4. Основы проектирования системы водоснабжения. Норма водопотребления. График суточной неравномерности. Расчетные расходы – хоз-питьевые, производственные, противопожарные.

Основы проектир-я сист водоснабж-я

При проектировании вновь строящихся и реконструируемых централизованных систем наружных водопроводов для обеспечения водой нас пунктов, промышл. и с/х предприятий решают вопросы по определению расчетных расходов воды на хоз-пит нужды, пожаротушение, мытье улиц, полив газонов, с/х посадок и т.д.

За основу расчета принимают норму водопотребления на указанные нужды и коэф-ты неравномерности потребления. Кроме того, одним из факторов, обеспечивающих бесперебойную подачу необходимого кол-ва воды потребителю, явл-ся определение напора, создаваемого НС2. Этот напор рассчитывается на подачу воды в наиболее удаленную от водозабора и высокорасположенную арматуру – диктующую точку.

Нормы водопотребления

Нормой водопотребления называется кол-во воды, расходуемое на определенные нужды в ед. вр. или на ед. вырабатываемой продукции.

Нормы хоз.-питьевого в/п. Различают нормы хоз.-пит в/п в населенных пунктах и на пром. предприятиях. В населенных пунктах нормы хоз.-пит в/п в назначают по СНиП 2.04.02-84 в зав-ти от степени благоустройства, климатических условий. На пром. предприятиях нормы в/п определяется по СНиП II-30-76 и СНиП II-90-81

Нормы в/п для производственных нужд. Многие отрасли промышленности расходуют большие кол-ва воды. Обычно устанавливают норму в/п на вырабатываемой продукции. Эти нормы разрабатываются технологами соответствующих производств с учетом принятой технологии.

Нормы в/п для тушения пожаров. Устанавливаются по СНиП 2.04.02-84. В период пожара должна быть обеспечена подача расчетного расхода. Для этого устраивают резервуары неприкосновенного 3хчасового запаса воды.

График суточной неравномерности

Потребление воды населением в течение года неравномерно. Летом расходуется > чем зимой, в предвыходные дни > чем в остальные дни недели и т.д.

Отношение суточного расхода в дни наиб водопотребления Q_{max сут} к среднесуточному расходу Q_{ср сут} называют коэффициентом суточной неравномерности водопотребления.

К_сут= Q_{max сут/}Q_{ср сут}

Величина К_сут зависит от степени благоустройства здания.

Определение расхода на хоз.-пит. нужды города

Расчетный расход – расход в часы максимального водоразбора суток с наибольшим водопотреблением.

Хоз.-пит. в/п неравномерно как по суткам, так и по часам суток.

Расчётный суточный (средний за год) расход воды, м³/сут, на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте определяют по формуле:

Q_ср.сут=q_жN/1000,

где q_ж – норма водопотребления, N – расчётное число жителей.

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

Q_{max сут} = k_{max сут} Q_ср.сут ;

Q_{min сут} = k_{min сут} Q_ср.сут ,

где k_{max сут} и k_{min сут} - максимальный и минимальный коэффициенты суточной неравномерности, зависящие от режима работы предприятий, степени благоустройства зданий, режима водопотребления по сезонам года и дням недели; k_{max сут} = 1,1…1,3; k_{min сут} = 0,7…0,9.

Расчётные часовые расходы воды, м³/ч, определяют по формулам:

q_{max ч} = k_{max ч} Q_{max сут} /24;

q_{min ч} = k_{min ч} Q_{min сут} /24,

где k_{max ч} и k_{min ч} - максимальный и минимальный коэффициенты часовой неравномерности, определяемые по формулам:

k_{max ч} =α_max β_max;

k_{min ч} =α_min β_min,

где α – коэффициент, зависящий от степени благоустройства зданий и режима работы предприятий; α_max = 1,2…1,4; α_min = 0,4…0,6; β – коэффициент, зависящий от числа жителей в населённом пункте; β_max= 1…4,5; β_min= 0,01…1.

Определение расхода на производственные нужды пром. предприятия

Воду на промышленном предприятии используют:

-для технологического процесса производства продукции;

-для охлаждения аппаратуры или продукции предприятия;

-на промывку аппаратуры;

-для питания котлов;

-для гидротранспорта.

Кол-во воды, необходимое для производства, опр. по формулам:

Q_пр=q_нn_прод; Q_пр=q_агрn_агр, где q_н-норма в/п на единицу продукции; n_прод - кол-во выпускаемой продукции; q_агр-норма в/п для одного агрегата; n_агр-число работающих агрегатов.

Расходы на противопожарные нужды

Противопожарный водопровод должен предусматриваться в нас. пунктах, на промышл. предприятиях и с/х комплексах и объединяться с хоз-пит или производственным водопроводом.

Расчетный расход воды на наружное пожаротушение и расчетное кол-во одновременных пожаров в нас. пунктах принимается: от 1 до 3 пожаров и от 10 до 100л/с при числе жителей от 5 тыс. до 1 млн. Расход воды на наружное пожаротушение производственных зданий объемом 3-200 тыс. м³ принимается 10-40л/с в зависимости от категории производства по пожарной опасности и степени огнестойкости здания.

Расчетный расход воды на 1 пожар для сельских нас. пунктов можно принять 5 л/с.

5.Водопроводная сеть. Трассировка. Схемы водопроводных сетей. Зонирование водопроводной сети. Глубина заложения водопроводной сети. Принципы расчета водопроводной сети. Водопроводные трубы. Арматура наружной водопроводной сети. Прокладка трубопроводов через препятствия. Дюкеры. Водонапорные башни и напорные резервуары.

Водопроводная сеть - предназначена для распределения воды, подаваемой на объект

Водопроводную сеть принято разделять на магистральные и распределительные линии.

Магистральные линии служат преимущественно для транспортировки и распределения воды по территории, снабжаемого водой объекта, а распределительные линии для раздачи воды потребителям через вводы в здания, водоразборные краны, колонки.

При гидравлическом расчете водопроводной сети благоустроенных населенных пунктов обычно рассматривают только магистральные линии.

Требования предъявляемые к системам подачи и распределения воды

-Обеспечить потребителей расчетным количеством воды

-Создать в распределенной сети требуемые напоры

-Сохранить качество воды в процессе ее транспортирования

-Обеспечить надежность и бесперебойность водоснабжения

Трассировка водопроводной сети

Водопроводная сеть предназначена для распределения подаваемой на объект воды.

Водопроводные сети делятся на магистральные линии и распределительные.

Магистральные линии служат для транспортирования транзитных масс воды; распределит-е линии — для транспортир-я воды из магистралей к отдельным зданиям, в к-х потребители получают воду непосредственно из наружных распред-х

линий.

При гидравлическом расчете водопроводной сети благоустроенных населенных пунктов обычно рассматривают только магистральные линии.

Магистр и распределит линии должны иметь дост-ю пропускную способность и обеспечивать необх. напор воды в местах потребления.

Треб-я пропускная способность и напоры обесп-ся правильным подбором диаметров труб при проектировании. Расстояние водопроводных сетей до зданий, сооружений, дорог и др. сетей назначают в зав-ти от конструкций фундаментов здания, типа дорог, глубины заложения, диаметра и характера сетей, напора в них и размеров колодцев.

По очертанию в плане водопроводные сети бывают тупиковые, кольцевые и комбинированные.

Схемы водопроводных сетей.

Тупиковые

(СНиП 2.04.02-84*)

1 – насосная станция;

2 – водонапорная башня;

3 – сеть.

Предназначены:

- для подачи воды на производственные нужды при допустимости перерыва подачи воды на время ликвидации аварии;

-для подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды при dтр≤100 мм.;

-для подачи воды на противопожарные нужды при длине линий не более 200м.

Кольцевые.

1 – насосная станция;

2 – водонапорная башня;

3 – сеть.

В кольцевой сети при наличии параллельных магистралей в случае аварии подача воды прекращается только потребителям, питающимся непосредственно из поврежденного участка. Кольцевые сети более надежны в эксплуатации, Кольца могут иметь неправильную форму, находиться на разных отметках и взаимно пересекаться.

Комбинированные

Для любого города характерна комбинированная водопроводная сеть. Комбинированные водопроводные сети состоят из кольцевых магистральных и тупиковых распределительных трубопроводов. Комбинированные сети применяют в зданиях с противопожарным водопроводом, оборудованным 12 и более пожарными кранами, в зданиях с большим разбросом водоразборных устройств.

Вся распределительная сеть состоит из магистралей, к-е располагаются друг от друга на расст 500-800м и ч/з каждые 400-600м на сети устраиваются перемычки.

Зонирование системы водоснабжения - разделение единой системы водоснабжения на отдельные системы (зоны) для каждой группы потребителей, предъявляющих разнообразные требования к подаваемой воде (напр. напор)

Зоннирование применяют и в городских и промыш. водопроводах

Зоннирование водопроводной сети снижает недопустимо высокие напоры (техническая необходимость), снижает затраты электроэнергии на подъем воды, сокращает утечки(экономическая целесообразность)

Из усл-й сохранности внутр водопровода зд напор в водопр сети не должен превышать 60м.

Различают вертикальное зонирование (зависит от рельефа местности)

горизонтальное (вызываемое гидравлическими потерями напора значительно протяженной сети или наличием больших потребителей воды),параллельное (если питание сети происходит из одного источника от общ НС обеих зон водопровода)

последовательное (если в последующей зоне, питаемой от предыдущей, повыш-ся напор станции подкачки)

h_зал=d+0.5; из 2 формул берется большее значение.

Глубина заложения вод труб зависит от глубины промерзания почвы, температуры воды и режима ее подачи. Она должны обеспечивать незамерзание воды в трубах при самых больших морозах, не допускать нагрева ее в летнее время и предохранять трубы от динамических нагрузок.

Материал водопроводных труб ~ от:

- сейсмичности района прокладки,

- агрессивности грунтовх вод,

- климатических условий,

- гидрогеологических условий,

- необходимого срока эксплуатации,

- внутреннего и внешнего давления.

1) Стальные → насосные станции, на ответственных участках, для перехода под ж/д и шоссейными дорогами, через водные преграды и овраги. Соединения – на сварке.

2) Чугунные раструбные → должны иметь внутр. гладкое покрытие. Долговечны, но плохо сопротивляются динам.нагрузкам.

3) Асбестоцементные → 50% труб Уфы. Ǿ<500мм. Соединение – на муфтах с резинов. кольцами. Прочны, стойки к коррозии, гладкие стенки, но плохо сопротивляются ударам и дин.нагрузкам.4) Ж/Б-ные → самые распространённые. Соединяются в раструб. Ǿ500-1600мм.

5) Деревянные → Соединяются на отдельных клёпках.

6) Пластмассовые → Ǿ10-1200мм. Лёгкие, не подвергаются эл-хим коррозии, на внутр.пов-ти практически не образуется отложений.

1) Запорно-регулирующая:

- вентили (Ǿ<50мм)

- задвижки (Ǿ>50мм) - для регулирования распределения расходов воды по сети и отключения участков сети для осмотра и ремон-та. Подразделяют на параллельные и клиновые, с выдвижным и невыдвижным шпинделем, с ручным,с электро- и гидроприводом.

2) Предохранительная:

- предохранительные клапаны – исключают повышение давления сверх допустимого,

- обратные клапаны – допускают движение воды только в одном направлении,

- редукционные клапаны – служат для понижения давления на отдельных участках сети,

- воздушные вантузы – для выпуска воздуха в возвышенных точках сети.

3) Водоразборная:

- водоразборные колонки и спускные краны – водоснабжение посёлков и зданий, не оборудованных внутр. водопроводом

- пожарные гидранты – для подачи воды при пожаротушении.

4) Компенсаторы.

обратные клапаны предохранительные клапаны

Водоразборная колонка

Колодцы водопроводной сети

Компенсаторы - Предназначены для восприятия температурных удлинений металлических трубопроводов (при жесткой заделке конусов стальных труб в стенки колодцев или резервуаров, в просадочных грунтах)

ПРОКЛАДКА ТРУБОПРОВОДА ЧЕРЕЗ ПРЕПЯТСТВИЯ.

1) Через реки:

- надземным переходом → подвеска трубопровода под мостами или под выносными их частями.

- по дну реки → прокладывают дюкер не ме-нее чем в 2 линии. Дюкер – участок трубопровода, проложенный по дну реки в траншее. Расстояние от верха трубы до дна реки ≥0,5м.

2) Через овраги:

- надземным переходом → в виде «провисаю-щей нити»; укладка по специально сооружен-ным опорам и эстакадам; устройство перехо-дов в дамбах или в виде трубчатых самонесу-щих арок.

- посредством дюкеров, укладываемых ниже дна оврага.

3) Под ж/д, трамвайными путями:

- в проходных каналах,

- в металлических футлярах–кожухах.

Напорный водовод или трубопровод, используемый для преодоления препятствия, встречающегося на пути водотока, называется дюкером. В зависимости от количества труб, входящих в конструкцию дюкера, различают одноочковый или многоочковый дюкер (две и более труб).

Дюкер обычно изготавливается из стальных или железобетонных труб.

Движение потока воды внутри дюкера осуществляется при помощи насосов или же самотеком. При этом используются разности отметок местности.

Основная характеристика дюкера — максимальная пропускная способность. Расход воды определяет размеры его поперечного сечения.

Рис. 3.22. Способы прокладки дюкера: а — в земляной плотине; б — под защитой шпунтовых ограждений; в — равномерным опусканием с опорных точек; г — наращиванием

Водонапорная башня- компенсирует несовпадение режимов подачи воды насосами и ее потребления городом в отдельные часы суток

1 - скважина; 2 - водоводы; 3 - водонапорная башня; 4 - распределительная сеть; 5 - резервуар чистой воды; 6 - насосная станция II подъема, 7 – пьезометрические линии напоров воды.

Основные элементы водонапорной башни

Виды водонапорных башен

Напорные резервуары, располагаемые на достаточно высоких отметках местности, могут служить напорными (активными) емкостями, аналогичными по своему назначению водонапорным башням. Так как при одной и той же емкости резервуар всегда значительно дешевле башни, напорные емкости следует устраивать в виде нагорных резервуаров везде, где это позволяет рельеф местности. Напорные резервуары наиболее часто используются в системах водоснабжения как регулирующие емкости, но нередко служат одновременно и для хранения запасов воды — пожарных или аварийных.

Принципы расчета водопроводной сети

Система водопровода состоит из отд эл-тов, работа к-х должна быть рассмотрена во взаимной связи.

Рассчитать сти тему водопровода – значит назначить, р-ры сооружений так, чтобы вода была подана потребителям в треб кол-ве, с треб напором, при соблюдении усл-ий экономичности.

Для одного и того же расхода,увел-я диам труб,мы уменьш ск-ть движ воды и потери напора на трение (те экономим электроэнер-гию,треб-ся для создания нач напора,за счет перерасхода мат-ла труб).Уменьшая диам,мы увел ск-ть дв-я воды в трубах и потери напора на тр-е,что потребует большего нач напора (то перерасходуем электроэнергию за счет экономии мат-ла труб)

Учитывая стоимость электроэн и мат-ла труб необходимо установить экономически оптимальное зн-е диаметра.