Нормы хозяйственно-питьевого потребления воды

Степень благоустройства районов жилой застройки	Нормы хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов на одного жителя (среднесуточные за год), л/сут
Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией ( без ванн) То же (с ваннами и местными водонагревателями) То же (с централизованным горячим водоснабжением) Застройка зданиями, в которых водопользование осуществляется из водоразборных колонок	125–160 160–230 230–350 30–50

На основании данных о нормах водопотребления, сведений о расчетном числе жителей и потребности в воде промышленных предприятий, забирающих воду из городского водопровода, может быть определено полное среднее расчетное количество воды, которое должно быть подано городу в течение суток.

На хозяйственно-питьевые и бытовые нужды населения средние суточные расходы воды Q равны, м³/сут:

Q = q_срN,

где q_ср – средний за год расчетный расход воды на одного жителя, принимаемый в соответствии с действующими СНиП; N – расчетное число жителей.

Расчетные объемы водопотребления промышленных объектов определяются на основании технологических расчетов.

Суточная неравномерность потребления воды характеризуется коэффициентами суточной неравномерности К^сут_макс, и К^сут_мин.

Максимальный коэффициент суточной неравномерности К^сут_макс представляет собой отношение суточного расхода в дни наибольшего водопотребления Q^сут_макс к среднему суточному расходу за год Q:

К^сут_макс = О^сут_макс /Q.

Минимальный коэффициент суточной неравномерности К^сут_мин – это отношение суточного расхода в дни наименьшего водопотребления (Q ^сут_мин к среднему суточному расходу за год:

К^сут_мин= Q^cут_мин/Q.

Эти коэффициенты, учитывающие уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, принимаются равными:

К^сут_мин = 1,1 – 1,3; К^сут_макс = 0,7 – 0,9.

Они получены в результате анализа неравномерности водопотребления в действующих водопроводах.

Максимальный суточный расход. Q^сут_макс= К^сут_макс∙ Q является основным расчетным расходом, на который должна быть рассчитана система водоснабжения. Однако следует помнить, что потребление воды в течение суток также неравномерно. Степень неравномерности расходования воды зависит от числа жителей в населенном пункте, а также от благоустройства зданий, условий работы предприятий и других местных условий.

Режим водопотребления в течение суток определяется по результатам наблюдений за действующими системами водоснабжения. Они могут быть представлены в табличной, интегральной, аналитической или графической форме.

На рис. 2.32 приведен пример ступенчатого графика водопотребления. По оси ординат этого графика отложены значения часового расхода воды в процентах суточного расхода.

Рис. 2.32. Ступенчатый график водопотребления и подачи воды

Часовая неравномерность потребления воды характеризуется максимальным и минимальным коэффициентами часовой неравномерности К^час_макс и К^час_мин, равными:

К^час_макс = Q^час_макс / Q^час_{ср ;}

К^час_мин=Q^час_мин Q^час_мин.

По данным опыта работы эксплуатируемых городских водопроводов, в СНиП даны рекомендации для приближенного определения К^час_макс и К^час_мин по формулам:

К^час_макс = а_максβ_макс

К^час_мин,=α_минβ_мин

где α – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и др.; β – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте.

Значения этих коэффициентов регламентированы СНиП. Потребление воды изменяется также в пределах каждого часа. Однако для упрощения расчетов этим фактором пренебрегают.

Неравномерность водопотребления на промышленных предприятиях зависит от технологии производства.

Большинство потребителей получает воду на некоторой высоте над поверхностью земли. Это требует создания в сети в месте присоединения ввода напора, достаточного для подъема воды на заданную высоту, носящего название свободного напора Н_св:

Н_св = Н_г +h_пот + Н_ост,

где Н_г – геометрическая высота подъема воды от поверхности земли до самой высокой водоразборной точки, м; h_пот – потери напора во внутренней сети, водомерном узле и вводе, м; Н_{ост –} остаточный напор у диктующего прибора, м.

Геометрическая высота подъема воды Н_г, м, определяется по формуле

Н_г = Н_пл +(n – 1)H_эт + H_пр,

где Н_{пл –} превышение отметки пола первого этажа над поверхностью земли (планировочная высота); п – число этажей в здании; Н_{эт –} высота этажа здания; Н_пр – высота расположения диктующего прибора над полом.

Для предварительных расчетов свободный напор при одноэтажной застройке принимают равным 10 м, а при большей этажности прибавляют по 4 м на каждый этаж.

На промышленных предприятиях свободный напор определяется технологическим процессом.

Зная режим водопотребления, можно установить режим подачи воды и режим работы отдельных сооружений.

Режим работы насосной станции II подъема может быть равномерным или по ступенчатому графику. При равномерном режиме насосы работают равномерно в течение суток, подавая средний часовой расход. При ступенчатой работе возможны два случая: первый предусматривает подачу воды насосами в полном соответствии с графиком водопотребления и тогда необходимость в водонапорной башне отпадает. Во втором случае насосы, установленные на станции, в часы максимального водопотребления подают меньшее по сравнению с требуемым количество воды, а в часы минимального водопотребления несколько больший расход. Несовпадение в отдельные часы количеств воды, подаваемой насосной станцией и забираемой жителями, компенсируется работой водонапорной башни.

Для регулирования неравномерности работы насосных станций кроме водонапорных башен в системах водоснабжения могут использоваться и другие сооружения – контррезервуары, узлы регулирования.

Насосная станция I подъема, как правило, работает равномерно. В этом случае получаются наименьшая мощность насосной станции и наименьшие размеры непосредственно связанных с ней водоприемных и очистных сооружений.

Для увеличения подачи воды в город во время пожара на станции II подъема включаются специальные пожарные насосы в дополнение к обычно работающим или вместо них.

Основные сведения по расчету водопроводных сетей и сооружений

Гидравлический расчет водопроводных сетей выполняют с целью

• определения потерь напора в них,

• диаметров труб участков сети.

Потери напора необходимо знать для определения высоты водонапорной башни и напора насосов.

Водопроводная сеть должна быть рассчитана на случаи наибольшего водопотребления, и момента пожара, совпадающего по времени с часом максимального водопотребления. Кроме того, СНиПом предусматриваются и другие расчетные случаи.

При определении диаметров труб линий сети необходимо вычислить расчетные расходы воды для этих линий, т.е. количество воды, которое будет протекать по ним в расчетные периоды работы системы.

В городских водопроводных сетях принимается схема равномерного распределения отбора воды на хозяйственно-питьевые нужды населения. Расходы воды крупных предприятий рассматриваются как сосредоточенные в определенных узлах.

Расход, приходящийся на 1 м длины сети, называется удельным:

q_уд = (q_{макс –} q_соср)/L,

где q_макс – максимальный расчетный расход, поступающий в сеть; q_{соср –} сумма сосредоточенных расходов промышленных предприятий; L – суммарная протяженность рассчитываемой сети.

Принимается, что расход воды на каждом участке магистральной сети пропорционален его длине. Этот расход, называемый путевым, определяют по формуле

q_пут = q_уд /l,

где l – длина рассматриваемого участка сети, м.

Каждый участок сети (кроме концевых), помимо путевого расхода q_пут, пропускает транзитный расход q_т, необходимый для питания последующих участков. Тогда расчетный расход определяют по формуле

,

где α = 0,5 – коэффициент эквивалентности.

Вычисленные по расчетному расходу потери напора в линиях сети равны действительным потерям напора в них при равномерной раздаче воды по длине. Для простоты расчетов путевые расходы приводят к сосредоточенным в узлах сети. Тогда узловой расход определяют по формуле

,

где ∑q_пут – сумма путевых расходов, протекающих в линиях сети, примыкающих к данному узлу.

Диаметры труб линий сети определяют как

d = ,

где q – расчетный расход; v – скорость движения воды в трубопроводе.

Диаметр трубы зависит как от расхода, так и от скорости.

Скорость движения воды зависит от целого ряда показателей:

• стоимости электроэнергии;

• стоимости труб и их укладки;

• гидравлических параметров труб и др.

Ориентировочно диаметр труб иногда выбирают по экономичным скоростям, составляющим 0,5–2 м/с. Меньшие значения скоростей принимаются для труб малого диаметра, а большие – для труб большего диаметра.

Потери напора в трубах определяют по формуле

h = кqⁿ l/d^{m ,}

где q – расход воды, протекающей по трубопроводу; d – диаметр трубопровода; l – длина линии сети; п, т и к – показатели степени и коэффициент, зависящий от гидравлических свойств данного вида труб.

Для использования этой формулы в практике расчетов существуют таблицы, позволяющие определять потери напора:

h = il,

где i = кqⁿ/d^m – удельные потери напора.

Потери напора могут быть также определены по формуле

h = sq²,

где s = А₀1 – сопротивление линии (А₀ – удельное сопротивление).

Гидравлический расчет разветвленных сетей выполняется достаточно просто, если известны расходы воды в узлах сети, поступающие к отдельным потребителям. В этом случае вначале вычисляют расчетные расходы; затем, пользуясь приведенными выше рекомендациями, назначают диаметры линий сети; после чего могут быть найдены потери напора в каждом участке.

Общая потеря напора по рассматриваемому направлению может быть определена как сумма потерь напора в последовательно соединенных участках трубопроводов:

h_l = i₁l₁+ i₂l₂+ ... + i_nl_n,

При расчете кольцевых сетей как диаметры, так и расходы в линиях сети, в общем случае, являются неизвестными, что приводит к значительным трудностям расчета.

Для схемы водоснабжения, приведенной на рис. 2.33, высоту водонапорной башни определяют по формуле

Н_Б = Нсв+∑h_с – (Z_б – Z_д),

где Н_св – свободный напор в диктующей точке; h_с – сумма потерь напора в сети от диктующей точки до водонапорной башни; Z_б – отметка поверхности земли в месте расположения башни; Z_д – отметка поверхности земли в диктующей точке.

За диктующую принимают точку, в которой для обеспечения свободного напора требуется наибольшая высота водонапорной башни.

Напор насосов определяют по формуле

Н = Н_Б+ Н_б+∑h_вс + (Zб – Zо),

где Н_Б – высота бака башни; Н_б – сумма потерь напора в водоводе; h_вс – сумма потерь напора во всасывающем трубопроводе насоса; Zо – отметка уровня воды в резервуаре чистой воды.

Рис. 2.33. Напоры в системе водоснабжения:

1 – резервуар чистой воды; 2 – насосная станция; 3 – водоводы;

4 – водонапорная башня; 5 – водопроводная сеть; 6 – диктующая точка

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой схема системы водоснабжения поселения, из каких основных элементов она состоит?

2. Как можно охарактеризовать источники водоснабжения (поверхностные, подземные)?

3. Какие водозаборные сооружения применяются для забора воды из поверхностных источников?

4. Как устроен береговой водозабор?

5. Чем отличается русловый водозабор от берегового?

6. Что относится к специальным водозаборным сооружениям?

7. Какие водозаборные сооружения применяются для подземных вод?

8. Для чего и как устраивают зоны санитарной охраны?

9. Как классифицируются насосные станции?

10. Что размещают в здании насосной станции?

11. Какие насосные установки применяют в насосных станциях?

12. Где и зачем устанавливают насосные станции первого подъема?

13. Где и зачем устанавливают насосные станции второго подъема?

14. Дайте характеристику параметров насосов.

15. Какие требования предъявляют к качеству воды?

16. Какие свойства называются органолептическими?

17. Что относится к физическим свойствам воды?

18. Что относится к химическим свойствам воды?

19. Что такое жесткость воды?

20. Назовите методы очистки питьевой воды.

21. Для чего применяют коагулянты?

22. В каких сооружениях очищают воду?

23. Какие сооружения входят в состав схемы очистки воды?

24. Как и где осуществляется процесс осветления воды?

25. Какие способы обеззараживания применяют для питьевой воды?

26. Зачем нужен остаточный хлор в воде?

27. Какими способами осуществляют умягчение воды?

28. Как прокладывают водопроводные сети?

29. Какая схема сети более надежная в работе?

30. Из каких материалов изготавливают водопроводные трубы?

31. Сравните трубы из стали и из пластмассы.

32. Какие виды арматуры применяют на водопроводной сети?

33. Для чего применяют водонапорный бак?

34. Как устроен водонапорный бак?

35. От чего зависят нормы водопотребления?

36. Приведите примеры норм водопотребления

37. От чего зависит свободный напор?

38. От чего зависит глубина заложения водопроводных труб?