Водоснабжение и водоотведение

РОССИИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Факультет : «Транспортные здания и сооружения»

ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

- 1 -

ЗАДАНИЕ: Требуется произвести расчёт системы водоснабжения населённого пункта и железнодорожной станции.

Из подземного резервуара 1 вода насосной станцией 2 перекачивается в водонапорную башню 3, из которой поступает в кольцевую водопроводную сеть 3 – 4 – 5 – 6 – 3, снабжающую водой населённый пункт и водопотребителей железнодорожной станции. В точке 4 кольцевой сети присоединён тупиковый водопровод, питающий водой водоразборные колонки 7, 8, 9, 10, 11 близлежащего посёлка с одноэтажной застройкой.

В точках 4, 5, 6 производится отбор воды следующими потребителями:

точка 4 – пассажирское здание, краны для заправки пассажирских вагонов;

точка 5 – локомотивное депо;

точка 6 – промышленное предприятие.

Потребление воды населением и на поливку улиц и зелёных насаждений равномерно распределено по длине кольцевой сети.

Противопожарное водоснабжение осуществляется пожарными машинами с прицепными автоцистернами.

- 2 -

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА

Кольцевая сеть

1. Площадь жилой застройки

Плотность населения Р = 140 Этажность застройки N = 3 этажа Степень благоустройства районов жилой застройки n = 2 Максимальные суточные расходы воды следующими водопотребителями:

а) пассажирским зданием – 25

б) локомотивным депо – 800 + Ш = 800 + 659 = 1459

в) пассажирскими вагонами, на станции ежедневно заправляются водой:

г) промышленным предприятием 2000 + Ш = 2000 + 659 = 2659

6. Длина участков водопроводных линий:

водовод 2 – 3 200 + Ш = 200 + 659 = 859 м

участки 3 – 4, 5 – 6 м

участки 4 – 5, 6 – 3 м

7. Отметка земли в точках:

точка 1 м

точка 2 м

точки 3, 4, 5, 6 м

8.  Район расположения системы водоснабжения – центральная часть европейской части РФ.

Тупиковая сеть

1.  Максимальные секундные расходы в точках 7, 8, 9, 10, 11 -

2.  Свободный напор в точках 7, 8, 9, 10, 11 – 10 м вод. ст.

3.  Длины участков линий водопроводной сети:

а) участок 4 – 7

б) участок 7 – 8

в) участки 7 – 10, 8 – 9, 8 – 11

4. Отметка земли в точках:

точка 9

точки 7, 8, 10, 11

- 3 -

РЕШЕНИЕ

Расчёт тупиковой части сети водопровода

1. Определение расчётных расходов воды на каждом участке сети.

Расчётный расход на участке равен сумме узловых расходов, расположенных за данным участком (по направлению движения воды).

2. Определение диаметров труб. Экономически выгодные диаметры труб определяются в зависимости от расхода по таблицам для гидравлического расчёта водопропускных труб проф. ёва.

мм

мм

мм

мм

мм

3. Выбор магистрального направления и определение расхода и напора в начальной точке тупиковой сети (точка 4). За магистраль принимается трубопровод, соединяющий начальную точку тупиковой сети (точка 4) с наиболее удалённой и высокорасположенной точкой, имеющей наибольший расход. Так как расходы в точках 9, 10, 11 одинаковые и длины участков 8 – 9, 7 – 10, 8 – 11 равны, то выбираем наиболее высокорасположенную точку. Такой точкой является точка 9. Следовательно, магистральной линией тупиковой сети является трубопровод 4 – 7 – 8 – 9. Определяется расход и напор , которые необходимо создать в точке 4, чтобы обеспечить бесперебойную работу сети в случае максимального водопотребления.

Расход в точке 4:

л/с

Напор в точке 9: ,

где - свободный напор в точке 9;

м вод. ст.

- потери напора в магистральном трубопроводе;

;

- 4 -

- потери напора на соответствующих участках магистрали;

м

м

м

м

- отметки земли соответственно в точках 9, 4.

м, м

Расчёт кольцевой сети.

1. Определение расчётных суточных расходов воды. Расчёт ведём в табличной форме.

наименование потребителей	единица измерения потребителя	количество потребителей	норма водопотребления,	суточный расход воды,
среднесуточный	в сутки наибольшего водопотребления
пассажирское здание	шт	1	25	25	25
локомотивное депо	шт	1	1459	1459	1459
заправка вагонов водой	шт	166	0,72	119,5	119,5
промышленное предприятие	шт	1	2659	2659	2659
населённый пункт	чел.	27440	0,195	5350,8	6420,96
поливка улиц и зелёных насаждений	чел.	27440	0,07	1920,8	2304,96

2. Определение расчётных секундных расходов. Расчётные секундные расходы воды определяются в л/с для отдельных пунктов водопотребления – посёлка, пассажирского здания, локомотивного депо, кранов для заправки пассажирских вагонов. Но при этом следует учитывать, что одни водопотребители работают круглосуточно, а другие – неполные сутки. Населённый пункт, пассажирское здание,

- 5 -

промышленное предприятие, локомотивное депо действуют круглосуточно. Неполные сутки работают краны для заправки пассажирских вагонов, а также не круглосуточно производится поливка улиц и зелёных насаждений.

Секундный расход круглосуточно работающих пунктов водопотребления определяется в л/с по формуле:

,

где - коэффициент часовой неравномерности, учитывающий колебания расходов воды в течении суток, следует принимать для локомотивного депо, промышленного предприятия , для пассажирского здания и населённого пункта ;

- суточный расход воды в сутки наибольшего водопотребления, 86400 – количество секунд в сутках.

локомотивное депо

л/с

промышленное предприятие

л/с

пассажирское здание

л/с

населённый пункт

л/с

Расчётные секундные расходы периодически действующих пунктов водопотребления вычисляются в л/с по формуле:

,

где - расход воды пунктом водопотребления в за промежуток времени Т, ч;

3600 – количество секунд в часе.

Продолжительность работы поливочных кранов принимают 6 ч в сутки; время заправки вагонов ч, из расчёта заправки состава из 15 вагонов – 0,2 часа.

- 6 -

поливка улиц

л/с

заправка вагонов

л/с

3. Подготовка магистральной сети к гидравлическому расчёту. Для расчёта водопроводной сети необходимо наметить расчётную схему подачи воды из сети потребителям.

Определяем сосредоточенные расходы в узлах 4, 5, 6 кольцевой сети.

л/с

л/с

л/с

Удельный расход определяется, как отношение суммы расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения и на поливку улиц и зелёных насаждений к длине всех участков водопроводной сети (л/с на 1 пог. м).

,

- 7 -

где - максимальный секундный расход воды на нужды населения, л/с;

- секундный расход на поливку, л/с;

- сумма длин всех участков водопроводной сети, м.

л/с на 1 пог. м

Определяем расход воды, забираемый на каждом расчётном участке, или так называемый путевой расход, который равен произведению удельного расхода на длину расчётного участка.

Расчёт ведём в табличной форме.

номер участка	длина участка , м	удельный расход , л/с на 1 пог. м	путевой расход , л/с
3 – 4	1732	0,038	65,82
4 – 5	1132	0,038	43,02
5 – 6	1732	0,038	65,82
6 – 3	1132	0,038	43,02

Проверка правильности вычисления путевых расходов производится по формуле:

- 8 -

Далее равномерно распределённые путевые расходы заменяются сосредоточенными расходами. Сосредоточенный расход в каждом узле сети будет равен полусумме путевых расходов всех участков, примыкающих к данному узлу. После чего определяем узловые расходы в каждом узле.

4. Определение диаметров водопроводной сети. Задавшись направления движения потоков воды по отдельным участкам кольца, намечаем «точку встречи» потоков, ту точку, вода к которой подаётся с двух противоположных направлений. Для рассчитываемого кольца точку встречи потоков намечаем в узле 5, то есть поток воды в точке 3 разветвляется на две части и идёт по двум ветвям: ветви 3 – 4 – 5 (движение воды происходит по часовой стрелке) и ветви 3 – 6 – 5 (движение воды – против часовой стрелки). В точке 5 происходит встреча потоков. Далее определяем расчётные расходы воды по участкам сети, исходя из условия, что суммарный приток воды к узлу со всех направлений равен сумме расчётных расходов участков, питаемых из данного узла, плюс расход воды, забираемый в данном узле.

- 9 -

л/с

л/с

л/с

л/с

Установим в первом приближении расходы воды на всех участках, по величине расхода и экономически наивыгоднейшей скорости подбираем диаметры труб, определяем гидравлические уклоны.

мм

мм

мм

5. Гидравлический расчёт сети на случай максимального водоразбора. Гидравлический расчёт сводится к определению потерь напора в сети. Зная расчётные расходы воды на участках, диаметры труб и потери напора на единицу длины трубопровода вычисляем потери напора на всех участках.

м

м

м

м

м

В нашем случае невязка равна м, а допускается м. Чтобы увязать сеть (найти истинные расходы по линиям) следует перебросить часть первоначально принятого расчётного расхода из перегруженной ветви, где потери напора больше, в недогруженную.

Величину увязочного расхода определяем по формуле:

,

- 10 -

л/с

Перегруженной является ветвь 3 – 6 – 5, поэтому из расхода участка 3 – 6 и участка 6 – 5 этот увязочный расход отнимается, а на участках 3 – 4 и 4 – 5 прибавляется. По вновь полученным расходам , определяем гидравлический уклон на всех участках и потери напора . После определения вычисляем вновь невязку . Она не превышает допускаемую величину невязки. Можно считать гидравлический расчёт кольцевой сети законченным. Расходы на участках оставляем:

л/с

л/с

л/с

л/с

Расчёт ведём в таблице «гидравлический расчёт сети».

6. Определение высоты водонапорной башни. Высота водонапорной башни (до низа бака) определяется по формуле:

,

где - отметка земли в диктующей точке; м

- свободный напор для потребителей в диктующей точке;

- сумма потерь напора в магистрали на пути от водонапорной башни (точка 3) до диктующей точке;

- отметка земли у водонапорной башни в точке 3; м.

Определяем высоту водонапорной башни, если за диктующую точку взять узел 4, как требующий наибольшего напора.

м

Определяем высоту водонапорной башни, если за диктующую точку взять узел 5, как наиболее удалённый от водонапорной башни.

м

Принимаем высоту водонапорной башни м.

7.Гидравлический расчёт напорного водовода. По напорному водоводу (участок 2-3) вода перекачивается насосной станцией 2 в водонапорную башню 3. Для обеспечения бесперебойной подачи водовод обычно конструируют из нескольких линий (не менее двух работающих параллельно). Водовод рассчитывается на пропуск максимального суточного расхода по всем линиям.

- 11 -

Секундный расход по одной линии определяется в л/с по формуле:

,

где - максимальный суточный расход, ;

- продолжительность работы насосов в сутки, ч;

ч

- число линий водовода, принимаем

л/с

Зная секундный расход и руководствуясь экономически выгодной скоростью, определяем диаметр и гидравлический уклон водовода: мм;

8. Определение требуемых подачи и напора насосов станции подъёма, подбор типа насосов.

Требуемая суммарная производительность насосов равна максимальному секундному расходу всех линий водовода, то есть

л/с

Требуемый напор насоса определяется по формуле:

,

где - геометрическая высота подачи воды, м

- потери напора в одной из параллельных линий водовода.

Геометрическая высота подачи вычисляется по формуле:

,

где - отметка земли у водонапорной башни, точка м;

- высота башни, м;

- высота бака башни, м;

- отметка уровня воды в поземном резервуаре (точка 1), м.

м

- 12 -

,

где - длина одной линии водовода, м;

- потери напора на единицу длины водовода (гидравлический уклон),

1,1 - коэффициент, учитывающий величину местных сопротивлений всасывающей линии.

м

Требуемый напор равен:

м

Выбираем насос Д500-65, который имеет максимальную подачу 500 ; напор 65 м, мощность электродвигакВт, частоту вращения 1450 об/мин, КПД – 76 %, допустимую высоту всасывания – 4 м, диаметр рабочего колеса 465 мм.

- 13 -

Использованная литература

«Водоснабжение и водоотведение на железнодорожном транспорте» 1999 и др. «Водоснабжение и канализация» 1984 А., Ф. «Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб» 1984 «Водоснабжение и водоотведение» - рабочая программа и задание на контрольные работы № 1, 2 с методическими указаниями и примерами расчётов для студентов IV курса. 2002