Проектування системи водопостачання

Введення

Для сучасних міст, сільського господарства, промислових підприємств і енергетичних господарств необхідні величезні кількості води, суворо відповідає за своїми якостями вимогам ГОСТу або технологічних процесів. Для вирішення цього важливого завдання потрібні ретельний вибір джерел водопостачання, організація охорони їх від забруднень, будівництво очисних споруд. Одним з головних питань використання води як в населених пунктах, так і на промислових підприємствах є пожежогасіння.

При проектуванні системи водопостачання будь-якого об'єкта перш за все повинно бути визначено, скільки води і якої якості потрібно подавати даному об'єкту.

Система водопостачання являє собою комплекс споруд для забезпечення певної групи споживачів водою в необхідних кількостях і необхідної якості. Крім того, система водопостачання повинна мати певний ступінь надійності, тобто забезпечувати постачання споживачів водою без неприпустимого зниження встановлених показників своєї роботи у відношенні кількості або якості води, що подається.

Система водопостачання повинна забезпечувати отримання води з природних джерел, її очищення, якщо це викликається вимогами споживачів, і подачу до місць споживання.

Метою даного курсового проекту є:

1. Розрахунок і проектування водопровідної мережі для міста і промислового підприємства;

2. Закріплення теоретичного матеріалу з дисципліни «водопостачання».

1. Вибір місця розташування головних водопровідних споруд та башти. Трасування водопровідної мережі

При використанні в якості джерела водопостачання річки, місце розташування водозабору приймаємо вище населеного пункту за течією річки, з таким розрахунком, щоб поверхневий забруднений стік з території міста не міг потрапити у воду, що забирається водозабірними спорудами. Очисні споруди, резервуари чистої води і насосну станцію другого підйому в своєму розпорядженні в безпосередній близькості від водозабору.

Для зменшення висоти водонапірної башти (з метою її здешевлення), її розташовуємо на самому високому місці населеного пункту, в межах забудованої частини.

Встановивши місце розташування насосної станції та водонапірної башти, починаємо проектувати на плані міста траси водоводів та водопровідної мережі.

Водопровідна мережа складається з магістральної та розподільчої. Гідравлічному розрахунку піддаємо тільки магістральну мережу. При виконанні курсового проекту проектуємо магістральну мережу, що складається з 4 замкнутих кілець, виходячи з таких основних положень:

• головні магістральні мережі, основне призначення яких полягає в транспортуванні води в найбільш віддалені райони, повинні збігатися з поздовжнім напрямом забудови, рівномірно охоплювати територію міста і разом з тим подавати воду у віддалені райони найкоротшим шляхом;

• магістральні лінії слід прокладати по найбільш піднесеним точкам території, щоб забезпечити достатні вільні напори в розподільній мережі;

• для забезпечення безперебійної подачі води споживачам, число магістралей повинно бути не менше двох. Відстань між ними 600-800 м. Для розподілу води у разі аварії на окремих ділянках цих ліній або при пожежі магістралі зв'язуються перемичками, відстань між якими приймається 800-900 м;

• слід прагнути до того, щоб мережа мала, можливо, меншу протяжність ділянок. Це досягається за умови, що лінії зовнішнього контуру мережі забезпечують двостороннє живлення споживачів, тобто магістралі і перемички повинні знаходитися всередині міської забудови;

• Насосна станція другого підйому і водонапірна башта з'єднуються з кільцевої мережею двома водоводами.

2. Визначення розрахункових добових витрат води

2.1 Господарсько-питні витрати населення

Визначення добового водоспоживання на господарські потреби населеного пункту виробляємо відповідно до норми водоспоживання, призначеної в залежності від географічного положення населеного пункту і ступеня благоустрою житлової забудови.

Середньодобова витрата Q _добу. M, м ³ / доб, визначаємо за формулою:

(1)

де q _ж - питома норма водоспоживання на одного жителя, л / чол. на добу., приймається відповідно до [1, табл. 1], і залежить від географічного положення місцевості та рівня благоустрою місцевості;

N _ж - кількість жителів у населеному пункті, по районах.

З причини того, що місто розділене на два райони з різними рівнями благоустрою, то формула (1) набуває такий вигляд:

(2)

де Q ₁ - середньодобова витрата води на господарсько-питні потреби для першого району, м ³ / добу;

Q ₂ - середньодобова витрата води на господарсько-питні потреби для другого району, м ³ / доб.

Для першого району:

питома норма водоспоживання згідно [1, табл. 1] q _ж = 330 л / чол. на добу., при централізованому гарячому водопостачанні і географічному положенні місцевості - Новосибірська область. Але так як в розрахунок приймається тільки кількість холодної води, що становить 60% загальної витрати, то

кількість жителів N _ж = 40000 чол.

Для другого району:

питома норма водоспоживання згідно [1, таблиця 1] q _ж = 150 л / чол. на добу., при водопостачанні та каналізації без ванн і тому ж географічному положенні місцевості.

кількість жителів N _ж = 20000 чол.

Розрахунковий витрата в добу найбільшого водоспоживання Q _{добу. Max,} м ³ / доб, визначаємо за формулою:

(3)

де K _{добу. max} - максимальний коефіцієнт добової нерівномірності, залежить від рівня благоустрою місцевості і приймаємо по [1]:

K _{добу. Max} ¹ = 1,1 при ЦГВ,

K _{добу. Max} ² = 1,3 при ВіК без ванн.

2.2 Витрата води на полив вулиць і зелених насаджень у місті

У даному проекті відсутні конкретні дані про площі поливання в місті за видами благоустрою, видах покриття, тому розрахунок ведемо за формулою:

(4)

де q - питомий середньодобове водоспоживання на поливання в розрахунку на одного жителя, за [1, таблиця 3, прим. 1] q = 50-90 л / чол. на добу, залежно від кліматичних умов, ступеня благоустрою населених пунктів. З урахуванням усіх цих вимог приймаємо q = 70 л / чол. на добу.;

0,15 - величина, що враховує яка частина води на поливання буде братися з проектованої водопровідної мережі, інша вода має доставлятися до місця поливання спеціальними машинами або системами.

2.3 Витрата води на промисловому підприємстві

Вода на пром. підприємстві витрачається на господарсько-питні, душові, технологічні та поливальні потреби.

Розрахунковий добовий витрата води Q _{сут.х-п.,} М ³ / добу, на господарсько-питні потреби робітників, під час їх перебування на виробництві, визначаємо, виходячи з норм водоспоживання на господарсько-питні потреби працюючих, за формулою

(5)

де q _г, q _х - норми витрат води на одного робочого в гарячих і холодних цехах відповідно, що приймаються згідно з [2, дод. 1], q _р = 45 л / чол. зміну; q _х = 25 л / чол. зміну;

N _р, N _х - сумарна кількість робітників, відповідно, в гарячих і холодних цехах, за всі зміни. N _г = 300 чол., N _х = 1000 чол.

Розрахунковий добовий витрата води Q _{добу .. д.,} м ³ / добу, на прийом душу визначається за формулою

(6)

де q _д - норма витрати холодної води на одну душову сітку, згідно [2, дод. 3] q _д = 500 л / сітку;

N _д - кількість робітників, які користуються душем, за добу;

n _д - розрахункова кількість осіб на одну душову сітку, приймаємо в залежності від санітарної характеристики технологічного процесу - 1б за [3, таблиця. 6] n _д = 15 чол.

(7)

де 35, 20 - кількість робітників у відсотках, що користуються душем відповідно в гарячих і холодних цехах.

Добова витрата на поливання та миття території підприємства Q _{підлогу,} м ³ / доб, визначаємо за формулою

(8)

де S _перед - площа підприємства, м ^2, визначається за схема міста, S _перед = 30400 м ^2;

0,15 - величина, що показує яка частина площі підприємства підлягає поливання;

q - норма витрати води на поливання газонів і квітників, по [1, таблиця 3] q = 5 л / м ^2.

Потреби води питної якості на технологічні потреби Q _тих, м ³ / доб, визначаємо за наступною формулою:

(9)

де q - норма витрати води питної якості для виробничих цілей, приймаємо для птахофабрики, за [4, таблиця 35, с. 364] q = 26,1 м ³ на одиницю продукції;

n - продуктивність підприємства, т / добу; n = 100 т / добу.

2.4 Витрата води на пожежогасіння

Витрата води на пожежогасіння не входить в розрахункову суму добового водоспоживання. Проте його величина необхідна для перевірочного розрахунку на випадок виникнення пожежі, а також визначення пожежних запасів вежі і резервуарів чистої води.

Визначення витрати води на зовнішнє пожежогасіння залежить від того, де знаходиться підприємство: в межах населеного пункту чи поза ним.

Число жителів населеного пункту перевищує 25 тис. чоловік (становить 60 тис.) і пром. підприємство знаходиться за межею міста, тому по [1, п. 2.23] витрата води на пожежогасіння слід визначити як суму потрібного більшої витрати і 50 відсотків потрібного меншої витрати.

При числі жителів 60 тис. осіб, розрахункова кількість пожеж у населеному пункті за [1, таблиця 5] дорівнює двом. При цьому, витрата води на зовнішнє пожежогасіння в населеному пункті на один пожежа (при забудові будинку заввишки три поверхи і більше незалежно від ступеня вогнестійкості) q _н.п = 35 л / с.

Для промислового підприємства у відповідності зі ступенем вогнестійкості будинку (1), категорією виробництва щодо пожежної небезпеки (Д), шириною (100 м) і об'ємом (120 тис.м ³⁾ будівлі, по [1, таблиця 8] визначаємо витрату води на зовнішнє пожежогасіння на одну пожежу q _п.п = 20 л / с. Розрахункова кількість одночасних пожеж - один, тому що площа пром. підприємства менше 150 га.

Витрата води на пожежогасіння дорівнює

3. Режим витрачання води

Для гідравлічного розрахунку водопровідної мережі та призначення режиму роботи насосної станції другого підйому необхідно знати графік водоспоживання по годинах доби. Для цього визначаємо режим витрачання води протягом доби по кожній з категорій водоспоживання, відповідно до [1, п. 2. 7,2.8].

Режим водоспоживання на господарсько-питні потреби приймаємо на підставі даних про фактичні режимах роботи аналогічних населених пунктів; по [5, таблиця 1], в залежності від максимального коефіцієнта нерівномірності До _{ч. max,} що визначається за формулою

До _{ч. max} = Α _max ∙ β _max (10)

де α _max - Коефіцієнт, що враховує ступінь благоустрою будівель, режим роботи підприємств, і т.д., приймаємо по [1];

для 1-го району (за ЦГВ) α _max = 1,2,

для 2-го району (за ВіК без ванн) α _max = 1,3.

β _max - коефіцієнт, що враховує загальне число жителів у населеному пункті, приймаємо по [1, таблиця 2]; β _max = 1,15 при числі жителів 60 тис. чоловік.

Обчисленої величини K ¹ _{ч. max} і K ² _{ч. max} відрізняються від табличних, тому розподіл витрат по годинах доби виробляємо відповідно до табличним коефіцієнтами, найбільш близькими за величиною до обчисленими: K ¹ _{ч. max} = 1,4 і K ² _{год . max} = 1,5.

Вартові витрати заносимо у відповідні графи таблиці 1.

Режим витрачання води на комунальні та адміністративні потреби приймаємо згідно із завданням: 800 м ³ / доб., Розділивши його на райони. Комунальні та адміністративні витрати вже включені в господарсько-питної витрата.

Поливальні витрати як для міста, так і для промислового підприємства розподіляємо в години мінімального водоспоживання (в даному в випадки в ранкові години) згідно з [1, п. 2.8], виключаючи полив в години максимального водоспоживання в населеному пункті.

Графік розподілу води на промислове підприємство виробляємо в залежності від режиму його роботи.

Технологічні витрати для підприємства розподіляємо рівномірно протягом робочих годин у добі, оскільки відсутня завдання технологів.

Розподіл витрати води по годинах доби на господарсько-питні потреби промислового підприємства виконуємо по [5, таблиця 2].

Душові витрати на промисловому підприємстві здійснюємо лише в першу годину наступної зміни.

Вартові витрати заносимо у відповідні графи таблиці 1, потім підсумовуємо і висловлюємо у відсотках від Q _{добу. Max.} За даними таблиці 1, графа 17 будуємо ступеневий графік водоспоживання в місті, протягом доби, і визначаємо годину максимального водоспоживання, призначається режим роботи насосної станції другого підйому, а також обсяг регулюючої водонапірної башти.

На графіку водоспоживання, по осі абсцис відкладаємо години доби через кожну годину, а по осі ординат - часові витрати у відсотках від добової витрати.

Таблиця 1 - Таблиця водоспоживання і роботи насосної станції другого підйому