Водопроводные сети Введение

Рост степени благоустройства городов, повышение уровня жизни населения связаны с необходимостью развития городских инженерных сетей и коммуникации. Настоящие методические указания помогут студентам бакалаврам по направлению «Строительство» и «Природообустройство и водопользование» овладеть методикой проектирования городских инженерных сетей и коммуникации с учетом экономических и экологических требований и применения современных решений с использованием для расчетов вычислительной техники.

В работе использован ряд оригинальных методических приемов расчета инженерных сетей и коммуникации, а также программное обеспечение, разработанное на кафедре «Водное хозяйство, инженерные сети и защита окружающей среды» ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова.

Водопроводные и канализационные сети являются важнейшим элементом системы инженерных коммуникации города. От того, несколько обоснованно запроектирована водопроводная и водоотводящая сеть, зависит надежность и экономичность системы. Стоимость водопроводных и водоотводящих сетей составляет до 70 % от стоимости всего проекта инженерных сетей и коммуникаций.

Сеть должна обеспечивать круглосуточную подачу воды во все районы города под достаточным напором и обеспечить безопасный овод сточных вод. Кроме того, от городской водопроводной сети питаются промышленные предприятия. Во время пожаров из сети отбирается необходимый пожарный расход.

В последние годы в вопросах проектирования, строительства и эксплуатации инженерных коммуникаций, достигнут значительный прогресс. Получили распространение полимерные трубы, позволившие решить проблему внутренней коррозии и зарастания.

Гидравлический расчет водопроводных и канализационных сетей можно выполнить с помощью вычислительной техники, что позволит оперативно управлять работой системы. В различных точках города устанавливают датчики давления с дистанционной передачей показаний. Разработаны механизмы, позволяющие методом подземного, горизонтального бурения прокладывать трубопроводы длиной до 2000 м без разрытия грунта и без повреждения дорожного покрытия.

Расчет водопроводных и канализационных сетей предусматривает: определение необходимых расходов воды населенного пункта, определение емкостей регулирующих резервуаров с учетом неравномерности потребления воды, в течение суток, определение необходимых расходов сточных вод. Гидравлический расчет водопроводной и водоотводящей сети города сводится к определению оптимальных диаметров и к расчету расходов воды и потерь напора на участках кольцевой сети, к определению необходимых самотечных уклонов и скоростей с учётом наполнения, что позволяет определить необходимые напоры на насосных станциях и рассчитать величины давления воды в различных точках водопроводной сети и глубину заложения трубопровода.

1. Содержание и объем проекта

По данным индивидуального задания необходимо запроектировать кольцевую водопроводную сеть населенного пункта, обеспечивающую водой население, крупное предприятие и местную промышленность, подобрать производительность насосов для станции, подающей воду в город, определить объемы регулирующих емкостей.

Водопроводную сеть следует рассматривать как часть общего комплекса взаимосвязанных в отношении напоров и расходов сооружений, включающего насосные станции, водоводы, регулирующие сооружения. Поэтому вначале необходимо выбрать систему водоснабжения:

- с одним водопитателем (с водонапорной башней в начале сети или без башенную систему);

- с несколькими водопитателями (с контррезервуаром или с несколькими водонапорными башнями).

Проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части, выполненной в соответствии с требованиями ЕСКД на 1-2 листах формата А 1.

Последовательность выполнения проекта:

1. Выбор схемы водоснабжения.

2. Определение расходов воды на различные нужды города и промпредприятия. Составление таблицы суточного водопотребления.

3. Трассировка водопроводной сети с учетом расположения крупных водопотребителей, источника питания и напорно-регулирующих емкостей.

4. Определение объемов регулирующих емкостей.

5. Определение удельных, путевых и узловых расходов. Расходы находят для максимального часового расхода в сутки максимального водопотребления. Первоначальное распределение потоков воды по участкам сети производят для максимального часового расхода в сутки максимального водопотребления.

6. Определение диаметров труб с учетом экономического фактора.

7. Определение потерь напора по длине на участках сети при пропуске назначенных расходов.

8. Увязка сети методом Лобачева-Кросса (с использованием EXEL) при пропуске максимального хозяйственно-питьевого часового расхода.

9. Построение поля напоров для максимального часового расхода в сутки максимального водопотребления.

10. Выполнение деталировки сети и составление спецификации труб и арматуры.

11. Разработка конструкции и чертежей одного из сооружений на сети.

12. Оформление графических материалов и составление пояснительной записки.

2. Выбор схемы водоснабжения

Для того чтобы решить вопрос – какую систему водоснабжения выбрать: с регулирующими резервуарами в виде водонапорной башни или контррезервуара, или без них; где расположить регулирующие емкости, каким принять их объем, необходимо учитывать большое количество факторов.

При рассмотрении рельефа местности необходимо определить, имеются ли возвышенные участки, на которых можно разместить резервуары, откуда самотеком будет снабжаться водой сеть. На выбор системы влияют значения коэффициентов часовой неравномерности, расположение точек питания сети. Учитывают также, существует ли сниженный тариф отпуска электроэнергии в ночное время; в этом случае выгодно насосами ночью заполнять высокорасположенные емкости, а днем получать из них воду самотеком.

При наличии многоэтажных зданий может оказаться выгодным установка локальных насосных станций. Для подачи воды на промышленные предприятия с большой неравномерностью расходования воды устанавливают отдельные емкости.

В общем случае для выбора системы производят технико-экономическое сравнение вариантов, учитывающих эксплуатационные затраты и стоимость строительства сооружений.

В курсовом проекте для бакалавров принимают (по согласованию с руководителем) систему водоснабжения без башни или с водонапорной башней.

3. Определение расчетных расходов

Определение расчетных расходов воды от жилых кварталов

Расчетные расходы воды в населенном пункте определяют для следующих нужд:

• хозяйственно-питьевых;

• полива улиц, площадей, парков;

• для водоснабжения промышленных предприятий (хозяйственно-питьевого, на прием душа, на технологические нужды);

• тушения пожаров.

Расходы на хозяйственно-питьевые нужды населения.

Для определения расчетных расходов заданы: удельное водопотребление на 1 жителя q_ж, л/(сут.·чел), плотность населения Р, чел/га для каждого района.

Подсчитав площадь территории F, га, снабжаемой водой, и коэффициенты неравномерности водопотребления, находят расчетные расходы и режим водопотребления.

Число жителей в каждом районе:

N_ж = P · F,

где F – площадь, определяемая по генплану города путем суммирования площадей всех кварталов района, га.

Средний суточный расход, м³/сут,

Q_cут.ср. = q_ж·N_ж / 1000.

Расчетные расходы в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления, м³/сут, определяют по формулам:

Q_{cут.макс.} = К_{сут.макс.}· Q_cут.ср. ;

Q_{cут.мин.} = К_{сут.мин.}· Q_cут.ср. ;

Коэффициенты суточной неравномерности К_сут принимают равными:

К_{сут.макс} = 1,1 ÷ 1,3; К_{сут.мин} = 0,7 ÷ 0,9,

чем крупнее город, тем ближе эти коэффициенты к единице.

Расчетные расходы воды, м³/час, минимальные и максимальные определяют по формулам:

Q_{ч..макс.} = К_ч.макс.· Q_{cут.макс.}/24;

Q_ч.мин. = К_ч.мин.· Q_{cут.мин.} /24.

Коэффициенты часовой неравномерности водопотребления можно найти из выражения:

К_ч.макс. = α_макс.· β_макс.;

К_ч.мин. = α_мин.· β_мин.;

где α – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, принимают α_макс = 1,2 ÷ 1,4; α_мин = 0,4 ÷ 0,6;

β – коэффициент, учитывающий число жителей в районе (табл. 1).

По величине К_ч.макс. = α_макс. · β_макс.; с помощью таблицы 2 (см. приложение) определяют для каждого района распределение потребления воды по часам суток, а процентах от суточного расхода района. Сумма процентов должна составлять 100 %. В часы максимального и минимального водопотребления проценты рассчитываются:

П_макс. = (Q_ч.макс. / Q_{сут.макс.}) · 100 %;

П_мин. = (Q_ч.мин. / Q_{сут.макс.}) · 100 %.

Расчетный коэффициент неравномерности К_ч = α · β. В часы 2-3, 3-4 подставить рассчитанный минимальный процент; в часы 17-18, 18-19 – рассчитанный максимальный процент; сумма процентов должна быть 100%. Расходы воды на нужды местной промышленности учтены в нормах удельного водопотребления на одного жителя.

Таблица 1

Значения коэффициентов β

Коэффи-циенты	Количество жителей, тыс. чел
	1	1,5	2,5	4	6	10	20	50	100	300	1000 и более
βмакс	2	1,8	1,6	1,5	1,4	1,3	1,2	1,15	1,1	1,05	1
βмин	0,1	0,1	0,1	0,2	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,85	1

Расходы воды на полив в населенных пунктах.

Норма расхода воды зависит от покрытия территории, способа ее поливки, вида насаждения, климатических и других условий; ее принимают в соответствии с нормами [I]. При отсутствии этих данных удельное среднесуточное за поливочный сезон потребление воды на поливку в расчете на 1 жителя следует принимать q_п = 50…90 л/сут. Среднесуточный расход воды на полив для каждого района определяют по формуле

.

Полив автомашинами производится в течение 12-16 часов, и при этом расходуется 70-80 % суточного расхода, вручную поливают 6-8 часов (по 3-4 часа утром и вечером).

Таблица 2