Лабораторная работа - Расчет водопроводной сети города на 8-ми листах - файл n1.doc

Лабораторная работа - Расчет водопроводной сети города на 8-ми листах
скачать (121 kb.)
Доступные файлы (1):

121kb.

08.07.2012 01:01

Расчетно-графическая работа-Гидравлический расчет кольцевой водопроводной сети (Расчетно-графическая работа)
Контрольная работа - Гидравлический расчет трубопроводной сети. Подбор центробежного насоса (Лабораторная работа)
РГР - Расчёт водоснабжения посёлка и расчёт насосной установки (Расчетно-графическая работа)
Дипломная работа - Оптимизация телекоммуникационной сети города Талдыкорган (на казахском языке) (Дипломная работа)
Расчет сети Ethernet. Вариант 5 (Курсовая)
12. Водоснабжение, пароснабжение, потребноность в сжатом воздухе, энергоснабжение (Документ)
Расчет кольцевой водопроводной сети населённого пункта (Документ)
Курсовой проект дисциплина: «Водоотведение» Наименование темы: «Водоотводящие сети города» (Документ)
Расчет внутреннего пожаротушения (Документ)
Шупарский А.Н. Лабораторная работа №2 по теме Web-браузер. Интернет и его службы (Документ)
Типовой расчет - Расчет установившихся режимов районной сети 110/220 кВ (Документ)
Изучение изотермического процесса (Документ)

n1.doc

РАСЧЕТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ ГОРОДА
Исходные данные:

Вариант генплана города в масштабе 1:10000 приведен на рис. 1.

Расчетная, плотность населения Р 180 чел/га

Этажность жилой застройки n_эт 4 этажей

Среднесуточная норма водопотребления q_ср 270 л/сут х чел

Площадь поливаемой территории F_пол 20 %

Норма полива зеленых насаждений q_пол 2,6 л/м²

Число дней полива в году n_пол 175 дней

Расходы воды на производственные нужды Q_пр 1500 м³/сут

Экономический фактор Э 0,75

I. ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА И ПРОЕКТИРУЕМОЙ СХЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Объектом водоснабжения является город, расположенный на берегу реки, показанный на генплане (рис.1). На территории города имеется Промредприятие. Источником водоснабжения является река. Проектируемая система водоснабжения должна обеспечить подачу воды на хозяйственно-питьевые нужды населения полив зеленых насаждений, на хозяйственно-питьевые и производственные нужды промпредприятия, на тушение пожаров. Система водоснабжения принимается объединенная хозяйственно-питьевая, поливочная, производственная, противопожарная. Водопроводная сеть принимается кольцевой, для обеспечения надежности подачи воды при тушении пожаров. Материал труб - чугун.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ЖИТЕЛЕЙ

Количество жителей определяется по формуле:

N= P x F_гор= 180 х 57,47 = 10344,6 чел.

где Р - плотность населения, по заданию равна 180 чел./га; F_гор - площадь жилой застройки, определена по генплану города и равна 57,47 га.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ

3.1. ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВЫЕ НУЖДЫ НАСЕЛЕНИЯ

Средний суточный расход воды определяется по формуле:

Q_сут_ср= (q_срx N)/1000 = (270х 10344,6)/1000 = 2793,042 м³/сут

где q_ср - норма водопотребления, по заданию равна 270 л/сут х чел, N - число

жителей, равно 10344,6 чел.

Максимальный суточный расход воды определяется по формуле:

Q_сут_макс= К_сут_максх Q_сут_ср= 1,3 х 2793,042 = 3630,95 м³/сут

где К_сут_макс- коэффициент максимальной суточной неравномерности, принимается по заданию равным 1,3.

Максимальный часовой расход воды определяется по формуле:

Q_час_макс= (К_час_максх Q_сут_макс) / 24 = 1,8158 х 3630,95/24 = 274,71 м³/час = 76,3 л/с

где К_час_макс- коэффициент максимальной часовой неравномерности водопотребления. определяется по формуле:

К_час_макс= ?_макс х ?_макс= 1,4 х 1,297 = 1,8158

где ?_макс - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий и другие условия, принимается по заданию 1,3; ?_макс - коэффициент, учитывающий число

жителей, равен 1,297.
3.2 ПОЛИВ ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИЙ

Максимальный суточный расход воды на один полив зеленых насаждений определяется по формуле:

Q_пол = (q_полх F_пол) / 1000 =(2,6 x 114940) / 1000= 298,84 м³/сут

где q_пол - норма полива, принимается по заданию 2,6 л/м²; F_пол - площадь полива зеленых насаждений, принимается по заданию и равняется 20% от площади жилой застройки F_гор и определяется по формуле:

F_пол = (F_пол% x F_гор) / 100 = 20 х 57,47 / 100 = 11.494 га = 114940 м²

Средний суточный расход воды за год на полив определяется по формуле:

Q_пол_{сут ср} = (Q_пол x n_пол)/365 = 298,84 х 175 = 143,28 м³/сут.
3.3. РАСХОД ВОДЫ НА НУЖДЫ ПРОМПРЕДПРИЯТИЯ

Расход воды на промпредприятии принимается по заданию. Подача воды в течение суток осуществляется равномерно. Часовой расход воды определяется по формуле:

q_пр = Q_пр/ 24 = 1500 / 24 = 62 м³/ч = 17 л/с
3.4. СУММАРНЫЙ РАСХОД ВОДЫ ГОРОДОМ

При определении суммарных максимальных расходов воды принимается: полив зеленых насаждений совпадает с днем максимального водопотребления, но не совпадает с часом максимального водоразбора на хозяйственно-питьевые нужды населения; расходы воды на промпредприятии осуществляются равномерно в

течение года и суток. Результаты расчетов приведены в табл. 1.

Потребители	Суточный расход воды м³		Максимальный часовой расход воды
Потребители	Средний	максимальный	м³/ч	л/с
Население	2793,042	3630,95	274,71	76,3
Полив	143,28	298,84	-	-
Промредприятие	1500	1500	62	17
Итого	4436,32	5429,8	336,71	93

Таблица 1
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОГО И МАКСИМАЛЬНОГО НАПОРОВ В СЕТИ

Минимальный свободный напор в любой точке сети определяется по формуле (10) и должен быть не менее:

Н_ск = 10 + 4 х (n_эт- 1) = 10 + 4 х (4-1) = 22 м

Максимальный напор в сети не должен превышать 60 м вод.ст. по требованиям СНиП.
5. ТРАССИРОВКА МАГИСТРАЛЬНОЙ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ

Расстояния между магистралями принимаются 450 м, а между перемычками - 700 м, что соответствует рекомендациям (до 800 и 1500 м). Водонапорная башня располагается на самой высокой отметке территории города - в начале сети. От насосной станции второго подъема до водонапорной башни и от башни до начала

сети прокладываются водоводы в две нитки по кратчайшему пути. Трассировка водопроводной сети и водоводов показана на генплане города (рис.1) и на схеме (рис.2).
6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ И ВОДОВОДОВ

Гидравлический расчет сети и водоводов осуществляется на один расчетный случай: на максимальный час водоразбора в сутки максимального водопотребления.
6.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ, ПУТЕВЫХ И УЗЛОВЫХ ОТБОРОВ ВОДЫ

Расчетный расход воды в час максимального водоразбора равен (см. табл. 1)

q_P = 336,71 м³/ч = 93 л/с, в том числе на промпредприятии q_пр =62 м³/ч =17 л/с.

Удельные отборы воды определяются по формуле:

q_уд = (q_P – q_пр) / ?l_уч = (93-17) / 2,3 = 33 л/с х км.

где ?l_уч - суммарная длина всех участков сети, равная 2,3 км.

Путевые отборы воды определяются по формуле:

q_пут= q_уд х l_уч

Результаты расчетов приведены в табл. 2.

q_пут_(1-2) = 33 х 0,3 = 10

q_пут_(2-3) = 33 х 0,7 = 23

q_пут_(3-4) = 33 х 0,45 = 15

q_пут_(4-5) = 33 х 0,7 = 23

q_пут_(1-5) = 33 х 0,15 = 5

Таблица 2

Номер участка	Длина участка, км	Удельный отбор воды л/с х км	Путевые отборы воды л/с
1-2	0,3	33	10
2-3	0,7	33	23
3-4	0,45	33	15
4-5	0,7	33	23
1-5	0,15	33	5
Итого	2,3		76

Узловые отборы воды определяются по формуле:

q_узл= 0,5 х ? q_пут

Результаты расчетов приведены в табл. 3.

q_узл₍₁₎ = 0,5 х (10 + 5) = 7,5

q_узл₍₂₎ = 0,5 х (10 + 23) = 16,5

q_узл₍₃₎ = 0,5 х (23 + 15) = 19

q_узл₍₄₎ = 0,5 х (15 + 23) = 19

q_узл₍₅₎ = 0,5 х (23 + 5) = 14 Таблица 3

Номер узла	Номер участка	? q_пут, л/с	q_узл, л/с
1	1-2 1-5	10 + 5 = 15	7,5
2	1-2 2-3	10 + 23 = 33	16,5
3	2-3 3-4	23 + 15 = 38	19
4	3-4 4-5	15 + 23 = 38	19
5	4-5 1-5	23 + 5 = 28	14
Итого			76

В узле 3 также будет сосредоточен расход воды на промпредприятии, равный:

q_np = 17 л/с.

Расчетная схема водопроводной сети с указанием узловых отборов воды приведена на рис. 3.
6.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ ПО УЧАСТКАМ СЕТИ

Предварительное распределение расходов воды по участкам магистральной сети приведено на рис. 3 и осуществляется следующим образом. Сначала распределяются расходы воды по параллельным продольным магистралям (относительно основному направлению движения воды): 2-3 и 4-5. Суммарный расход воды по этим магистралям будет равен сумме расходов узлов 3 и 4:

?q = q + q = 19 = (19 + 17) = 55 л/с

Пропускаем по этим магистралям приблизительно одинаковый расход воды: по участку 2-3 q_2-3 - 28 л/с и по участку 4-5 q_4-5 = 27 л/с.

Расходы воды по остальным участкам q_уч определяются с учетом баланса расходов воды в узле (сколько воды в узел пришло, столько из узла должно и выйти),

На участках сети:

1-2 q_1-2 = q_2-3 + q₂ = 28 + 16,5 = 44,5 л/с;

3-4 q_3-4 = q_2-3 – q₃= 28 - 19 = 9 л/с;

1-5 q_1-5= q_4-5 + q₅ = 27 + 14 = 41 л/с.

Проверяем баланс расходов воды в узле 1 (сколько воды из узла вышло, столько в узел и пришло):

q_1-2 + q₁+ q_1-5= 44,5+ 7,5 + 41 =93 л/с

Баланс расходов воды в узле 1 выполнен.
6.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ДИАМЕТРОВ УЧАСТКОВ СЕТИ

По предварительно назначенным расходам воды определяются диаметры участков сети, с учетом заданного экономического фактора, Э - 0,75 по прил. 3. Трубы принимаются чугунные. Значения условных и расчетных внутренних диаметров участков сети приведены в табл. 4.

Таблица 4

Номер участка	Расход воды участка q_уч,л/с	Условный диаметр трубы, мм
1-2	44,5	200
2-3	28	200
3-4	9	100
4-5	27	200
1-5	41	200

Диаметр концевого участка магистральной сети 3-4 принимается конструктивно равным 200 мм, для возможности пропуска расходов воды при аварии на участках 2-3 и 4-5 и расхода воды на тушение пожара.
6.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА НА УЧАСТКАХ СЕТИ И ВЕЛИЧИНЫ НЕВЯЗКИ В КОЛЬЦЕ

Определение потерь напора по длине в трубах участков магистральной водопроводной кольцевой сети произведено по формуле, гидравлический уклон воды определяется по приложению. Результаты расчетов приведены в табл. 5.

Таблица 5

Номер участка	l_уч, км	d, мм	q_уч,л/с	1000i	h_уч, м
1-2	0,3	200	44,5/43,15	16,315/15,333	4,9/4,599
2-3	0,7	200	28/26,65	6,74/6,159	4,7/4,311
3-4	0,45	100	9/10,35	3,47/4,48	1,6/2,016
4-5	0,7	200	27/28,35	6,31/7,062	4,4/4,943
1-5	0,15	200	41/42,35	13,8/14,753	2,0/2,212

Величина невязки ?h в кольце определяется как алгебраическая сумма потерь напора по длине по участкам сети, с учетом направления движения воды: по часовой стрелке "+", против "-" и будет равна:

?h = h_1-2 + h_2-3 – h_3-4 – h_4-5 – h_1-5 = 4,9 + 4,7 – 1,6 – 4,4 – 2 =1,6 м.

Величина невязки больше допустимой +0,5 м, поэтому необходимо осуществить увязку кольца путем перераспределения расходов воды по участкам.

Величина поправочного расхода воды по формуле будет равна:

+?q = - q_ср х |? h| = - 29,9 х 1,6 = -47,84 = -1,35

2 х ? h_уч2 х 17,6 35,2

где q_ср - средний расход воды по участкам кольца, л/с; ?_уч - сумма потерь напора в участках кольца, м.

Средний расход воды по участкам кольца определяется по формуле и будет равен:

q_ср= ?q_уч/ n_уч= (44,5 + 28 + 9 + 27 + 41) / 5 = 29,9 л/с.

где n_уч - число участков кольца равное 5.

Сумма потерь напора по длине на участках кольца равна:

? h_уч = 4,9 + 4,7 + 1,6 + 4,4 + 2,0 = 17,6 м

Перераспределение расходов воды по участкам кольца осуществляется: перегруженные участки 1-2 и 2-3 - разгрузить, недогруженные участки 3-4. 4-5 и 1-5 нагрузить путем проведения по контуру кольца поправочного (увязочного) расхода воды ?q.

Знак величины ?q показывает, к каком направлении провести поправочный расход для всех участков кольцевой сети: если «+» - по часовой стрелке, если «-» против часовой стрелки.

При ?q = - 1,35 л/с на схеме увязки кольца рис. 4 наносим направление поправочного расхода против часовой стрелки.

С помощью определенного ?q с учетом его знака осуществляем исправление предварительно принятых расходов воды, взятых с «+» или «-» в зависимости от направления движения воды на данном участке кольцевой сети.

Скорректированные расходы воды по участкам кольцевой сети будут равны:
q^!_1-2 = q_1-2 – ?q = 44,5 – 1,35 = 43,15 л/с;

q^!_2-3 = q_2-3 – ?q = 28 – 1,35 = 26,65 л/с;

q^!_3-4 = -q_3-4 – ?q = -9 – 1,35 = -10,35 л/с;

q^!_4-5 = -q_4-5 – ?q = -27 – 1,35 = -28,35 л/с;

q^!_1-5 = -q_1-5 – ?q = -41 – 1,35 = -42,35 л/с;
Скорректированные расходы воды q^!приведены в табл. 5 в знаменателе. Гидравлический уклон вновь определяем по прил. 4 и новые потери напора по длине по участкам кольцевой сети приведены в табл. 5 в знаменателе. Величина новой (повторной) невязки будет равна как алгебраическая сумма новых потерь напоров по длине по участкам сети:

?h^! = h_1-2 + h_2-3 – h_3-4 – h_4-5 – h_1-5 = 4,599 + 4,311 – 2,016 – 4,943 – 2,212 = - 0,281 м

что меньше допустимой ?h ? + 0,5 м. Увязка кольца окончена.

После увязки кольца распределение расходов воды по участкам соответствует истинному (рис. 4), обозначенному а).
6.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА В ВОДОВОДАХ, СОЕДИНЯЮЩИХ ВОДОНАПОРНУЮ БАШНЮ С СЕТЬЮ

От водонапорной башни до сети прокладываются две нитки водоводов длиной 200 м (определена по генплану). Расход воды на одну нитку водовода будет равен:

q_в.1 = q_р / 2 = 93 / 2 = 46,5 л/с

При таком расходе и экономическом факторе Э-0,75 по прил.3
принимаем экономический диаметр, равный 250 мм. Потери напора в водоводах определяются по формуле:

h _в.1 = 1000i x l_в.1= 5,675 x 0,2 = 1,135 м

где 1000i – гидравлический уклон, l_в.1– длина водовода равная 0,2 км.
6.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА В ВОДОВОДАХ ВТОРОГО ПОДЪЕМА

Водоводы второго подъема проложены от насосной станции второго подъема до водонапорной башни в две нитки длиной l_в.2 = 1000 м. Расчетный расход воды по водоводам принимается с учетом равномерной работы насосов в течение суток и будет равен:

q_в2 = Q_сут_макс / 24 = 5429,8 / 24 = 226,24м³/ч = 62,84 л/с

Расход воды на один водовод будет равен:

q_в2 = q_в2 / 2 = 62,84 / 2 = 31,42 л/с

По прил. 3 принимается экономический диаметр 200 мм.

Потери напора в водоводах будут равны:

h _в.2 = 1000i x l_в.2= 8,3558 x 1 = 8,3558 м

где 1000i - гидравлический уклон, l_в.2 - длина водовода равная 1 км.
6.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИХ ОТМЕТОК Н СВОБОДНЫХ НАПОРОВ, ВЫСОТЫ ВОДОНАПОРНОЙ БАШНИ И НАПОРА НАСОСОВ ВТОРОГО ПОДЪЕМА

За диктующую точку принимается наиболее удаленная от начала сети и достаточно высоко расположенная точка - узел 3.

Пьезометрическая отметка в этом узле определяется по формуле и будет равна:

П₃ = Z₃ + Н_ск= 103 + 22,0 = 125 м

где Z₃ - отметка земля в узле 3 (определяется по генплану), равна 103 м; Н_ск - минимальный потребный свободный напор, определен ранее и равен 22,0 м.

Пьезометрические отметки и свободные напоры в других узлах сети определяются по формулам. Результаты расчетов приведены в табл. 6. При определении пьезометрических отметок используется схема сети (рис. 4).

Таблица 6

Номер узла	Отметка земли Z, м	Пьезометрическая отметка П_уз, м	Свободный напор Н_уз, м
1	106,5	129,3 + 4,59 = 133,89	27,4
2	104,5	125 + 4,3 = 129,3	24,8
3	103	103 + 22,0 = 125	22
4	104	125 +2 = 127	23
5	105,5	127 + 2,212 = 129,12	23,6

Из таблицы видно, что во всех уздах сета напоры не менее 22 м и не более 60 м вод. ст., что отвечает требованиям СНиП [2].

Схема определения высоты водонапорной башни показана на рис. 5. Высота водонапорной башни определяется по формуле:

Н_вб = П_б – Z_вб = 135,02 – 107 = 28,02

где П_б - пьезометрическая отметка дна напорного бака башни:

П_вб = П₁+ h_в.1 = 133,89 + 1,135 = 135,02

где П₁пьезометрическаяотметка в узле 1; h_в.1 - потери напора в водоводах, соединяющих водонапорную башню с сетью; Z_вб - отметка земли в месте расположения водонапорной башни.

Схема определения напора насосов второго подъема показана на рис, 5. Напор насосов определяется по формуле:

Геометрическая высота подъема воды насосами будет определяться по формуле:

H_г = (П_в6 + Н_в) - Z_p = (135,02 + 4) - 100,5 = 37,5 м,

Где Н_в - пьезометрическая отметка дна напорного бака; Н_в -высота слоя воды в водонапорном баке, принимается равной 4 м; Z_p - отметка дна резервуара чистой воды определяется по формуле:

Z_p = Z_оз – Н_р = 104,5 – 4 = 100,5 м

где Z_оз отметка земли в месте расположения резервуаров чистой воды, (определяемся по генплану); Н_р - перепад отметок земли и дна резервуаров, принимается равным 4 м.

Напор насосов второго подъема будет определяться по формуле:

Н_нас = H_г+h_в.2 + h_нас = 37,5 + 8,3558 + 3 = 48,9 м.

Где h_в.2 - потери напори в водоводах второго подъема, h_нас – потери напора в насосной станции второго подъема, принимаются равными 3 м.

РАСЧЕТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ ГОРОДА