Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Восточно-Казахстанский государственный технический университет имени Д.М. Серикбаева

Кафедра: "Рациональное использование водовоздушного бассейна и теплогазоснабжения"

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ

записка к курсовому проекту

На тему: "Инженерные сети"

Приняла: Акименко Н.Ю.

Выполнила: ст. гр. 10-ГТ-1

Гусева А.

Усть-Каменогорск 2013г

Содержание

• Введение
• 1. Водоснабжение
• 1.1 Определение расчётных расходов для системы водоснабжения
• 1.2 Определение расчетных расходов на хозяйственно-питьевые нужды населения
• 1.3 Определение расходов на полив и на неучтенные нужды
• 1.4 Определение противопожарных расходов
• 1.5 Определение расходов воды для промышленного предприятия
• 1.6 Определение параметров работы насосных станций
• 2. Расчет объема регулирующих емкостей
• 2.1 Определение числа насосов
• 2.2 Определение объема бака водонапорной башни
• 2.3 Определение объема резервуаров чистой воды
• 3. Подготовка водопроводной сети к гидравлическму расчету
• 3.1 Трассировка водопроводной сети
• 3.2 Определение удельных путевых и узловых расходов
• 3.3 Потокораспределение
• 4. Гидравлический расчет водопроводной сети
• 5. Определение свободных напоров в диктующих точках сети и построение пьезолиний
• 6. Водоотведение
• 6.1 Определение расчётных расходов для проектирования канализационных сетей
• 6.2 Трассировка канализационных систем
• 6.3 Гидравлический расчет канализационных сетей
• Список используемой литературы

Введение

Вода необходима для жизни. При проектировании зданий, особенно жилых, требуется, чтобы во все жилища без исключения подавалась вода в соответствии с их основными потребностями. Вместе с тем, существует проблема недостаточного количества чистой воды, и в связи с этим возникает необходимость рационального её использования. Любой населённый пункт ежедневно требует определённого количества свежей воды - на производственные нужды находящихся в нём промышленных предприятий, бытовые и питьевые нужды населения. Использованная вода отводится на очистные сооружения, подвергается очистки и сбрасывается в водные объекты.

В ходе данного курсового проекта решаются следующие задачи:

Водоснабжения населённого пункта:

- Определение потребности населённого пункта в свежей воде и выбор приемлемой схемы водоснабжения;

- Вычисление основных параметров необходимого оборудования для подачи и распределения воды (насосы, резервуары чистой воды, магистральные трубопроводы);

- Гидравлический расчёт водоотводящей сети;

- Построение продольного профиля водопроводной сети;

- Водоподготовка

Отвода и очистки образующихся сточных вод:

- Определение объёма сточных вод и их состава;

- Выбор схемы водоотведения и расчёт основных параметров движения сточных вод;

- Предложение схемы водоочистки и расчёт сооружений по очистке сточных вод;

Также в ходе данного курсового проекта рассматривается схема водоснабжения и водоотведения населённого пункта.

1. Водоснабжение

1.1 Определение расчётных расходов для системы водоснабжения

Система водоснабжения - представляет собой комплекс инженерных сооружений и коммуникаций, предназначенных для подачи воды потребителю в требуемом количестве, требуемом качестве и под требуемым напором.

Схемы систем водоснабжения для населенных пунктов выбираются из ряда условий: наличия водоисточника, рельефа местности и расположения населённого пункта, требований водопотребителя и др. Источником водоснабжения могут являться открытые водотоки и водоемы (реки, озера, водохранилища, моря) и воды подземных источников.

Классификация по виду водоисточника подразделяются на 2 группы:

- из поверхностных источников;

- из подземных источников.

Для забора воды из поверхностных источников устраивают береговой водозабор или русловой, комбинированный с сифонными линиями.

Водозабор - это гидротехническое сооружение, предназначенное для забора и приема воды из поверхностного источника.

При расположении забора из поверхностного источника необходимо соблюдать зоны санитарной охраны, которые состоят из трех поясов, первый пояс строгого режима, который подлежит ограждению и охране указывается на схеме системы водоснабжения населённого пункта, которая вычерчивается, соответственно применительно к заданным условиям. Пример схемы приведён на рисунке 1.



Рисунок 1 - Схема систем водоснабжения из поверхностных источников: 1-водозабор; 2-насосная станция первого подъема (н.ст.I п.); 3-очистные сооружения (О.С.); 4-резервуары чистой воды (РЧВ); 5-насосная станция второго подъема (н.ст.II п.); 6-водопроводная сеть потребителя; 7-водонапорная башня (ВБ); 8-всасывающие трубы н.ст.Iп.; 9-напорные трубопроводы (водоводы) н.ст.I п.; 10-всасывающие трубы н.ст.II п.; 11-напорные трубопроводы н.ст.II п. 12-зона строгого режима (1-ый пояс) для водозабора;13-зона строгого режима для 2,3,4,5-го поясов;

Н.ст. II п. работает равномерно в течении суток, т.е. подача н.ст.I п. Q будет cоставлять:

Q = =4,17% в час

т.к. работа очистной станции в основном регламентируется равномерно, состав сооружения очистной станции назначается в зависимости от производительности очистной станции, качества воды в источнике и требований к качеству воды потребителя.

Для выбора комплекса ОС основным моментом является мутность воды и цветность в природном источнике.

Расчётное количество воды, потребляемое городом, складывается из следующих расходов:

а) на хозяйственно-питьевые нужды населения и рабочих предприятий;

б) на нужды местной промышленности и неучтённые расходы;

в) на полив улиц и зелёных насаждений в населённых пунктах и территориях промышленных предприятий;

г) на производственные нужды промышленных предприятий.

1.2 Определение расчетных расходов на хозяйственно-питьевые нужды населения

Расчётный (средний за год) суточный расход воды Q_сут.ср. (м ³/сут) на хозяйственно-питьевые нужды в населённом пункте определяются по формуле:

где: n _- удельное водопотребление (л/сут.чел), принимаемое по таблице 1 /1/, в зависимости от степени благоустройства (дана в задании);

N _- расчётное число жителей в городе (чел.).

N=PF = 230*243,9 ? 56097 чел.

где: P - плотность населения, (чел/га)

F - площадь застройки (га), определяемая по плану города.

Учитывая неравномерность водопотребления в течении года и по часам суток, расчётные расходы в сутки наибольшего (Q_сут.max) и наименьшего (Q_сут.min) водопотребления определяются:

Q_сут.max = К_сут.max Q_сут.ср = 1,2*7292,61=8751,13 м ³/час

Q_сут.min = К_сут.min Q_сут.ср = 0,8*7292,61=5834,09 м ³/час

где: К_сут.max, К_сут.min - коэффициенты суточной неравномерности водопотребления.

К_сут.max = 1,1 1,3, К_сут.min = 0,7 0,9.

Часовые максимальные и минимальные расходы определяются по формулам:

Q_час.max = К_час.max Q_сут.max /24 = 1,48*8751,13/24=539,65 м ³/час

Q_час.min = К_час.min Q_сут.min /24=0,31*8534,09/24=75,36 м ³/час

где: К_час.max, К_{час.min -} коэффициенты часовой неравномерности (максимальный, минимальный) водопотребления, определяется по формулам:

К_час.max = _{max max} = 1,3*1,14=1,48

К_час.min = _{min min} = 0,5*0,61=0,31

где: _max, _{min -} коэффициенты учитывающие степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие условия;

_max = 1,2 1,4; _min = 0,4 0,6;

_max, _min - коэффициенты, учитывающие число жителей в населённом пункте, принимаются по таблице 1 /1/.

Таблица 1.1-Коэффициенты учитывающие число жителей в населённом пункте

число	до 0,1	0,15	0,2	0,3	0,5	0,75	1	1,5	2,5	4	6	10	20	50	100	300	1000
жителей																	и более
вmax	4,5	4	3,5	3	2,5	2,2	2	1,8	1,6	1,5	1,4	1,3	1,2	1,15	1,1	1,05	1
вmin	0,01	0,01	0,02	0,03	0,05	0,07	0,1	0,1	0,1	0,2	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,85	1

Расчётный максимальный и минимальный секундные расходы (q _сек.max,, q_{сек min}, л/сек) определяется по формулам:

q_сек.max = Q_час.max / 3,6 = 539,65/3,6=149,9

q_{сек min} = Q_{час min} / 3,6 = 75,36/3,6=20,93

Все расчёты по данному подразделу оформлены в таблице 2.

Таблица 2 - Определение расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды

№ района	Норма водопотребления qж, л/сут 1 чел	Коэффициенты
		Ксут max Ксут min	б max б min	в max в min	Кч max Кч min
1	2	3	4	5	6
1	170	1,2 0,8	1,3 0,5	1,14 0,61	1,48 0,31
Расходы воды
суточные	часовые	секундные
Qср. сут, м3/сут	Qсут. max м3/сут	Qсут. min, м3/сут	qч max, м3/ч	qч min, м3/ч	qc max,л/с	qc min,л/с
7	8	9	10	11	12	13
7292,61	8751,13	5834,09	539,65	75,36	149,9	20,93

1.3 Определение расходов на полив и на неучтенные нужды

Расход воды на неучтённые нужды (составляет 10-20% от суммарного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды Q_н.р, м ³/сут) населённого пункта, (принимаются 15%)

Q_н.р = (0,10,2) Q_сут.max =0,15•8751,13= 1312,67

Определение расходов воды на полив. Расход воды на полив зелёных насаждениё, улиц, площадей Q_пол, м ³/сут можно определить:

Q_пол = N q_п = 56097*80 = 4487,76

где: N - число жителей в городе;

q_п - удельный среднесуточный расход воды на полив в расчёте на одного жителя (50 90 л/сут).

1.4 Определение противопожарных расходов

Расход воды на наружное пожаротушение Q_пож (л/сут) и количество одновременных пожаров в населённом пункте, принимают согласно таблицы 5 /1/, на тушение пожара внутри зданий оборудованных пожарными кранами по таблице 1.2 /2/.

Q_пож = n_н q_н + n_в q_в = 2 *35+2,5*2=75

где: n_н - количество наружных пожаров;

n_{в -} количество внутренних пожаров;

q_{н -} норма расхода воды на тушение наружного пожара;

q_в - норма расхода воды на тушение внутреннего пожара.

1.5 Определение расходов воды для промышленного предприятия

Суточные расходы воды на промышленном предприятии складываются из:

а) расходов на хозяйственно-питьевые нужды работающих;

б) душевые расходы;

в) расходов на производственные нужды предприятия.

Расчётный расход на хозяйственно-питьевые нужды за смену в холодном (Q_х, м³/см) и горячем (Q_г, м³/см) цехах определяется по формулам:

Q_{Х 1} = n_х q_х / 1000=300*25/1000=7,5 м³/см

Q_{Х 2} = n_х q_х / 1000=100*25/1000=2,5 м³/см

Q_{Г 1} = n_г q_г / 1000 =200*45/1000=9 м³/см

Q_{Г 2} = n_г q_г / 1000 =80*45/1000=3,6 м³/см

где: n_х и n_г - число работающих в холодном и горячем цехах (чел);

q_х и q_г - норма водопотребления на одного рабочего в смену в холодном и горячем цехах (q_х = 25 л/см, q_г = 45 л/см).

Расчётный душевой расход воды определяется:

Q_{душ 1} = q_д.с. m_д.с. 45 / 1000 60=500*10*45/1000*60=3,75

Q_душ = q_д.с. m_д.с. 45 / 1000 60=180*15*45/1000*60=1,35

где: q_д.с. - расход воды на дну душевую сетку, q_д.с.= 500 л/с;

m_д.с. - число душевых сеток;

m_д.с.1= N / n=500*0,2/10=10

m_д.с.2= N / n=180*0,2/10=3,6

где: N - число рабочих пользующихся душем (чел);

n - расчётное количество человек на одну душевую сетку (315).

Расход воды на производственные нужды (Q_пр, м ³/сут) определяется по формуле:

Q_{пр 1} = n М=160*1,61=257,6

Q_{пр 2} = n М=90*1,61=144,9

где: n - количество воды, приходящейся на единицу вырабатываемой продукции.

М - объём выпускаемой продукции в сутки.

Суммарное распределение расходов воды по часам суток всеми водопотребителями сводится в таблицу 3 (Приложение А)

Распределение максимально-суточного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды по часам суток производят в зависимости от максимального коэффициента часовой неравномерности (К_час.max), определённым по таблице 4.

Распределение хозяйственно-питьевых расходов воды для промышленного предприятия по часам смены принимают в зависимости от коэффициента часовой неравномерности: для холодных цехов К_час.max = 3,0, для горячих цехов К_час.max = 2,5, определённым по таблице 5.

Таблица 4 - Распределение расходов по часам суток

Часы суток	Часовой расход, в % от суточного, при Кч.max, равном
	1,45-1,50
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24	1,8 1,8 1,6 1,7 3,0 3,7 4,4 5,2 6,0 6,1 6,0 5,9 4,9 4,9 5,3 5,7 5,7 5,3 4,9 4,5 4,1 3,3 2,4 1,8
Всего	100

Таблица 5 - Водопотребление по часам смены на хозяйственно- питьевые нужды цехов промышленных предприятий

Часы смены	Кчас.maх	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8
Расход	2,5	12,05	12,05	12,05	12,05	12,05	12,05	12,05	16,65
в %	3,0	6,25	12,5	12,5	18,75	6,25	12,5	12,5	18,75

1.6 Определение параметров работы насосных станций

Насосная станция 1-го подъёма в течении суток работает равномерно с подачей 4,17% в час. Это связано с тем, что насосная станция подаёт воду непосредственно на О.С., работа которой обычно принимается равномерно в течении суток с целью обеспечения эффективной работы очистки воды.

Подачу насосной станции 2-го подъёма намечают исходя из максимального приближения подачи насосной стации к графику водопотребления с той целью, чтобы максимально сократить регулирующий объём бака ВБ, и в целом ёмкость ВБ. В проектировании обычно принимается работа насосной станции 2-го подъёма в 2 - 3 ступени, допускается в 5 - 6 ступеней. Если при многочисленно выбранных вариантах расчёты, регулирующей ёмкости ВБ и её полные ёмкости показывают, что она составляет более 800 мі, то в проектировании принимают безбашенную систему. В этом случае необходимо вновь пересмотреть график работы Н.ст.ЙЙ п. и принять её подачу в час максимального водопотребления равной величине водопотребления в этот час, т.к. избыток воды в этот час при безбашенной системе некуда девать. Подбор графика осуществляется расчётно-графическим способом с указанием снижающих коэффициентов подачи воды.

На насосной станции насосы могут работать по двум схемам:

1. Последовательное включение насосов в работу. В этой схеме передаётся один и тот же расход, а напор после каждой ступени насосов возрастает.

2. Параллельная схема включения насосов в работу. В этой схеме напор после каждой ступени насосов остаётся постоянным, а расход с каждым включением в работу нового насоса увеличивается на величину расхода подаваемого этим насосом за вычетом расхода при одновременно действующих нескольких насосах на одну сеть.

Рисунок 2 - Ступенчатый график водопотребления города по часам суток: 1-график водопотребления; 2 - график работы насосной станции 1 подъема (н.ст. Iп); 3- график работы насосной станции 2 подъема (н.ст.IIп)

При двух работающих насосах снижение в подаче расхода воды составляет 10-11%, при трёх работающих насосах снижение составляет 15-18%, при четырёх насосах - 20-22%, но за сутки общая сумма подачи всех ступеней насосов должна составлять 100%, если после предварительных расчётов эта величина не составляет 100% (больше или меньше) - необходимо довести до 100% путём перерасчётов, используя допустимый % снижения подачи воды.

2. Расчет объема регулирующих емкостей

Водонапорная башня и резервуар чистой воды относятся к запасно-регулирующим ёмкостям. ВБ содержит регулирующий и противопожарный запасы, РЧВ содержит регулирующий и противопожарный запасы, а также запасы на собственные нужды очистной станции.

Для определения регулирующей ёмкости ВБ рассматривают график водопотребления и график Н.ст.ЙЙ п.

Для определения остатка воды в ВБ необходимо наметить час, когда бак в башне будет пустым. Обычно таким часом является последний час нескольких подряд смежных часов расхода воды. При неправильном определении "0" в графе "Остаток в ВБ" могут появиться отрицательные числа. При однократном изменении знака на "минус" максимальный остаток в ВБ принимают по сумме наибольших чисел, взятых с "минуса" на "плюс" по абсолютной величине. В других случаях, если знак многократно меняется необходимо изменить час, когда бак пустой.

2.1 Определение числа насосов

водоснабжение насосный резервуар напор

Определение числа насосов (N) на насосной станции II подъёма определятся следующим образом. Из таблицы 3 выбирается максимальная и минимальная производительность станции. Определение количества ступеней:

Р_нас.IIп=P_max-(0,1-0,15)=5,02-0,12=4,9

Производительность нескольких насосов 2,3. . . n определяется:



где: n - число работающих насосов

К₁-выбирается из таблицы 6

Таблица 6 - Определения коэффициента K_1.

Всего насосов, N	Число работающих насосов (n)
	1	2	3	4	5	6
2	1,2	1	-	-	-	-
3	1,3	1,18	1	-	-	-
4	1,35	1,2	1,12	1	-	-
5	1,4	1,23	1,15	1,08	1	-
6	1,45	1,3	1,2	1,1	1,05	1

2.2 Определение объема бака водонапорной башни

Полный объем (W^о.б._пол, м³) бака водонапорной башни складывается из регулирующей (аккумулирующей) ёмкости (Wper) и запаса воды (Wпож), рассчитанного на 10-минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожаров при одновременном максимальном расходе воды на другие нужды, согласно п.9.5, 9.6 /1/.

W^о.б._пол= W per + W пож=611,48+22,5=633,98

При этом определяется приток в бак водонапорной башни в часы превышения подачи н.ст. II п. над водопотреблением, расход из бака в часы превышения водопотребления над подачей п.ст. II п. При определении регулирующей емкости бака назначается час суток, когда в баке вода отсутствует (обычно это час после нескольких часов разбора воды из бака). Максимальное значение остатка в процентном отношении (А %), является величиной для определения регулирующей емкости (W per)

W per=

где УQ_гор - суммарный максимальный суточный расход воды в целом по городу.

Если при работе получаются отрицательные и положительные значения, то значение А% в формуле при определении Wper равно сумме абсолютных значений наибольшей положительной и наибольшей отрицательной величин данной графы.

С учетом способности центробежных насосов II подъема к саморегулированию (увеличению подачи воды при уменьшении напора и, наоборот, уменьшение подачи воды при увеличении напора) рекомендуется уменьшить регулирующую емкость бака башни по сравнению со значением вычисленным по формуле: на 10-15 % при расположении башни в начале сети и на 30-40 % для сети с контррезервуаром.

Неприкосновенный противопожарный запас воды в баке башни W_пож в течении 10 минут определяют по формуле;

W_пож=

где q _нар - расчетный расход воды на наружное пожаротушение, л/с;

q _вн- расчетный расход воды на внутреннее пожаротушение, л/с

Полная емкость бака водонапорной башни W_пол не должна превышать 2-6 % расчетного суточного водопотребления УQ_гор. Вместимость типовых бесшатровых водонапорных башен составляет: 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300, 500, 800 м ³. В данном случае вместимость принята 800м³.

Таблица 7 - Определение ёмкости водонапорной башни

Часы суток	Водопотребление городом, %	Подача насосами II п. %	Расход из бак, %	Приток в бака, %	Остаток в баке, %
1	2	3	4	5	6
0-1	4,16	3,17	0,61		1,96
1-2	4,16	3,17	0,60		1,36
2-3	4,16	3,17	0,44		0,92
3-4	4,16	3,17	0,52		0,4
4-5	4,16	4,91		0,18	0,58
5-6	4,16	2,10	0,86		0,28
6-7	4,17	3,17	0,35		0,63
7-8	4,17	4,90		0,74	0,11
8-9	4,17	4,90	0,01		0,1
9-10	4,17	4,90	0,09		0,01
10-11	4,17	4,90	0,01		0
11-12	4,17	4,91		0,07	0,07
12-13	4,17	4,91		0,88	0,95
13-14	4,17	4,91		0,88	1,83
14-15	4,17	4,91		0,56	2,39
15-16	4,17	4,91		0,23	2,62
16-17	4,17	4,91		0,27	2,89
17-18	4,17	4,91		0,62	3,51
18-19	4,17	4,91		0,94	4,45
19-20	4,17	3,17	0,48		3,97
20-21	4,17	2,10	1,23		2,74
21-22	4,17	4,91	0,11		2,63
22-23	4,16	4,91		0,60	3,23
23-24	4,16	3,17	0,66		2,57
Итого	100	100	У=5,97	У=5,97

Окончательные размеры бака водонапорной башни определяют по данным типовых проектов исходя из соотношения:

=0,7-0,8

где Н_в - высота столба воды в баке, м

Д- диаметр бака, м

Н_в= (0,7-0,8)·Д=0,7 •11,5=8,05м.

Д= 1,22 ·³=

Где W^тип_пол - типовая емкость бака, принятая при расчете.

Строительная высота бака равна:

Н_стр=Н_в+(0,5-1) =8,05+0,75=8,8 м.

2.3 Определение объема резервуаров чистой воды

Полная емкость резервуаров чистой воды определяется как сумма аккумулирующего объема (W_per, м³) объема для хранения неприкосновенного противопожарного запаса (W_пож) и запаса на собственные нужды очистной станции (W с.н.)

W= W_рег+W_пож+Wс.н. = 1064,08+1573,75+361,11=2998,94 м³

Регулирующую емкость РЧВ определяют по совмещенным ступенчатым или интегральным графикам работы насосных станций I и II подъемов.

Wрег =

где Б % - максимальное значение остатка в графе 6 таблицы 8.

Противопожарный запас рассчитывается на три часа согласно п.2.24 /1/

W_пож=

где - n_вн, n_н количество одновременных наружных и внутренних пожаров в соответственно q_вн, q_н - расход воды на I пожар. Определенные по п 2.12--2.17, 2.20, 2.22, 2.23 /1/

W_хоз - наибольший трехчасовой хозяйственный запас воды, который определяется по таблице 3 графы 14 (подряд три наибольших расхода) за вычетом расхода воды на промышленном предприятии на поливку территории, прием душа, согласно п.2.21 /1/.

Wс.н. - объем воды на собственные нужды, который принимается как (3 ч4) % от расхода воды в сутки максимального водопотребления (Уq_гор) на станциях очистки при повторном использовании промывной воды и 10-14 % для станций без повторного использования воды.

Согласно п.9.21 /1/ общее количество Р.Ч. В. в одном узле должно быть не менее двух. При выключении одного резервуара в остальных должно хранится не менее 50 % полного объема (W пол).После вычисления полного объема Р.Ч. В. и базируясь на требовании п.9.21 /1/ назначают количество типовых резервуаров, емкость которых находится в пределах: 1000, 2000, 3000, 6000, 10000, 20000 м³.

Таблица 8 - Определение ёмкости резервуаров чистой воды

Часы суток	Подача н.ст.1 п.,%	Подача н.ст.2 п.,%	Поступление в РЧВ, %	Расход из РЧВ, %	Остаток в РЧВ, %
1	2	3	4	5	6
0-1	4,16	3,17	0,99		3,56
1-2	4,16	3,17	0,99		4,55
2-3	4,16	3,17	0,99		5,54
3-4	4,16	3,17	0,99		6,53
4-5	4,16	4,91		0,75	5,78
5-6	4,16	2,10	2,06		7,84
6-7	4,17	3,17	1	0,73	8,84
7-8	4,17	4,90		0,73	8,4
8-9	4,17	4,90		0,73	7,38
9-10	4,17	4,90		0,73	6,65
10-11	4,17	4,90		0,73	5,92
11-12	4,17	4,91		0,74	5,18
12-13	4,17	4,91		0,74	4,44
13-14	4,17	4,91		0,74	3,7
14-15	4,17	4,91		0,74	2,96
15-16	4,17	4,91		0,74	2,22
16-17	4,17	4,91		0,74	1,48
17-18	4,17	4,91		0,74	0,74
18-19	4,17	4,91		0,74	0
19-20	4,17	3,17	1		1
20-21	4,17	2,10	2,07		3,07
21-22	4,17	4,91		0,74	2,33
22-23	4,16	4,91		0,75	1,58
23-24	4,16	3,17	0,99		2,57
Итого	100	100	11,08	11,08

3. Подготовка водопроводной сети к гидравлическму расчету

3.1 Трассировка водопроводной сети

Трассировка водопроводной сети - это геометрическое начертание сети в плане. Проектируемые водоводы и водопроводная сеть должны обеспечивать подачу и распределение потребителям требуемого количества воды под требуемым напором в соответствии с режимом работы сети.

Схема расположения и длина водоводов зависят от расположения водозабора с учетом зоны санитарной охраны, н.ст. I п., очистных сооружений и н. ст. II п.

Трассировка водопроводной сети зависит от следующих факторов: конфигурации территории населенного пункта и его планировки; расположения крупных водопотребителей; рельефа местности; напорных регулирующих емкостей; наличия естественных и искусственных преград и т.д.

Линии водопроводной сети разделяют:

- на транзитные магистрали для транспортирования воды от точки питания сети к наиболее удаленным ее точкам и более коротким путем;

- бестранзитные магистрали (перемычки), которые большую часть времени выполняют в основном роль распределения линий, однако в периоды аварии по ним транспортируются большие транзитные расходы воды;

- распределительные линий диаметром 100 - 150 мм, которые служат ля транспортирования воды от магистралей к вводам в здания и к наружным гидрантам водопроводов.

Сначала трассируют транзитные магистрали, а затем бестранзитные магистрали.

Водопроводную сеть разбивают на расчетные участки, ограниченные узлами.

Узлы намечают в местах соединения магистральных водопроводных линий, в точках подключения водоводов к магистральной водопроводной сети, в точке подключения водонапорной башни, в местах подключения сосредоточенных расходов воды (промпредприятия).

При этом расстояние между узлами должно быть в пределах от 300 до 800 м, допускается до 1000 -1200 м для бестранзитных магистралей.

При длине водопроводной линии более 1000 м и отсутствии на нем точки, где назначение расчетного узла является обязательным, на такой линии назначается дополнительный узел, делящий линию на два примерно одинаковых по длине участка.

3.2 Определение удельных путевых и узловых расходов

В соответствии с масштабом генплана населенного пункта вычисляют длины расчетных участков магистральной сети и затем определяют сумму длин линий.

В сумму длины не включается водоводы от насосной станции, от водопроводной башни и промпредприятий до соответствующих их точек подключения к водопроводной кольцевой сети.

Для расчётного случая (часа максимального водопотребления), вычисляют удельный расход q_уд (л/с на м) по формуле:

где Уq_гор, - сумма расходов воды по городу (хозпитьевые расходы, неучтенные расходы, расход воды на полив) для характерного расчетного случая (для часа максимального водопотребления), без учета расхода воды идущего сосредоточено (транзитом) по водопроводной сети (на промпредприятие) л/с;

Путевой расход (суммарная отдача воды с каждого участка сети) Q_{n, (}л/с) определяется по отдельным участкам сети для максимального водопотребления по формуле:

Q_n= q_уд l

где l - длина участка сети (м).

При расчетах должно выполняться условие:

У q_гор= У Q_n

где У Qn - сумма путевых расходов, л/с;

Узловой расход равен полу сумме величин путевых отборов из участков сети, примыкающих к данному узлу:

q_узл = 0,5 У Q_n

Таким образом, производят замену путевых расходов на узловые. Вследствие такой замены, равномерно распределенного отбора, расчетные расходы на расчетных участках сети не изменяются. Расчеты оформлены в таблице 9. При этом должны быть осуществлена проверка:

У q_узл = У Q_n

Таблицы 9- Определения путевых и узловых расходов

№ участка	длина, м	Qуд	Qп	№ узла	№участка	Q пут	Q уд
1-2	1050	0,028119007	29,52	1	1-2	29,52	25,55
2-3	690		19,41		1-5	21,65
3-4	750		21,09	2	2-1	29,52	29,38
4-5	580		6,31		2-3	19,41
5-1	770		21,65		2-7	9,84
2-7	350		9,84	3	3-2	19,41	20,25
7-6	1020		28,68		3-4	21,09
6-4	700		19,68	4	4-5	16,31	28,54
					4-6	19,68
					4-3	21,09
				5	5-1	21,65	18,98
					5-4	16,31
				6	6-4	19,68	24,18
					6-7	28,68
				7	7-2	9,84	19,26
					7-6	28,68
	?= 5910		?= 166,18				?= 166,18

3.3 Потокораспределение

Распределение воды по водопроводным сетям выполняется на основании соблюдения 1-го закона Кирхгофа, а именно: расход воды, приходящий к узлу равен расходу воды, выходящему из узла. Для осуществления гидравлического расчета, составляются отдельные схемы сети, на которые наносят: узловые расходы (стрелкой и цифрой), сосредоточенные расходы, расходы водоводов от насосной станции II-го подъема до сети, расходы на участке от сети до водонапорной башни.

На схеме сети производят предварительное потокораспределение расходов, намечая стрелками направление движения воды по каждой из водопроводных линий. При этом необходимо учитывать, что количество воды приходящей к узлу, должно быть равно количеству воды, выходящей из узла плюс узловой расход - первый закон Кирхгофа.

В водопроводной сети баланс водопотребления и водоподачи для режима максимального водопотребления проверяется по формуле:

Q_{нст II п} = УQ_гор + У Q_с - Q_вб

УQ_соср= (604,40-598,26) / 3,6 = 1,71 л/с

Q_вб = (0,11*12037,08) / 100*3,6 = 3,72 л/с

Q_{нст II п} = (4,91*12037,08) / 100*3,6 = 164,17 л/с

УQ_гор = 598,26/3,6=166,18 л/с

где Q_{нст II п},Q_вб, Q_с - соответственно, подача насосной станцией II-го подъема, водонапорной башни и сосредоточенный расход в данный час.

Для осуществления гидравлического расчета, составляются отдельные схемы сети, на которые наносят: узловые расходы (стрелкой и цифрой), сосредоточенные расходы, расходы водоводов от насосной станции II-го подъема до сети, расходы на участке от сети до водонапорной башни. Расчетная схема данного участка представлена на рисунке 3.При проверке должно выполняться следующее условие:

Q_{нст II п} = УQ_гор + У Q_с - Q_вб

164,17=166,18+1,71-3,72

Рисунок 3 - Расчетная схема водопроводной сети

4. Гидравлический расчет водопроводной сети

Целью гидравлической увязки сетей является определение потерь напора на участках сети, при этом потери напора должны быть оптимальными (истинными) при которых, напор подаваемый насосами 2-го подъёма будет также оптимальным.

Гидравлическую увязку сети можно выполнять по 2-мя способами:

1) метод Лобачёва-Кросса;

2) метод Андрияшева.

В основе этих методов лежит 2-й Закон Кирхгофа, который гласит: сумма потерь напоров в кольце или в рассматриваемом контуре должна равняться "0", т.е. Дh = 0, где Дh - сумма потери напора в рассматриваемом кольце или контуре с учётом знаков потерь напора на расчетных участках сети. На участках, где поток направлен по часовой стрелке потерям присваивается "+", а на участках где поток направлен против часовой стрелки "-". Если Дh < ⁺_- 0,5 м, то гидравлическую увязку не производят, а если Дh < ⁺_- 0,5 м. - следует провести гидравлическую увязку. Для этого определяют невязочный расход воды по формуле:

где h - сумма потерь напора в контуре без учёта знака потерь напора в участке сети, м;

q_ср - средний расход, л/с;

q_ср = q / n

где q - сумма расходов воды по участкам сети, входящих в рассматриваемое кольцо, л/с;

n - количество участков сети, входящих в кольцо;

h- невязка потерь напора в кольце, м.

Результаты увязки сети можно наносить непосредственно на схемы сети, или оформить в виде таблицы 10. На расчётной схеме сети наносят диаметр труб (d, мм) для каждого участка, длину участка (l, м), расчётный расход воды на участке (q, л/с), потери напора на участке (h, м), скорость движения воды (, м/с), невязку в каждом кольце и по внешнему контуру ( h, м). Все расчеты сведены в таблицу 10 (Приложение В).

5. Определение свободных напоров в диктующих точках сети и построение пьезолиний

Выполняется расчет водоводов от Н.ст.ЙЙп. до сети, от водонапорной башни до сети, от П.П до сети. При данных расчетах принимаются чугунные трубы. Все расчеты представлены в таблице 11.

Таблица 11 - Гидравлический расчет водоводов

водовод	Q л/с	50% Q	l, м	d,мм	Vм/с	i	h
От РЧВ до НС2	82,09	1,05	1000	300	1,13	0,00645	7,1
От НС2 и всасыв	164,17	82,09	50	400	1,30	0,0059	0,47
От ВБ	1,86	0,93	400	80	0,52	0,00854	3,76

Для построения графиков пьезометрических линий выявляют диктующую точку - наиболее удалённую по ходу движения воды от основного водопитателя (насосная станция второго подъёма) и наиболее высоко расположенная по рельефу местности, по сравнению с другими точками сети.

Для построения пьезометрических линий, на час максимального водопотребления, выбираем диктующий путь и диктующую точку. Построение пьезолиний проводим по маршруту (диктующий путь): 6 - 1 - 2 - 3 - ВБ. В качестве диктующей точки принимаем точку схода потоков № 3.

Пьезометрическую линию начинают строить для часа максимального водопотребления, откладывая в диктующей точки сети от поверхности земли требуемый напор (Н_св.тр, м) определённый по формуле:

Н_св.тр = 10 + 4(n - 1)=10+4(5-1)=26

где n - число этажей;

10 - свободный напор для одноэтажной застройки при нормальной работе сети, м;

4- напор на каждый последующий этаж, м.

Пьезометрическая отметка диктующей точки будет равна:

П ₃ (дт) = Z₃ (дт, геодезическая отметка) + Н_св (свободный напор)

Определяем пьезометрическую отметку в месте расположения ВБ по формуле:

П^низ_ВБ = П ₃ + h^дт-вб 115,81+3,76=119,57м.

Общая высота водонапорной башни:

Н^ВБ_ств. = П^низ_{ВБ -} Z_ВБ = 119,57-69,14 = 50,43м.

Определяем высоту ВБ:

Н_В.Б.ств = Н_св.тр + h_д.т-В.Б. - (Z_В.Б. - Z_д.т.)

где: h_д.т-В.Б - сумма потерь напора от диктующей точки до водонапорной башни, м;

Z_В.Б - геодезическая отметка расположения водонапорной башни, м;

Z_д.т. - геодезическая отметка расположения диктующей точке;

Н_В.Б.ств=26+19,04-(69,14-64,5)=40,4 м

Определяем требуемый напор Н.ст.ЙЙп.:

Н_н.ст.II = Н_св.тр + h_с + h_нап + h_вс.+ (Z_д.т - Z_РЧВ)

где: h_с - сумма потерь напора в водопроводной сети от диктующей точки до точки подключения напорных водоводов насосной станции второго подъёма;

h_нап- сумма потерь напора в напорных водоводах насосной станции второго подъёма;

Н_н.ст.II =26+40,16+7,1+0,47+(64,5-58,82)= 79,41м

h_нап = 1,1 i l

где l - длина напорных водоводов, м (1-1,5 км);

i - потери напора на 1 м трубопровода в зависимости от производительности нс.II подъёма;

h_вс - потери напора во всасывающих трубопроводах

h_вс = i l + v²/ 2g

где - сумма местных сопротивлений всасывающего трубопровода;

v - скорость движения воды во всасывающем трубопроводе /1/;

Z_{РЧВ -} отметка уровня воды в РЧВ, условно можно принять на 2-3 м ниже геодезической отметки расположения РЧВ.

6. Водоотведение

Под канализацией понимают комплекс инженерных сооружений предназначенных для сбора, отведения, транспортировки с дальнейшей очисткой сточных вод и обеззараживанием их перед сбросом в водоем, использовании в сельском хозяйстве или оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий.

Канализационная сеть прокладывается между красной линией застройки и проезжей частью дороги.

Под системами канализации населенных мест понимают совместное или раздельное отведение сточных вод трех категорий: хозяйственно-бытовых, производственных и дождевых, исходя из этой классификации различают следующие системы:

- полную раздельную;

- неполную раздельную;

- полураздельную;

- комбинированную.

Часть канализируемой территории, ограниченную линиями водоразделов, называют бассейном канализации.

В курсовой работе принимается полная раздельная система водоотведения. Так как водоотводящая сеть работает при самотечном режиме с частичным наполнением сечения трубопровода, то решение схемы сети зависит от рельефа местности, грунтовых условий и расположения водоёма. Главный коллектор обычно прокладывают вдоль берега реки, уличные коллекторы и коллекторы бассейнов водоотведения прокладывают по пониженным местам. Площадка для очистных сооружений проектируется ниже по течению реки.

Санитарно-защитная зона от границ жилой застройки до территории очистной станции принимается не менее 300-500 м, при расходе от 5 до 50000 м³/сут.

6.1 Определение расчётных расходов для проектирования канализационных сетей

Расходы от населённого пункта складываются из расходов от жилой застройки, промышленных предприятий и коммунальных учреждений (бани, школы, прачечные и т. д.).

Размеры и параметры работы самотечных трубопроводов определяются на основании расчётных расходов сточных вод. При определении этих расходов используются понятия транзитного, попутного, бокового расходов.

На рисунке представлена схема, иллюстрирующая методику определения расхода для участков сети.

Рисунок 4 - Схема к определению расчётных расходов.

Транзитный расход q_тр - расход на предшествующем расчётном участке (уч.4-5); боковой расход q_бок - расход, поступающий с боковой ветки (уч. 3-5); попутный расход q_п - расход поступающий с примыкающего квартала (кв. 7) рисунок 4.

При определении расчётного расхода общий коэффициент неравномерности вводится только на общий средний расход. Поэтому вначале определяются средние выше упомянутые расходы по формуле:

q = q₀ F

где F - площадь квартала, га;

q₀ - модуль стока - расход с единицы площади жилого

квартала, л/с га;

q₀ = P q_ж / 24 3600

q₀ = P q_ж / 24 3600 = 350*130/24*3600=0,53

где q_ж - удельное водоотведение бытовых сточных вод,

принимается равным удельному водопотреблению /1/, л/с чел.

P - плотность населения, чел/га.

Расчетный расход сточных вод на П.П (Q, л/с) определяется по формуле:

Q = q_бок + q_п + q_тр К_max.общ + q_соср

где К_max.общ - максимальный коэффициент общей неравномерности,

принимается в зависимости от среднего расхода по табл.2 /8/;

q_соср - расход воды от промышленного предприятия в максимальную смену, л/с;

q_соср = q_х.б + q_д + q_пр

q_соср = 604,40-598,26=6,14/3,6= 1,71 л/с

где q_{х.б -} расход воды на хозбытовые нужды работающих в

максимальную смену, л/с;

q_х.б = (25 N₁K₁+ 45 N₂ K₂) / T 3600

где N_1, N_{2 -} соответственно число работающих в холодном и горячем цехах в максимальную смену, чел;

25,45 - удельное водоотведение на одного работающего, л/см,

соответственно в холодном и горячем цехах;

K_1, K₂ - коэффициенты часовой неравномерности, соответственно для холодного и горячего цехов (K₁=3; K₂ = 2,5);

Т - продолжительность смены - восемь часов.

q_д - расход воды душевых сточных вод в максимальную смену;

q_д = 500m_д45 / 100060

где 500 - расход воды через о...