираемый с одного метра водопроводной сети (из рассмотрения исключаем водоводы, т.е. участки сети, где нет путевого отбора воды).

Определяем удельный отбор воды для всех линий:



Рисунок 2

Рисунок 3

Используя метод узловых отборов превратим путевые расходы в узловые и определим суммарные узловые отборы воды. Представим схему узловых отборов.

Заменим путевые отборы, неравномерно распределенные по длине расчетных участков отборами сосредоточенными в узлах, полагаем, что потребители в каждом узле расходуют 50 % путевых отборов на прилегающих к узлу расчетными участками сети. К полученным сосредоточенным узловым отборам прибавим отборы воды в узлах отдельными крупными потребителями.

Используя условие баланса расходов в узлах, назначим направление и величину расходов на отдельных участках сети, добиваясь подачи воды крупным потребителям кратчайшим путем. Определим расчетные расходы на отдельных участках сети. Представим схему сети с расчетными расходами.

По расчетным расходам определим экономически наивыгоднейшие диаметры труб тупиковых линий в час максимального водозабора .

Таблица 5. Расчет потери напора на участках

№ Участка	Длина l, м	Расход Q расч, л/с	Диаметр d, мм	Удельное сопротивление, А	Потери напора hпот, м
0-1	25	55,13	300	0,914	0,069448
1-2	12,5	55,13	300	0,914	0,034724
2-3	100	4,184	100	187,7	0,328585
3-4	60	0,972	100	187,7	0,01064
2-5	30	47,999	250	2,227	0,153924
5-6	250	4,05	100	187,7	0,769687
5-7	25	39,008	250	2,227	0,084716
7-8	160	2,592	100	187,7	0,201769
7-9	30	33,338	250	2,227	0,074254
9-10	160	30,29	200	6,898	1,012609
10-11	50	19,91	175	20,79	0,412066

Для расчетов принимаем удельное сопротивление для неновых стальных труб соответственно стандартным диаметрам (водопроводные таблицы).

Принимаем скорость движения воды в трубах V=1м/с,

Тогда из уравнения расхода

, при , Q=Qрасч.

Получим

,

где Qрасч. - расчетный расход на данном участке водопроводной сети.

Нанесем на гидравлическую схему длины участков, расчетные расходы, диаметры труб.

Рисунок 5. Гидравлическая схема водопроводной сети

Таблица 6. Расчет высоты водонапорной башни.

№ Узла	Отметка поверхности земли в узлах	Разность отметок	Свободный напор в узле	Сумма потерь напора от узла до башни	Высота ВБ	Примечание
1	145	-5	14	0,069448	9,069448
2	144	-6	14	0,104173	8,104173
3	145	-5	14	0,432758	9,432758	диктующая точка
4	143	-7	14	0,443398	7,443398
5	141	-9	14	0,188648	5,188648
6	137	-13	14	0,958335	1,958335
7	138	-12	14	0,273364	2,273364
8	143	-7	14	0,475133	7,475133
9	136	-14	14	0,347619	0,347619
10	142	-8	14	1,360227	7,360227
11	137	-13	14	1,772294	2,772294

Определим высоту водонапорной башни для каждой точки сети. Данные сведем в таблицу 6.

Нанесем на гидравлическую схему водопроводной сети все найденные данные.

Рисунок 6. Гидравлическая схема водопроводной сети

Список используемой литературы

1. "Водоснабжение и водоотведение", для бакалавров / ИЛ Павлинова, В.И. Баженов, И.Г. Губий. - М.: Юрайт, 2012. -472с.

2. Сомов, М, А. Водоснабжение; учебник/ М.А. Сомов, Л.А. Квитка. - М.:

3. ИНФРА-М, 2007. - 288 с.

4. Водоотведение учебник / Ю.В. Воронов, Е.В. Алексеев, В.П. Саломее",

5. Е.А. Пугачев. - М.: Инфра-М, 2007. - 415 с.

6. Журба, М.Г. Водоснабжение: проектирование систем и сооружений:

7. учебное пособие в 3 т. / М.Г. Журба, Л .И. Соколов, Ж.М. Говором. - М.: Издательство АСВ, 2003 - 2004. Т. 1: Системы водоснабжения. Водозаборные сооружения. -2003 - 288 с. Т. 3: Системы распределения и подачи воды. - 2004 - 256 с.

8. Шевелев, Ф.А. Таблицы дм гидравлического расчета водопроводных труб:

9. Справ, пособие / Ф.А. Шевелев, А.Ф. Шевелев. - М.: ООО "БАСТБТ", 2007.-336 с.

10. Оводова, Н.В. Расчеты проектирования сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения: учеб. пособие для с.-х. вузов по спец. "Водоснабжение и мелиорация" /Н.В. Оводова. - М.: Колос, 1995,-256с

Размещено на Allbest.ru

...