Водоснабжение сельского населенного пункта
Таблица 1 - Исходные данные к
расчету водоснабжения
населенного пункта
№
Наименование
Характеристика
№
Высота
объекта
объекта
объекта
линии
над
на
на
уровнем
плане
плане
моря,
м
1
Свин.-откорм.
400
5
155
2-22, 24-48,
Жилые дома
Однокварт.
-
-
50-59, 61-88
(на 4 человек)
23
Баня
50
5
-
49
Прод. магазин
2
3
-
60
Больница
50
6
-
89
Мясокомбинат
На1 т прод. в сут.
7
165
90
Артез. скважина
-
1
165
91
Теляттн. Откорм.
400
3
160
92
Ремонт трактор
50
4
170
Таблица 2 - Расчет средних и
максимальных суточных расходов воды
№
Наименование групп
n
qср,
Qср.сут,
Qмакс.сут,
пп
водопотребителей
л/сут
м3/сут
м3/сут
1. Коммунальный сектор
1
Жилые дома 1 кв. (на 4 чел.)
336
50
16,8
21,84
2
Больница на 50 коек
50
200
10
13
3
Баня на50 посетителей
50
180
9
11,7
4
Прод. магазин на 2 раб. места
2
250
0,5
0,65
2. Животноводческий сектор
1
Телятн. откорм.
400
30
12
15,6
2
Свин.-откорм.
400
15
6
7,8
3. Производственный сектор
1
Мясокомбинат
1
10000
10
11
2
Цех по ремонту 50 тракторов
50
1500
75
82,5
Среднесуточные расходы воды по
каждой группе водопотребителей рассчитываем по формуле (1) и заносим в пятый
столбец таблицы 2.
Среднесуточный расход:
) коммунального сектораср.сут.к=16,8+10+9+0,5=36,3
м3/сут;
) животноводческого сектора Qср.сут.ж=12+6=18
м3/сут;
) производственного сектораср.сут.пр,=10+75=85
м3/сут.
Среднесуточный расход населенного
пункта:
ср.сут.СНП = Qср.сут.к + Qср.сут.ж + Qср.сут.пр.
= 36,3+18+85=139,3 м3/сут.
Максимальные суточные расходы воды
по каждой группе водопотребителей рассчитываем с учетом коэффициента суточной
неравномерности и заносим в шестой столбец таблицы 2.
Максимальные суточные расходы
секторов и всего СНП:
макс.сут.к = Qср.сут.к ∙ Ксут = 36,3*1,3 =
47,19м3/сут;макс.сут.ж = Qср.сут.ж ∙ Ксут.
=18*1,3 = 23,4 м3/сут;макс.сут.пр = Qср.сут.пр
∙ Ксут. = 85*1,1 = 93,5м3/сут;макс.сут.СНП
= Qмакс.сут.к + Qмакс.сут.ж + Qмакс.сут.пр. =
47,19+23,4+93,5=164,09м3/сут.
Определение расчетных и
максимальных секундных расходов воды
Расчет максимальных секундных
расходов секторов и всего населенного пункта проводим по данным таблицы 3 для
заданного населенного пункта, заполнив колонки 3, 5, 7, 8 и 9. Для этого
рассчитываем коэффициенты секторов βк, βж и βпр:
Проверка: βк + βж + βпр = 0,29 + 0,14 + 0,57 = 1.
Результаты расчетов сводим в таблицу
3.
Таблица 3
Часы суток
Коммунальный сектор
Животноводч. сектор
Производств. сектор
Сум. ордината часового водопотребл.
Ордината интегральной кривой
в% от собственного расхода
в% от общего расхода
в% от собственного расхода
в% от общего расхода
в% от собственного расхода
в% от общего расхода
0-1
0,75
0,22
3,1
0,44
4,17
2,37
3,03
3,03
1-2.
0,75
0,22
2,1
0,30
4,17
2,37
2,89
5,92
2-3.
1
0,29
1,9
0,27
4,17
2,37
2,93
8,85
3-4.
1
0,29
1,7
0,24
4,17
2,37
2,90
11,76
4-5.
3
0,86
1,9
0,27
4,17
2,37
3,51
15,27
5-6.
5,5
1,58
1,9
0,27
4,17
2,37
4,23
19,49
6-7.
5,5
1,58
3,3
0,47
4,17
2,37
4,43
23,92
7-8.
5,5
1,58
3,5
0,50
4,17
2,37
4,46
28,38
8-9.
3,5
1,01
6,1
0,87
4,17
2,37
4,25
32,63
9-10.
3,5
1,01
9,1
1,30
4,17
2,37
4,68
37,31
10-11.
6
1,73
8,6
1,23
4,17
2,37
5,33
42,63
11-12.
8,5
2,44
2,9
0,41
4,17
2,37
5,23
47,86
12-13.
8,5
2,44
3,3
0,47
4,17
2,37
5,29
53,15
13-14
6
1,73
4,3
0,61
4,17
2,37
4,71
57,87
14-15
5
1,44
4,8
0,68
4,17
2,37
4,50
62,36
15-16
5
1,44
2,9
0,41
4,17
2,37
4,23
66,59
16-17
3,5
1,01
10
1,43
4,16
2,37
4,80
71,39
17-18
3,5
1,01
4,8
0,68
4,16
2,37
4,06
75,45
18-19
6
1,73
2,9
0,41
4,16
2,37
4,51
79,96
19-20
6
1,73
3,1
0,44
4,16
2,37
4,54
84,50
20-21
6
1,73
2,6
0,37
4,16
2,37
4,47
88,97
21-22 0,86
6,5
0,93
4,16
2,37
4,16
93,13
22-23
2
0,58
5,3
0,76
4,16
2,37
3,70
96,83
23-24
1
0,29
3,4
0,48
4,16
2,37
3,14
100
Итого
100%
29%
100%
14%
100%
57%
100%
Выделяем строку, в которой часовой
расход населенного пункта максимальный (5,29%). Для выделенной строки определим
максимальный (расчетный) секундный расход населенного пункта в целом и соответствующие
ему расходы по секторам.
Все расходы, входящие в указанную
строку, являются расчетными расходами. После определения расчетных расходов
производим их проверку:
расч.с.СНП = qрасч.с.к + qрасч.с.ж + qрасч.с.пр
= 1,11+0,21+1,08 = 2,4 л/с
Для отдельных потребителей по
формуле (9) определяем максимальный расход, по которому выбираются диаметры
труб ответвлений, подающих воду из магистральной сети непосредственно к
потребителю. Результаты сводим в таблицу 4. Таблица 4
Потребитель
n
qср
Ксут.
Кчас.
t
qмакс.с
Свин.откорм.
400
15
1,3
2,4
16
0,33
Баня
50
180
1,3
2,04
16
0,41
Прод.магазин
2
250
1,3
2,04
10
0,04
Больница
50
200
1,3
2,04
16
0,46
Мясокомбинат
1
10000
1,1
1
16
0,19
Телятн.откорм.
400
30
1,3
2,4
16
0,65
Цех по рем. тракт.
50
1500
1,1
1
10
2,29
водопотребление насосный населенный
Выбор режима работы
насосной станции и построение графиков водопотребления и водоподачи по часам
суток для населенного пункта
Режим работы насосной станции (НС)
выбираем с учетом почасового водопотребления населенного пункта (столбец 8
таблицы 3). Анализируя данные водопотребления, принимаем один расчетный режим
работы НС. Режим - постоянной подачи воды в период с 0 до 24 часов.
Рис. 1 - График водопотребления и
водоподачи по часам суток
Принимаем часовую подачу
воды в первом режиме работы НС равной Определение вместимости
бака водонапорной башни
Вместимость бака
водонапорной башни (ВБ) определяем, как сумму регулирующего объема и запасного
объема воды на пожаротушение. Регулирующий объем определим, сопоставляя приток
воды в ВБ (подача НС) и отбор воды из ВБ (потребление воды СНП).
Таблица 5
часы
НС
СНП
подача-потребл.
суток
%сумм
%интегр
%сумм
%интегр
a
b
1
2
3
4
5
6
7
0; 1
4,17
4,17
3,03
3,03
-1,14
1,14
1; 2
4,17
8,34
2,89
5,92
-2,42
2,42
2; 3
4,17
12,51
2,93
8,85
-3,66
3,66
3; 4
4,17
16,68
2,9
11,76
-4,92
4,92
4; 5
4,17
20,85
3,51
15,27
-5,58
5,58
5; 6
4,17
25,02
4,23
19,49
-5,53
5,53
6; 7
4,17
29,19
4,43
23,92
-5,27
5,27
7; 8
4,17
33,36
4,46
28,38
-4,98
4,98
8; 9
4,17
37,53
4,25
32,63
-4,90
4,90
9; 10
4,17
41,70
4,68
37,31
-4,39
4,39
10; 11
4,17
45,87
5,33
42,63
-3,24
3,24
11; 12
4,17
50,04
5,23
47,86
-2,18
2,18
12; 13
4,17
54,21
5,29
53,15
-1,06
1,06
13; 14
4,17
58,38
4,71
57,87
-0,51
0,51
14; 15
4,17
62,55
4,5
62,36
-0,19
0,19
15; 16
4,17
66,72
4,23
66,59
-0,13
0,13
16; 17
4,17
70,89
4,8
71,39
0,50
-0,50
17; 18
4,17
75,06
4,06
75,45
0,39
-0,39
18; 19
4,17
79,23
4,51
79,96
0,73
-0,73
19; 20
4,17
83,40
4,54
84,5
1,10
-1,10
20; 21
4,17
87,57
4,47
88,97
1,40
-1,40
21; 22
4,17
91,74
4,16
93,13
1,39
-1,39
22; 23
4,17
95,91
3,7
96,83
0,92
-0,92
23; 24
4,17
100,08
3,14
100
-0,08
0,08
итого
100,08
100
В столбец 2 таблицы 5 вписываем
часовую подачу воды НС в%, в столбец 3 записываем интегральные значения подачи
воды НС на каждый час суток. В столбцы 4 и 5 таблицы 5 заносим значения
суммарной ординаты часового водопотребления СНП и значения ординаты
интегральной кривой водопотребления СНП из столбцов 8 и 9 таблицы 3.
Интегральные кривые подачи и потребления воды для СНП приведены на рис. 2.
Рис. 2 - Интегральные кривые подачи
и потребления воды для СНП
В столбец 6 записываем почасовую
разность (в%) ординат интегральных кривых подачи и потребления (столбцы 3 и 5)
по недостатку воды, а в столбец 7 - по избытку воды. Из столбцов 6 и 7 находим
максимальную разность ординат интегральных кривых подачи и потребления по
недостатку воды (a = 5,74%) и максимальную разность ординат интегральных кривых
подачи и потребления по избытку воды (b = 4,33%).
Регулирующий объем бака ВБ по
формуле (11) равен:
Пожарный запас воды по формуле (12)
равен:
Общий объем бака ВБ равен:
общ = Wрег + Wпож = 11,45 + 6 = 17,45 м3
Определим диаметр и высоту бака ВБ
по формулам (13) и (14):
Строительная высота бака по формуле
(15) будет равна:
Нстр = Нбак +
0,2 + 0,25 = 2,22 + 0,2 + 0,25 = 2,67 м.
Строительный объем бака ВБ по
формуле (16) равен:
Трассировка наружной
водопроводной сети
С учетом заданной конфигурации СНП,
расположения жилых, общественных, производственных зданий и источника
водоснабжения, выбираем тупиковую разводящую водопроводную сеть. Трассировку
наружной водопроводной сети начинаем с выбора места под ВБ. Это место в
населенном пункте должно иметь наибольшую высотную отметку. В этом случае
строительная высота ВБ будет минимальная, а следовательно, и стоимость её будет
меньше. От ВБ вдоль длинной стороны СНП прокладываем магистральный трубопровод,
а по улицам прокладываем тупиковые ответвления. Намечаем участки трубопроводов,
подводящие воду к крупным водопотребителям. Все линии нанесенной на плане СНП
сети труб для расчета разбиваем на отдельные участки. Начальные и конечные
точки каждого расчетного участка (узлы) обозначаем порядковыми номерами. Узлы
назначаем во всех точках, где имеются сосредоточенные расходы воды, а также во
всех точках пересечения линий труб, изменения их направления и ответвлений от
трубопроводов. По результатам проведения трассировки водопроводной
сети заполняем таблицу 6.
Таблица 6
№ п/п
Участок
Длина участка на плане, см
Масштаб
Длина участка, м
Примечание
водопроводной сети
1
1-2 «водовод»
6,7
1; 2000
134
Т
2
2-3 «ВБ»
2,5
1; 2000
50
Т
3
2-4.
5
1; 2000
100
П
4
4-5.
3
1; 2000
60
П
5
5-6 «прод. маг.»
1,4 28
Т
6
5-7.
2,5
1; 2000
50
П
7
7-8 «телят. откорм.»
2,4
1; 2000
48
Т
8
4-9.
4
1; 2000
80
П
9
9-10.
3
1; 2000
60
П
10
10-11 «баня»
1,5
1; 2000
30
Т
11
10-12.
3
1; 2000
60
П
12
12-13 «свин. откорм.»
2,3
1; 2000
46
Т
13
9-14.
3
1; 2000
60
П
14
14-15
3,1
1; 2000
62
П
15
15-16 «больница»
1,5
1; 2000
30
Т
16
15-17
3,4
1; 2000
68
П
17
17-18 «ремонт тракт.»
1,8
1; 2000
36
Т
18
14-19
6
1; 2000
120
П
19
19-20 «Мясокомбин»
5,2
1; 2000
104
Т
Расчет водовода
Количество линий водовода принимаем
с учетом категории системы водоснабжения. Объединенные хозяйственно-питьевые и
производственные водопроводы населенных пунктов с числом жителей до 5 тыс. чел.
относят к III категории, поэтому принимаем одну линию водовода.
Диаметр трубы водовода по формуле
(17) равен:
Полученный расчетный диаметр
округляем до ближайшего стандартного. Выбираем для водовода стальные
водогазопроводные трубы со стандартным диаметром dcт = 70 мм.
Определяем действительную скорость
воды на участке 1-2 «водовод»:
Определение расходов
воды на участках водопроводной сети
Максимальные секундные расходы
крупных водопотребителей СНП (см. таблицу 4) будут являться расчетными
расходами на участках, подводящих к ним воду, так как эти трубопроводы являются
транзитными. Это участки 2-3 «ВБ», 5-6 «продовольственный магазин», 7-8
«телятник откормочный», 10-11 «баня», 12-13 «свинарник откормочный», 15-16
«Больница», 17-18 «цех по ремонту троакторов» и 19-20 «мясокомбинат».
Расчеты проводим аналогично расчету
на участке 1-2 «водовод», результаты расчета сводим в таблицу 7. Для
определения расходов по всем остальным участкам разводящей сети условно
считаем, что хозяйственный расход равномерно распределяется по длине
хозяйственных участков. Хозяйственными участками сети считаем те участки, на
которых происходит раздача воды потребителям.
Определим удельный расход делением
хозяйственного расхода на суммарную длину хозяйственных участков:
Зная удельный расход, определяем
путевые расходы на соответствующих участках разводящей сети путем умножения
удельного расхода на длину соответствующего хозяйственного участка. Результаты
расчетов сводим в таблицу 7.
Таблица 7
№ п/п
Участок
qпут,
qтранз,
qрасч,
dр,
dст,
vд,
водопроводной сети
л/с
л/с
л/с
мм
мм
м/с
1
2
3
4
5
6
7
8
1
1-2 «водовод»
5,06
2,41
71,5
100
0,31
2
2-3 «ВБ»
10,00
145,7
150
0,57
3
2-4.
0,03
4,39
4,38
96,5
100
0,56
4
4-5.
0,02
0,70
0,70
38,5
40
0,56
5
5-6 «прод. маг.»
0,04
0,04
9,2
10
0,51
6
5-7.
0,01
0,65
0,66
37,3
40
0,52
7
7-8 «телят. откорм.»
0,65
0,65
37,1
40
0,52
8
4-9.
0,02
3,74
3,69
88,5
100
0,47
9
9-10.
0,02
0,75
0,75
39,9
40
0,60
10
10-11 «баня»
0,41
0,41
29,5
32
0,51
11
10-12.
0,02
0,33
0,34
26,8
25
0,69
12
12-13 «свин. откорм.»
0,33
0,33
26,5
25
0,67
13
9-14.
0,02
2,97
2,95
79,1
100
0,38
14
14-15
0,02
2,76
2,76
76,5
100
0,35
15
15-16 «больница»
0,46
0,46
31,3
32
0,57
16
15-17
0,02
2,29
2,30
69,9
100
0,29
17
17-18 «ремонт тракт.»
2,29
2,29
69,7
100
0,29
18
14-19
0,03
0,19
0,21
20,9
20
0,66
19
19-20 «Мясокомбин»
0,19
0,19
20,1
20
0,61
Определяем расчетный расход на
каждом участке разводящей сети, начиная с самого последнего участка, по формуле
(21) и полученные результаты по каждому участку вписываем в столбец 5 таблицы
7.
Расчетный диаметр трубы,
определяемый по формуле (17), округляем до стандартного, который на
магистральных участках должен быть не меньше 100 мм.
Действительную скорость воды на
каждом участке водопровода рассчитываем по формуле (18).
Расчет потерь напора на
участках водопроводной сети
Общие потери напора (в метрах) на
каждом из участков водопровода рассчитываем по формуле (22) с учетом величины
удельного сопротивления трубопровода, расчетного расхода воды на участке, длины
участка и величины скоростного коэффициента. Результаты расчетов сводим в
таблицу 8.
Таблица 8
№
Участок
dст,
vд,
А,
qрасч,
l,
k
hобщ,
пп
мм
м/с
(с/л)2
л/с
м
м
1
1-2 «водовод»
100
0,31
0,00027
2,41
134
1,155
0,267
2
2-3 «ВБ»
150
1,27
0,000034
10
50
1,0625
0,199
3
2-4.
100
0,56
0,00027
4,38
100
1,065
0,607
4
4-5.
40
0,56
0,011
0,7
60
1,065
0,379
5
5-6 «прод. маг.»
10
0,51
0,044
0,04
28
1,0775
0,002
6
5-7.
40
0,52
0,011
0,66
50
1,075
0,283
7
7-8 «телят. откорм.»
40
0,52
0,044
0,65
48
1,075 8
4-9.
100
0,47
0,00027
3,69
80
1,0875
0,352
9
9-10.
40
0,6
0,044
0,75
60
1,055
1,723
10
10-11 «баня»
32
0,51
0,094
0,41
30
1,0775
0,562
11
10-12.
25
0,69
0,437
0,34
60
1,04
3,468
12
12-13 «свин. откорм.»
25
0,67
0,437
0,33
46
1,045
2,516
13
9-14.
100
0,38
0,00027
2,95
60
1,12
0,174
14
14-15
100
0,35
0,00027
2,76
62
1,135
0,159
15
15-16 «больница»
32
0,57
0,094
0,46
30
1,0625
0,697
16
15-17
100
0,29
0,00027
2,3
68
1,1625
0,124
17
17-18 «ремонт тракт.»
100
0,29
0,00027
2,29
36
1,1625
0,065
18
14-19
20
0,66
1,643
0,21
120
1,045
9,995
19
19-20 «Мясокомбин»
20
0,61
1,643
0,19
104
1,055
7,159
Расчет высоты
водонапорной башни
Определим расчетную высоту ВБ,
необходимую для подачи воды в удаленные от ВБ точки разводящей сети (8, 13, 18
и 20), по формуле (23) с учетом геодезической отметки земли в месте установки
ВБ и в каждой из выбранных диктующих точек, суммы потерь напора на участках от
башни до каждой диктующей точки и величины свободного напора в каждой диктующей
точке. Результаты расчетов сводим в таблицу 9.
По результатам расчета принимаем
диктующую точку 13, для которой расчетная высота ВБ, равная 62,8 м, является
наибольшей.
Таблица 9
Участок сети Дикт.
точка м м м м м
1
2
3
4
5
6
7
7-8.
8
165
170
2,5
10
7,5
12-13.
13
155
170
7,1
10
2,1
17-18
18
160
170
1,7
20
11,7
19-20
20
150
170
18,5
20
18,5
Расчет мощности
оборудования насосной станции
Напор насосной станции определяем по
формуле (24) при следующих исходных данных:
Подачу насоса
рассчитываем по формуле (25):
Полезную мощность насоса
определяем по формуле (27):пол = 1000*9,81*0,0019*46,636= 683 Вт,
Эффективная, или
потребляемая насосом мощность, по формуле (28) равна
Мощность
электродвигателя насоса:дв = 1,25* Построение линий
пьезометрических высот
Рис. 3 - Линии
пьезометрических высот для расчетного варианта наружной водопроводной сети
населенного пункта
Приведенные на рисунке 3
параметры имеют следующие значения: Проверка водопроводной
сети на пропуск воды при тушении пожара
Определяем по формуле
(30) скорость воды, которая будет в трубопроводе при пропуске по нему
дополнительного пожарного расхода. Результаты расчетов сводим в таблицу 10.
Таблица 10
№
Участок
dст,
qрасч,
Vпож
пп
мм
л/с
м/с
1
1-2 «водовод»
0,1
2,41
1,58
2
2-3 «ВБ»
0,15
10
1,13
3
2-4.
0,1
5,06
1,92
4
4-5.
0,4
1,1
0,09
5
5-6 «прод. маг.»
0,1
0,04
1,28
6
5-7.
0,4
0,99
0,09
7
7-8 «телят. откорм.»
0,4
0,65
0,08
8
4-9.
0,1
4,23
1,81
9
9-10.
0,4
1,15
0,09
10
10-11 «баня»
0,32
0,41
0,13
11
10-12.
0,25
0,74
0,22
12
12-13 «свин. откорм.»
0,25
0,33
0,21
13
9-14.
0,1
3,35
1,70
14
14-15
0,1
3,18
1,68
15
15-16 «больница»
0,32
0,46
0,13
16
15-17
0,1
2,76
1,63
17
17-18 «ремонт тракт.»
0,1
2,29
1,57
18
14-19
0,2
1,02
0,35
19
19-20 «Мясокомбин»
0,2
0,19
0,32
Скорости течения воды на участках
сети при пожаре не должны превышать допустимых значений (2,5 м/с).
Литература
1. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. -
М.: Стройиздат, 1985. - 38 с.
. Абрамов, Н.Н. Водоснабжение: учебник для вузов / Н.Н. Абрамов. -
М.: Стройиздат, 1974. - 480 с.
. Фетисов, В.Д. Проектирование и расчет системы водоснабжения
сельского населенного пункта: учебное пособие / В.Д. Фетисов, И.В. Завгородняя.
- Краснодар: КубГАУ, 2004. - 112 с.
. Медиоланская, М.М. Проектирование водопроводных сетей: учебное
пособие / М.М. Медиоланская, Е.А. Мезенева, С.В. Колобова. - Вологда: ВТУ,
1999. - 150 с.
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
= 4,17% от
,
тогда часовая подача воды работы НС будет равна:час.нс = 0,0417* Qмакс.сут.СНП
= 0,0417*164,09 = 6,84 м3/ч,
л/с;
л/(с*м);
,
,
,
,
,
= 0,466 м (из табл. 7);
=
2,67 м;
=
18,5 м;
= 150 м;
=
170 м.
=
175-150+18,5+2,67+0,466=46,636 м.
= 1086,25Вт ≈ 1,1
кВт;
= 150 м;
=
170 м;
=
160 м;
=
20 м;
=
2,2 м;
=
0,466 м;
=
2,67 м;
=
18,5 м;
=
46,6.