Дипломный проект: Характеристика объекта и проектируемой системы водоснабжения
У нас на сайте представлено огромное количество информации, которая сможет помочь Вам в написании необходимой учебной работы.
Но если вдруг:
Вам нужна качественная учебная работа (контрольная, реферат, курсовая, дипломная, отчет по практике, перевод, эссе, РГР, ВКР, диссертация, шпоры...) с проверкой на плагиат (с высоким % оригинальности) выполненная в самые короткие сроки, с гарантией и бесплатными доработками до самой сдачи/защиты - ОБРАЩАЙТЕСЬ!
Технологическая часть
1.1 Характеристика объекта и проектируемой системы
водоснабжения
Согласно исходным данным на дипломное проектирование населенный пункт расположен в Республике Беларусь. Населённый пункт разделён на два района жилой со следующей степенью санитарно-технического оборудования зданий жилой застройки: А – жилая застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением с душевыми; Б – жилая застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом, канализацией, с ваннами и газовыми водонагревателями. Проектная норма водопотребления в районе А – 180, а районе Б – 180 л/сут. Этажность жилой застройки: район А – 4; район В – 5. В населенном пункте находится промышленное предприятие, потребляющее на технологические нужды воду хозяйственно-питьевого назначения. В качестве источника водоснабжения принят подземный источник.
Данные по промышленному предприятию приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Характеристика промышленного предприятия
1.2 Расчёт водопотребления
1.2.1 Определение расчетного населения
Расчетное число жителей в районах жилой застройки Ni , чел, принимается согласно исходным данным на дипломное проектирование
Ni = 55 000 чел.
NА = 27 000 чел.
NB = 28 000 чел.
1.2.2 Расчетные расходы воды на хозяйственно - питьевые нужды населения
Среднесуточный годовой (средний за год) расход воды Qсут ср, м3/сут, определяется по формуле
Qсут ср = kн ∙∑qжi ∙ Nжi / 1000, (1)
где kн – коэффициент, учитывающий расход воды на нужды учреждений, организаций и предприятий социально-гарантированного обслуживания, а также неучтенные расходы, принимается от 1,1 до 1,2 согласно п. 6.2 [2]; kн = 1,1;
qжi – суточная (средняя за год) проектная норма водопотребления на питьевые и хозяйственные нужды на одного жителя i-го района жилой застройки с соответствующей степенью санитарно-технического оборудования зданий, л/сут, принимается по таблице А.1 [2]; qжА = 180 л/сут, qжВ = 180 л/сут;
Nжi – расчетное число жителей i-го района жилой застройки с соответствующей степенью санитарно-технического оборудования зданий;
NЖА = 30 000 чел., NЖВ = 26 000 чел;
Qсут срА = 1,1 ∙ 180 ∙ 27000 / 1000 = 5346 м3/сут,
Qсут срВ = 1,1 ∙ 180 ∙ 28000 / 1000 = 5544 м3/сут,
∑Qсут ср = 10 890 м3/сут.
Qсутмакс = Kсут макс ∙ Qсут ср , (2)
Qсутмин = Kсут мин ∙ Qсут ср , (3)
где Ксут макс , Ксут мин – коэффициент суточной максимальной и минимальной неравномерности водопотребления соответственно.
Коэффициент суточной неравномерности водопотребления учитывает уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень санитарно-технического оборудования зданий и изменения водопотребления по сезонам года и дням недели.
Максимальный Ксут макс и минимальный Ксут мин коэффициенты принимаются соответственно:
Ксут макс – от 1,1 до 1,3,
Ксут мин – от 0,7 до 0,9,
Qсут макс = 1,1 ∙ 10890 = 11979 м3/сут,
Qсут.мин = 0,8 ∙ 10890 = 8712 м3/сут.
Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления Qсутмакс и Qсутмин, м3/сут, определяются по формулам
Максимальное Кч макс и минимальное Кч мин , его значение следует определять по формулам
Максимальный и минимальный расчетные часовые расходы воды населением Qч макс и Qч.мин, м3/ч, соответственно определяются по формулам
Qч макс = Кч макс ∙ Qсут макс / 24 , (4)
Qч мин = Кч мин ∙ Qсут мин / 24 , (5)
где Кч макс, Кч мин – коэффициенты максимальной и минимальной часовой неравномерности водопотребления соответственно. Учитывает изменение водопотребления по часам суток.
Kч max = amax ∙ bmax , (6)
Kч min = amin ∙ bmin , (7)
где a – коэффициент, учитывающий степень санитарно-технического оборудования зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаемый по [1] amin = 0,4 – 0,6, amax = 1,2 – 1,4.
amin = 0,5; amax = 1,2,
b – коэффициент, учитывающий количество жителей в населенном пункте, принимаемый по таблице 1 [1]. bmax = 1,15; bmin = 0,6.
Kч max = 1,2 ∙ 1,15 = 1,38 ,
Kч min = 0,5 ∙ 0,6 = 0,3 ,
Qч макс = 1,38 ∙ 11979 /24 = 688,79 м3/ч,
Qч мин = 0,3 ∙ 8712 /24 = 108,9 м3/ч,
Qчср = Qсут ср / 24 = 10890 / 24 = 453,57 м3/ч.
Расчетный коэффициент часовой неравномерности определяется по формулам
Кч расч = Qч макс / Qч.ср , (8)
Кч расч = 688,79 / 453,75 = 1,52,
Кч расч = amax ∙ bmax ∙ Ксут макс , (9)
Кч расч = 1,2 ∙ 1,15 ∙ 1,1 = 1,52.
1.2.3 Расчетный суточный расход воды на мойку и поливку территории
При отсутствии данных о площадях по видам благоустройства (зелёные насаждения, проезды и т.п.) удельное среднесуточное за поливочный сезон потребление воды на поливку в расчёте на одного жителя следует принимать не более 70 л/сут в зависимости от мощности водозаборных сооружений, степени благоустройства населённых пунктов и других местных условий.
Расчетный суточный расход воды на мойку и поливку территории Qп , м3/сут, определяется по формуле
Qп = qni ∙ Nжi / 1000, (10)
Qп = 15 ∙ 56000 / 1000 = 840 м3/сут,
где qпi – проектная норма расхода воды, л/м2 в сутки, принимаемая по таблице A.3 [2] в зависимости от i-го вида поливаемых территорий.
Поливка осуществляется в часы минимального водопотребления в течении 6 часов, 50% забирается на поливку из городского водопровода, а 50% из поверхностного источника.
Часовой расход воды Qп ч , м3/ч, составит
Qп ч = 840 / 2 ∙ 6 = 70 м3/ч.
Qп ч = Qn тр / 2 ∙ 6, (11)
1.2.4 Расчетные расходы воды промышленного
предприятия
Расчетный расход воды на наружное пожаротушение и число одновременных пожаров зависит от числа жителей в населенном пункте и этажности застройки. На промышленном предприятии количество пожаров зависит от площади предприятия, а расход зависит от степени огнестойкости зданий, категории производства по пожарной опасности, объема наибольшего здания и ширины здания.
Нормы расхода воды на нужды пожаротушения принимаются согласно требований ТКП 45-2.02-138-2009(02250) «Противопожарное водоснабжение».
В населённом пункте число жителей составляет 55000 чел, этажность жилой застройки 5 этажей.
Расчётное количество одновременных пожаров - 2. Расход воды на наружное пожаротушение (на один пожар) в населенном пункте – 35 л/с - таблица 1[3]
Расчётный расход воды на пожаротушение предприятий определяется в зависимости от степени огнестойкости зданий -Ⅴ, от категории производства по пожарной опасности – Д. Производственные здания с фонарями, а также без фонарей шириной до 60 м при строительном объеме зданий 4 тыс.м3. Расход воды на наружное пожаротушение равен 10 л/с, на внутреннее пожаротушение равен 0.
Суточный расход воды на хозяйственно питьевые нужды рабочих промышленных предприятий зависит от характера производства, количества рабочих, числа смен на предприятии и складывается из хозяйственно-питьевых и душевых расходов.
Суточный расход воды Qсут.пр , м3/сут, на хозяйственно-питьевые нужды определяется по формуле
Qсут.пр = Nг ∙ qг + Nх ∙ qх / 1000, (12)
где Nг , Nх – число работающих в горячих и холодных цехах;
Nх = Nх1 + Nх2 + Nх3 = 650 + 500 + 380 = 1530 чел,
Nг = Nг1 + Nг2 + Nг3 = 600 + 400 +280 = 1280 чел,
qг , qх – норма водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды работающих в горячих (45 м3/ч) и в холодных (25 м3/ч) цехах.
Qсут.пр = (1280 ∙ 45 + 1530 ∙ 25) / 1000 = 95,85м3/сут.
Расчет ведется по каждой смене и отдельно по цехам.
1 Смена Qсут.пр = (600 ∙ 45 + 650 ∙ 25) / 1000 = 43,25 м3/сут,
2 Смена Qсут.пр = (400 ∙ 45 + 500 ∙ 25) / 1000 = 30,5м3/сут,
3 Смена Qсут.пр = (280 ∙ 45 + 380 ∙ 25) / 1000 = 22,1 м3/сут.
В горячих цехах:
1 Смена qсут.пр = 600 ∙ 45 / 1000 = 27 м3/сут,
2 Смена qсут.пр = 400 ∙ 45 / 1000 = 18 м3/сут,
3 Смена qсут.пр = 280 ∙ 45 / 1000 = 12,6 м3/сут.
В холодных цехах:
1 Смена qсут.пр = 650 ∙ 25 / 1000 = 16,25 м3/сут,
2 Смена qсут.пр = 500 ∙ 25 / 1000 = 12,5 м3/сут,
3 Смена qсут.пр = 380 ∙ 25 / 1000 = 9,5 м3/сут.
Расчетные сменные (часовые) расходы на хозяйственно-питьевые нужды qсм.пр, м3/ч, определяются по формуле
qсм.пр = Nг ∙ qг ∙ Кг + Nх ∙ qх ∙ К х/ 1000 ∙ Т , (13)
где Кг и Кх – коэффициенты часовой неравномерности соответственно в горячих (2,5) и в холодных (3) цехах;
Т – количество рабочих часов в смену, Т = 8 ч.
1 Смена qсм.пр = (600 ∙ 45 ∙ 2,5 + 650 ∙ 25 ∙ 3) / 8 ∙ 1000 = 14,53 м3/ч,
2 Смена qсм.пр = (400 ∙ 45 ∙ 2,5 + 500 ∙ 25 ∙ 3) / 8 ∙ 1000 = 10,31 м3/ч,
3 Смена qсм.пр = (280 ∙ 45 ∙ 2,5 + 380 ∙ 25 ∙ 3) / 8 ∙ 1000 = 7,5 м3/ч.
В горячих цехах:
1 Смена qсм.пр = 600 ∙ 45 ∙ 2,5 / 8 ∙ 1000 = 8,44 м3/ч,
2 Смена qсм.пр = 400 ∙ 45 ∙ 2,5 / 8 ∙ 1000 = 5,62 м3/ч,
3 Смена qсм.пр = 280 ∙ 45 ∙ 2,5 / 8 ∙ 1000 = 3,94 м3/ч.
В холодных цехах:
1 Смена qсм.пр = 650 ∙ 25 ∙ 3 / 8 ∙ 1000 = 6,0,9 м3/ч,
2 Смена qсм.пр = 500 ∙ 25 ∙ 3 / 8 ∙ 1000 = 4,69 м3/ч,
3 Смена qсм.пр = 380 ∙ 25 ∙ 3 / 8 ∙ 1000 = 3,56 м3/ч.
Максимальный расход воды на пользование душем принимается равным 500 л/час на одну душевую сетку. Продолжительность пользования душем после окончания смены – 45 минут или 0,75 часа.
Расчетное количество душевых сеток принимается для смены с максимальным количеством работающих.
Расчетный расход на душевые нужды qдуш, м3/см, определяется по формуле
qдуш = qуд ∙ t ∙ m, (14)
где qуд – норма расхода воды на одну душевую сетку, принимается 500 л (0,5 м3);
t – продолжительность пользования душем после окончания смены
45 минут или 0,75 часа;
m – количество душевых сеток, шт., определяется по формуле
m = Nдуш / Nнорм , (15)
где Nдуш – максимальное число человек в смену, принимающих душ (согласно исходным данным в горячих цехах 90% , в холодных 70% принимающих душ);
Nнорм – нормативное число рабочих приходящихся на одну душевую сетку, принимаемое в зависимости от группы производственных процессов. согласно исходным данным для горячих цехов - 7, для холодных 12 чел/сетка.
Число принимающих душ в горячих цехах:
Nдуш г1 = 600 ∙ 90 / 100 = 540 чел,
Nдуш г2 = 400 ∙ 90 / 100 = 360 чел,
Nдуш г3 = 280 ∙ 90 / 100 = 252 чел.
Число принимающих душ в холодных цехах:
Nдуш х1 = 650 ∙ 70 / 100 = 455 чел,
Nдуш х2 = 500 ∙ 70 / 100 = 350 чел,
Nдуш х3 = 380 ∙ 70 / 100 = 266 чел.
Число душевых сеток составит:
m1 = 540/7 + 455/12 = 116 шт,
m2 = 360/7 + 350/12 = 82 шт,
m3 = 252/7 + 266/12 = 59 шт.
Расход на душевые нужды предприятия составит:
qIдуш = 0,5 ∙ 0,75 ∙ 116 = 43,5 м3/см,
qIIдуш = 0,5 ∙ 0,75 ∙ 82 = 30,75 м3/см,
qIIIдуш = 0,5 ∙ 0,75 ∙ 59 = 22,13 м3/см.
Суммарный расход на душевые нужды qдуш = 96,38 м3/см. Количество воды, требуемое на технологические нужды, определяется в соответствии с заданием на проектирование.
Расход воды на технологические нужды в течение смены принимается равномерным.
Qтех1 = 210 ∙ 8 = 1680 м3/см,
Qтех2 =200 ∙ 8 = 1600 м3/см,
Qтех3 = 100 ∙ 8 = 800 м3/см,
Qтех = 4080 м3/сут.
Суммарный расход на промышленном предприятии Qпр , м3/сут, составит
Qпр = qдуш + Qтех + Qсут.пр , (16)
Qпр = 96,38 + 4080 + 95,85= 4272,23 м3/сут.
Суммарные расходы воды предприятием сводятся в таблицу 2.
Таблица 2 – Суммарное водопотребление предприятия
Расчет ведется по каждой смене и отдельно по цехам.
1.2.5 Противопожарное водопотребление
Расход воды на противопожарные нужды qпож, л/с, составит
qпож = 2 ∙ 35 = 70 л/с,
Qпожч = 3,6 ∙ 70 = 252 м3/ч.
1.2.6 Суммарное водопотребление
На основании расчетов определяют характерные режимы работы сети и соответствующие им расходы воды для расчета сети.
Схема питания водопроводной сети определяется местоположением насосных станций и напорно-регулирующих сооружений. Наиболее распространены системы водоснабжения, в которых сеть питается от одной насосной станции второго подъема.
По характеру взаимного расположения насосной станции, водонапорной башни и сети различают схемы с односторонним (сеть с проходной башней), двусторонним (сеть с контррезервуаром). Также схемы могут быть безбашенными.
В данном дипломном проекте принята односторонняя схема питания сети. Насосная станция расположена в первой точке сети и подает воду в сеть потребителей.
Расход воды населением города в течение суток характеризуется большой неравномерностью.
Режим суточного потребления воды в городе зависит от многих факторов: режима жизни и работы населения, степени санитарно-технического благоустройства зданий, культуры и быта населения и т.д.
Для правильного определения расчетной мощности проектируемого водопровода необходимо определить максимальные значения расчетных расходов воды, подачу которой он должен обеспечить потребителям.
Для определения максимального часового расхода, необходимого для расчета водопроводной сети и выбора режима работы насосной станции второго подъема, определяются режимы потребления воды отдельными категориями водопотребителей.
Потребление воды на нужды населения по часам суток определяется в зависимости от коэффициента часовой неравномерности. Если величина расчетного коэффициента часовой неравномерности отличается от табличной, то для расчета принимается график с наиболее близким к расчетному коэффициентом неравномерности и производится соответствующая корректировка.
Полученный коэффициент (1,66 %) нужно корректировать на Кч.расч, так как он не совпадает со значением типового коэффициента Ктип.
Таблица 3 – Суммарное водопотребление города.
Определение расходов по часам суток в населенном пункте сводится в таблицу 3.
1.3 Составление совмещенного графика водопотребления и режимов работы насосных станций I и II подъема
1.3.1 Выбор режима работы насосов насосной станции II подъема
Выбор данной схемы питания водопроводной сети зависит от рельефа местности, типа водоисточника (подземный источник) и места его расположения, величин отборов воды из водопроводной сети и величин требуемых свободных давлений в различных районах объекта водоснабжения. Принимается безбашенная система. Режим подачи воды насосной станции второго подъема - ступенчатый, совпадающий с режимом водопотребления. Число рабочих насосов принимается в зависимости от величины производительности станции.
Регулирование подачи насосной станции осуществляется высокочастотными преобразователями.
Принимается 3 рабочих насоса. Максимальное водопотребление составляет 5,95% (час 8-9).
1.3.3 Определение емкости резервуаров чистой воды и их размеров
Полная емкость резервуара чистой воды WРЧВ, м3, определяется по формуле
WРЧВ = Wрег + Wпож + Wо, (21)
где Wрег - регулирующая емкость резервуара чистой воды. Определяется путем совмещения графиков подачи воды насосами второго и первого подъемов.
Расчет ведется в табличной форме (таблица 5).
Wрег = , (22)
Таблица 5 – Определение регулирующей ёмкости резервуаров чистой воды
Окончание таблицы 5 – Определение регулирующей ёмкости резервуаров чистой воды
Wрег = 12,99 ∙ 16801,23 / 100 = 2182,48 м3,
Wпож – неприкосновенный пожарный запас воды, м3, определяемый из расчета подачи воды на тушение пожара в течение трехчасового периода наибольшего водопотребления.
Wпож = 3 ∙ (Qмакс хоз+ Qпож макс - QI), (23)
где Qмакс хоз – средний максимально-хозяйственный расход за три часа наибольшего водопотребления, определяемый по суммарной таблице водопотребления, м3/ч.
Qмакс хоз = (999,12 + 963,2 + 963,2) / 3 = 975,17 м3/ч,
Qпож макс – максимальный часовой расход на тушение пожара, 252 м3/ч;
QI – часовая подача воды насосной станцией первого подъема, м3/ч
QI = ∑Qсут max ∙ 4,17 / 100, (24)
QI = 16801,23 ∙ 4,17 / 100 = 700,61 м3/ч,
Wпож = 3 ∙ (975,17 + 252 – 700,61) = 1215,68 м3,
Wо – запас воды на собственные нужды станции очистных сооружений, принимается 5-10 % от суммарного суточного расхода, м3.
Wo = 0,05 ∙ ∑Qсут макс = 0,05 ∙ 16801,23 = 840,06 м3 , (25)
WРЧВ = 2182,48 + 1215,68 + 840,06 = 4238,22 м3.
Количество резервуаров чистой воды принимается два, тогда емкость одного резервуара W1, м3, составит
W1 = WРЧВ / 2 = 4238,22 / 2 = 2119,11 м3. (26)
По данной емкости принимается два резервуара номинальной емкостью 2400 м3 (полезной - 2394 м3), каждый по типовому проекту 901-4-61,83. Марка резервуара PE - 100M - 24.
Параметры резервуаров:
- длина – 30 м
- высота – 4,8 м
- ширина – 18 м.
Площадь резервуара
F = l · b = 30 · 18 = 540 м2. (27)
Отметка уровня воды в резервуаре чистой воды принимается равной отметке земли в месте расположения РЧВ. (ZУВ = ZОЗ), ZУВ = 105,5 м.
Высота слоя воды в резервуаре чистой воды, h, м определяется по формуле
h = W1 / F1, (28)
где F1 – площадь типового резервуара чистой воды, 540 м2.
h = 2119,1 / 540= 3,92 м.
Высота слоя пожарного запаса воды в резервуаре чистой воды, м, определяется как
hпож = Wпож / F1, (29)
hпож = 1215,68 / 2 · 540 = 1,13 м,
Отметка дна резервуара чистой воды принимается как ZДНО = ZУВ - h, м.
ZДНО = 105,5 – 3,92 = 101,58 м,
Отметка неприкосновенного противопожарного запаса (уровня) воды в резервуаре чистой воды определяется как ZП = ZДНО + hпож, м.
ZП = 101,58 + 1,13 = 102,71 м.
Рисунок 1 – Определение уровней воды в резервуаре
1.4 Гидравлический расчет водопроводной сети и водоводов
1.4.1 Определение характерных расчётных режимов работы сети
Основными режимами работы сети являются:
1. максимально-хозяйственное водопотребление;
2. максимально-хозяйственное водопотребление при пожаре.
На основании предыдущих расчетов составляется таблица характерных расходов (таблица 6).
Таблица 6 – Расчетные режимы работы сети
1.4.2 Трассировка водопроводной сети
Трассировка водопроводной сети, т.е. геометрическое начертание ее в плане, выполняется в зависимости от планировки объекта водоснабжения и размещения на его территории отдельных водопотребителей, рельефа местности, наличия естественных и искусственных препятствий для прокладки труб (реки, каналы, балки, овраги, автомобильные или железные дороги и т.п.).
При трассировке сети должны учитываться перспективы развития объекта водоснабжения, возможности снижения строительных и эксплуатационных затрат.
При трассировке сети необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:
- главные магистральные линии необходимо направлять по кратчайшему расстоянию к наиболее крупным водопотребителям, а также к водонапорной башне или от нее;
- с целью обеспечения надежности водоснабжения основных магистралей должно быть не менее двух, соединенных перемычками, позволяющими в случае аварии выключать на ремонт какой-либо участок;
- водопроводные линии должны быть расположены равномерно по всей территории объекта водоснабжения;
- для обеспечения достаточных давлений (напоров) в распределительной сети магистральные линии следует прокладывать, по возможности, на наиболее возвышенных отметках местности;
– о водопроводные линии следует располагать по проездам или обочинам дорог, параллельно линиям застройки и, по возможности, вне асфальтовых или бетонных покрытий, чтобы они были доступны для эксплуатации и проведения ремонтных работ;
- трассы трубопроводов, как правило, следует проектировать подземными вблизи автодорог и проездов (при теплотехническом и технико-экономическом обосновании допускается наземная и надземная прокладка в туннелях, обычно параллельно с другими коммуникациями);
- автомобильные или железные дороги трубопроводы должны пересекать под прямым углом.
Водопроводная сеть состоит из магистральных и распределительных линий. Водопроводную сеть проектируют кольцевой, в случаях, когда возможны перерывы в подаче воды, она может быть тупиковой.
Магистральные сети прокладываются по наиболее возвышенным отметкам местности (как правило, по проездам или обочинам дорог параллельно линиям застройки), пересекать различные преграды под прямым углом и в наиболее узких местах. С целью обеспечения надежности основных магистралей должно быть не менее двух на расстоянии 400-600 м друг от друга и они должны соединяться перемычками, расположенными по длине магистралей на расстоянии 500-800 м друг от друга.
Водоводы прокладываются по кратчайшему расстоянию в две нитки. Диаметр распределительной сети принимается 150 мм.