Проектирование городской и дождевой водоотводящей сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ

Курсовой проект

Проектирование городской и дождевой водоотводящей сети

Выполнил

Трофимова Ю.А.

Проверил преподаватель

Бартова Л.В.

Пермь 2011

Содержание

1. Задание на курсовое проектирование по дисциплине «Водоотводящие сети»

2. Трассировка сети. Правила конструирования сети. Выполнение генплана

2.1 Определение расчетного расхода сточных вод от промышленного предприятия

2.2 Режим притока производственных сточных вод

3. Гидравлический расчет канализационной сети

3.1 Гидравлические параметры работы сети

4. Канализационная насосная станция

4.1 Особенности канализационных насосных станций

4.2 Приемные резервуары насосной станции

4.3 Машинный зал

4.4 Напорные коллекторы

4.5 Расчет КНС

5. Дождевая канализация

5.1 Принцип работы дождевой канализации

5.2 Порядок проектирования дождевой сети

5.3 Трассировка дождевой сети

5.4 Разбивка сети на расчетные участки и определение площадей водосбора

5.5 Определение расходов дождевых сточных вод по участкам сети

5.6 Определение длины открытого лотка

5.7 Определение глубины заложения коллектора дождевой сети в начальной точке

5.8 Гидравлический расчет дождевой сети

5.9 Выполнение расчета дождевой сети

6. Расчет линейного колодца

Список литературы



1. Задание на курсовое проектирование по дисциплине «Водоотводящие сети»

Вариант 25

Район строительства - республика Мордовия

Плотность населения по районам населенного пункта, чел/га:

I - 410, II - 510

Степень благоустройства населенного пункта:

В основном жилые дома квартирного типа с централизованным горячим водоснабжением

Разбивка территории по роду поверхности:

- булыжные мостовые - 12%

- асфальтовые мостовые - 14%

- площади без замощения - 28%

- крыши - 25%

- зеленые насаждения - 21%

Средняя глубина залегания грунтовых вод -17.0 м

Грунтовые воды неагрессивны

Данные по промышленному предприятию:

Количество смен -2. Продолжительность каждой смены - 8 часов. Начало первой смены в 8.00, второй - в 16.00.

Количество производственных сточных вод - 280м3/сут;

в том числе: поступающих в первую смену - 170 м3/смен.

во второю - 110 м3/смен.

Режим поступления производственных сточных вод равномерный в течение смены.

Количество работающих на промпредприятии 870 чел. в том числе:

В 1-ю смену	Во 2-ю смену	В сутки
В холодных цехах	В горячих цехах	Всего в 1-ю смену	В холодных цехах	В горячих цехах	Всего в 2-ю смену	В холодных цехах	В горячих цехах	Всего в сутки
290	200	490	220	160	380	510	360	870

Нормативное количество рабочих на одну душевую сетку:

в холодных цехах - 17 чел/сет.

в горячих - 5 чел/сет.



2. Трассировка сети. Правила конструирования сети. Выполнение генплана

Первым этапом проектирования является начертание водоотводящей сети в плане. Вначале рекомендуется наметить бассейны канализования. Это необходимо для выявления участков сети, отводящих сточные воды самотеком. Разбивка территорий на бассейны канализования выполняется по плану местности с горизонталями. При выраженном рельефе местности границы канализования проходят по линиям водоразделов.

Длина самотечных участков, прокладываемых параллельно горизонталям, спроектирована по эксплуатационным рекомендациям. Главный коллектор осуществляет сбор всех стоков с районов. Уличные сети проложены по пониженным граням кварталов, т.к. рельеф местности выраженный.

Также при проектировании был соблюден ряд правил:

-Участки канализационной сети между смотровыми колодцами проложены прямолинейно. В местах изменения направлений движения воды установлены смотровые колодцы. Смотровые колодцы установлены и на прямолинейных участках. Расстояние между линейными колодцами назначается по СНиП 2.04.03-85 в зависимости от диаметров труб;

-Соединение труб в колодцах осуществляется при помощи открытых лотков. Лотки в поворотных и узловых колодцах устраиваются с плавным закруглением. При повороте канализационной сети угол поворота не менее 900. Угол между присоединяемой и отводящей трубами также не менее 900. В колодец входит не более трех труб, а выходит только одна;

-Соединение канализационных трубопроводов, расположенных на разных отметках, осуществляется при помощи перепадных колодцев. Тип перепадного колодца (в виде стояка, водослива практическою профиля, с водобойной стенкой и др.) выбирается в зависимости от величины перепала и диаметров труб. Перепады в виде стояка получили наибольшее распространение на уличных сетях. При наличии в колодце стояка-перепада допускается любой угол поворота трассы в плане. Перепад до 0.5 м при диаметре трубопровода до 600 мм допускается устраивать без устройства специального перепадного колодца путем плавного слива в смотровом колодце.

Рекомендуется прокладывать трубопроводы не под проезжей частью, а под тротуарами или газонами. При ширине улицы более 30 м, при диаметрах коллекторов более 800 мм допускается прокладка канализации по обеим сторонам дороги. Прокладываются два параллельных коллектора вместо одного, что увеличивает надежность работы сети. В данном примере максимальный диаметр трубопровода на участке 29 - НС 600 мм, поэтому все трубы проложены в одну нить.

Следует избегать прокладки труб в слабых грунтах, пересечении с водными путями, оврагами, железными и автодорогами.

Расположение водоотводящих сетей должно быть увязано с размещением других подземных коммуникаций. При пересечении водопровода и канализации первый прокладывается выше на 0.4 м в свету. Если это условие не выполнимо, водопровод прокладывают в металлическом кожухе. При параллельной прокладке водопровода и канализации расстояние между ними должно быть не менее 1.5 м при диаметре водопровода до 200 мм включительно, и не менее 3 м при диаметре свыше 200 мм. При параллельной прокладке бытовой и дождевой канализации расстояние между ними по горизонтали рекомендуется принимать не менее 10 диаметров наибольшей из труб.

При пересечении бытовой и дождевой канализаций первую желательно прокладывать ниже. Расстояние между трубами в свету по вертикали должно быть не менее 0,4 м.

Площади кварталов жилой застройки и территория промпредприятия на генплане должны быть отмыты. Кварталы с разной плотностью населения следует отмыть разными цветами. Площадь предприятия обычно омывается серым пли коричным цветом. Па схеме каждого квартала должны быть указаны его номер и площадь. На генплан должны быть нанесены жирными линиями сети хозяйственно-фекальной и дождевой канализации. На линиях-выносках для каждого участка сети указываются его диаметр, длина и уклон. На генплане должны быть обозначены насосные станции, напорные коллекторы, территория очистных сооружений с выпуском очищенных сточных вод в водоем. Очистные сооружения располагаются ниже города по течению реки, по возможности - с подветренной стороны. Должны соблюдаться размеры санитарной зоны между городом и очистной станцией, указанные в СНиП 2.04.03-85 до 500 м. Цепочка очистных сооружений располагается по рельефу местности, поэтому приемную камеру очистных сооружений рекомендуется размещать, на расстоянии от реки примерно 400 - 600 м, на отметке, превышающей отметку уровня воды в реке, на 6 - 10 м.

Генплан (лист 1) выполнен на формате А2 в масштабе 1:5000, с необходимыми требованиями.

3. Определение расходов по участкам сети.

Определение ведётся в табличной форме. Канализационную сеть разбивают на расчетные участки. Расчетным является участок сети, где расход сточных вод может быть условно принят неизменным. Общий расход сточных вод по участку складывается из следующих расходов:

- путевого (попутного) - qпут;

- бокового - qбок;

- транзитного - qтран;

- сосредоточенного - qсоср;

Попутный расход qпут представляет собой расход от квартала, расположенного по пути этого участка. По длине квартала и, следовательно, по длине участка уличной сети, может быть несколько подключении дворовых сетей. То есть фактически путевой расход по участку уличной сети увеличивается от одного подключения к другому. Тем не менее, при расчете сети условно считают, что весь путевой расход поступает в начало участка и является постоянным, неизменным по всей его длине. Путевой расход по участку сети определяется по формуле (1):

где:

- площадь жилого квартала; при расчете хоз-фекальной сети учитывается только собственно площадь жилого квартала (в отличие от дождевой сети, где в расчет принимаются селитебные площади, т.е. площади кварталов с учетом дорог, зеленых насаждений, незастроенных участков территории и т.д.);

- удельный путевой расход, или модуль стока, л/сек*Га; показывает, какое количество сточных вод поступает в сеть с единицы площади застройки в единицу времени, определяется по формуле (2):

где:

- норма водоотведения, л/сут*чел, принимаю 250 л/жит*сут;

- плотность населения, чел/га;

Поскольку в курсовом проекте город состоит из двух районов с разной плотностью населения, модули стока определяются дважды: для каждого из этих районов.

Боковой расход qбок - расход от боковых подключений.

Транзитный расход qтран - расход, поступающий на участок транзитом с выше расположенных участков сети. Сумма этих расходов представляет собой средний секундный расход сточных вод по участку сети:



;

В зависимости от величины среднего секундного расхода по участку определяется коэффициент общей неравномерности водоотведения по СНиП 2.04.03-85. Расчетный максимальный секундный расход по участку определяется по формуле:

Нa тех участках, по которым проходит расход от предприятия, его учитывают как сосредоточенный - qсоср, прибавляя к максимальному секундному расходу от кварталов.

Расходы сточных вод, поступающие в сеть от районных НС, тоже учитываются как сосредоточенные.

2.1 Определение расчетного расхода сточных вод от промышленного предприятия

Все сточные воды, образующиеся на предприятии делятся на три категории - бытовые, душевые, производственные.

Режим притока сточных вод от предприятия.

Для холодных цехов норма отведения бытовых сточных вод составляет 25 л/смену от 1-го работающего, для горячих 45 л/смену*чел. Коэффициенты часовой неравномерности водоотведения составляют соответственно и .

Расход бытовых сточных вод за смену определяется по формуле:

где:

- норма отведения бытовых сточных вод соответствующего цеха, л/смен*чел.

Средний часовой расход за смену:

где:

T - продолжительность смены, час.

Q1хол = qхолЧN1хол=25Ч290= 7.25 м3/ смен;

Q1гор = qгорЧN1гор=45Ч200=9.00 м3/ смен;

Q2хол = qхолЧN2хол=25Ч220=5.5 м3/ смен;

Q2гор = qгорЧN2гор=45Ч160=7.2 м3/ смен;

Средний часовой расход за смену qсред.час равен:

q 1 хол.сред.час=7.25/8=0.91 м3/ ч q 1 гор.сред.час=9/8=1,125м3/ ч

q 2 хол.сред.ча с= 5.5/8 = 0,69 м3/ ч q 2 гор.сред.час= 7.2/8 = 0.9 м3/ ч

Если режим водоотведения по часам смены не задан технологами или не найден в справочных пособиях, то можно принять его следующим:

Распределение расходов бытовых сточных вод по часам смены

Таблица 1

Час смены	Расход сточных вод, м3/час	Час смены	Расход сточных вод, м3/час
1		5	1,5*
2		6
3		7
4		8

Определение душевых расходов.

Расход определяется отдельно для холодных и горячих цехов. Норма отведения душевых вод - 500 л/час от одной душевой сетки. Количество сеток рассчитывается по числу рабочих в соответствующем цехе N и по нормативному числу рабочих на одну сетку :

, м3/час;

Расход душевых вод рассчитываемой смены учитывается в следующий час после окончания смены. Продолжительность принятия душа - 45 мин.

Пример расчета:

Рассчитаем расход душевых вод за 1-ю смену:

Нормативное количество рабочих на одну душевую сетку:

в холодных цехах - 15 чел/сет;

в горячих - 8 чел/сет;

Количество работающих на промпредприятии:

в холодных цехах - 290 чел., в горячих цехах - 200 чел.,

Количество сеток для холодного и горячего цехов определяем по формуле (9)

n1хол=290/17=17 сеток n1гор=200/5=40сеток

n2хол=220/17=13сеток n2гор=160/5=32 сеток

Общий расход на сетки в холодном и горячем цехах определяем по формуле (10):

q1хол душ=500Ч17/1000=8.5 м3/час q1гор душ=500Ч40/1000=20 м3/час

q2хол душ=500Ч13/1000=6.5м3/час q2гор душ=500Ч32/1000=16 м3/час

2.2 Режим притока производственных сточных вод

Режим притока производственных сточных вод в канализационную сеть задается технологами. По заданию задан равномерный режим притока производственных сточных вод.

Количество производственных сточных вод - 280 м3/сут;

в том числе: поступающих в первую смену - 170 м3/смен;

во второю - 110 м3/смен

На основании расчетов составляется табл.№2 «Приток в канализацию сточных вод от промышленного предприятия». По таблице определяется час наибольшего водоотведения и расход сточных вод в этот час - qсоср.

Приток в канализацию сточных вод от промышленного предприятия.



Таблица 2

Час наибольшего водоотведения-(16-17). Максимальный часовой расход - 43.84 м3/час.

Сосредоточенный расход от предприятия - qмах сек= qсоср=43.84 : 3,6=12.177 (л/сек).

и по результатам всех расчетов составляем табл.№3 «Расчетные расходы сточных вод»

Расчетные расходы сточных вод

Таблица 3



3. Гидравлический расчет канализационной сети

Суть гидравлического расчета заключается в том, чтобы по известному расчетному расходу сточных вод назначить такие уклоны и диаметры труб, такие наполнения, чтобы скорость течения сточных вод была не менее самоочищающей. Кроме самоочищения, должны соблюдаться и другие условия нормальной работы сети: сглаживание неравномерности притока сточных вод в течение часа, неистираемость материала труб, предотвращение большого заглубления сети. Поэтому расчетные значения гидравлических и конструктивных параметров работы канализационных сетей регламентируются СНиП 2.04.03-85.

Наименьшие допустимые диаметры трубопроводов:

- для уличной сети бытовой канализации - 200 мм;

- для внутриквартальной сети и производственной канализации - 150 мм;

Общие требования:

- Диаметры труб канализационной сети по течению сточных вод не уменьшаются!

- Скорости по течению сточных вод не уменьшаются!

- Условие непромерзания должно соблюдаться на протяжении всей сети!

Подбор диаметров и уклонов труб ведется в соответствии со СНиП 2.04.03-85 по таблице:

Самоочищающие скорости и предельные наполнения.

Таблица 4

Диаметр, мм	Минимальная скорость, м/с при наполнении H/D
	0,6	0,7	0,75	0,8
150-250	0,7	-	-	-
300-400	-	0,8	-	-
450-500	-	-	0,9	-
600-800	-	-	1	-
900	-	-	1,15	-
1000-1200	-	-	-	1,15
1500	-	-	-	1,3
Св.1500	-	-	-	1,5

Допускается, в порядке исключения, уменьшение скорости на последующем участке по сравнению с предыдущим, но не более чем на 0,1 м/сек. Если не удается подобрать параметры работы сети без уменьшения скорости, то в этом колодце, где скорость уменьшается, устраивают небольшой перепад (0.1- 0.5 м) в виде водослива практического профиля.

На начальных участках сети расчетные расходы невелики, поэтому обеспечить самоочищающие скорости здесь возможно лишь при прокладке сетей с очень большими уклонами. Но это приводит к значительному заглублению сети, и СНиП 2.04.03-85 не рекомендует такого решения задачи. Начальные участки сетей с расходами меньше 10-12 л/сек рекомендуется прокладывать с нарушением условия самоочищения, т.е. со скоростью течения сточных вод меньше самоочищающей. При этом не рекомендуется назначать уклон уличной сети более 0.01. Но и назначать уклон менее минимально допустимого тоже нельзя.

Минимально допустимые уклоны.

Таблица 5

Диаметр участка, мм	Минимально допустимый уклон
150	0,008
200	0,007
Более 200	1/d

Максимальные допустимые скорости назначаются из условия соблюдения механической прочности (неистираемости) труб хозяйственно-фекальной канализации:

- для неметаллических труб - 4 м/сек;

- для металлических труб - 8 м/сек.

Для гидравлического расчета необходимо знать глубину заложения уличной сети. Начальная глубина заложения уличной сети по формуле:

где:

- наименьшая допустимая глубина заложения трубы (до лотка) в невыгодно расположенном колодце дворовой сети, наиболее удаленном от уличной сети, глубоком. Если расположение зданий внутри квартала неизвестно, то считают, что "неблагоприятный"' дворовый колодец находится на противоположной по отношению к уличной сети грани квартала.

где:

- глубина промерзания грунта, в Мордовии 1.4м;

- коэффициент, зависящий от диаметра трубы;

L - длина дворовой (внутриквартальной) сети от удаленного колодца до красной линии застройки, м;

l - расстояние от красной линии застройки до колодца уличной сети. м. (L + 1 ) измеряется по генплану;

- уклон дворовой сети, для предварительных расчетов рекомендуется принимать 0,008 - 0,01;

- отметка поверхности земли у колодца дворовой и уличной сети соответственно.

- перепад между лотками труб дворовой и уличной сетей, м, для предварительных расчетов диаметр дворовой сети принимается равным 150 мм, диаметр уличной сети - по расчету. Присоединение труб дворовых сетей к уличным выполняется в колодцах по шелыгам труб.

Определение начальной глубины заложения участка 1-2 в колодце 1:

;

Определение начальной глубины заложения участка 5-6 в колодце 5:

;

Определение начальной глубины заложения участка 12-13 в колодце 12:

;

Определение начальной глубины заложения участка 16-17 в колодце 16:

;

принимаю глубину заложения 0.95 м;

Определение начальной глубины заложения участка 8-7 в колодце 8:

;

Гидравлический расчёт ведётся в табличной форме (табл.6). Номера участков и расчетные расходы по участкам переносятся из табл.3. Длины участка снимаются с генплана. Номера участков следует занести в таблицу в порядке расчета. Расчет ведется от начальных колодцев до пересечения с другими коллекторами (боковыми подключениями). Здесь надо прервать расчет по этому направлению, а сначала просчитать все боковые подключения до точки соединения трубопроводов. Далее продолжать расчет по участку, который является общим. Такая последовательность расчёта необходима, чтобы знать, какой из подводящих коллекторов будет диктующим в определении глубины заложения отводящего коллектора.

Далее приступают к определению гидравлических и конструктивных параметров работы сети, а также отметок и глубин заложения трубопроводов и колодцев сети. Отметки поверхности земли у всех колодцев сети, определенные по генплану, а также рассчитанные глубины заложения сети к начальных точках, можно занести в таблицу сразу. Далее рекомендуется построчное заполнение таблицы от начала и сразу до конца строки. Это дает возможность в процессе назначения уклонов контролировать одновременно глубины заложения участков, чтобы избежать промерзания и продавливания труб.

3.1 Гидравлические параметры работы сети

d - диаметр, мм;

i - уклон, м/м;

h/d, м/м и h,м - абсолютное и относительное наполнение;

V - скорость течения сточных вод м/с.

Все параметры работы трубопроводов определяются по таблицам Лукиных. При этом если возможен подбор 2-х вариантов диаметров трубопровода, то выбирают больший диаметр с меньшим уклоном.



4. Канализационная насосная станция

4.1 Особенности канализационных насосных станций

Сточные воды населённого пункта подаются главным самотечным коллектором на главную насосную станцию Она предназначена для перекачки общего расхода сточных вод населённого пункта на городские очистные сооружения.

Канализационные насосные станции (КНС) устраивают обычно совмещёнными с приёмным резервуаром, в плане - круглые. Все подводящие коллекторы перед насосной станцией должны быть объединены, и перед насосной станцией устраивают сухой колодец. В нём предусматривается задвижка.

В случае серьёзной аварии на насосной станции можно закрыть задвижку. Тогда до устранения аварии сточные воды будут накапливаться в сети, заполняя свободную ёмкость трубопроводов и колодцев. На время аварии подача воды в населённый пункт прекращается. Такое решение является наиболее приемлемым, но имеет последствием засорение сети. Поэтому, хотя СНиП 2.04.03-85 исключает устройство аварийных выпусков в водоём, в ряде случаев идут на нарушение норм, предусматривая аварийный выпуск (строго по согласованию с органами санитарного надзора).

4.2 Приемные резервуары насосной станции

Приёмные резервуары насосных станций играют роль регулирующих ёмкостей, сглаживают неравномерность притока и откачки сточных вод. Объём приёмного резервуара определяется сравнением графиков притока и откачки. Вместимость резервуара должна быть не менее пятиминутной максимальной подачи одного из насосов. Рабочая глубина - 2-2.5м. Для защиты насосов от засорения в приёмных резервуарах насосных станций устанавливают решетки с механизированной очисткой или решетки - дробилки. Количество рабочих и резервных решеток регламентировано СНиП 2.04.03-85. Чтобы осадок не скапливался, в приёмном резервуаре предусмотрено устройство для его взмучивания и обмыва резервуара промывной трубопровод со спрысками. Дну резервуара придается уклон i=0,1 в сторону осадочного приямка. Приёмный резервуар должен быть оборудован приточно-вытяжной вентиляцией с 5-ти кратным обменом воздуха в час.

4.3 Машинный зал

Машинный зал должен быть отделен от приемного резервуара водогазонепроницаемой перегородкой и иметь отдельный вход. Для перекачки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод применяют центробежные насосы:

-Горизонтальные и вертикальные марок СД и СДС;

-Моноблочные фекальные ЦМФ и ЭКЦ;

-Моноблочные погружные ЭЦК;

-СМ.

Они имеют широкий диапазон подачи: от 7 до 9000 м3/час; создаваемые напоры от 8 до 100м. Насосы обычно устанавливаются «под залив». Допускаемая частота включения насосов в I час:

* Не более 3 раз - при ручном управлении;

* Не более 5 раз - при автоматическом управлении;

Кроме рабочих, предусматриваются резервные агрегаты. Их количество зависит от типа сточных вод, от количества рабочих агрегатов и от категории насосной станции. Для городских сточных вод принимается следующее количество резервных насосов.

Количество насосных агрегатов в зависимости от категории насосной станции

Таблица

Число рабочих насосов	Число резервных насосов при категории насосной станции
	I	II	III
1	2	1	1
2	2	1	1
3	2	2	1+1 на складе

Категория насосной станции - II;

Характеристика работы насосной станции в зависимости от категории

Таблица 8

Категория	Характеристика работы насосной станции
I	Не допускается перерыв или снижение подачи сточных вод
II	Допускается перерыв и снижение подачи сточных вод не более 6 часов
III	Допускается перерыв подачи сточных вод не более суток

В машинном зале, кроме рабочих установлены вспомогательные агрегаты:

Для подачи на технические нужды;

Вакуум-насосы;

Насосы для удаления дренажных вод;

Кроме насосов и электродвигателей, в зале установлены контрольно-измерительные приборы, запорно-регулирующая арматура, подъемно-транспортное оборудование и т.д.

4.4 Напорные коллекторы

Напорные коллекторы идущие от насосной станции, выполняют из труб железобетонных ГОСТ 12586-83, асбестоцементных ГОСТ 593-80, чугунных ГОСТ 9583-75 или полиэтиленовых ГОСТ 18599-83. В сложных грунтовых условиях допускается применение стальных груб ГОСТ 10704-92. Число напорных коллекторов с учётом перспективного расхода рекомендуется принимать не менее. Глубина заложения напорных коллекторов назначается на 0.5 м больше глубины промерзания грунта.

На напорных коллекторах предусматривается камера переключения.

Устройством переключений достигается возможность выключения повреждённых участков водоводов при авариях с обеспечением подачи воды при изменяющемся или постоянном напоре. Число переключений между водоводами должно обеспечивать при выключении одного водовода или его участка расход воды, величина которого регламентируется СНиП 2.04.03-85 и категорией надёжности объекта водоснабжения. Число переключений можно определить путём построения соответствующих характеристик водовода с выключенными участками и наложения этих характеристик на кривую Q-H насосной станции.

При этом, при аварии на водоводах допускается включение резервных насосов станции. В повышенных (переломных) точках профиля на напорных водоводах устраивают колодцы с вантозами для выпуска воздуха. В пониженных точках устраивают выпуски с задвижками для опорожнения коллектора при аварии или ремонте. Диаметры напорных коллекторов назначаются исходя из экономичной скорости движения сточных вод в них. Скорости во всасывающих трубопроводах принимают равными 0,7-1,5 м/с, в напорных - 1-1,25 м/с. Принимать скорость сточных вод в напорном коллекторе менее 1 м/с не рекомендуется, т.к. в этом случае не будет соблюдаться условие самоочищения коллектора.

Насосные станции производительностью до 50 тыс. м /сут следует располагать на расстоянии не менее 20 м от жилых зданий или общественных зданий, станции большей производительности - не менее 30 м. Вокруг станций устраиваются зелёные зоны шириной не менее 10 м.

Существуют типовые проекты канализационных насосных станций.



4.5 Расчет КНС

В курсовом проекте необходимо рассчитать главную насосную станцию. Порядок расчёта таков:

1. Составить таблицу притока сточных вод к насосной станции;

2. По таблице определить максимальный часовой приток сточных вод к насосной станции , м3/ч

3. Определить требуемый напор насосов Нн;

4. Подобрать насосы (рабочие и резервные);

5. Построить график совместной работы насосов и напорных коллекторов в нормальном и аварийном режимах, в аварийном режиме один напорный коллектор должен пропускать 100% расхода сточных вод;

6. Определить необходимое количество переключений на напорных трубопроводах для обеспечения работы сооружений в аварийном режиме;

7. Определить необходимость включения резервных насосов при аварии;

8. Построить интегральный график притока и откачки сточных вод и определить необходимую ёмкость приёмного резервуара.

Составление таблицы притока сточных вод к КНС.

Исходные данные принимаются по расчету городской водоотводящей сети:

Приток сточных вод от предприятия (табл.2);

Средний секундный расход сточных вод от жилых кварталов на последнем самотечном участке сети перед насосной станцией (табл.3) , л/с.

Этот расход необходим для того, чтобы определить суточный расход сточных вод от кварталов :



, м3/сут.

Общий коэффициент неравномерности водоотведения на участке перед насосной станцией определяется по СНиП 2.04.03-85: . Определяем неравномерность притока сточных вод. Заносим данные в таблицу 9.

Таблица

Определение максимального часового притока сточных вод к ГНС.

;

;



Максимальный часовой приток приходится на 8-9 часов:

.

Определение требуемого напора насосов.

Требуемый напор насосов определяется по формуле:

где:

- геометрическая высота подъёма воды, равна разности отметок поверхности земли у приёмной камеры очистных сооружении и воды в приёмном резервуаре насосной станции. Для предварительных расчётов отметку воды в приёмном резервуаре насосной станции можно принять на 1 м меньше отметки уровня воды в подводящем самотечном коллекторе.

136.3 - 125.32 =10.98 м;

- потери во всасывающих трубопроводах насосов - 2 м;

- потери в напорных трубопроводах внутри насосной станции - 2 м;

- потери по длине в наружных напорных коллекторах, определяются по таблицам Лукиных при полном наполнении и экономичной скорости движения сточных вод - V =1,03 м/с, i=0,00525, d=350 мм l=1480 м .h1=i*L=0.00525*1480=7.79м.

- потери в местных сопротивлениях, составляют примерно 10% от потерь по длине;

- запас напора на излив воды в приемную камеру очистных сооружений - 2 м.

При работе насосной станции по каждому из коллекторов будет транспортироваться расход сточных вод:

, л/с.

.

Подбор насосных агрегатов.

По необходимому напору и расходу подбираем 1 рабочий насос марки СД800-32 (960 об./мин.) и 2 резервных насоса такой же марки.

Построение графиков совместной работы сети в нормальном режиме и аварийном .

Строим таблицу (табл.10) для работы 1-го напорного (1d) коллектора затем двух (2d):

- максимальный расчетный расход через 1 коллектор 0,0992 м3/с, делится на 10 частей, затем также рассчитывается полный расход - 0,19845 м3/с.

Данные для построения графика совместной работы насосов и напорных коллекторов.

Таблица 10



По имеющимся данным о характеристиках работы насосов строим график совместной работы насосов и коллекторов (см. стр. 20).

Длина аварийного участка трубопровода определяется по формуле:

где:

L - общая длина одной нитки водовода, м

A - удельное сопротивление, с2/м6;

Q - расчетный расход, м3/с;

H - величина располагаемых потерь напора при включении насосов = 18.52м;

Количество участков равно:

шт.

Количество переключений равно:

шт.

Для построения кривой H-Q работы в аварийной ситуации разобьем напорный участок на 2 участка:

L1=740 м - участок на котором макс. расход составляет 50% = 0,09922 м3/с;

L1=740 м - участок на котором макс. расход составляет 100% = 0, 198 м3/с; водоотводящий сеть канализация насос

Потери будут складываться из потерь на участке 1-2 и потерь на участке 2-ОС:

м.

Необходимо включение резервного насоса.

Определение объема резервуара насосной станции.

Вместимость приемного резервуара канализационной насосной станции определяется из условия обеспечения 5-ти минутной максимальной подачи одного насоса:

;

;

;

.

- продолжительность притока сточных вод до включения насосов = 15,11 минуты.

Проверим это значение на частоту включения насосов графически.



5. Дождевая канализация

5.1 Принцип работы дождевой канализации

Отведение поверхностного стока с территории населенного пункта осуществляется следующим образом. Дождевые воды стекают по поверхности квартала (поверхностная концентрация) и собираются открытыми лотками, проходящими вдоль пониженной стороны квартала. По мере заполнения лотков поверхностный сток через дождеприемные колодцы направляется в закрытую сеть трубопроводов. Дождеприемные колодцы на территории устанавливают так, чтобы перехватывать потоки дождевых вод, а именно: по длине открытого лотка вдоль квартала, на перекрестках улиц, на пешеходных переходах со стороны притока дождя, в пониженных местах рельефа, на затяжных спусках, на территориях с плоским рельефом, откуда дождь сам по себе стечь не может. По закрытой сети поверхностный сток отводится в водоем. Наиболее удобны в эксплуатации открытые выпуски дождевых вод с устройством перепадных колодцев на них. При необходимости предусматриваются сооружения очистки поверхностного стока.

5.2 Порядок проектирования дождевой сети

1. Определить параметры работы дождевой канализации;

2. Выполнить трассировку сети на генплане населенного пункта;

3. Обозначить расчетные участки и определить их площади водосбора;

4. Определить расчетные расходы по участкам;

5. Определить расстояния между дождеприемными колодцами, устанавливаемыми по длине кварталов (длины открытых лотков);

6. Выполнить гидравлический расчет сети, определить отметки трубопроводов и глубины их заложения;

7. По результатам расчетов построить профиль дождевой сети по одному из направлений течения дождевых вод;

Определение параметров работы дождевой сети

q20 - интенсивность дождя, л/с на 1 Га, для данной местности продолжительностью 20 мин при P = 1 год;

P - период однократного превышения расчетной интенсивности дождя, назначается в зависимости от условий расположения дождевых коллекторов. Этот период времени в годах, в течение которого один раз будет происходить переполнение сети, при этом под переполнением понимают подпор в колодцах, напорный режим работы сети, а не затопление территории;

n, - показатели степеней;

mr - среднее количество дождей за год;

Параметр A:

Zmid - среднее значение коэффициента, характеризующего поверхность бассейна стока:

- коэффициент, характеризующий поверхность данного вида;

- площадь поверхности данного вида, %;

- общая площадь стока - селитебная площадь населенного пункта = 100%



5.3 Трассировка дождевой сети

Начертание дождевой сети в плане выполняется аналогично хозяйственно-фекальной сети - по пониженным граням кварталов. Однако дождевые воды не собираются одним главным коллектором, а несколькими выпусками отводятся в водоем. По СНиП 2.04.03-85, поверхностные сточные воды с территории промышленных предприятий следует подвергать очистке. В данном курсовом проекте, если в задании не оговорено, что дождевые воды с территории промышленного предприятия содержат специфические загрязнения, обусловленные характером производства, то их можно направлять в дождевую сеть населенного пункта, как от обычного квартала.

5.4 Разбивка сети на расчетные участки и определение площадей водосбора

Для определения расходов дождевых вод и последующего гидравлического расчета дождевая сеть, подобно хозяйственно-фекальной, разбивается на расчетные участки. Расчетным называется участок сети, где расход можно условно считать неизменным. Дождевые воды с территории квартала поступают на участок через несколько дождеприемников, расположенных по длине квартала. Для упрощения расчета сети предполагают, что весь расход дождевых вод с квартала поступает в начало участка. Номера участков наносят на генплан.

При проектировании дождевой сети расчетной является не жилая, а селитебная площадь кварталов Fсел. Селитебной называется площадь квартала с учетом площади дорог, проезжей части улиц, зеленых насаждений и пустырей внутри квартала. Ее определяют по генплану с учетом площади дорог.

Fсел отдельных кварталов можно определять приблизительно при помощи коэффициента К, равного отношению селитебной площади всего населенного пункта Fсел, определенной по внешним границам застройки, к общей площади жилых кварталов и промпредприятия.

С большой долей вероятности можно предположить, что селитебная площадь каждого квартала Fск превысит его жилую площадь Fжк в К раз.

Полученные расчетом значения селитебных площадей кварталов и предприятия наносятся на генплан населенного пункта в скобках под значениями собственно площадей жилых кварталов.

5.5 Определение расходов дождевых сточных вод по участкам сети

Для определения расходов дождевых вод по участкам сети необходимо знать расчетную продолжительность дождя tr (мин). Это общее время протекания дождевых вод по поверхности tcon, по открытым лоткам tcan и по трубам до конца расчетного участка tp.

Время поверхностной концентрации дождевого стока tcon следует определять по расчету или принимать в населенных пунктах при отсутствии внутриквартальных закрытых дождевых сетей равным 5-10 мин или при наличии их равным 3-5 мин.



где:

- длина участков лотков, м;

- расчетная скорость течения на участке, м/с, назначается с учетом требований СНиП 2.04.03-85. По статистическим данным, скорость течения в лотках составляет около 0,35 м/с. При такой скорости песок, попадающий с территории в дождевые воды, оседает в лотках не проникая в закрытую сеть трубопроводов.

Продолжительность протекания дождевых сточных вод по трубам до рассчитываемого сечения tp (мин) следует определять по формуле:

где:

- расчетная длина участка коллектора, м;

- расчетная скорость течения на участке, м/с, назначается с учетом требований СНиП 2.04.03-85.

Расходы дождевых вод по участкам сети , л/с следует определять по формуле:

где:

- расчетная площадь стока, Га. Селитебная площадь кварталов, обслуживаемых расчетным участком дождевой сети.

Расчет открытых лотков ведется по величине , л/с. При расчете по закрытой сети трубопроводов получают очень большие значения диаметров, что считается экономически нецелесообразным. Поэтому в определенных случаях гидравлический расчет сети выполняют не по расчетному расходу а по несколько меньшему :

где:

- коэффициент, учитывающий заполнение свободной емкости сети в момент возникновения напорного режима, <1. Тогда при дождях интенсивностью меньше расчетной сеть работает полным сечением, а при дождях расчетной интенсивности в сети создается подпор, сеть работает в напорном режиме, и ее пропускная способность резко увеличивается. Расчет сети по допускается только при достаточно плоском рельефе местности , большой глубине заложения дождевой сети, в т.ч. и на начальных участках, и при небольшой длине дождевого коллектора. В практике проектирования почти всегда ведут расчет по .

5.6 Определение длины открытого лотка

Перед расчетом закрытой дождевой сети необходимо определить расстояние между дождеприемными колодцами вдоль каждого квартала, т.е. длину открытого лотка, по которому транспортируются дождевые воды в закрытую сеть трубопроводов. Пропускная способность лотка составляет примерно 26 л/с при максимально допустимой ширине разлива потока 2 м.

Сначала, задаваясь произвольно длиной лотка определяем последовательно tcan по формуле (21), tr по формуле (20), - по (24), и - по формуле (23).

Если = 26 л/с 10%, то считается, что длина лотка определена верно. Если значительно превышает установленное значение, то лоток не сможет вместить все дождевые воды, поступающие с территории квартала, вдоль которой он проложен. Необходимо задаться меньшей длиной лотка и пересчитать заново. И наоборот. Устанавливать дождеприемные колодцы на расстоянии 20-30 м нецелесообразно экономически, лучше рекомендовать устройство внутриквартальной дождевой сети.

5.7 Определение глубины заложения коллектора дождевой сети в начальной точке

Глубина заложения определяется по формуле:

где:

- глубина дождеприемного колодца, назначается из условия непромерзания и непродавливаемости трубопроводов.

- глубина продавливания грунта. 0,7 м под проездами местного значения; 1,0 м под магистральными улицами.

- диаметр соединительной ветки;

- уклон соединительной ветки;

- длина соединительной ветки (расстояние между дождевым колодцем и колодцем дождевой сети), в зависимости от расположения колодцев равна либо половине, либо полной ширине проезжей части улицы;

- разность диаметров соединительной ветки и уличного дождевого коллектора, диаметр присоединения принимается по расчету, но не менее 200 мм. Диаметр каждого коллектора принимается по расчету.

- разность отметок поверхности земли у колодца закрытой дождевой сети и у дождеприемника = 0,1 - 0,2 м.

Учитывая, что дождевая сеть работает только в теплый период года, допускается нарушать условия непромерзания на отдельных участках. Достаточные основания - большая глубина заложения дождевой сети (дождевой выпуск выходит под уровень воды в реке) и пересечение дождевой сети с фекальной или с подземными коммуникациями.

5.8 Гидравлический расчет дождевой сети

По расчетным расходам дождевых вод qcal, (л/с) определяются гидравлические и конструктивные параметры работы сети: диаметры участков d. мм, уклоны i, м/м, скорости течения дождевых вод v, м/с. При этом должны соблюдаться требования СниП 2.04.03-85. Скорости должны обеспечивать самоочищение сети:

Скорости самоочищения сети

Таблица 11

D, мм	200-250	300-400	450-500	600-800	900	1000-1200	1500	>1500
Vmin м/с	0,7	0,8	0,9	1,0	1,15	1,15	1,3	1,5

Наименьшие диаметры труб дождевой канализации принимаются:

- для уличной сети - 250 мм;

- для внутриквартальной сети - 200 мм;

Наименьшие допустимые уклоны трубопроводов назначаются в зависимости от диаметров труб:

- При диаметре 200 мм - 0,007 (обоснование 0,005);

- при диаметре более 200 - 1/d;

По СНиП 2.04.03-85 для трубопроводов дождевой канализации следует принимать полное наполнение трубопроводов. В реальной практике назначают наполнение несколько меньше единицы т.к. не всегда удается подобрать условие постоянного возрастания скорости. Соединение участков осуществляется шелыга в шелыгу.

Одновременно с определением гидравлических и конструктивных параметров работы сети определяют отметки и глубины заложения трубопроводов. Результаты расчетов заносят в таблицу.

5.9 Выполнение расчета дождевой сети

Выполнение трассировки дождевой сети и расчет селитебной площади.

Уличные коллекторы дождевой сети прокладываются по пониженным граням кварталов, параллельно существующей хоз-фекальной канализации. Согласно трассировке дождевые воды отводятся 4-мя выпусками. Расчет дождевой сети промышленного предприятия в задание не входит.

По формулам (18) и (19) рассчитываем селитебные площади:

;

Определение параметров работы дождевой сети.

Параметры работы дождевой сети определяются по СНиП:

- определено по черт.1 СНиП 2.04.03-85;

- условия расположения коллекторов средние , величина бассейна канализования не превышает 150 Га, и уклон прокладывания коллекторов в среднем 0,005 и менее (таблица 5 СНиП 2.04.03-85).

,, ;

Определяем параметр А по формуле (16):



;

Определяем параметр по формуле(17), принимается по таблице 9 СНиП 2.04.03-85:

;

Далее строится зависимость по формуле (24):

;

Расчет расстояний между дождеприемными колодцами (длины лотков), устанавливаемыми вдоль кварталов.

Время добегания капли до конца (до первого дождеприемника) определяется по формуле:

Расчет глубины заложения колодцев начальных участков дождевой сети.

Расчет закрытой сети трубопроводов.

Участок 44-45:

lp= 520-20=500 м (принимается по генплану).

Задаемся скор. самоочищения сточных вод не менее самоочищающейся = 0,7 м/с.



мин.

= 10 мин;

мин.

По графику определяем qуд =32 л/с*Га

Га

;

;

- показатель, определяется по табл.11 СНиП 2.04.03-85.

Определяем параметры сети по таблицам Лукиных:

d=500 мм, i=0,00257, V = 0,92 м/c, qпропуск = 180,256 л/с значение скорости превышает 10% отклонение от принятого в начале расчета значения, поэтому выполняем перерасчет:

мин.

мин, qуд =35 л/с*Га,

;

d = 500 мм, i = 0,00032, V = 1 м/c, qпропуск = 197,155 л/с; значение скорости не превышает 10% отклонение от принятого в начале расчета значения, поэтому не выполняем перерасчет.

Участок 46-45:



lp= 370-15=355 м

мин.

мин, qуд = 39 л/с*Га;

;

; :

d = 600 мм, i = 0,00327, V = 1,17 м/c, qпропуск =332,74 л/с;

значение скорости превышает 10% отклонение от принятого в начале расчета значения, поэтому выполняем перерасчет:

мин.

мин, qуд =45 л/с*Га;

;

; :

d = 600 мм, i = 0,0043, V = 1,34 м/c, qпропуск =378,164 л/с.

Участок 45-47 (транзитный):

lp= 220 м

мин.

мин, qуд = 36 л/с*Га;

;

; принимаем параметры сети:

d=800мм; i=0.0039; V=1.53м/с; qпроп.=771.2л/с

Участок 48-47:

lp= 370-25=345 м

Задаемся скор. самоочищения сточных вод не менее самоочищающейся = 0,7 м/с:

мин.

мин, qуд = 37 л/с*Га;

; ; :

d = 500 мм, i = 0,00227, V = 0,88 м/c,

значение скорости превышает 10% отклонение от принятого в начале расчета значения, поэтому выполняем перерасчет:

мин.

мин, qуд = 39 л/с*Га;

; ; :

d = 500 мм, i = 0,00226, V = 0,92 м/c; значение скорости не превышает 10% отклонение от принятого в начале расчета значения, поэтому не выполняем перерасчет.

Участок 50-49 :

lp= 320 м

мин.

мин, qуд = 31 л/с*Га;



;

; :

d = 700 мм, i = 0,0042, V = 1,5 м/c, qпропуск =579,3 л/с;

значение скорости превышает 10% отклонение от принятого в начале расчета значения, поэтому выполняем перерасчет:

мин.

мин, qуд = 32 л/с*Га;

;

; :

d = 500 мм, i = 0,00457, V = 1,57 м/c, qпропуск =598 л/с.

Участок 49-51 (транзитный):

lp=2 90 м

мин.

мин, qуд = 30 л/с*Га;

;

; принимаем параметры сети:

D=900мм; i=0.0044; V=1.88м/с

Участок 52-51:

lp=320 м



мин.

мин, qуд =46 л/с*Га;

;

;

принимаем параметры сети:

D=550мм; i=0.00456; V=1.25м/с

значение скорости превышает 10% отклонение от принятого в начале расчета значения, поэтому выполняем перерасчет:

мин.

мин, qуд = 45 л/с*Га;

;

; :

d = 550 мм, i = 0,00455, V = 1,24 м/c, qпропуск =290 л/с.

Участок 517-В

lp= 430 м

мин.

мин, qуд = 28 л/с*Га;

;

;

принимаем параметры сети, как на предыдущем участке, т.к. расход получился ниже, что не допустимо (d = 550 мм, i = 0,004, V = 1,38 м/c, qпропуск =263,5 л/с). Участок разбит на 2: 07-08 (200м) и 08-В (230м). Колодец 08 - перепадной.

Участок 49-51 (транзитный):

lp=2 90 м

мин.

мин, qуд = 30 л/с*Га;

;

;

принимаем параметры сети:

D=900мм; i=0.0044; V=1.88м/с

По результатам гидравлического расчета строится профиль дождевой канализации.



6. Расчет линейного колодца

Исходные данные:

Колодец № 03;

Колодец линейный;

Полная глубина заложения по профилю 2,02 м.;

Диаметры подводящего и отводящего трубопроводов - 500 мм;

Грунт непросадочный, сухой;

Диаметр люка 700 мм;

Нагрузка - 500 кг/м2 (колодец расположен вне проезжей части);

По таблице 1 приложения 1 (методические указания Канализационные трубы и колодцы) выбираем колодец КСЛ - 37;

Hр = 900 мм, hл = 600 мм;

Полная глубина колодца составит:

где:

- глубина монолитного бетонного лотка = 600 мм;

- высота рабочей части = 900 мм - подбираю одно стеновое кольцо КС10.9 (890 мм);

- толщина плиты перекрытия ПП 10 = 150 мм;

- высота горловины = 290 мм - одно стеновое кольцо КС7.3;

- толщина опорного кольца КО6 = 70 мм;

толщина кирпичной кладки, принимается 2 ряда кирпичей с промежуточным цементным швом 65*2+10=140 мм;

- высота люка с крышкой 90 мм, ГОСТ 3834-89;



;

По СНиП 2.04.03-85, люк колодца, расположенного вне проезжей части территории, должен находиться на 50-70 мм выше поверхности земли. В данном случае 2290 - 2020 = 270 мм, поэтому выполняется планировка территории вокруг колодца (навал грунта на высоту 220 мм). Таким образом, глубина заложения лотка по профилю с учетом планировки составит 2,24 м.

Плита днища колодца подобрана марки ПН10.



Список литературы

1. Методическое пособие к курсовому проектированию. Бартова Л.В. ПГТУ, Пермь, 2002, «Городская водоотводящая сеть».

2. Методическое пособие к курсовому проектированию. Бартова Л.В. ПГТУ, Пермь, 2002. «Канализационные насосные станции. Устройство. Расчет».

3. Методическое пособие к курсовому проектированию. Бартова Л.В. ПГТУ, Пермь, 2002. «Дождевая канализация».

4. Методическое пособие к курсовому проектированию. Бартова Л.В. ПГТУ, Пермь, 2002. «Канализационные трубы и колодцы».

5. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования. М.:Стройиздат, 1986.

6. С.В.Яковлев, Ю.В.Воронов. Водоотведение и очистка сточных вод. М.:Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2002.

7. М.И.Алексеев, А.М.Курганов. Организация отведения поверхностного стока с урбанизированных территории, М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2002.

8. Колодцы канализационнык. Выписка из типового проекта 902-09-22.84 ЦНИИЭП инженерного оборудования, г. Москва, 1984.

9. ГОСТ 8020-90 Конструкции бетонные и железобетонные для колодцев канализационных, водопроводных и газопроводных сетей. ТУ, М.:Государственный строительный комитет СССР 1990.

10. В.И.Калицун. Водоотводящие сети и сооружения, М.:Стройздат, 1987.

11. Лукиных А.А., Лукиных Н.А., Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формулам академика Павловского, М.,Стройиздат, 1976.

12. Шатилин В.Д., Насосы для систем водоснабжения и канализации, Справочное пособие, Пермь 2000.

Размещено на Allbest.ru

...