Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВГТО «Уральский государственный технический университет-УПИ»

Расчет и проектирование водопроводной сети города

Методические указания к курсовому проектированию

по дисциплинам “Водопроводные сети”, “Эксплуатация инженерных систем водоснабжения и водоотведения”, “Системы транспорта воды” для студентов всех форм обучения специальностей 270112 - Водоснабжение и

водоотведение, 280302 - Комплексное использование и охрана водных ресурсов, 150802 - Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика

Гкатеринбург 2007

УДК 628.152

Составители Ю.В.Аникин, Л.И.Ушакова, А.ф.Никифоров

Научный редактор доц., канд. хим. наук И.И.Ничкова

Расчет и проектирование водопроводной сети города: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплинам "Водопроводные сети", "Эксплуатация инженерных систем водоснабжения и водоотведения", "Системы транспорта воды" /Ю.В.Аникин, Л.И. Ушакова, А.Ф.Никифоров. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. 44 с.

Методические указания предназначены для использования при выполнении студентами всех форм обучения специальностей 270112 -Водоснабжение и водоотведение, 280302 - Комплексное использование и охрана водных ресурсов, 150802 - Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика курсовых проектов по дисциплинам "Водопроводные сети", "Эксплуатация инженерных систем водоснабжения и водоотведения", "Системы транспорта воды", а также дипломных проектов, предусматривающих расчеты водопроводных сетей. Проведение расчетов при проектировании предусмотрено на ЭВМ с использованием рабочих таблиц в Microsoft Excel и программы гидравлического расчета водопроводных сетей "NetStream", разработанной Некрасовым А.В. и Боталовым А.В. Приведены необходимые справочные материалы.

Библиогр.: 8 назв. Рис.4. Табл. 10. Прил. 9.

Подготовлено кафедрой "Водное хозяйство и технология воды".

© ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет-УПИ», 2007

1

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА 4 2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА 5 3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ г.УРАЛЬСКА 6 ЗЛ. Задание на разработку курсового проекта 6 3.2. Краткая характеристика объекта водоснабжения 6 3.3. Выбор системы водопровода и трассировка водопроводной сети 8 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТ! 1ЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ В ГОРОДЕ 8 4.1. Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды 8 4.2. Расходы воды на нужды бань и прачечных 9 4.3. Расходы воды на поливку 11 4.4. Расход воды в туристическом комплексе 11 4.5. Нужды местной промышленности и неучтенные расходы 12 4.6. Расчет расходов воды па промышленном предприятии 13 4.7. Расходы воды на пожаротушение 14 4.8. Общий расчетный расход воды в городе 15 5. ПОДБОР НАСОСОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ БАКА

ВОДОНАПОРНОЙ БА11II1И 16 5.1 Определение режима работы насосов и подбор насосов 16 5.2 Определение ёмкости бака водонапорной башни 18 6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ 20 6.1. Случай максимального водоразбора 20 6.2. Случай максимального транзита воды в водонапорную башню ₂₃ 6.3. Случай пожара при максимальном водоразборе 24 7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДОВ 26 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ 11А1ЮРА НАСОСОВ И ПОСТРОЕНИЕ

ГРАФИКОВ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИХ ЛИНИЙ 26 8.1. Случай максимального водоразбора ₂₆ 8.2. Случай максимального транзита воды в башню 29 8.3. Случай пропуска пожарного расхода 29 9. КОНСТРУИРОВАНИЕ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ ₂₉ 10. ИСПЫТАНИЕ, ПРОМЫВКА И ДЕЗИНФЕКЦИЯ СЕТИ 32 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 32 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 34

_п ри л о ж ен и е; 2 ₃₅ ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ₃₆ ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ₃₇ ПРИЛОЖЕНИЕ 5 ₃₈ ПРИЛОЖЕНИЕ 6 ₃₉ ПРИЛОЖЕНИЕ 7 ₄₀ ПРИЛОЖЕНИЕ 8 ₄₁ ПРИЛОЖЕНИЯ 9-10 ₄₂ ПРИЛОЖЕНИЯ 11-12 ₄₃

Р

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И СОС ТАВ КУРСОВОЕО ПРОЕКТА

Курсовой проект выполняют на основании задания на проектирование, в котором приведены исходные данные и вопросы, требующие разработки при проектировании.

В качестве исходных данных служат: генеральный план города с нанесенными на нем промышленными, административными и культурно-бытовыми учреждениями; сведения, характеризующие жилую застройку (плотность населения, этажность зданий и степень их благоустройства); характеристика промышленных предприятий и других крупных потребителей воды в городе: назначение (название) предприятия, число работающих по сменам, расход воды на производственные нужды, число пользующихся душами, данные для выбора расхода воды на пожаротушение и другие; дополнительные сведения (об источниках водоснабжения, требованиях потребителей к качеству воды, природно-климатические условия, характеристика грунтов и другие).

Е1ри выполнении курсового проекта исходные данные студенту задает руководитель курсового проектирования. При дипломном проектировании студент может использовать материалы научных исследований, данные проектных или других организаций, материалы, собранные в период прохождения производственной или преддипломной практики.

В проекте должна быть запроектирована система водоснабжения города с полным составом необходимых водопроводных сооружений, рассмотрены возможные варианты выбора источника водоснабжения, варианты инженерных и конструктивных решений.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки с необходимыми расчетными материалами (расчетные схемы, графики, рисунки, чертежи сооружений, планы и т.д.), чертежей на 1-2 листах ватмана формата А1.

В расчетно-пояснительной записке обосновывают выбор системы и схемы водоснабжения города, приводят расчеты расходов воды отдельных крупных водопотребителей (бани, прачечные, промпредприятия и др.) и города в целом, представляют расчетные схемы для гидравлического расчета водопроводных сетей и приводят результаты гидравлического расчета, рассчитывают напоры насосов для различных расчетных случаев, дают конструктивную характеристику сети и запроектированных на ней сооружений.

На чертежах должно быть приведено следующее: генеральный план города с нанесением на нем водоводов, магистральных и распределительных линий и запроектированных сооружений с указанием диаметров труб и длины участков; высотная схема с указанием пьезометрических линий для всех расчетных случаев (максимальный водоразбор, пожар в час максимального водоразбора, максимальный транзит); деталировка одного из колец водопроводной сети с составлением спецификации труб, фасонных частей и арматуры (спецификация может быть приведена в пояснительной записке); проект одного из сооружений на сети (например, продольный профиль по одному из участков сети). Е1о

4

указанию преподавателя перечень графических материалов может быть изменен.

2. ПОРЯДОК ВЫ1JOJI11ЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Проект рекомендуется выполнять в следующей последовательности: а) ознакомиться с заданием, генеральным планом города, настоящими

методическими указаниями, предложенной преподавателем литературой по теме проектирования;

б) выбрать систему водоснабжения города в соответствии с категорией надежности и другими нормативными требованиями и нанести на генплан схему водоснабжения (указать расположение водонапорной башни и насосной станции 2-го подъема, выполнить трассировку водопроводной сети с учетом планировки города и рельефа местности);

в) используя готовые рабочие таблицы (образцы), выполненные в Microsoft Excel версии 7.0 или выше, определить расчетные расходы воды отдельных потребителей и города в целом, составить сводную таблицу распределения расходов воды в городе по часам суток;

г) на основе полученных данных о распределении расходов по часам суток построить в Excel график водопотребления и, назначая различные режимы работы насосов на насосной станции 2-го подъема, произвести выбор наиболее оптимального сочетания графика водопотребления и графика работы насосов. Одновременно рассчитывают регулирующую составляющую емкости бака водонапорной башни и полную емкость бака с учетом хранения в нем пожарного запаса;

д) для расчетных режимов работы сети (максимальный водоразбор, пожар, максимальный транзит) определить расходы воды, поступающие в сеть из насосной станции 2-го подъема, из водонапорной башни (или в башню при транзите), указав сосредоточенные расходы крупных водопотребителей;

е) произвести подготовку к гидравлическому расчету сети на ЭВМ (определить путевые и узловые расходы, произвести предварительное потокораспределение, выбрать материал труб и их покрытие, определить диаметры отдельных участков магистральной водопроводной сети;

ж) произвести гидравлическую увязку сети с применением ЭВМ, выбрав наиболее оптимальные условия работы сети (по диаметрам магистральных линий, скоростям и потерям напора на участках сети);

з) произвести расчет водоводов на проектные режимы, включая аварию на водоводах;

и) рассчитать высоту ствола водонапорной башни и необходимые напоры насосов станции 2-го подъема при всех расчетных режимах работы сети;

к) произвести конструирование водопроводной сети и деталировку одного из колец сети, составить спецификацию труб, фасонных частей и арматуры.

5

3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ВОДОПРОВОДНОМ СЕТИ г.УРАЛЬСКА

3.1. Задание на разработку курсового проекта

В задании на проектирование приведены следующие данные: - генплан города Уральска (прил.1);

- источник водоснабжения - река Быстрая;

- географический район расположения города - Средний Урал;

- распределение площади города: жилая территория - 82%, дороги и площади - 11%, зеленые насаждения - 7%;

- плотность населения - 420 чел./ га жилой территории; - преимущественная этажность зданий - 5-6 этажей;

степень благоустройства - жилые здания оборудованы водопроводом и канализацией с ваннами и централизованным горячим водоснабжением;

- в качестве наиболее крупных потребителей воды выделены бани и прачечные (15% жителей пользуются банями, число часов работы бань в сутки - 16), а также туристический комплекс на 1000 проживающих;

- наименование и характеристика промышленного предприятия, забирающего воду из водопроводной сети города, приведена в табл.1;

- противопожарные нужды в городе принять согласно СНиП 2.04.02- 84* и 2.04.01-85*, на промышленном предприятии согласно СНиП 2.04.02- 84* на основании исходных данных из табл.1;

- отметки расчетных уровней забора воды из резервуаров чистой воды насосами насосной станции 2-го подъема: максимальный уровень - 191 м, минимальный уровень -187 м, отметка дна резервуара - 186 м.

3.2. Краткая характеристика объекта водоснабжения

Объектом водоснабжения согласно заданию является город Уральск, расположенный на Среднем Урале. Население города составляет 96430 человек. Рядом с городом протекает река Быстрая, которая и принята за источник водоснабжения с учетом требований по расходам и качеству воды. Город Уральск имеет преимущественный тип застройки 6-7-этажными зданиями. Все здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией, ваннами, централизованным горячим водоснабжением. В городе имеются все необходимые административные и культурно-бытовые

учреждения.

Характеристика наиболее крупного в городе промышленного предприятия (машиностроительного завода), для которого произведен отдельный расчет расходов воды, приведена в табл. 1.

6

Таблица 1

Характеристика промышленного предприятия

Наименование показателя Наименование предприятия

Число смен в сутки

Кол-во работающих на предприятии (тыс. чел.): а) всего

а) в горячих цехах б) в холодных цехах

Кол-во пользующихся душами (тыс. чел.): а) в сутки

б) в наибольшую смену

Кол-во работающих в максимальную смену (тыс. чел.):

а) в горячих цехах

б) в холодных цехах

Расход воды на производственные нужды (тыс.м3/сут)

Коэффициент часовой неравномерности водопотреб-ления на производственные нужды

Данные для определения расхода воды на нужды пожаротушения:

- степень огнестойкости зданий

- категория производства по пожарной опасности - ширина зданий до 60 м, наибольший объем

зданий (тыс.м3)

Численное значение

Машиностроительный завод 3

5,7 1,9 3,8

3,6 1,4 2,1

0,7 1,4 2,7

1

II Б

70

Машиностроительный завод забирает воду из городского водопровода на хозяйственно-питьевые нужды и временно на пополнение оборотных систем технического водопровода предприятия.

3.3. Выбор системы водопровода и трассировка водопроводной сети

Согласно существующей практике проектирования и строительства водопроводов [1, п.2.11] для города Уральска принята система

7

объединенного хозяйственно-питьевого водопровода с противопожарным водопроводом низкого давления. Учитывая характеристику водопотребителей, в городе принята первая категория надежности подачи воды системой водоснабжения [1, п.4.4].

Вода в город подается насосной станцией 2-го подъема, расположенной на расстоянии 1.3 км от границы города выше по течению реки Быстрой. Магистральную водопроводную сеть проектируем кольцевой в составе четырех колец. При этом все жилые кварталы и промышленные предприятия снабжаются водой непосредственно от магистральных линий. Согласно планировке города, водонапорную башню размещаем в конце города, в наиболее возвышенной его части (система с контррезервуаром).

4. ОПРЕДЕЛЕНИИ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ В ГОРОДЕ 4.1. Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды

Согласно генплану, общая площадь г.Уральска определена в размере 280 га, жилая территория занимает 82% общей площади города или Гжил.= = 229,6 га. При плотности населения Р = 420 чел./га жилой территории число жителей города составляет:

N = Р*Бжи;1.- 229.6*420 = 96430 чел. (1)

В соответствии с заданной степенью благоустройства зданий принята среднесуточная норма водопотребления срж= 300 л/чел. [1, табл.1]. В этой норме учтены расходы на хозяйственно-питьевые и бытовые нужды населения в жилых и общественных зданиях. Расчетный (средний за год) суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды будет равен:

N * q M . * k

Q c v m . . m 1000

96430*300*0.6

000

₁7360 м7сут, ₍₂₎

где q ж- удельное водопотребление, принятое 300 л/чел.*сут [1, табл.1], N = 96430 чел. - расчетное число жителей в городе,

к - 0.6 - коэффициен т, учи тывающий отбор 40% среднесуточного расхода воды в систему централизованного горячего водоснабжения [1, п.2.1, примеч.5].

Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водоснабжения равны:

О т = * Q CV, = 1.25 * 17360 = 21700 м5/сут, (3) Q™ = Q с;| ,„=0.85 * 17360 = 14756 м3/сут, (4)

где Ксут.тах = 1.25 - максимальный коэффициент суточной неравномерности водопотребления;

Ксут П11П = 0.85 - минимальный коэффициент суточной неравномерности водопотребления.

Коэффициенты суточной неравномерности водопотребления учитывают уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и

8

дням недели. В соответствии с [1, п.2.2] Ксутлшх = 1.2 - 1.3, К сут.min- 0.7 -0.9.

Коэффициенты часовой неравномерности водопотребления вычисляют по формулам:

^К ч . max

^{= а х В = 1.2x1.1=1.32,} (5) м а х м а х

^К ч . _mm ^{= а} _mm ^{х Я} _min ^{= 0.4x0.7=0.28,} (6)

где а - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаемый a max= 1.2-

1.4; ocmin= 0.4- 0.6 [1, п.2.2];

(3 - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте и

принимаемый по нрил. 2 или по [1, табл.2].

Расчеты по определению расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения города проводятся в среде Excel и результаты этих расчетов приведены в табл.2.

4.2. Расходы воды на нужды бань и прачечных

Расход воды в городе на бани и прачечные находят в зависимости от их пропускной способности и существующих норм водопотребления. Пропускная способность бань (чел./ч) определяется по формуле

N * a * B

о т*Т* 100

96430* 15*4

26* 16*100

139.1

где N - число жителей в городе, 96430 чел;

а - процент жителей города, пользующихся банями, 15%;

В - среднее число посещений бани одним жителем в месяц, 4; m - число дней работы бань в месяц, 26;

Т - число часов работы бань в сутки, 16 ч;

Согласно действующим правилам планировки и застройки городов нормы накопления индивидуального и массового белья при расчете прачечных составляю тот 180 до 240 кг в день на 1000 жителей. Приняв для данного города норму накопления в 200 кг, получим необходимую пропускную способность прачечных при двухсменной работе:

П

п р

200 * 96.43

16

^{1205.4 К<У} ( 8)

9

Таблица 2 Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды

Наименование показателей

И с х о д н ы е д а н н ы е

Общая площадь города, га Плотность населения, чел./га

Среднесуточная норма водопотребления, л/чел.; принимается в

Численное значение

280 420

соответствии с заданной степенью благоустройства зданий (табл.1 СниП 2.04.02-84* "Водоснабжение. Наружные сети и

сооружения") ₃₀₀ Коэффициент су точной неравномерности в сутки наибольшего водопотребления, KCVTmax _1,25 Коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий,

режим работы предприятий и другие местные условия (п. 2.2 СниП 2.04.02-84* "Водоснабжение. Наружные сети и

сооружения", (х1Ш1Х К2 Коэффициент, учитывающий число жителей в городе (согласно

_СниП 2.04.02-84* "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения", табл. 2), |31ШХ _U

Р а с ч ет н ы е вел и ч ин ы

^Площадь жилой застройки, га ^229,6 Число жителей, тыс. чел. ^96,43 Среднесуточный расход воды, тыс. м7сут ^17,36 Расход воды в сутки наибольшего водопотребления, тыс.м3/сут ^21,70

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления,

^Кч.щ ах ^1,32

Нормы расхода воды приняты: 180 л на одного посетителя бани и 75 л на 1 кг сухого белья [2, прил.З]. Расчетные расходы воды на нужды бань и прачечных приведены в табл.З.

ю

Таблица 3 Расходы воды на нужды бань и прачечных

Наименование показателей

И с х о д н ы е д а н н ы е Количество жителей, пользующихся банями, %

Среднее число посещений бани одним человеком в месяц Число дней работы бань в месяц

Число часов работы бань в су тки

Норма водопотребления на одного посетителя бани, л

Норма накопления индивидуального и массового белья на 1000 жителей в сутки, кг

Число часов работы прачечных в сутки

Норма водопотребления на один кг сухого белья, л

Р асчет ы ы е вел и ч ин ы Пропускная способность бань, чел./ч Пропускная способность прачечных, кг/ч

Расчетный суточный расход воды на нужды бань, м3/сут Расчетный часовой расход воды на нужды бань, м3/ч Расчетный суточный расход воды на нужды прачечных, м3/сут

Расчетный часовой расход воды на нужды прачечных, м3/ч

Численное значение

15 4 26 16 180

200 16 75

139,1 1205,4 400,6 25,0 1446,5 90,4

4.3. Расходы воды на поливку

Согласно заданию дорогами и площадями занято 11% от F06U1., или 30.8 га, зелеными насаждениями - 7%, или 19.6 га. Принимаем, что 8% из 11% площадей, занятых усовершенствованными покрытиями, моются и поливаются механизированным способом, а 3% - вручную.

Расчетные расходы воды на мойку и поливку определены согласно действующим нормам [1, табл.З ]и приведены в табл.4.

4.4. Расход воды в туристическом комплексе

В соответствии с нормативными требованиями [1, табл.1, примеч.2] отдельно определен расход воды туристическим комплексом, размещенным в городской черте. Количество коек - 1000, норма расхода воды принята 150 л/сут [2, прил.3| с учетом приготовления горячей воды в водонагревателе.

Расход воды туркомплексом равен:

^{Q ,y p .K O M n :,. = ( Ю О О * 1 5 0 ) / 1 0 0 0 = 1 5 0 м3/сут.} (9)

Таблица 4 Расходы воды на поливку

Назначение воды

Механизированная мойка усовершенст­ вованных покрытий проездов и площа­ дей (8% от Г'общ.)

Механизированная поливка усовершен­ ствованных покры­ тий проездов и площадей (8% от Fo ih.)

Поливка вручную усовершенствован­ ных покрытий тро­ туаров и проездов (3% от йобщ.)

Поливка городских зеленых насаждений, включая газоны и цветники (7% от Fo6ih.)

ИТОГО по городу:

1[Лощадь поливки, га

30.8

30.8

8.4

19.6

Нормы Кол-во расхода моек

воды, или л/м2 поли­

вок в сутки

1.31 1

0.3 3

0.4 2

3.9 1

Расход воды,

м3/сут Режим поливки

С 6 до 22 ч равномерно втечение всего

403.5 периода

С 6 до 22 ч равномерно в течение всего периода

278.5

С 5 до 8 ч и с 17 до 20 ч равномерно

67.2

С 5 до 8 ч и с 17 до 20 ч равномерно

764.4

1513.6

_в т.ч. механизированная мойка и поливка 682 поливка вручную _831.6

4.5. Нужды местной промышленности и неучтенные расходы

12

Нужды местной промышленности и неучтенные расходы приняты в размере 10% [1, табл.1, примеч.4) от максимального суточного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды, что составляет:

21700 * 0.1 = 2170 м3/сут. (10)

4.6. Расчет расходов воды на промышленном предприятии

Согласно заданию из городской сети предусматривается подача воды на машиностроительный завод. Вода расходуется на хозяйственно-питьевые и производственные нужды.

4.6.1 .Определение расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды

Нормы водопотребления приняты: для горячих цехов (с тепловыделениями более 84 кДж на м7ч) - 45 л/чел. в смену, для холодных цехов - 25 л/чел. в смену, коэффициенты часовой неравномерности водопотребления приняты соответственно - 2.5 и 3.0 [2, прил.З].

Результаты расчетов по определению расходов на хозяйственно­ питьевые нужды работников предприятия приведены в табл.5.

Таблица 5

Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды на промпредприятии

Цехи Кол-во работаю­

щих в сутки, чел.

Кол-во работающих по сменам, чел.

Расход, м3/см

Г оря- ¹⁹⁰⁰ чие

Холод­ ³⁸⁰⁰ ные

^Всего ⁵⁷⁰⁰

1 2 3

3 700 600 600 45

3 1400 1200 1200 25

2100 1800 1800

1 2 3

31.5 27 27 85.5

35.0 30.0 30.0 95.0

66.5 57.0 57.0 180.5

4.6.2.Определение расходов воды на душевые

Количество рабочих, пользующихся душами на предприятии, приведено в задании. Общий часовой расход воды на одну душевую сетку составляет 500 л, в том числе холодной воды -230 л/ч, продолжительность приема душа - 45 мин после окончания смены [2, прил.З]. Следовательно, расчетный расход холодной воды на одну душевую сетку составит 172.5 л.

.3

Количество человек на одну душевую сетку принято 7. Общее число душевых сеток па предприятии следует принять равным их расчетному числу для максимальной смены.

Результаты по определению расходов воды на душевые приведены в табл. 6.

Таблица 6 Расходы воды на душевые промпредприятия

_Смена Кол-во Кол-во Кол-во Кол-во _{Расход воды}

работаю­ щих в смену, чел.

1 2100 2 ₁₈₀₀ 3 1800

Всего 5700

пользую­ щихся душами, чел. 1400 1100 1100

3600

человек на одну сетку

7 7 7

душевых сеток

200 157 157

200

на одну в сетку, л смену,

м3

172.5 34.5 172.5 27.1 172.5 27.1

88.7

4.7. Расходы воды на пожаротушение

Согласно п.3.3 в проекте принят объединенный противопожарный водопровод низкого давления для города и промышленного предприятия. Отдельно при расчете определены расходы воды на наружное и внутреннее пожаротушение.

4.7.1. Расход воды на наружное пожаротушение в городе

Расход воды на наружное пожаротушение в городе принимается в зависимости от числа жителей и характера застройки [1, табл.5]:

- расчетное количество одновременных пожаров - 2; - расход воды па один пожар - 35 л/с;

- продолжительность тушения пожара - 3 ч.

4.7.2. Расход воды па наружное пожаротушение на предприятии

Расход воды на наружное пожаротушение на промышленном предприятии на один пожар 11, и.2.22] принимается для здания, требующего наибольшего расхода воды. Расход зависит от объема, ширины и конструкции зданий, степени их огнестойкости и категории производства по пожарной опасности [1, табл.7 и 8]. В пашем случае на наружное пожаротушение на промышленном предприятии с учетом исходных данных, приведенных в табл. 1, принимаем расход равным 30 л/с.

14

4.7.3. Общий расход воды на наружное пожаротушение

С учетом нормативных требований [1, пп.2.22 и 2.23] при площади предприятия менее 150 га общее количество пожаров в городе и на предприятии равно 2. В этом случае общий расход на наружное пожаротушение определяем как сумму большего потребного расхода (35 л/с в городе) плюс 50% меньшего расхода (30 л/с на промышленном предприятии). Таким образом общий расход воды на наружное пожаротушение в городе и на промышленном предприятии равен:

Q„o*. нар = 35 + 30/2 = 50 л/с. (11)

4.7.4. Внутреннее пожаротушение

Расход воды на внутреннее пожаротушение принимаем из расчета одновременного действия двух пожарных струй по 2.5 л/с [2, табл.1], т.е

Qno-ж.вн утр. = 2* 2.5 л/с = 5 л/с. (12)

4.7.5. Суммарный расход воды на наружное и внутреннее пожаротушение

Общий расход воды на пожаротушение для города составит:

Q нож. Q iio'/K. пар. Онож. внутр. 50+5 55 Jl/c. (13)

4.8. Общий расчетный расход воды в городе

Расчетные суточные расходы воды на различные нужды и общий суточный расход воды для города сведены в табл.7.

Таблица 7 Расчетные расходы воды города

Наименование потребителей

Хозяйственно-питьевое водоснабжение города, в т.ч.: - бани

- прачечные Туристический комплекс

Расход, м /сут

21700 400.6 1446.5 150

Поливка и мойка усовершенствованных покрытий и

поливка зеленых насаждений, в т.ч.: 1513.6 - ручная 831.6 - механизированная 682.0 Нужды местной промышленности и неучтенные

расходы 2170 Машиностроительный завод, в т.ч.: 2969.2 - хозяйственно-питьевые нужды 180.5

15

- душевые

- производственные Итого по городу

88.7 2700 28502.8

Распределение расхода воды из городского водопровода по часам в течение суток приведено в табл.8.

Распределение расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды по часам принято для Кч.тах. = 1-4, т.к. полученный расчетом Кчтах. = 1.32 наиболее близок к табличному Кч= 1.4 (см. прил. 2).

5. ПОДБОР НАСОСОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ БАКА ВОДОНАПОРНОЙ БАШНИ

5.1. Определение режима работы насосов и подбор насосов

Режим работы насосной станции 2-го подъема обычно принимается ступенчатым за счет изменения числа работающих агрегатов. График работы насосной станции 2-го подъема должен по возможности приближаться к графику водопотребления, в этом случае объем бака водонапорной башни будет наименьшим. Однако по условиям эксплуатации насосных станций число ступеней должно быть не более трех, а отношение количества работающих насосных агрегатов на ступенях должно быть равно отношению целых чисел, например 2 : 3. В данном примере принято две ступени работы насосной станции 2-го подъема: в период с 0 до 5 часов и с 22 до 24 часов в работе будут находиться насосы с часовой производительностью 3% от суточного расхода воды и в период с 5 до 23 часов - насосы с часовой производительностью 4.65% от общего расхода, что равно соответственно 237.5 и 368.1 л/с (табл.9).

Общая подача воды в сеть составит: 3*7 + 4.65* 17=100%.

Подача насосов в час максимального водоразбора (с 9 до 10 часов) составляет 368.1 л/с. При пожаре насосы должны подавать в сеть 423.1 л/с. При максимальном транзите (с 2 до 3 часов) насосы должны подавать в сеть 237.5 л/с.

Необходимые напоры насосов при различных режимах работы сети определены в разделе 8 и составляют:

- при максимальном водоразборс - 64.07 м в.ст.(0.64 МПа); - при максимальном транзите - 87.47 м в.ст.(0.87 МПа);

- при пожаре - 63.79 м в.ст.(0.64 МПа).

По подаче и напорам насосов, используя напорно-расходные характеристики, производят выбор насосных агрегатов для станции II подъема.

Детально вопросы проектирования насосных станций рассматриваются в курсе "Насосные и воздуходувные станции" и при выполнении курсового проекта по этой дисциплине.

16

Таблица 8 Распределение расчетных расходов воды в городе по часам суток

_Хозяйственно-питьевые нужды % от _{в том числе}

Часы суточ­

^{суток ного} Q, ^{прачеч­}

расхода, м3 бани ные

Неучтен-ные рас-ходы и нужды

местной

Санаторий

% м3

Поливка

меха- произ­ вруч­ низи- вол ст-

ную, рован- венные

м3 ная, нужды,

Машиностроительный завод хозяйственно-питьевые нужды

горячие цехи холодные цехи Души, м3

% % м3

Суммарные расходы, м3 Равно-

мерно- Сосредо­ Обще­ распреде- точенный город­

ленный расход ской

Кч=1.4

ОД 2,50 542,5 1-2 2,65 575,1 2-3 2,20 477,4 3-4 2,25 488,3 4-5 3,20 694,4 5-6 3,90 846,3 6-7 4,50 976,5 7-8 5,10 1106,7

8-9 5,35 1161,0 _25,0 9-10 5,85 1269,5 25,0 10-11 5,35 1161,0 25,0 11-12 5,25 1139,3 25,0 12-13 4,60 998,2 25,0 13-14 4,40 954,8 25,0 14-15 4,60 998,2 25,0 15-16 4,60 998,2 25,0 16-17 4,90 1063,3 _25,0 17-18 4,60 998,2 25,0 18-19 4,70 1019,9 25,0 19-20 4,50 976,5 25,0 20-21 4,40 954,8 25,0 21-22 4,20 911,4 25,0 22-23 3,70 802,9 25,0

_23-24 2,70 585,9 _25,0

промышл, м3

90,42 0,20 90,42 0,20 90,42 0,20 90,42 0,20 90,42 0,50 90,42 0,50 90,42 3,00 90.42 5,00

90,4 90,42 _8,00 90,4 90,42 _10,00 90,4 90,42 6,00 90,4 90,42 10,00 90,4 90,42 10,00 90,4 90,42 6,00 90,4 90,42 5,00 90,4 90,42 8,50 90,4 90,42 _5,50 90,4 _{90,42 5,00} 90,4 90,42 5,00 90,4 90,42 _5,00 90,4 90,42 2,00 90,4 90,42 0,70 90,4 90,42 3,00

₉₀,4 90,42 _0,50

м3

0,30 0,30 0,30 0,30 0,75

0,75 138,6

4,50 138,6 42,62 7,50 138,6 42,62 12,00 42,62 15,00 42,62 9,00 42,62 15,00 42,62 15,00 42,62 9,00 42,62 7,50 42,62 12,75 42,62 8,25 42,62 7,50 138,6 42,62 7,50 138,6 42,62 7,50 138,6 42,62 3,00 42,62 1,05 42,62

4,50

0,75

м3 К=1

112,5 12,50 112,5 7,50 112,5 7,50 112,5 7,50 112,5 18,75 112,5 7,50 112,5 7,50 112,5 31,25 112,5 12,50 112,5 7,50 112,5 7,50 112,5 7,50 112,5 18,75 112,5 7,50 112,5 7,50 112,5 31,25 112,5 ' 12,50 112,5 7,50 112,5 7,50 112,5 7,50 112,5 18,75 112,5 7,50 112,5 7,50

112,5 31,25

м3

3,38 12,50 3,75 27,1 2,03 6,25 1,88

2,03 6,25 1,88 2,03 6,25 1,88 5,06 18,75 5,63 2,03 6,25 1,88 2,03 6,25 1,88 8,44 37,50 11,25

3,94 _{12,50 4,38 27,1} 2,36 6,25 2,19

₂,36 6,25 2,19 2,36 6,25 2,19 5,91 18,75 6,56 2,36 6,25 2,19 2,36 6,25 2,19 9,84 _{37,50 13,13}

3,38 12,50 3,75 34,5 2,03 6,25 1,88

2,03 6,25 1,88 2,03 6,25 1,88 5,06 18,75 5,63 2,03 6,25 1,88 2,03 _6,25 1,88

8,44 37,50 11,25

расход

632,92 665,47 567,82 578,67 784,82 1075,32 1248,14 1378,34 1178,55 1287,05 1178,55 1156,85 1015,80 972,40 1015,80 1015,80 1080,90 1154,40 1176,10 1132,70 972,40 929,00 777,88

560,88

147,03 779,95 116,70 782,17 116,70 684,52. 116,70 695,37 123,94 908,75 117,15 1192,47 120,90 1369,04 139,69 1518,03 275,36 1453,91 247,49 1534,54 241,49 _1420,04 247,49 _1404,34 255,41 1271,21 241,49 _1213,89 239,99 1255,79 263,66 1279,46 277,82 1358,72 239,34 1393,74 239,34 1415,44 239,34 1372,04 241,63 1214,03 232,89 1161,89 236,34 1014,22

248,38 809,25

_ИТОГО: 100 21700,0 400,6 1446,5 2170,00 100 ₁₅₀ 831,6 _{681,98 2700,0 85,5 95 88,7 23536,5}

23536,5

4966,3 28502,8

4966,3 28502,8

Расход в час м акси м альн ого водоразбора 1534,54

19

5.2. Определение ёмкости бака водонапорной башни

Регулирующая емкость бака водонапорной башни определена путем совмещения графиков водопотребления и работы насосной станции 2-го подъема (рис.1). Результаты этой операции приведены в табл.9, из которой видно, что максимальный остаток воды в баке (т.е. регулирующая составляющая емкости бака Wper.) составляет 2.64% от суточного расхода воды.

W ,.x =------------ =752.6 I 3 ₍₁₄₎

Рис.1. Совместный график водопотребления города и работы насосной станции II подъема

Кроме регулирующего объема в баке водонапорной башни предусматривается хранение противопожарного запаса воды на тушение

одного наружного и одного внутреннего пожаров в течение 10 минут: т„ (35 +5 )*60*10

_псе ₁₀₀₀

Общий объем бака водонапорной башни составляет:

W... _. =WV.+W.._{с .} = 752.6 + 24 = 776.6 I 3_• П6)

Принимаем к установке железобетонную башню с баком емкостью 800 м3и высотой ствола 28 м (см. п. 8.1). Расчетный диаметр бака 11.3 м, а полезная высота бака 8 м.

Таблица 9

Определение регулирующей емкости бака водонапорной башни

Часы Суммарный расход суток воды городом

Подача Приток Расход воды воды в воды из

Остаток воды в

м³ % от ¹ Qcyr.

0 -1 779.94 2.74 1-2 782.17 2.74 2 -3 684.52 2.40 3 -4 695.37 2.44 4 -5 908.75 3.19 5 -6 1192.47 4.18 6 -7 1369.04 4.80 7 -8 1518.03 J.0J 8 -9 1453.90 5.10

насосами, бак, % % от QcyT. от

QcyT.

3.00 0.26 3.00 0.26 3.00 0.60 3.00 0.56 3.00 0.00 4.65 0.47 4.64 0.00 4.65 0.00 4.65 0.00

бака, % от QcyT.

0.00 0.00 0.00 0.00 0.19 0.00 0.16 0.68 0.45

баке, % от QcyT.

0.00 0.26 0.85 1.41 1.23 1.69 1.54 0.86 0.40

9-10 1534.54 _5.38 10-11 ^1420.04 4.98 11-12 1404.34 4.93 12- 13 1271.21 4.46

4.65 0.00 0.74 -0.33 4.65 0.00 0.34 -0.67 4.65 0.00 0.28 -0.95 4.65 0.19 0.00 -0.76

₁3 - 14 1213.89 4.26 4.65 0.39 0.00 -0.37 14-15 1255.79 4.41 4.65 0.24 0.00 -0.13 15 - 16 1279.46 4.49 _{4.65 0.16 0.00 0.03}

16-17 1358.72 4.77 17- 18 1393.74 4.89 18 - 19 1415.44 4.97 19-20 1372.04 4.81 20-21 1214.03 4.26 21-22 _{1161.89 4.08} 22-23 1014.22 3.56 23-24 809.25 2.84

4.65 0.00 0.12 -0.09 4.65 0.00 0.24 -0.34 4.65 0.00 0.32 -0.65 4.65 0.00 0.17 -0.82 4.65 0.39 0.00 -0.43 4.65 0.57 0.00 0.14 3.00 0.00 0.56 -0.42 3.00 0.16 0.00 -0.26

₂₈₅02.79 100.00 _{100.00 4.24 4.24 2.64} Регулирующий объем бака водонапорной башни _752.64

9*)

6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ

Водопроводная сеть города принята кольцевой в составе четырёх колец. Учитывая, что водонапорная башня располагается в конце города, расчет сети производится на три случая: 1 - максимальный водоразбор; 2 - максимальный транзит воды в бак водонапорной башни; 3 - подача воды на тушение пожара в час максимального водоразбора.

6.1. Случай максимального водоразбора

Согласно произведенному расчету (табл. 8, 9) максимальный водоразбор в городе приходится на период с 9 до 10 час. Расчетные расходы в час максимального водоразбора составляют (табл.8):

- равномерно-распределенный расход - 1287.05 мУч или 357.5 л/с;

- сосредоточенные расходы - 247.49 мо /ч или 68.75 л/с, в том числе:

бани - 25.04 м'/ч или 6,96 л/с; прачечные - 90.41 мУч или 25.11 л/с; предприятие - 117.05 мУч или 32.51 л/с; туристический комплекс - 15 м3/ч или 4.17 л/с.

Длина магистральной сети в городе согласно принятой трассировке составляет 9400 м. Удельный расход воды на 1 м сети определится по формуле

^О (17)

Результаты определения путевых расходов на участках сети приведены в табл. 10.

Результаты определения узловых расходов (СМЛ~ 0.5 * XQn) приведены в табл.11. Расходы воды на нужды бань и прачечных условно сосредоточены в узлах 6 и 5. На рис. 2 приведены расчетная схема и нумерация участков, указаны расходы на участках сети, потери напора и невязки, полученные в результате гидравлического расчета на ЭВМ по программе “Water”.

Максимальный расход воды 426.3 л/с, потребляемый городом при данном расчетном случае, поступает в есть от насосной станции II подъема и от водонапорной башни. Насосы в этот час подают 4.65% суточного расхода или 368.1 л/с, из водонапорной башни поступает 0.74% суточного расхода или 58.2 л/с (табл. 9).

Для определения диаметров магистральной водопроводной сети города производя']' предварительное распределение расходов воды по участкам в соответствии с вычисленными в табл. 11 узловыми расходами. С этой целью на схеме намечают направления движения основных потоков воды, которые, как правило, должны соответствовать конфигурации снабжаемой водой территории населенного пункта.

Таблица 10

23

Путевые расходы воды на участках сети

Номера участков

1-2 1-13 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10

10-11 11-12 12-4 11-7 6-13 3-13

Итого

Длина участков, м

700 525 425 200 275 750 400 700 500 500 500 550 825 1150 450 950

9400

Путевой расход, л/с

26.62 19.97 16.16 7.61 10.46 28.52 15.21 26.64 19.02 19.02 19.02 20.92 31.37 43.73 17.11 36.12

357.5

Таблица 11 Узловые расходы воды в расчетных точках (час максимального

водоразбора)

Н о м е р а у зл о в ы х т о ч е к

1 2

-> J

4 5 6 7 8

9 . 10 11 12

13

Н о м е р а

п р и л е г а ю щ и х

у ч а с т к о в

1-2. 1-13 2-1, 2-3

3-2. 3-4. 3-13 4-3. 4-5, 4-12 5-4. 5-6

6-5. 6-13. 6-7 7-6. 7-8. 7-11 8-7, 8-9 9-8, 9-10

10-9, 10-11

11-10. 1 1 -7 ,1 1 -1 2 12-11, 12-4

13-1. 13-3, 13-6

У з л о в о й

р а с х о д ,

л /с

23.3 21.39 29.94 24.72 19.49 30.42 42.79 22.83 19.02 19.02 41.84 26.14

36.6

С о с р е д о -т о ч е н н ы й р а с х о д , л /с

4.17

25.11 6.96

32.51

О б щ и й у з л о в о й р а с х о д , л /с 23.3 25.56 29.94 24.72

44.6 37.38 42.79 22.83 19.02 19.02 74.35 26.14

36.6

П о т р е б и т е л и с о с р е д о т о ч е н -н ы х р а с х о д о в ,

л /с

Т урком плекс

П рачеч н ы е Бани

П ром п редп р.

_И того _{357.5 68.75 426.25}

24

Рис.2. Расчетная схема сети на случай максимального водоразбора:

Длина участка, м - диаметр трубы, мм

расход, л/с - потери напора, л/

л - номер узловой точки;

_Расходы, л/с: _{- сосредоточенные; >23.1 -узловые}

Распределение расходов обычно начинают с самой удаленной от насосной станции гонки сети (как правило, самой нагруженной по расходам), придерживаясь следующих условий:

- при выключении одной из линий кольцевой сети подачу воды по остальным линиям допускается снижать на 30% [1, п.8.6];

- направления движения воды по участкам одного кольца должны иметь разные знаки (условно принимают направление движения потока воды по часовой стрелке со знаком "+", против часовой стрелки - со знаком при этом желательно, чтобы количество участков со знаком "+" и со знаком было одинаково. Например, два и два или два и три;

- по участкам одного кольца, имеющим большие длины, следует направлять меньший расход, по имеющим меньшие длины - больший расход.

По предварительно намеченным на участках расходам воды производят выбор диаметров труб по [4] с учетом экономичных значений скоростей. При выборе материала труб следует проектировать применение для напорных водоводов и сетей неметаллических (полимерных) труб и труб с цементно-песчаным или полимерным внутренним покрытием. Из выпускаемых марок чугунных труб наиболее желательным является применение труб с шаровидным графитом (ЧШГХ), как имеющих более высокие прочностные характеристики.

Результаты гидравлического расчета для случая максимального водоразбора приведены в прил. 6.

6.2. Случай максимального транзита воды в водонапорную башню

Максимальный 'транзит воды в башню наблюдается с 2 до 3 часов вечера и составляет 0.6% от QCVI или 47.36 л/с (табл.9).

Расчетные расходы в данный час составляют (табл.8): а) равномерно распределенный - 567.82 м7ч или 157.72 л/с; б) сосредоточенный расход -

116.7 м3 /ч или 32.42 л/с. Общий расход воды, потребляемой городом, будет равен 157.72 + 32.42 = 190.14 л/с.

Насосная станция 11 подъема в этот час подает в город 3 % от суточного расхода воды или 237.5 л/с (см. табл.9). Избыток воды в количестве 237.5 - 190.14 = 47.36 л/с поступает в бак водонапорной башни. С учетом того, что длина сети не изменяется, узловые расходы для случая максимального транзита могут быть определены путем умножения узловых расходов в час максимального водоразбора на соответствующий коэффициент, определяемый из соотношения:

К

О_траиз.

_{Омакс.вод.}

567.82

= 0.4412.

1287.05

(18)

где QTpain. и Омакс.вод - равномерно распределенные расходы для случаев транзита и максимального водоразбора, л/с. Сосредоточенные расходы в этот час будут в точке 11 - 32.34 л/с (промпредприятие) и в точке 2 -

26

л/с (туркомплекс). Расчетные расходы воды для случая транзита воды в башню приведены в табл. 12. Расчетная схема сети на случай максимального транзита приведена на рис. 3. Результаты гидравлического расчета для случая максимального транзита приведены вприл. 7.

Таблица 12 Узловые расходы воды врасчетных точках (час максимального транзита)

Н о м е р а Н о м е р а

у з л о в ы п р и л е г а ю щ и х х т о ч е к у ч а с т к о в

I 1-2, 1-13 2 2-1, 2-3

-> 3-2, 3-4, 3-13

4 4-3, 4-5, 4-12 5 5-4, 5-6

6 6-5, 6-13, 6-7 7 7-6, 7-8, 7-11 8 8-7, 8-9

9 9-8, 9-10 10 10-9, 10-11

11 11-10, 11-7, 11-12 12 12-11, 12-4

13 13-1, 13-3, 13-6

У зл о в о й

р а с х о д ,

л /с

10.28 9.49 13.21 10.89 8.59 13.42 18.87 10.07 8.38 8.38 18.46 11.53

16.15

С о с р е д о ­ т о ч е н ­ н ы й

р а с х о д , л /с

0.08

-

-

32.34

О б щ и й

у зл о в о й

р а с х о д ,

л /с

10.28 9.57 13.21 10.89 8.59 13.42 18.87 10.07 8.38 8.38 50.8 11.53

16.15

П о т р е б и т е л и

с о с р е д о т о ­ ч е н н ы х

р а с х о д о в , л /с

Т у р ко м п л ек с

П р ач еч н ы е Б ан и

П ром п редп р.

^И то го 157.72 32.42 ^190.14