2.2. Режимы водопотребления

Изменение потребления воды в течение суток, недели, месяца, года называют режимом водопотребления. Динамику происходящих изменений в потреблении воды можно представить в виде индивидуальных и групповых графиков. Процесс водопотребления по времени отражается суточными, недельными и годовыми графиками (рис. 2.1).

Конфигурация графиков водопотребления определяется особенностями хозяйственно-питьевых и производственно-технологических потребителей. В формировании графиков большую роль играют случайные факторы. Поэтому режим водопотребления отдельных потребителей следует рассматривать как случайную функцию многих переменных, а для определения расчетного водопотребления используют систему нормативных коэффициентов, получаемых в результате статистической обработки большого количества экспериментальных данных, характеризующих режим водопотребления.

Рис. 2.1. Суточный график потребления воды:

1 - линия потребления воды; 2 - среднесуточное потребление воды;

3 - подача воды насосами

Для характеристики режима водопотребления используют следующие показатели:

• коэффициенты суточной неравномерности водопотребления, учитывающие уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели:

К_сут.max = Q_сут.max/Q_ср.сут.; (2.2)

К_сут.min = Q_сут.min/Q_ср.сут.; (2.3)

• коэффициенты часовой неравномерности водопотребления, учитывающие степень благоустройства, режим работы предприятий, число жителей и другие местные условия:

К_час.max = 24Q_час.max/Q_сут.max; (2.4)

К_час.min = 24Q_час.min/Q_сут.min, (2.5)

где Q_сут.max, Q_сут.min - расчетные расходы воды в сутки максимального и минимального водопотребления, м³/сут.;

Q_ср.сут. - средний за год суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды, м³/сут.;

Q_час.max, Q_час.min - максимальный и минимальный часовой расходы воды, м³/час;

• коэффициенты общей неравномерности водопотребления:

К _общ.max = К _сут.max K _час.max, (2.6)

К _общ.min = К _сут.minК _час.min. (2.7)

2.3. Суточные и часовые расходы воды

Производительность системы водоснабжения города должна быть достаточной для обеспечения:

• хозяйственно-питьевого водопотребления в жилых и общественных зданиях, включая бани, прачечные, больницы, столовые, гостиницы и другие объекты (Q_хпп);

• поливки и мойки территорий населенных мест, включая улицы, площади, зеленые насаждения, работу фонтанов и других объектов (Q_пм);

• хозяйственно-бытовых нужд промышленных предприятий (Q_хбн); производственно-технологических нужд тех предприятий, для которых требуется вода питьевого качества или экологически нецелесообразно сооружение отдельного водопровода (Q_пт);

• расхода воды на пожаротушение (Q_пж);

• собственных нужд водопроводных станций и прочие нужды (Q_сн):

. (2.8)

Основным расчетным расходом, на подачу которого должен быть рассчитан проектируемый водопровод, является максимальный секундный расход воды в сутки максимального водопотребления. Расчетные расходы воды для населения определяется по нормам водопотребления и по расчетному количеству жителей. Средний за год суточный расход воды Q м³/сут., на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте следует определять по формуле:

, (2.9)

где q_жi - среднесуточная норма водопотребления на 1 жителя, л/сут., принимаемая по табл. 2.1;

Ч_жi - расчетное число жителей i-го района жилой застройки, чел.

Расчетные расходы воды населением в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления, надлежит определять так:

; (2.10)

, (2.11)

где К_сут.max, К_сут.min - коэффициенты суточной неравномерности водопотребления, учитывающие уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства, изменение водопотребления по временам года и дням недели, надлежит принимать равным K_сут.max = 1,1‑1,3; K_сут.min = 0,7‑0,9. Чем выше степень благоустройства, тем меньше K_сут.max и больше K_сут.min.

Расчетные расходы воды должны определяться по формулам:

; (2.12)

, (2.13)

где K_час.max, K_час.min - коэффициенты часовой неравномерности водопотребления, рассчитанные как выражение:

К_час.max = _max _max, (2.14)

К_час.min = _min _min, (2.15)

где  - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимается _max = 1,2-1,4; _min = 0,4-0,6;  - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимается по табл. 2.2.

Для определения расчетного расхода воды в общественных зданиях (банях, прачечных, больницах и т.п.) используют следующее выражение:

, (2.16)

где q_i - норма хозяйственно-питьевого водопотребления в i-м здании; л/сут. на измеритель;

N_i - количество единиц учета, измеритель (табл. 2.3).

Таблица 2.2

Зависимость коэффициента  от числа жителей

Коэф-фици-ент	Число жителей, тыс.чел
	1	4	6	10	20	50	100	300	1000
max	2	1,5	1,4	1,3	1,2	1,15	1,1	1,05	1
min	0,1	0,2	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,85	1

Таблица 2.3

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в отдельных зданиях

Назначение здания	Измеритель	Расход воды, л/сут.
Больницы общего типа	1 койка	250
Бани	1 посетитель	180
Прачечные механизированные	1 кг белья	75
Общежития с душевыми	1 житель	100
Детские ясли-сады	1 ребенок	75
Столовые, рестораны	1 блюдо	12
Школы	1 учащийся	20

Расход воды на мойку и поливку городских территорий определяется по формуле:

, (2.17)

где F_i - поливаемая площадь, га;

q_пмi - норма расхода воды на i-ю операцию, л/м² (табл. 2.4);

n_i - количество (повторяемость) i-х поливок в сутки.

Таблица 2.4

Нормы расхода воды на поливку и мойку

Назначение воды	Расход воды, л/м2
Механизированная мойка	1,2-1,5
Механизированная поливка	0,3-0,4
Поливка зеленых насаждений	3-4
Поливка газонов	4-6

При отсутствии данных о поливаемых площадях, расход воды на поливку принимается равным 50-90 л/сут. на 1 жителя.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды промышленных предприятий определяют в зависимости от количества смен, числа работающих в горячих и прочих цехах:

, (2.18)

где q_гц и q_xц - соответственно нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в горячих и прочих цехах, принимаемые q_гц = 45 л/чел. в смену, q_xц = 25 л/чел. в смену;

Ч_гцi и Ч_xцi - число рабочих горячих и прочих цехов в i-ю смену, человек.

Расчетные часовые расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды промышленных предприятий определяют по наиболее загруженной смене с учетом коэффициентов часовой неравномерности водопотребления:

• в горячих цехах

, (2.19)

• в прочих цехах

, (2.20)

где К_час.max^гц, К_час.max^хц - коэффициент часовой неравномерности водопотребления в горячих и холодных цехах;

Ч_гц^см, Ч_xц^см - количество работников в максимально загруженную смену в горячих и холодных цехах, чел.;

t_см - продолжительность смены.

Часовой расход воды на 1 душевую сетку принимают 500 л, продолжительность пользования душем - 45 мин после окончания каждой смены. Расчетное количество душевых сеток принимают для смены с максимальным числом работающих в зависимости от группы производства по санитарной характеристике (табл. 2.5).

Таблица 2.5

Расчетные показатели душевых сеток

Группа производства по санитарной характеристике	Характеристика производства	Количество человек на одну душевую сетку
Iа	Отсутствие загрязнения одежды и рук	15
Iб	Вызывающие загрязнения одежды и рук	7
IIв	С использованием воды	5
IIг	С выделением больших количеств пыли и других веществ	3

В данном случае расчетный расход воды определяют следующим образом:

, (2.21)

где q_дi - расход воды на душевую сетку, л/час, q_дi = 500 л/час.;

Ч_i - общая численность работающих в i-ю смену, чел;

t_д - время пользования душем, час, t = 0,75 ч;

Ч_д - количество человек, обслуживаемых одним душем, час, принимается по табл. 2.5;

К_дi - доля людей, пользующихся душем в i-ю смену;

n - число смен.

Расходы воды на производственные нужды промышленных и сельскохозяйственных предприятий должны определяться на основании технологических данных о выпуске продукции и удельных расходах воды:

, (2.22)

где q_i - удельный расход воды на выпуск i-го вида продукции, м³/ед. прод.;

П_i - объем выпуска i-го вида продукции, ед./сутки.

Противопожарный водопровод в населенных пунктах объединяется с хозяйственно-питьевым. Расчетный расход воды на пожаротушение включает расходы воды: 1) на наружное пожаротушение, которое в жилых районах зависит от количества жителей и характера жилой застройки, а на промышленных предприятиях - от степени огнестойкости зданий, категории производства по пожарной опасности и объема зданий. Для объединенного водопровода расчетный расход воды определяют по количеству одновременных пожаров для населенного пункта и предприятия. При этом расход воды определяют как сумму потребного наибольшего расхода:

, (2.23)

где q^н_пж - расход воды на 1 пожар, принимается по наибольшему значению для города и предприятия, л/с;

n^н_пж - количество одновременных пожаров в населенном месте, в число которых следует включать и пожары на промышленных предприятиях, расположенных в пределах населенного пункта;

t_пж - расчетная длительность тушения пожара.

Дополнительно учитывают расход воды на внутреннее пожаротушение в зданиях, оборудованных внутренними пожарными кранами, который зависит от числа струй (n_ст) и расхода воды на одну струю (q_ст, л/с) и расчетной длительности тушения пожара:

Q_впж = q_ст n_ст t. (2.24)

Расчетная продолжительность тушения пожаров в населенном пункте или на промышленном предприятии принимают равной 3 часа, а для зданий I и II степени огнестойкости с производствами Г и Д - 2 часа.

По результатам расчетов суточных и часовых расходов воды строятся совмещенные графики водопотребления. Потребители расходуют воду в течение суток неравномерно. Поэтому крайне важно планировать режим работы предприятий и уборку территорий города таким образом, чтобы не увеличивать пиковые нагрузки водопотребления, по которым производится расчет и выбор всех сооружений системы водоснабжения.

Распределение максимального суточного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды по часам суток производятся по типовым, нормативным графикам в зависимости от коэффициента часовой неравномерности (К_{ч max}):

, (2.25)

где К_р - коэффициент распределения максимального суточного расходы по типовому графику водопотребления.

Распределение расхода воды по часам суток на хозяйственно-питьевые нужды на промышленных предприятиях зависит от характера производства, продолжительности смены, типа цеха и других факторов. Это распределение выполняется по типовым графикам. Режим водопотребления на производственные нужды промышленных предприятий зависят от технологии производства, типа установленного оборудования, количества смен и других факторов. При отсутствии данных суточный расход воды на производственные нужды ориентировочно можно распределить равномерно в течении времени работы предприятия или брать по аналогии с действующими предприятиями.

Из типовых графиков видно, что часы максимального водопотребления приходятся на утренние и вечерние часы. Поэтому для смягчения пиковых нагрузок на эти часы не рекомендуется планировать поливочный расход воды.

После определения часовых расходов воды каждым потребителем находят их сумму и строят суточный график водопотребления. По результатам вычисления часовых расходов воды находят максимально часовой ( ) и секундный ( ) расходы воды:

. (2.26)

Для удобства пользования полученными данными в последующих расчетах суммарный расход воды целесообразно разбить на две части:

• сосредоточенный расход крупными потребителями воды (промышленными и коммунально-бытовыми предприятиями), отбор которого будет осуществляться в узлах присоединения этих потребителей к сети;

• равномерно распределенный или путевой расход всех остальных потребителей, который принимается равномерно распределенным по территории города и длине магистрали водопроводной сети.