vodopr_seti_i_soorug
.pdf11
где Т- продолжительность тушения пожара, ч, принимается по [3. п.5.22]; qнпож - расчетный расход воды на тушение одного наружного пожара в населенном пункте или на промпредпрятии по максимальному значению, л/с,
принимаемый по табл.1,2, 3 и 4 [3];
n - число одновременных пожаров, принимается по табл.1 [3];
qвнпож - расчетный расход воды на внутреннее пожаротушение, л/с, принимаемый по табл. 6 и 7 [3].
В расчетное количество n одновременных пожаров в населенном пункте включены пожары на промпредприятиях, расположенных в пределах населенного пункта. При этом в расчетный расход воды следует включать соответствующие расходы воды на пожаротушение на этих предприятиях, но не менее указанных в табл.1 [3].
Расчетное количество одновременных пожаров на промышленном или сельскохозяйственном предприятии следует принимать в зависимости от занимаемой им площади:
-один пожар – при площади до 150 га,
-два пожара – при площади более 150 га. [3, п.5.20].
При объединенном противопожарном водопроводе населенного пункта и промышленного или сельскохозяйственного предприятия, расположенного вне населенного пункта, расчетное количество одновременных пожаров должно приниматься:
-при площади территории предприятия до 150 га и числе жителей в населенном пункте до 10 000 чел. – один пожар (на предприятии или в населенном пункте – по наибольшему расходу воды);
-то же, при числе жителей в населенном пункте свыше 10 000 до 25 000 чел. – два пожара (один на предприятии и один в населенном пункте);
-при площади территории предприятия свыше 150 га и числе жителей в населенном пункте до 25 000 чел. – два пожара (два на предприятии и два в населенном пункте – по наибольшему расходуводы);
-при числе жителей в населенном пункте более 25 000 чел. – согласно [3, п.5.20 и табл.1, при этом расход воды следует определять как сумму необходимого большего расхода (на предприятии или в населенном пункте) и 50% потребного меньшего расхода (на предприятии или в населенном пункте);
-при нескольких промышленных предприятиях и одном населенном пункте – по согласованию с территориальными органами государственного пожарного надзора.
2.5.Суммарное водопотребление города
Для определения максимального часового расхода, необходимого для расчета водопроводной сети и выбора режима работы насосной станции II подъема, намечают режимы потребления воды отдельными водопотребителями по часам суток. Примеры потребления воды по часам суток на нужды населения в
12
зависимости от коэффициента часовой неравномерности приведены в приложении 3. Для расчета принимают график с наиболее близким к расчетному коэффициентом неравномерности и производят корректировкуграфика.
На основании принятых распределений расходов воды между отдельными потребителями составляют таблицу суммарного водопотребления (табл.2.2) и определяют суммарный максимальный суточный расход по городу
|
|
|
|
Qгор Qсут.макс Qсутпр |
Qсутпол,м3 /сут. |
|
||||
|
|
|
|
сут.макс |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2. Суммарное водопотребление города |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расходы |
Суммарные |
|
|
||
|
Хозяйственно-питьевые нужды |
расходы на |
Суммарное |
|||||||
|
воды на |
|||||||||
суток |
|
населения |
|
поливку |
промышленных |
водопотребление |
||||
|
|
|
|
предприятиях |
города |
|||||
Кчтип |
Кчрасч |
|
|
|
1-е |
|
2-е |
|
|
|
Часы |
|
|
|
|
|
|
||||
% |
% |
|
м3/ч |
м3/ч |
|
|
|
|
% |
|
|
Qсут.макс |
Qсут.макс |
|
м3/ч |
|
м3/ч |
м3/ч |
от |
||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qгор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сут.макс |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
0-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23-24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑ |
100% |
100% |
|
Qсут. макс |
Q сутпол |
Q1сутпр. |
|
Qсут2пр. |
Qсутгор.макс |
100% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.6. Требуемое давление (требуемый свободный напор)
Требуемое минимальное избыточное давление водопроводной сети на вводе в здание Ртр, МПа, относительно поверхности земли при любых режимах водопотребления должно приниматься не менее 0,1 МПа для одноэтажной застройки населенного пункта.
Для многоэтажной застройки требуемое минимальное избыточное давление следует определять при максимальном часовом расходе по формуле
Ртр n =0,1 + (n – 1) 0,04
и при минимальном часовом расходе по формуле
Ртр n =0,1 + (n – 1) 0,03,
где n – количество этажей в здании.
13
Для отдельных многоэтажных зданий или их группы, расположенных в районах с меньшей этажностью застройки или на возвышенных местах, допускается предусматривать насосные станции для повышения давления.
Давление в водопроводной сети на вводе в здание не должно превышать 0,6 МПа. При большем давлении для отдельных зданий или районов следует предусматривать установку регуляторов давления или зонирование системы водоснабжения.
Избыточное давление в сети у водоразборных колонок должно быть не менее 0,1 МПа.
Учитывая, что в учебной литературе [5,6,7,8 и др.] используется понятие – требуемый свободный напор Нсв , выражаемый в м , допускается также использовать это понятие и в курсовом проекте. В этом случае требуемый свободный напор при максимально-хозяйственном водопотреблении определяется по формуле
Нсв 10 4(n 1) , м.
3. РЕЖИМЫ РАБОТЫ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ I ИII ПОДЪЕМОВ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ EМКОСТИ БАКОВ ВОДОНАПОРНОЙБАШНИ, РЕЗЕРВУАРОВ ЧИСТОЙ ВОДЫ И ОСНОВНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СЕТИ
3.1. Режимы работы насосов
Режим подачи воды насосной станции I подъема, а также поступление воды с очистных сооружений в резервуары чистой воды принимаем
равномерными в течение суток, т.е. 4.17% Qгорсут.макс.
Режим работы насосной станции II подъема проектируют ступенчатым, по возможности приближенным к графику водопотребления и необходимости получения наименьшей емкости бака водонапорной башни и числа насосов. Число рабочих насосов следует принимать в зависимости от величины производительности станции (чаще всего - 2-3). С учетом эффективного использования башни суммарную производительность насосов II подъема рекомендуется принимать на (0.4 - 0.6) % меньше максимальной ординаты графика водопотребления, а регулирующую емкость бака в пределах (2-6)%
Qгорсут.макс.
На основании вышесказанного и данных табл.2.2. строят совмещенный график водопотребления городом и подачи воды насосами I и II подъемов (см.
рис. 3.1).
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
Потребление города |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подача НС II-го подъема |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подача НС I-го подъема |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
Рисунок 1 - Совмещенный график суммарного водопотребления и работы насосной станции первого и второго подъемов |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
14
15
Максимальный суточный расход воды Qгорсут.макс следует распределять по
часам суток в соответствии с фактическими расходами воды, полученными при обследовании системы водоснабжения, для которой разрабатывается проект реконструкции, а при отсутствии фактических расходов – по данным объектовпредставителей водоснабжения.
При отсутствии фактических данных по распределению максимального суточного расхода воды по часам суток необходимо принимать расчетный трехступенчатый график со средним, максимальным и минимальным периодами водопотребления. Продолжительность периода среднего водопотребления Тср принимается в пределах 8-10 ч. Продолжительность периодов максимального Тмакс и минимального Тмин водопотребления, ч, определяются по формулам:
Т макс |
|
|
(24 Т ср |
)(1 К ч мин ) |
|||
|
|
К ч макс |
К ч мин |
|
|
||
Т мин |
|
(24 |
Т ср )(К ч макс |
1) |
|||
|
|
К ч макс |
К ч мин |
|
|
||
3.2. Определение емкости бака водонапорной башни
Полную емкость бака водонапорной башни определяют по формуле
|
|
VБ |
Vрег |
Vпож , м3, |
|
|
|
|
|||
где Vрег - регулирующая |
емкость бака |
определяется путем |
совмещения |
||||||||
графиков суммарного водопотребления и работы насосной станции II подъема. |
|||||||||||
|
Расчет сводится в табл. 3.1. |
|
|
|
|
|
|
||||
Таблица 3.1. Определение регулирующей емкости бака водонапорной башни |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суммарное |
|
Подача |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
водопотребление |
|
воды |
Поступление |
Расход |
|
Остаток |
|
||
|
Часы |
города в % |
|
н.с.II п, |
воды в бак, |
воды из |
|
воды в |
|
||
|
суток |
|
|
|
% |
|
% |
бака, % |
|
баке, % |
|
|
|
Qсутгор.макс |
|
Qсутгор.макс |
|
Qсутгор.макс |
Qсутгор.макс |
|
Qсутгор.макс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
3 |
|
4 |
5 |
|
6 |
|
|
16
Вграфах 2 и 3 приведены данные, взятые из графика (рис. 3.1). В графах 4
и5 приведена разность значений, приведенных в графах 2 и 3.
Для заполнения графы 6 предварительно намечают час, когда бак будет пуст. Этого можно ожидать после периода наибольшего расхода воды из бака. Затем переносят значения из граф 4 и 5 в графу 6.
Наибольшая из цифр графы 6 дает регулирующую емкость. При наличии отрицательных значений в графе 6, эту емкость определяют как сумму абсолютных величин: максимальных положительных и отрицательных.
Vпож - противопожарный запас, определяемый на 10-ти минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожаров при одновременном максимальном расходе воды на другие нужды по формуле
|
V |
|
10 60(qпожн |
qпожвн |
) |
0.6(q |
н |
q |
вн |
),м3, |
|
|
|
|
|||||||
|
пож |
1000 |
|
|
|
пож |
|
пож |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где qнпож и qвнпож |
- (см. п. 2.4). |
|
|
|
|
|
|
с расчетом, чтобы |
||
Размеры |
бака |
водонапорной башни принимают |
||||||||
отношение β слоя воды в баке hБ к диаметру DБ было в пределах 0,7...1,0. Тогда
DБ |
3 |
|
4VБ |
, м; |
|
βБ hБ /DБ; |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
πβБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
при |
|
|
hБ |
0.7 |
D |
|
1.223 |
|
|
|
|
,м; |
||||
|
|
Б |
|
V |
||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
DБ |
|
|
|
|
Б |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
при |
|
hБ |
1.0 |
D |
|
1.0843 |
|
|
м. |
|||||||
|
Б |
V |
||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
DБ |
|
|
|
|
Б |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
3.3. Определение емкости резервуаров чистой воды
Полную емкость резервуаров чистой воды определяют по формуле
W Wрег Wпож W0 , м3 ,
где Wрег - регулирующая емкость резервуаров, определяемая путем совмещения графиков работы насосов I и II подъемов (см. рис. 3.1).
Таблица 3.2. Определение регулирующей емкости резервуаров чистой воды
Часы |
Подача |
Подача |
Поступление |
Расход воды |
Остаток |
воды н.с.I п, |
воды |
воды в |
из |
воды в |
|
суток |
% |
н.с.II п, |
резервуары, |
резервуаров, |
резервуарах, |
|
17
|
Qсутгор.макс |
% |
% |
% |
% |
|
|
Qсутгор.макс |
Qсутгор.макс |
Qсутгор.макс |
Qсутгор.макс |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Регулирующая емкость определяется аналогично пункту 3.2 настоящих указаний.
Wпож - неприкосновенный противопожарный запас воды, определяемый из расчета подачи воды на тушение пожара в течение 3-часового периода наибольшего водопотребления по формуле
Wпож 3(Qмакс хоз Qчпож Q1), м3 ,
где Qмакс.хоз - средний максимальный хозяйственный расход за три часа наибольшего водопотребления, определяемый по таблице суммарного водопотребления, м3/ч;
Qчпож - полный |
нормативный часовой расход на тушение пожаров, м3/ч; |
|
Q1 |
- часовая |
подача воды насосной станцией первого подъема |
(4,17% Qсутгор.макс), м3/ч. |
||
W0 |
- запас воды на промывкуфильтров и другие собственные нужды |
|
станции водоподготовки, принимаемый равным (5%...10%)Qгорсут.макс, м3.
Полная емкость резервуаров чистой воды может составлять от 25 до 35% максимального суточного водопотребления города.
Количество резервуаров чистой воды на площадке головных сооружений водопровода принимается не менее двух. При их проектировании следует пользоваться данными о размерах типовых резервуаров, приведенных в Приложении 5.
Так, приняв количество резервуаров равное 2, емкость одного W1 будет равна W/2, м3. Из табл. (Приложение 5) выбирают ближайшее значение емкости резервуара с размерами в плане F1 = A∙B и определяют отметки расчетных уровней воды в них Zв и Z0 .
Z0 - отметка дна резервуара, определяемая как разность величин
Z0 Zз h, м,
где Z3 - отметка земли в месте расположения резервуара, м ;
h - величина слоя воды в резервуаре, определяемая по формуле: h = W1/F1 ; Zв - отметка неприкосновенного противопожарного запаса воды в
резервуаре, равная Zв = Z0 + hпож , м;
hпож - величина слоя неприкосновенного противопожарного запаса воды в резервуаре, определяемая по формуле
hпож = W1пож/F1 .
18
3.4. Определение основных режимов работы сети
На основании расчетов, выполненных в табл.3.1, определяют характерные режимы работы сети и соответствующие им расходы воды для расчета сети.
Наибольшая из цифр графы 2 табл. 3.1 определяет час максимального водопотребления городом, подачу воды насосами второго подъема и водонапорной башней (режим максимального водоразбора).
Наибольшая из цифр графы 4 определяет час максимального транзита в башню и соответствующее ему водопотребление городом, подачу воды насосами второго подъема и поступление воды в бак (режим максимального транзита в башню).
Третьим расчетным режимом является режим пожара при максимальном водоразборе.
Четвертым поверочным случаем является случай расчета сети при аварийном выключении наиболее нагруженного участка при режиме максимального водоразбора.
Пятым расчетным режимом является режим минимального водоразбора. На основании вышесказанного составляем табл.3.3 расчетных режимов
работы сети.
Таблица 3.3. Расчетные режимы работы сети
Расчетный режим |
|
Водопотребление, м3/час (л/с) |
Способ |
|||||
работы сети |
|
|
|
|
|
|
подачи |
|
|
Сум- |
Насе- |
Пром- |
Про- |
Тран- |
Н.с. |
Водона- |
|
|
мар- |
лени- |
предприя- |
тиво- |
зит в |
II п. |
порная |
|
|
ное |
ем |
тиями |
пожар |
башню |
л/с |
башня, |
|
|
1-е |
2-ое |
ное |
л/с |
||||
|
|
|
|
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1. Максимальный |
|
|
|
|
|
|
|
|
водоразбор |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Максимальный |
|
|
|
|
|
|
|
|
транзит в башню* |
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Пожар при |
|
|
|
|
|
|
|
|
максимальном |
|
|
|
|
|
|
|
|
водоразборе ** |
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Аварийный |
|
|
|
|
|
|
|
|
режим*** |
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Минимальный |
|
|
|
|
|
|
|
|
хозяйственный |
|
|
|
|
|
|
|
|
водоразбор*** |
|
|
|
|
|
|
|
|
19
*- случай рассчитывается при расположении водонапорной башни в любой точке сети, кроме начальной;
**- при пожаре после сработки противопожарного запаса башня отключается; в системе с контррезервуаром башня может не отключаться;
***- аварийный режим и режим минимального водопотребления рассчитывают в курсовом проекте по дополнительному указанию преподавателя.
4.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ
4.1.Трассировка магистральной сети. Порядок гидравлического расчета
Водопроводная сеть города состоит из магистральной и распределительной сетей. Диаметры трубопроводов магистральной сети определяют гидравлическим расчетом, а диаметры труб распределительной сети – по величине расхода воды на тушение одного наружного пожара.
Водопроводные сети города, а также противопожарные водопроводы следует проектировать кольцевыми для повышения надежности подачи воды потребителям в случае аварийной ситуации. Прокладка тупиковых (разветвленных) линий может применяться только в небольших населенных пунктах (до 10 тыс. жителей) и на объектах, допускающих перерыв в подаче воды на период ликвидации аварии.
Минимальный диаметр участка магистральной сети должен быть больше или равен диаметру распределительной сети, но не менее 100 мм.
После подсчета характерных расчетных расходов воды при различных режимах ее работы от насосной станции II подъема до начала водопроводной сети выбирают место расположения водонапорной башни, т.е. самую высокую отметку водоснабжаемой территории.
Трассировка магистральной сети выполняется с таким расчетом, чтобы вода подавалась ко всем основным потребителям кратчайшим путем. Основные магистрали соединяются перемычками, в результате чего схема сети получается кольцевой, как правило, имеющей удлиненную форму, вытянутую в направлении основного потока воды.
Пересечение двух и более линий сети образуют узлы.
Нумеруют узлы и определяют по генеральному плану длины всех участков сети. Длину участка рекомендуется принимать 400-800 м.
Гидравлический расчет кольцевой магистральной сети производят в такой последовательности:
1.Составляют расчетную схемуподачи и отбора воды;
2.Выполняют предварительное потокораспределение (распределение расходов воды по участкам сети);
3.Определяют экономичные (экономически навыгоднейшие) диаметры труб участков сети;
4.Определяют потери напора на участках сети и величины невязок в
кольцах;
5.Производят увязку сети.
20
Гидравлический расчет магистральной сети производят для всех расчетных случаев работы сети. Расчет максимального водоразбора рекомендуется производить по методу М.М. Андрияшева или Лобачева-Кросса, а все остальные случаи - по методу Лобачева-Кросса, которые можно рассчитывать на ЭВМ, используя программы, имеющиеся на кафедре и в проектных институтах.
4.2.Расчет сети на случай макcимального водоразбора
4.2.1.Расчетная схема подачи и отбора воды
При расчете сети принимаем условную схему отбора воды. Предполагается, что расчетный расход воды в час максимального водопотребления населением равномерно распределяется по всей длине магистральной сети.
Расходы воды в час максимального водопотребления промпредприятиями показываются на схеме в виде сосредоточенных.
Удельный расход, т.е. отдача воды сетью на 1 м ее длины, определяется по формуле
qуд Qнас , л/с на 1 п. м,
lp
где Qнас - водопотребление населением города в час максимального водоразбора, л/с;
Σl - суммарная длина расчетных участков магистральной сети. Найдя удельные расходы, определяются путевые расходы воды по формуле
qпут qуд lp, л/с,
Затем определяются узловые расходы по формуле
qузл 0.5 qпут 0.5 qудlрасч 0.5qуд lрасч,л/с,
где lрасч - сумма расчетных длин участков, примыкающих к узлу. Результаты определения узловых расходов сводятся в табл. 4.1.