Учебное пособие 1595
.pdf1057
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению курсового проекта и практических занятий для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению 08.03.01
«Строительство», профиль «Водоснабжение и водоотведение»
Воронеж 2015
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
Методические указания к выполнению курсового проекта и практических занятий
для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению 08.03.01 «Строительство», профиль «Водоснабжение и водоотведение»
Воронеж 2015
2
УДК 628.1/2
ББК 38.761я73
Составитель В.В. Помогаева
Комплексное использование водных ресурсов: метод. указания к выполнению курсового проекта и практических занятий / Воронежский ГАСУ; сост.: В.В. Помогаева. – Воронеж, 2015. - 50 с.
Приводятся основные положения комплексного использования водных ресурсов для водоснабжения населенного пункта и промышленного предприятия. Дана оценка состояния водных объектов при использовании их как источников водоснабжения, так и для приема сточных вод. Изложены принципы составления водохозяйственного баланса для населенного пункта и промышленного предприятия с учетом количественных и качественных показателей воды. Приведены принципы определения пригодности водоемов для различных целей водопользования, демографической емкости района застройки по водным ресурсам. Даются в полном объеме сведения нормативного характера, необходимые для выполнения курсового проекта и практических занятий по дисциплине «Комплексное использование водных ресурсов».
Предназначены для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению 08.03.01 «Строительство», профиль «Водоснабжение и водоотведение»
Ил. 3. Табл. 9. Библиогр.: 16 назв.
УДК 628.1/2 ББК 38.761я73
Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского ГАСУ
Рецензент - В.Я. Манохин, д.т.н., проф. кафедры пожарной и промышленной безопасности
3
|
Оглавление |
|
ВВЕДЕНИЕ ...………………………………………………………………………...5 |
||
1 |
Исходные данные для выполнения курсового проекта. Оформление |
|
курсового проекта ....................................................................................................... |
6 |
|
2 |
Физико-географические и инженерно-геологические |
условия |
расположения места строительства........................................................................... |
7 |
2.1Место положения и физико-географические условия района
строительства ........................................................................................................... |
7 |
2.2 Гидрологические и инженерно-геологические условия............................. |
7 |
3 Водоснабжение населенного пункта................................................................. |
8 |
3.1. Определение хозяйственно-питьевых расходов воды в населенном
|
пункте ........................................................................................................................ |
8 |
|
|
3.2 |
Определение класса качества воды в источниках водоснабжения ......... |
10 |
|
3.3 |
Водозаборные сооружения .......................................................................... |
11 |
|
3.4 |
Очистные водопроводные сооружения ...................................................... |
12 |
|
3.5 |
Зоны санитарной охраны ............................................................................. |
12 |
4 |
Водоотведение населенного пункта................................................................ |
14 |
|
|
4.1 |
Определение количества стоков от населенного пункта.......................... |
14 |
|
4.2 |
Очистные канализационные сооружения .................................................. |
15 |
|
4.3. Зоны санитарной охраны ............................................................................... |
17 |
|
5 |
Промышленное предприятие ........................................................................... |
17 |
|
|
5.1 |
Состав цехов промышленного предприятия, их расположение .............. |
17 |
|
5.2 |
Водоснабжение и водоотведение промышленного предприятия............ |
20 |
5.3Оценка эффективности использования водных ресурсов на
промышленном предприятии ............................................................................... |
24 |
|
5.4 |
Очистные сооружения промышленного предприятия.............................. |
25 |
5.5 |
Зоны санитарной охраны промышленного предприятия ......................... |
25 |
6 Комплексное использование водных ресурсов.............................................. |
26 |
|
6.1 |
Водохозяйственный баланс ......................................................................... |
26 |
6.2Определение допустимых концентраций химических загрязнений при
сбросе стоков в водоемы ....................................................................................... |
29 |
6.3Определение предотвращенного ущерба при сбросе сточных вод в
поверхностные водоемы........................................................................................ |
32 |
6.4Определение пригодности водоемов принимающих сточную воду для
различных видов водопользования ...................................................................... |
34 |
|
6.5 Определение демографической емкости района по водным ресурсам... |
35 |
|
Библиографический список...................................................................................... |
37 |
|
Приложение 1. Рельеф застраиваемого района. М1:500 000 ................................ |
38 |
|
Приложение 2. Исходные данные для курсового проектирования ..................... |
40 |
|
Приложение 3. |
Методы водоподготовки ............................................................... |
43 |
Приложение 4. |
Очистка сточных вод...................................................................... |
44 |
Приложение 5. |
Основные показатели промышленного предприятия ................. |
47 |
Приложение 6. |
Оценка качества воды в водоемах ............................................... |
50 |
|
4 |
|
ВВЕДЕНИЕ
Понятие «комплексное использование и охрана водных ресурсов» предусматривает следующие основные мероприятия:
всестороннюю оценку природных вод с учетом антропогенной деятельности в современных условиях и на перспективу;
выявление потребностей в воде всех отраслей промышленности и сельского хозяйства, обоснование норм водопотребления с учетом повторного или последовательного использования воды, определение объема безвозвратных потерь;
установление мер по охране природных вод от истощения и загрязнения, а также разработку мер и предложений по очистке, обезвреживанию и использованию промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных стоков;
подсчет экономического эффекта от реализации запроектированных мер.
Цель курсового проекта «Комплексное использование водных ресурсов»: научить будущих специалистов-строителей самостоятельно учитывать требования по охране природы, рациональному использованию водных ресурсов при проектировании, строительстве и эксплуатации водного хозяйства. Решать водохозяйственные задачи промышленности, городов и населенных пунктов с учетом наиболее выгодных экономических и технических решений, учитывающих экологические и социальные стороны решения проблем комплексного использования водных ресурсов. Рассчитывать емкость района по водным ресурсам, оценивать рациональность использования водных ресурсов.
Задача курсового проекта - закрепление теоретических знаний и применение их на стадии проектирования.
Процесс изучения дисциплины «Комплексное использование водных ресурсов» при выполнении курсового проекта и практических работ направлен на формирование следующих компетенций:
умением использовать нормативные правовые документы в профессиональной деятельности (ОПК-8);
способностью участвовать в проектировании и изыскании объектов профессиональной деятельности (ПК-4);
знанием научно-технической информации, отечественного и зарубежного
опыта по профилю деятельности (ПК-13).
В результате изучения дисциплины бакалавр должен:
Знать:
основные элементы и принципы построения водохозяйственных комплексов;
требования к составлению водохозяйственных комплексов и балансов при решении водохозяйственных задач промышленности и населенных пунктов;
5
нормативные базы в области инженерных изысканий, принципов проектирования сооружений, инженерных систем, планировки и застройки населенных мест;
научно-техническую информацию, отечественного и зарубежного опыта по комплексному использованию водных ресурсов.
Уметь:
правильно использовать знания при постановке и решении конкретных технических задач с учетом комплексного использования водных ресурсов;
правильно использовать законодательные и нормативные акты при проектировании водохозяйственных комплексов.
Владеть:
навыками использовать нормативные правовые документы при решении водохозяйственных задач промышленности и населенных пунктов.
На основании исходных данных необходимо произвести расчет баланса водопотребления и водоотведения в населенном пункте (НП) и на промышленном предприятии (ПП), оценить рациональность использования водных ресурсов, определить потенциал развития района, учитывая количество
икачество воды.
1.Исходные данные для выполнения курсового проекта. Оформление курсового проекта
1.Ситуационный план, М 1:500 000: прил. 1.
2.Исходные данные по населенному пункту и промышленному предприятию:
табл. П.2.1.
3.Исходные данные по поверхностным источникам: табл. П.2.2.
4.Исходные данные по качеству воды в источниках водоснабжения:
табл. П.2.3.
5.В пояснительной записке должны быть обоснованы конструктивные решения на следующих этапах:
6.Выбор и обоснование мест расположения водозаборных, водоочистных сооружений и очистных сооружений канализации.
7.Определение расходов воды и количества сточных вод в населенном пункте.
8.Определение расходов воды и количества сточных вод на промышленном предприятии.
9.Расчет водохозяйственного баланса.
10.Оценка рациональности использования водных ресурсов в НП и ПП.
6
В графической части выполняется генплан населенного пункта, промышленного предприятия, схема водоснабжения и водоотведения.
Курсовой проект должен состоять из пояснительной записки с расчетами, схемами, соответствующими обоснованиями – 25-30 листов машинописного текста 14 шрифт Time New Roman и одного листа чертежей формата А1.
2. Физико-географические и инженерно-геологические условия расположения места строительства
На стадии проектирования населенного пункта необходимо оценить район застройки по основным географическим, геологическим и гидрологическим условиям.
2.1. Место положения и физико-географические условия района строительства
Физико-географические условия района строительства оцениваются с учетом заданной области строительства по географическим картам.
Необходимо указать:
физико-географическое положение (возвышенность, низменность и т.д. с абсолютными отметками над уровнем моря);
климат в районе застройки;
среднегодовую температуру наружного воздуха;
температуру наиболее холодной пятидневки;
глубину промерзания грунтов в районе строительства;
количество атмосферных осадков за год:
слой осадков за теплый период года, слой осадков за холодный период года;
повторяемость направлений ветров, с построением розы ветров.
2.2. Гидрологические и инженерно-геологические условия
Водообеспеченность территории оценивается по заданию. Необходимо указать имеющиеся источники водоснабжения, качество воды, уровни воды (средний, минимальный).
По имеющимся показателям выбираем наиболее приемлемый вариант водоснабжения и возможность водоотведения стоков. С учетом розы ветров и рельефа местности планируем место расположения промышленного
7
предприятия, населенного пункта, водозаборных сооружений, водопроводных и канализационных очистных сооружений.
На ситуационном плане выбирается место под строительство населенного пункта с числом жителей 40-60тыс и промышленное предприятие.
Выбор мест расположения водозабора и водоочистных сооружений производится в соответствии с рекомендациями [1] с учетом зон санитарной охраны.
Выбор мест расположения площадки канализационных очистных сооружений относительно населенного пункта производится в соответствии с рекомендациями [2] с учетом санитарно-защитных зон.
3.Водоснабжение населенного пункта
3.1.Определение хозяйственно-питьевых расходов воды
внаселенном пункте
Определение расчетных расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте производится на основании исходных данных (П. 1,2) в соответствии с [1].
Расчетное число жителей в НП определяется с учетом площади жилой застройки и плотности населения по формуле
N=Fнп .n0 , чел, (1)
где Fнп -расчетная площадь населенного пункта (НП), га; n0 - плотность населения, чел/га, (табл.П.2.1).
Среднесуточный хозяйственно-питьевой расход, м3/сут.:
Qср.сут |
qж N |
м3/сут., |
(2) |
|
|||
1000 |
|
|
где qж - норма водопотребления, л/(сут.×чел.) (табл.П.2.1).
Расход воды на нужды коммунально-бытовых предприятий (КБП) и административных зданий (АЗ) определяется согласно [3; прил. 3].
Общее количество воды, расходуемое КБП, определяется по формуле
Qср.сут t N q , м3/сут., |
(3) |
где N-количество водопотребителей или производительность КБП;
q - норма водопотребления в л на единицу измерения [3, прил. 3]; t - время работы предприятия, ч.
Результаты вычислений заносят в табл. 1.
8
Таблица 1 Общее количество воды, расходуемое коммунально-бытовыми предприятиями
|
|
Кол-во |
|
Норма водопот- |
Суточный |
|
Время |
|
ребления на |
||
Наименование |
водопотр |
|
объем |
||
работы, |
Ед. изм. |
единицу |
|||
КБП и АЗ |
ч/сут. |
. или |
|
измерения, |
водопотребл |
|
произв. |
|
ения м3/сут. |
||
|
|
|
м3/(сут.-место) |
||
|
|
|
|
|
|
Баня |
16 |
N/250 |
чел/час |
|
|
|
|
|
|
|
|
Детский сад |
16 |
N/200 |
мест |
|
|
|
|
|
|
|
|
Больница |
24 |
N/160 |
коек |
|
|
|
|
|
|
|
|
Школа |
16 |
N/50 |
учеников |
|
|
|
|
|
|
|
|
Гостиница |
24 |
N/220 |
мест |
|
|
|
|
|
|
|
|
Общежитие |
24 |
N/180 |
чел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суммарный расход водопотребления QКБП |
|
Расход воды на полив зеленых насаждений и мойку асфальтовых покрытий определяется с учетом площади населенного пункта по [1, п. 2.3]. Минимальная площадь зеленых насаждений должна составлять 10 %. Площадь определяется по генплану. Расчет проводится в табличной форме (табл. 2).
|
|
|
Таблица 2 |
|
Определение годовых поливочных расходов воды в населенном пункте |
||||
|
|
|
|
|
Виды |
Твердые |
Зеленые |
Газоны, |
|
поливаемой территории |
покрытия |
насаждения |
цветники |
|
Поливаемая площадь, |
мин. 15 % |
мин. 10 % |
мин. 10 % |
|
% от Fнп: Р |
|
|
|
|
Поливаемая площадь, га: |
|
|
|
|
Fпол=Fнп×Р/100 |
|
|
|
|
Норма на мойку, л/м2: qм |
|
|
|
|
Количество моек в год: Км |
60 |
- |
- |
|
Норма на поливку, л/м2: qп |
|
|
|
|
Количество поливок в год: |
100 |
60 |
60 |
|
Кп |
|
|
|
|
Поливочный расход в НП по |
Qнп тп (моек) |
|
|
|
видам покрытий, м3/год: |
|
Qнп зн |
Qнп г |
|
Qнп тп (поливок) |
|
|||
Qпол=Fпол×qм(п)×Км(п)×10 |
|
|
|
|
Общий поливочный расход в НП, м3/год: |
|
|
|
|
Qнп пол=∑Qнп тп + Qнп зн + Qнп г |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
Определение годовых хозяйственно питьевых расходов воды в населенном пункте.
Максимальный годовой расход, м3/год:
Qгод.мax=(Qср. сут..kсут. мax+ QКБП)×365, |
,(4) |
где kсут. мax – коэффициент суточной неравномерности, определяется по [1].
Общий максимальный расход хозяйственно-питьевой воды в населенный пункт (QНП.год.max) поступает от водозабора и водопроводных очистных сооружений.
Неучтенные расходы (10-15 % от максимального расхода) компенсируют безвозвратные потери воды с утечками в трубопроводах и водоразборной арматуре.
Таким образом, из максимального расхода какая-то часть безвозвратно теряется (QНП бп), часть поступает на нужды населения (QНП max), часть – на полив в летнее время улиц, зеленых насаждений, газонов и цветников (QНПпол).
Неучтенные расходы или безвозвратные потери воды в НП определяются по формуле
QНП неучт =QНП бп= (Qгод. max + Q НПпол) . (0,1÷0,15) , м3/год. |
(5) |
Общий годовой максимальный расход в НП, м3/год: |
|
QНП год. max = Qгод max + QНП пол + QНП бп . |
(6) |
3.2. Определение класса качества воды в источниках водоснабжения
Класс качества воды – уровень качества воды, устанавливаемый в интервале числовых значений свойств и состава, характеризующий её пригодность для конкретного вида водопользования. Для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения из подземных и поверхностных источников выделены три класса, показатели которых приведены в табл. П.3.1.
Для каждого класса вод рекомендует следующие методы обработки вод. Подземные источники водоснабжения:
1-й класс – качество воды по всем показателям удовлетворяет требованиям [5] –не требуется очистка;
2-й класс – качество воды имеет отклонения по отдельным показателям, которые могут быть устранены: аэрированием, фильтрованием, обеззараживанием;
3-й класс – доведение качества воды до необходимых требований, методами
обработки, предусмотренными во 2-ом классе, с применением
10