Гидравлический расчет водопроводной сети

Курсовая работа

Вода необходима для жизни. При проектировании зданий, особенно жилых, требуется, чтобы во все жилища без исключения подавалась вода в соответствии с их основными потребностями. Вместе с тем, существует проблема недостаточного количества чистой воды, и в связи с этим возникает необходимость рационального её использования. Любой населённый пункт ежедневно требует определённого количества свежей воды — на производственные нужды находящихся в нём промышленных предприятий, бытовые и питьевые нужды населения. Использованная вода отводится на очистные сооружения, подвергается очистки и сбрасывается в водные объекты.

В ходе данного курсового проекта решаются следующие задачи:

Водоснабжения населённого пункта:

  • Определение потребности населённого пункта в свежей воде и выбор приемлемой схемы водоснабжения;
  • Вычисление основных параметров необходимого оборудования для подачи и распределения воды (насосы, резервуары чистой воды, магистральные трубопроводы);
  • Гидравлический расчёт водоотводящей сети;
  • Построение продольного профиля водопроводной сети;
  • Водоподготовка

Отвода и очистки образующихся сточных вод:

  • Определение объёма сточных вод и их состава;
  • Выбор схемы водоотведения и расчёт основных параметров движения сточных вод;
  • Предложение схемы водоочистки и расчёт сооружений по очистке сточных вод;
  • Также в ходе данного курсового проекта рассматривается схема водоснабжения и водоотведения населённого пункта.

Система водоснабжения — представляет собой комплекс инженерных сооружений и коммуникаций, предназначенных для подачи воды потребителю в требуемом количестве, требуемом качестве и под требуемым напором.

Схемы систем водоснабжения для населенных пунктов выбираются из ряда условий: наличия водоисточника, рельефа местности и расположения населённого пункта, требований водопотребителя и др. Источником водоснабжения могут являться открытые водотоки и водоемы (реки, озера, водохранилища, моря) и воды подземных источников.

Классификация по виду водоисточника подразделяются на 2 группы:

  • из поверхностных источников;
  • [Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/gidravlicheskiy-raschet-vodoprovodnoy-seti/

  • из подземных источников.
  • [Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/gidravlicheskiy-raschet-vodoprovodnoy-seti/

Для забора воды из поверхностных источников устраивают береговой водозабор или русловой, комбинированный с сифонными линиями.

11 стр., 5193 слов

Производственные сточные воды

Состав сточных вод и их классификация Водоотводящие системы и сооружения - это один из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов , жилых , общественных и производственных зданий , обеспечивающих необходимые санитарно-гигиенические условия ...

Водозабор — это гидротехническое сооружение, предназначенное для забора и приема воды из поверхностного источника.

При расположении забора из поверхностного источника необходимо соблюдать зоны санитарной охраны, которые состоят из трех поясов, первый пояс строгого режима, который подлежит ограждению и охране указывается на схеме системы водоснабжения населённого пункта, которая вычерчивается, соответственно применительно к заданным условиям. Пример схемы приведён на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схема систем водоснабжения из поверхностных источников: 1-водозабор; 2-насосная станция первого подъема (н.ст.I п.); 3-очистные сооружения (О.С.); 4-резервуары чистой воды (РЧВ); 5-насосная станция второго подъема (н.ст.II п.); 6-водопроводная сеть потребителя; 7-водонапорная башня (ВБ); 8-всасывающие трубы н.ст.Iп.; 9-напорные трубопроводы (водоводы) н.ст.I п.; 10-всасывающие трубы н.ст.II п.; 11-напорные трубопроводы н.ст.II п. 12-зона строгого режима (1-ый пояс) для водозабора;13-зона строгого режима для 2,3,4,5-го поясов;

  • Н.ст. II п. работает равномерно в течении суток, т.е. подача н.ст.I п. Q будет cоставлять:

Q = =4,17% в час

т.к. работа очистной станции в основном регламентируется равномерно, состав сооружения очистной станции назначается в зависимости от производительности очистной станции, качества воды в источнике и требований к качеству воды потребителя.

Для выбора комплекса ОС основным моментом является мутность воды и цветность в природном источнике.

Расчётное количество воды, потребляемое городом, складывается из следующих расходов:

  • а) на хозяйственно-питьевые нужды населения и рабочих предприятий;
  • б) на нужды местной промышленности и неучтённые расходы;
  • в) на полив улиц и зелёных насаждений в населённых пунктах и территориях промышленных предприятий;
  • г) на производственные нужды промышленных предприятий.

число

до 0,1

0,15

0,2

0,3

0,5

0,75

1

1,5

2,5

4

6

10

20

50

100

300

1000

жителей

и более

в max

4,5

4

3,5

3

2,5

2,2

2

1,8

1,6

1,5

1,4

1,3

1,2

1,15

1,1

1,05

1

в min

0,01

0,01

0,02

0,03

0,05

0,07

0,1

0,1

0,1

0,2

0,25

0,4

0,5

0,6

0,7

0,85

1

№ района

Норма водопотребления q ж, л/сут 1 чел

Коэффициенты

К сут min

б min

в min

К чmin

1

2

3

4

5

6

1

170

0,8

0,5

0,61

0,31

Расходы воды

суточные

часовые

секундные

Q ср. сут , м3 /сут

Q сут. max м3 /сут

Q сут. min , м3 /сут

q чmax , м3

q чmin , м3

q c max ,л/с

q c min ,л/с

7

8

9

10

11

12

13

7292,61

8751,13

5834,09

539,65

75,36

149,9

20,93

Таблица 4 — Распределение расходов по часам суток

Часы суток

Часовой расход, в % от суточного, при Кч.max, равном

1,45-1,50

0-1

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-10

10-11

11-12

12-13

13-14

14-15

15-16

16-17

17-18

18-19

19-20

20-21

21-22

22-23

23-24

1,8

1,8

1,6

1,7

3,0

3,7

4,4

5,2

6,0

6,1

6,0

5,9

4,9

4,9

5,3

5,7

5,7

5,3

4,9

4,5

4,1

3,3

2,4

1,8

Всего

100

Таблица 5 — Водопотребление по часам смены на хозяйственно- питьевые нужды цехов промышленных предприятий

Часы смены

К час.maх

0-1

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

Расход

2,5

12,05

12,05

12,05

12,05

12,05

12,05

12,05

16,65

в %

3,0

6,25

12,5

12,5

18,75

6,25

12,5

12,5

18,75

Насосная станция 1-го подъёма в течении суток работает равномерно с подачей 4,17% в час. Это связано с тем, что насосная станция подаёт воду непосредственно на О.С., работа которой обычно принимается равномерно в течении суток с целью обеспечения эффективной работы очистки воды .

Подачу насосной станции 2-го подъёма намечают исходя из максимального приближения подачи насосной стации к графику водопотребления с той целью, чтобы максимально сократить регулирующий объём бака ВБ, и в целом ёмкость ВБ. В проектировании обычно принимается работа насосной станции 2-го подъёма в 2 — 3 ступени, допускается в 5 — 6 ступеней. Если при многочисленно выбранных вариантах расчёты, регулирующей ёмкости ВБ и её полные ёмкости показывают, что она составляет более 800 мі, то в проектировании принимают безбашенную систему. В этом случае необходимо вновь пересмотреть график работы Н.ст.ЙЙ п. и принять её подачу в час максимального водопотребления равной величине водопотребления в этот час, т.к. избыток воды в этот час при безбашенной системе некуда девать. Подбор графика осуществляется расчётно-графическим способом с указанием снижающих коэффициентов подачи воды.

На насосной станции насосы могут работать по двум схемам:

1. Последовательное включение насосов в работу. В этой схеме передаётся один и тот же расход, а напор после каждой ступени насосов возрастает.

2. Параллельная схема включения насосов в работу. В этой схеме напор после каждой ступени насосов остаётся постоянным, а расход с каждым включением в работу нового насоса увеличивается на величину расхода подаваемого этим насосом за вычетом расхода при одновременно действующих нескольких насосах на одну сеть.

Рисунок 2 — Ступенчатый график водопотребления города по часам суток: 1-график водопотребления; 2 — график работы насосной станции 1 подъема (н.ст. Iп); 3- график работы насосной станции 2 подъема (н.ст.IIп)

При двух работающих насосах снижение в подаче расхода воды составляет 10-11%, при трёх работающих насосах снижение составляет 15-18%, при четырёх насосах — 20-22%, но за сутки общая сумма подачи всех ступеней насосов должна составлять 100%, если после предварительных расчётов эта величина не составляет 100% (больше или меньше) — необходимо довести до 100% путём перерасчётов, используя допустимый % снижения подачи воды.

2. Расчет объема регулирующих емкостей

Водонапорная башня и резервуар чистой воды относятся к запасно-регулирующим ёмкостям. ВБ содержит регулирующий и противопожарный запасы, РЧВ содержит регулирующий и противопожарный запасы, а также запасы на собственные нужды очистной станции.

Для определения регулирующей ёмкости ВБ рассматривают график водопотребления и график Н.ст.ЙЙ п.

Для определения остатка воды в ВБ необходимо наметить час, когда бак в башне будет пустым. Обычно таким часом является последний час нескольких подряд смежных часов расхода воды. При неправильном определении «0» в графе «Остаток в ВБ» могут появиться отрицательные числа. При однократном изменении знака на «минус» максимальный остаток в ВБ принимают по сумме наибольших чисел, взятых с «минуса» на «плюс» по абсолютной величине. В других случаях, если знак многократно меняется необходимо изменить час, когда бак пустой.

водоснабжение насосный резервуар напор

Определение числа насосов (N) на насосной станции II подъёма определятся следующим образом. Из таблицы 3 выбирается максимальная и минимальная производительность станции. Определение количества ступеней:

Р нас.IIп =Pmax -(0,1-0,15)=5,02-0,12=4,9

Производительность нескольких насосов 2,3. . . n определяется:

где: n — число работающих насосов

К 1 -выбирается из таблицы 6

Таблица 6 — Определения коэффициента K 1.

Всего насосов, N

Число работающих насосов (n)

1

2

3

4

5

6

2

1,2

1

3

1,3

1,18

1

4

1,35

1,2

1,12

1

5

1,4

1,23

1,15

1,08

1

6

1,45

1,3

1,2

1,1

1,05

1

Таблица 7 — Определение ёмкости водонапорной башни

Часы суток

Водопотребление городом, %

Подача насосами II п. %

Расход из бак, %

Приток в бака, %

Остаток в баке, %

1

2

3

4

5

6

0-1

4,16

3,17

0,61

1,96

1-2

4,16

3,17

0,60

1,36

2-3

4,16

3,17

0,44

0,92

3-4

4,16

3,17

0,52

0,4

4-5

4,16

4,91

0,18

0,58

5-6

4,16

2,10

0,86

0,28

6-7

4,17

3,17

0,35

0,63

7-8

4,17

4,90

0,74

0,11

8-9

4,17

4,90

0,01

0,1

9-10

4,17

4,90

0,09

0,01

10-11

4,17

4,90

0,01

0

11-12

4,17

4,91

0,07

0,07

12-13

4,17

4,91

0,88

0,95

13-14

4,17

4,91

0,88

1,83

14-15

4,17

4,91

0,56

2,39

15-16

4,17

4,91

0,23

2,62

16-17

4,17

4,91

0,27

2,89

17-18

4,17

4,91

0,62

3,51

18-19

4,17

4,91

0,94

4,45

19-20

4,17

3,17

0,48

3,97

20-21

4,17

2,10

1,23

2,74

21-22

4,17

4,91

0,11

2,63

22-23

4,16

4,91

0,60

3,23

23-24

4,16

3,17

0,66

2,57

Итого

100

100

У=5,97

У=5,97

Окончательные размеры бака водонапорной башни определяют по данным типовых проектов исходя из соотношения:

=0,7-0,8

где Н в — высота столба воды в баке, м

Д- диаметр бака, м

Н в = (0,7-0,8)·Д=0,7 •11,5=8,05м.

Д= 1,22

  • 3 =

Где W типпол — типовая емкость бака, принятая при расчете.

Строительная высота бака равна:

Н стрв +(0,5-1) =8,05+0,75=8,8 м.

Часы суток

Подача н.ст.1 п.,%

Подача н.ст.2 п.,%

Поступление в РЧВ, %

Расход из РЧВ, %

Остаток в РЧВ, %

1

2

3

4

5

6

0-1

4,16

3,17

0,99

3,56

1-2

4,16

3,17

0,99

4,55

2-3

4,16

3,17

0,99

5,54

3-4

4,16

3,17

0,99

6,53

4-5

4,16

4,91

0,75

5,78

5-6

4,16

2,10

2,06

7,84

6-7

4,17

3,17

1

0,73

8,84

7-8

4,17

4,90

0,73

8,4

8-9

4,17

4,90

0,73

7,38

9-10

4,17

4,90

0,73

6,65

10-11

4,17

4,90

0,73

5,92

11-12

4,17

4,91

0,74

5,18

12-13

4,17

4,91

0,74

4,44

13-14

4,17

4,91

0,74

3,7

14-15

4,17

4,91

0,74

2,96

15-16

4,17

4,91

0,74

2,22

16-17

4,17

4,91

0,74

1,48

17-18

4,17

4,91

0,74

0,74

18-19

4,17

4,91

0,74

0

19-20

4,17

3,17

1

1

20-21

4,17

2,10

2,07

3,07

21-22

4,17

4,91

0,74

2,33

22-23

4,16

4,91

0,75

1,58

23-24

4,16

3,17

0,99

2,57

Итого

100

100

11,08

11,08

Трассировка водопроводной сети — это геометрическое начертание сети в плане. Проектируемые водоводы и водопроводная сеть должны обеспечивать подачу и распределение потребителям требуемого количества воды под требуемым напором в соответствии с режимом работы сети.

Схема расположения и длина водоводов зависят от расположения водозабора с учетом зоны санитарной охраны, н.ст. I п., очистных сооружений и н. ст. II п.

Трассировка водопроводной сети зависит от следующих факторов: конфигурации территории населенного пункта и его планировки; расположения крупных водопотребителей; рельефа местности; напорных регулирующих емкостей; наличия естественных и искусственных преград и т.д.

Линии водопроводной сети разделяют:

  • на транзитные магистрали для транспортирования воды от точки питания сети к наиболее удаленным ее точкам и более коротким путем;
  • бестранзитные магистрали (перемычки), которые большую часть времени выполняют в основном роль распределения линий, однако в периоды аварии по ним транспортируются большие транзитные расходы воды;
  • распределительные линий диаметром 100 — 150 мм, которые служат ля транспортирования воды от магистралей к вводам в здания и к наружным гидрантам водопроводов.

Сначала трассируют транзитные магистрали, а затем бестранзитные магистрали.

Водопроводную сеть разбивают на расчетные участки, ограниченные узлами.

Узлы намечают в местах соединения магистральных водопроводных линий, в точках подключения водоводов к магистральной водопроводной сети, в точке подключения водонапорной башни, в местах подключения сосредоточенных расходов воды (промпредприятия).

При этом расстояние между узлами должно быть в пределах от 300 до 800 м, допускается до 1000 -1200 м для бестранзитных магистралей.

При длине водопроводной линии более 1000 м и отсутствии на нем точки, где назначение расчетного узла является обязательным, на такой линии назначается дополнительный узел, делящий линию на два примерно одинаковых по длине участка.

В сумму длины не включается водоводы от насосной станции, от водопроводной башни и промпредприятий до соответствующих их точек подключения к водопроводной кольцевой сети.

Для расчётного случая (часа максимального водопотребления), вычисляют удельный расход q уд (л/с на м) по формуле:

где Уq гор , — сумма расходов воды по городу (хозпитьевые расходы, неучтенные расходы, расход воды на полив) для характерного расчетного случая (для часа максимального водопотребления), без учета расхода воды идущего сосредоточено (транзитом) по водопроводной сети (на промпредприятие) л/с;

Путевой расход (суммарная отдача воды с каждого участка сети) Q n, ( л/с) определяется по отдельным участкам сети для максимального водопотребления по формуле:

Q n = qуд l

где l — длина участка сети (м).

При расчетах должно выполняться условие:

У q гор = У Qn

где У Q n — сумма путевых расходов, л/с;

Узловой расход равен полу сумме величин путевых отборов из учас

q узл = 0,5 У Qn

Таким образом, производят замену путевых расходов на узловые. Вследствие такой замены, равномерно распределенного отбора, расчетные расходы на расчетных участках сети не изменяются. Расчеты оформлены в таблице 9. При этом должны быть осуществлена проверка:

У q узл = У Qn

Таблицы 9- Определения путевых и узловых расходов

№ участка

длина, м

Qуд

Qп

№ узла

№участка

Q пут

Q уд

1-2

1050

0,028119007

29,52

1

1-2

29,52

25,55

2-3

690

19,41

1-5

21,65

3-4

750

21,09

2

2-1

29,52

29,38

4-5

580

6,31

2-3

19,41

5-1

770

21,65

2-7

9,84

2-7

350

9,84

3

3-2

19,41

20,25

7-6

1020

28,68

3-4

21,09

6-4

700

19,68

4

4-5

16,31

28,54

4-6

19,68

4-3

21,09

5

5-1

21,65

18,98

5-4

16,31

6

6-4

19,68

24,18

6-7

28,68

7

7-2

9,84

19,26

7-6

28,68

?= 5910

?=

166,18

?=

166,18

Распределение воды по водопроводным сетям выполняется на основании соблюдения 1-го закона Кирхгофа, а именно: расход воды, приходящий к узлу равен расходу воды, выходящему из узла. Для осуществления гидравлического расчета, составляются отдельные схемы сети, на которые наносят: узловые расходы (стрелкой и цифрой), сосредоточенные расходы, расходы водоводов от насосной станции II-го подъема до сети, расходы на участке от сети до водонапорной башни.

первый закон Кирхгофа.

В водопроводной сети баланс водопотребления и водоподачи для режима максимального водопотребления проверяется по формуле:

Q нстIIп = УQгор + У Qс — Qвб

УQ соср = (604,40-598,26) / 3,6 = 1,71 л/с

Q вб = (0,11*12037,08) / 100*3,6 = 3,72 л/с

Q нстIIп = (4,91*12037,08) / 100*3,6 = 164,17 л/с

УQ гор = 598,26/3,6=166,18 л/с

где Q нстIIп ,Qвб, Qс — соответственно, подача насосной станцией II-го подъема, водонапорной башни и сосредоточенный расход в данный час.

Для осуществления гидравлического расчета, составляются отдельные схемы сети, на которые наносят: узловые расходы (стрелкой и цифрой), сосредоточенные расходы, расходы водоводов от насосной станции II-го подъема до сети, расходы на участке от сети до водонапорной башни. Расчетная схема данного участка представлена на рисунке 3.При проверке должно выполняться следующее условие:

Q нстIIп = УQгор + У Qс — Qвб

164,17=166,18+1,71-3,72

Рисунок 3 — Расчетная схема водопроводной сети

Целью гидравлической увязки сетей является определение потерь напора на участках сети, при этом потери напора должны быть оптимальными (истинными) при которых, напор подаваемый насосами 2-го подъёма будет также оптимальным.

Гидравлическую увязку сети можно выполнять по 2-мя способами:

1) метод Лобачёва-Кросса;

2) метод Андрияшева.

В основе этих методов лежит 2-й Закон Кирхгофа, который гласит: сумма потерь напоров в кольце или в рассматриваемом контуре должна равняться «0», т.е. Дh = 0, где Дh — сумма потери напора в рассматриваемом кольце или контуре с учётом знаков потерь напора на расчетных участках сети. На участках, где поток направлен по часовой стрелке потерям присваивается «+», а на участках где поток направлен против часовой стрелки «-«. Если Дh < + 0,5 м, то гидравлическую увязку не производят, а если Дh < + 0,5 м. — следует провести гидравлическую увязку. Для этого определяют невязочный расход воды по формуле:

  • где h — сумма потерь напора в контуре без учёта знака потерь напора в участке сети, м;

q ср — средний расход, л/с;

q ср = q / n

где q — сумма расходов воды по участкам сети, входящих в рассматриваемое кольцо, л/с;

  • n — количество участков сети, входящих в кольцо;
  • h- невязка потерь напора в кольце, м.

Результаты увязки сети можно наносить непосредственно на схемы сети, или оформить в виде таблицы 10. На расчётной схеме сети наносят диаметр труб (d, мм) для каждого участка, длину участка (l, м), расчётный расход воды на участке (q, л/с), потери напора на участке (h, м), скорость движения воды (, м/с), невязку в каждом кольце и по внешнему контуру ( h, м).

Все расчеты сведены в таблицу 10 (Приложение В).

Выполняется расчет водоводов от Н.ст.ЙЙп. до сети, от водонапорной башни до сети, от П.П до сети. При данных расчетах принимаются чугунные трубы. Все расчеты представлены в таблице 11.

Таблица 11 — Гидравлический расчет водоводов

водовод

Q л/с

50% Q

l, м

d,мм

Vм/с

i

h

От РЧВ до НС 2

82,09

1,05

1000

300

1,13

0,00645

7,1

От НС 2 и всасыв

164,17

82,09

50

400

1,30

0,0059

0,47

От ВБ

1,86

0,93

400

80

0,52

0,00854

3,76

Для построения графиков пьезометрических линий выявляют диктующую точку — наиболее удалённую по ходу движения воды от основного водопитателя (насосная станция второго подъёма) и наиболее высоко расположенная по рельефу местности, по сравнению с другими точками сети.

Для построения пьезометрических линий, на час максимального водопотребления, выбираем диктующий путь и диктующую точку. Построение пьезолиний проводим по маршруту (диктующий путь): 6 — 1 — 2 — 3 — ВБ. В качестве диктующей точки принимаем точку схода потоков № 3.

Пьезометрическую линию начинают строить для часа максимального водопотребления, откладывая в диктующей точки сети от поверхности земли требуемый напор (Н св.тр , м) определённый по формуле:

Н св.тр = 10 + 4(n — 1)=10+4(5-1)=26

где n — число этажей;

10 — свободный напор для одноэтажной застройки при нормальной работе сети, м;

4- напор на каждый последующий этаж, м.

Пьезометрическая отметка диктующей точки будет равна:

П 3 (дт) = Z3 (дт, геодезическая отметка) + Нсв (свободный напор)

Определяем пьезометрическую отметку в месте расположения ВБ по формуле:

П низВБ = П 3 + hдт-вб 115,81+3,76=119,57м.

Общая высота водонапорной башни:

Н ВБств. = ПнизВБ ZВБ = 119,57-69,14 = 50,43м.

Определяем высоту ВБ:

Н В.Б.ств = Нсв.тр + hд.т-В.Б. — (ZВ.Б. — Zд.т. )

где: h д.т-В.Б — сумма потерь напора от диктующей точки до водонапорной башни, м;

Z В.Б — геодезическая отметка расположения водонапорной башни, м;

Z д.т. — геодезическая отметка расположения диктующей точке;

Н В.Б.ств =26+19,04-(69,14-64,5)=40,4 м

Определяем требуемый напор Н.ст.ЙЙп.:

Н н.ст.II = Нсв.тр + hс + hнап + hвс. + (Zд.т — ZРЧВ )

где: h с — сумма потерь напора в водопроводной сети от диктующей точки до точки подключения напорных водоводов насосной станции второго подъёма;

h нап- сумма потерь напора в напорных водоводах насосной станции второго подъёма;

Н н.ст.II =26+40,16+7,1+0,47+(64,5-58,82)= 79,41м

h нап = 1,1 i l

где l — длина напорных водоводов, м (1-1,5 км);

  • i — потери напора на 1 м трубопровода в зависимости от производительности нс.II подъёма;

h вс — потери напора во всасывающих трубопроводах

h вс = i l + v2 / 2g

где — сумма местных сопротивлений всасывающего трубопровода;

  • v — скорость движения воды во всасывающем трубопроводе /1/;

Z РЧВ отметка уровня воды в РЧВ, условно можно принять на 2-3 м ниже геодезической отметки расположения РЧВ.

Страница:

  • 1