Задание

на выполнение курсовой работы по водоснабжению и водоотведению студенту факультета ГСХ курс 3, группа 9, Иванов И.И.

выдано: 10.09.01; срок сдачи:21.12.01

Исходные данные для проектирования:

- генеральный план юрода с промышленным предприятием в масштабе 1:5000 или 1:10000; на плане нанесены горизонтали. тающие полную картину рельефа местности, а так же нанесены поверхностные источники водоснабжения.

Расчетные данные:

- расчетная плотность населения, 196 чел/га,

- норма хозяйственно-питьевого водопотребления на 1 жи­теля, 310 л/сут,

- этажность застройки, 6 этажей ,

- 10% территории города, поливается автомашина­ми/вручную (полив осуществляется в течение 2 часов в сутки, в период с 22(22) до 24(24)

- город расположен в Северной части,

- глубина промерзания грунта, 1,95м

- отметка залегания грунтовых вод ---,

-отметки горизонта воды в водоеме:

максимального 144

минимального 140

Данные о промышленном предприятии:

.- технологический расход, 75 л/с,

- часы работы предприятия 8-16; 16-24,

- количество работников, 710 чел., из них 12% в горя­чих цехах:

- пользуются душем в цехах:

- горячих 90%, холодных 20%,

- экономический фактор 0,75 .

Курсовая работа состоит из пояснительной записки с расче­тами и графической части (лист формата А2).

Раздел «Водоснабжение города»

Данный раздел должен включать следующие подразде­лы:

1. Расчет водопотребления города и составление свод­ной таблицы водопотребления.

2. Построение графиков водопотребления города и ра­боты насосной станции второго подъема (Н.С.- II).

3. Определение емкости и размеров бака водонапорной башни.

4. Подготовка сети к гидравлическому расчету.

5. Гидравлический расчет (увязка) водопроводной сети города.

6. Определение диаметров водоводов, напора насосов и высоты водонапорной башни.

Каждый подраздел в обязательном порядке должен со­держать необходимые таблицы, графики и рисунки (см. ни­же).

1 . Расчет водопотребления города и составление сводной таблицы водопотребления

Цель расчета сводится к определению расходов воды:

на хозяйственно-питьевые нужды населения (а), на поливку территорий (б), на нужды местной промышленности (в) и промышленных предприятий (г).

а). Определение расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населения

Численность населения города рассчитывается но фор­муле:

N = S х r (чел.),

N=250x196=49000 (чел.),

где r - плотность населения, чел. /га (принимается по заданию);

S - площадь города, га (принимается по расчету).

Cреднесуточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды определяется по формуле:

Q_ср.сут. =q x N/l000(м³ /cyт),

Q_ср.сут. =310x49000/1000=15190(м³ /cyт),

где q - удельное водопотребление, л/сут. на 1 чел. (принимается по заданию);

N - численность населения города, чел.

Максимальный суточный расход воды определяется по формуле:

Q_{cyт. мак.} = K_{cyт. мак.} х Q_cp.cyт. (м³ /сут),

Q_{cyт. мак.} =1,1x15190=16709(м³ /сут),

где К_{сут.мак.} - коэффициент суточной неравномерности (см. СниП, стр. 2); коэффициент учитывает уклад жизни населе­ния, режим работы промышленных предприятий, степень благоустройства зданий и т.д. (согласно СниП К_{сут мак} реко­мендуется принимать равным 1,1-1,3).

Максимальный часовой расход воды определяется по формуле:

Q_ч.мак. = K_ч.мак. x Q_{сут.мак.} /24,

Q_ч.мак. =1,38x16709/24=960,7675,

где К_ч.мак. — коэффициент часовой неравномерности; согласно СниП

К_ч.мак. ⁼ a_мак. х b_мак. ;

К_ч.мак. =1,2x1,15=1,38;

где a_мак. - коэффициент, учитывающий те же обстоятельства, что и К_{сут. мак.} ; согласно СниП a_мак рекомендуется принимать равным 1,2-1,4;

b_мак - коэффициент, который учитывает количество жите­лей в населенном пункте (принимается по СниП, табл. 2, стр. 3) или по табл. 1 настоящих методических указаний.

Таблица 1

Значения b_мак . в зависимости от количества жителей

Таблица 2

б). Определение расхода воды на поливку территорий

Цель расчета - определение часового поливочного рас­хода воды в городе. Поливка осуществляется дворниками (вручную) и (или) поливочными машинами.

Площадь территории поливки в городе П (%) указыва­ется в задании, а площадь территории S (га) поливаемой ма­шинами (дворниками) определяется по формуле:

S_маш. = S_дв. = SхП/100,

S_маш. =250x10/100=25,

Нормы расхода воды на поливку машинами и дворни­ками составляют:

q_п.маш. = 1,2-1,5 л/м² и q_п.дв .= 0,4-0,5 л/м² (СНиП табл. 3,стр. 3).

Количество воды, идущее на поливку машинами и дворниками определяется по следующим формулам:

W_маш = S_маш x q_п.маш. (м³ )

W_маш =25x1,2=30(м³ )

W_дв. = S _дв. x q _п.дв (м³ )

W_дв. = 25x0,4=10 (м³ )

Продолжительность поливки t_маш. и t_дв. , указывается в задании.

Часовой поливочный расход определяется но форму­лам:

q _ч.маш. = W _маш. / t _маш. (м³ /ч)

q _ч.дв. = W _дв. / t _дв. (м³ /ч)

q _ч.маш. =30/2=15 (м³ /ч)

q _ч.дв. = 10/2=5 (м³ /ч)

в). Определение расхода воды на нужды местной про­мышленности

Цель расчета - определение часового расхода воды, по­требляемой местной промышленностью города (магазины, рынки, предприятия общественного питания, прачечные, па­рикмахерские и т.д.). Местная промышленность потребляет от 10 до 15% Q_{cут.мак.} с учетом расхода на полив

Q _м.пром. =(Q _{сут.мак.} + W _маш. + W _дв. )x(0,1…0,015),

Q _м.пром. = (16709+30+10)x0,1=1673,9

Предприятия местной промышленности работают в среднем 16 часов в сутки, т.е. часовой расход определится по формуле:

q _{ч.м.пром.} = Q _м.пром. /16 (м³ /ч)

q _{ч.м.пром.} = 1673,9/16=104,62 (м³ /ч)

г). Определение расхода воды на промышленных пред­приятиях

Цель расчета - определение часового технологического расхода q_ч.техн. ,а также расходов воды в холодных и горячих цехах (на хозяйственно-питьевые нужды и прием душа в конце смены).

Определение технологического расхода воды

Данные о величине секундного расхода воды на техно­логические нужды предприятия q_c.техн. , (л/с) и регламенте ра­боты предприятия (I, II или III смены) приводятся в задании.

Часовой технологический расход определяется по фор­муле:

q _ч.техн. = 3,6 x q _с.тeхн. (м³ /ч).

q _ч.техн. = 3,6 x 75 = 270 (м³ /ч).

Суточный технологический расход Q_{cyт.техн.} определя­ется по формуле:

Q _{сут.техн.} = q _ч.техн. x t (м³ /сут),

Q _{сут.техн.} = 270 x 16 = 4320 (м³ /сут),

где t — количество часов работы предприятия в сутки.

Определение расходов воды в холодном цехе

Количество работников цеха N_x определяется по зада­нию.

Норма водопотребления составляет q_x = 25 л/чел. (0,025м³ / чел.).

Тогда в смену на хозяйственно-питьевые нужды по­требляется

q_x.х-п = N_x x q_x (м³ /смен).

q_x.х-п =625x0,025=15,625(м³ /смен).

За n смен ( т.е. в сутки) будет потребляться

Q_{cyт.х.х-п.} = q_х.х-п. х n (м³ /сут),

Q_{cyт.х.х-п.} =15,625x2=31,24 (м³ /сут),

а ежечасно

q_ч.х.х-п. = Q_{сут.х.х-п.} / t (м³ /ч).

q_ч.х.х-п. = 31,25/16=1,95 (м³ /ч).

Количество работников цеха, пользующихся душем, N_x.д. определяется по заданию.

Нормативное количество ра­ботников, пользующихся одной душевой сеткой в цехе со­ставляет 15 чел. Отсюда количество потребных душевых се­ток n_с составит

n_c =N_x.д. / 15 (шт.).

n_c = 125/15=8,3 ≈ 8 (шт.).

При норме расхода воды на одну душевую сетку 0,5 м³ душевой расход составит

q_x.д. = n_c х 0,5 (м³ / смен).

q_x.д. = 8 x 0,5 = 4 (м³ / смен).

За n смен (т.е. в сутки) будет потребляться

Q_{сут.х.д.} = q_х.д. х n (м³ /сут).

Q_{сут.х.д.} = 4 x 2 = 8 (м³ /сут).

Определение расходов воды к горячем цехе

Количество работников цеха N_г. , определяется по зада­нию.

Норма водопотребления составляет q_г. = 45 л/чел. (0,045 м³ /чел).

Тогда в смену на хозяйственно-питьевые нужды по­требляется

q_г.х-п. = N_г. x q_г. (м³ /смен).

q_г.х-п. = 85,2 x 0,045 = 3,834 (м³ /смен).

За n смен (т.е. в сутки) будет потребляться

Q_{сут.г.х-п.} = q_г.х-п. x n (м3/сут),

Q_{сут.г.х-п.} = 3,834 х 2 = 7,668 (м3/сут),

а ежечасно

q_ч.г.х-п. = Q_{сут.г.х-п.} / t (м³ /ч).

q_ч.г.х-п. = 7,668 / 16 = 0,47925 (м³ /ч).

Количество работников цеха, пользующихся душем, N_г.д. определяется по заданию. Нормативное количество ра­ботников, пользующихся одной душевой сеткой в цехе, со­ставляет 7 чел. Отсюда количество потребных сеток n_с. со­ставит

n_c. = N_г.д. / 7 (шт.).

n_c. = 77 / 7 = 11(шт.).

При норме расхода воды на одну душевую сетку 0,5 м³ душевой расход составит

q_г.д. = n_с. х 0,5 (м³ /смен).

q_г.д. = 11 x 0,5 = 5,5 (м³ /смен).

За n смен (т.е. в сутки) будет потребляться

Q_{сут.г.д.} = q_г.д. х n (м³ /сут).

Q_{сут.г.д.} = 5,5 х 2 = 11 (м³ /сут).

Определив все необходимые расходы воды (пункты а-г), расчетные данные сводятся в табл. 3 (приведенные в табл. 3 и последующих таблицах конкретные численные данные представлены в качестве наглядного примера заполнения со­ответствующих строк и столбцов). В сводной табл. 3 дан­ные по часовым расходам воды на принятие душа q_x.д. и q_г.д . заносятся в строку, соответствующую последнему часу рабо­ты каждой смены.

2. Построение графиков водопотребления города и работы насосов Н. С.-II

График водопотребления и работы насосов как функ­ция Q = f (t) строится на миллиметровке (формат А 4).

Данные для построения графика водопотребления вы­бираются из табл. 3 (столбцы 1 и 13), а при построении гра­фика работы H.C.-II необходимо руководствоваться следую­щими положениями. В часы усиленного водоразбора в город подается вода, поступающая от H.C.-II и водонапорной баш­ни, причем на долю насосов приходится 75-90% подаваемой воды, а оставшиеся 10-15% поступают из бака башни.

Таблица 3

Сводные данные о водопотреблении в городе

3. Определение емкости и размеров бака водонапорной башни

Целью расчета является определение общей емкости бака W_б водонапорной башни, включающего регулирующий объем воды W _peг.б. , а также пожарный запас W_п.б.

W_б = W _рег.б + W _п.б.

W_б = 309,5 + 30 = 339,5

Регулирующий объем определяется но данным табл. 4 (столбец 6). Для нахождения величины W _peг.б. необходимо сложить самое большое (W _{ост.мак.} ) и самое малое значение (W _{ост.мин.} ) остатка воды в баке в течение суток, выраженное в %. Тогда W _peг.б. определится по формуле:

W _peг.б = Q _{сут.сум.} х (W _{ост.мак.} + W _{ост.мин.} ) х 0,01 (м³ ).

W _peг.б = 28925,15 x ( 1,07 + 0) x 0,01 = 309,5 (м³ ).

Пожарный объем W_п.б. определяется из расчета тушения n количества одновременно возникающих пожаров в городе, насчитывающим определенное количество жителей (СНиП табл. 5 стр. 5). По данной таблице определяется расход воды, требуемый для тушения каждого пожара. Тогда W_п.б. будет определяться по формуле:

W_п.б. = n x q_п x 600 х 0,001 (м³ ),

W_п.б. = 2 х 25 х 600 х 0,001 = 30 (м³ ),

где n - количество одновременных пожаров:

q - расход воды на тушение каждого пожара, л/с;

600 - продолжительность тушения пожара, с;

0,001 - переводной коэффициент.

После нахождения W_п.б и W_peг.б подсчитывается их сумма, т.е. определяется емкость бака водонапорной башни W_б .

Бак водонапорной башни выполняется в форме цилин­дра высотой h и диаметром d. Как правило h = (2/3) d.

Объем бака подсчитывается по формуле:

W_б = F _осн x h = ( p d² / 4) x [( 2/3) d] = ( p /6) d³ .

Подставляя значения W_б в данную формулу, определя­ется величина d, а затем h.

d = 8,6586

h= (2/3)d = 5,7724

F _осн = 58,81.

4. Подготовка сети к гидравлическому расчету

Водопроводная сеть рассчитывается на максимальный секундный расход в час максимального водопотребления (см. строку 9-10 ч в табл. 3); в данный час город потребляет оп­ределенное количество воды (в % суточного расхода - стол­бец 13 или в м³ /ч - столбец 12).

В час максимального водопотребления вода подается насосами Н.С.-II (см. табл. 4 - количество подаваемой воды в % в строке 9-10 ч столбца 3) и из бака водонапорной башни (см. табл. 4 - разница между значениями в столбцах 2 и 3 строки 9-10 ч).

Для расчета водопроводной сети необходимо предвари­тельно выделить значения сосредоточенного расхода q_cocp .,т.е. расхода воды для промышленного предприятия (см. табл. 3 - сумма величин расходов в строке 9-10 ч столбцах 7-11), а также равномерно распределенного расхода q _p.p.

q _p.p. = q _ч.макс. - q _соср. (л/с).

q _p.p. = 820,26 – 750,075 = 70,185

Схема водопроводной сети

При определении указанных расходов необходимо под­считать удельный q_уд. и путевые расходы q_пут.

q_уд. = q _р.р. / å L (л/с на 1 м длины сети),

q_уд. = 70,185/8280 = 0,085

где å L — общая (суммарная) длина участков водопроводной сети, м ( å L и q _р.р. заносятся в итоговую строку табл. 5).

q_пут. = q _уд. x L_i (л/с),

где L_i -длина соответствующего участка водопроводной сети.

Следующим этапом подготовки водопроводной сети к расчету является определение узловых расходов, которые представляют собой полусуммы приложенных расходов на смежных участках (т.е. участках, имеющих общий узел). Данные но расчету узловых расходов сводятся в табл. 5.

Этапом подготовки сети к гидравлическому расчету является назначение диаметров труб и предварительное распределение расходов по кольцевой водопроводной сети города. На рис. 2, иллюстрирующим водопроводную сеть, наносится следующая информация:

- номер кольца (римскими цифрами) в л/с;

- величины узловых расходов воды (на конце стрелки, отходящей от соответствующего узла);

- величины расходов воды в л/с от водонапорной баш­ни и двух водоводов, питающих кольцевую сеть (в узле № 1);

- направления течения воды (в виде стрелок на участ­ках (линиях);

- назначаемые расходы в л/с и диаметры труб в мм на участках (информация записывается вблизи участка в виде дроби "расход / диаметр".

Определение величин расходов воды на участках про­изводится в строгой последовательности, начиная от узла № 1. Принцип определения расхода на участках состоит в вы­читании из питающего узел расхода величины узлового рас­хода и распределения остатка по прилегающим к узлу участ­кам пропорционально их длинам и с учетом тяготения к крупному водопотребителю - промышленному предприятию, а также учитывая подпитку сети из бака водонапорной баш­ни. При этом величина назначаемого расхода на каждом из участков должна превосходить величину узлового расхода в следующем по длине участка узле.

Например, для узла № 1: 282 - 24,52 - 257,48 (л/с); да­лее вода поступает на две линии 1-2 и 1-8. Пусть на линию 1-2 будет поступать 74,5 л/с (т.е. более 32,22 л./с, что соот­ветствует узловому расходу в узле №2). Тогда на линию 1-8 будет поступать 257,48 - 74,5 = 182.98 (л/с).

Диаметр линии 1-2 и 1-8 устанавливается в зависимо­сти от величин назначаемых расходов по табл. 7.

*Диаметры линий можно также определять, используя две формулы:

d _(мм) = Э ^0,145 x q ^0,42 или d _(мм) = 3,33 x

Используя данные табл. 7, диаметр линии 1-2 составит 300мм, а 1-8-450 мм.

Для других узлов и линий расходы составят следующие величины.

Узел № 8: 182,98 - 37,9 = 145,08 (л/с). Вода поступает на линии 7-8 и 8-9; расход на линии 7-8 - 22,08 л/с и диа­метр 200 мм; тогда расход на линии 8-9 составит 145,08 -22,08 == 123 (л/с), а диаметр 400 мм.

Узел № 3: 71,64 - 20,56 = 51,08 (л/с). Вода поступает на линии 3^4 и 2-3; расход на линии 3-4 - 30,08 л/с и диаметр 200 мм; тогда расход на линии 2-3 составит 51,08 - 30,08 =~-1 1 (л/с), а диаметр 200 мм.

Узел № 2: (74,5 + 21) - 32,22 == 63,28 (л/с). Вода посту­пает на линию 2-7; расход на линии 2-7 составит 63,28 л/с, а диаметр 300 мм.

Узел № 7: (63,28 + 22,08) - 45,39 = 39.97 (л/с). Вода по­ступает па линии 4-7 и 6-7; расход на линии 4-7 - 18.47 л/си диаметр 200 мм; тогда расход на линии 6-7 составит 39,97 - 18,47 -= 21,5 (л/с), а диаметр 200 мм.

Узел № 4: (30,08 + 18,47) - 33.9 - 14,65 (л/с). Вода по­ступает на линию 4-5; расход па линии 4-5 составит 14,65 л/с, а диаметр 200 мм.

Узел № 6: (16,77 + 21,5) - 32,38 -- 5,89 (л/с). Вода по­ступает на линию 5-6; расход на линии 5-6 составит 5,89 л/с, а диаметр 200 мм.

5. Гидравлический расчет (увязка) водопроводной сети города

Цель расчета (увязки) - определение истинных расходов и потерь напора на каждой линии кольцевой сети. По завер­шению расчета сети подбираются соответствующие насосы. Расчет сети сопровождается заполнением сводной табл. 8.

6. Определение диаметров водоводов, напора насосов и высоты башни

Длина водоводов, как правило, составляет 2000-3000 м, а их диаметр принимается равным наибольшему из диа­метров участков кольцевой сети. В рассматриваемом приме­ре длина водоводов принята равной 1„ = 2000 м. а диаметр 450 мм. По двум водоводам к сети поступает 282 л/с. На каж­дый водовод приходится 282 / 2 - 141 (л/с). По таблице Ше­велева Ф.А. определяются потери напора i на единицу длины водоводов диаметром 450 мм для расхода 141 л/с. Величина i составляет 0,00211. Тогда потери напора в водоводе опреде­лятся по следующей формуле:

h_в = i x l_в = 0,0021 1 x 2000 = 4,22 (м).