Водоснабжение и инженерная мелиорация (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт им. 

(технический университет)

Н. С.ПЕТРОВ

Практикум

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2005

УДК 628.1 + 551.491.5 (075.80)

ББК 38.761.1 + 40.6

П305

Рассмотрены теоретические подходы к планированию и проведению инженерных мероприятий, связанных с водоснабжением населенных пунктов и мелиорацией городских и промышленных территорий. Изложены особенности гидрогеологических и гидравлических расчетов водозаборов подземных вод, водоподъемного оборудования, тупиковых и кольцевых водопроводных сетей, осушения городских и промышленных территорий.

Практикум предназначен для студентов специальности 080300 (130302) «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания», изучающих курс «Водоснабжение и инженерная мелиорация». Оно окажется полезным для студентов специальности 080700 (130203) «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых», 06080 (080502) «Экономика и управление на производстве», а также специалистов, занимающихся вопросами хозяйственно-питьевого водоснабжения, осушения городских и промышленных территорий.

Научный редактор проф.

Рецензенты: кафедра грунтоведения и инженерной геологии Санкт-Петербургского ун-та, канд. геол.-мин. наук (ВНИМИ)

П305. Водоснабжение и инженерная мелиорация: Практикум / . Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2005. 60 с.

ISBN 5-94211-169-3

УДК 628.1 + 551.491.5 (075.80)

ББК 38.761.1 + 40.6

ISBN 5-94211-169-3

Ó Санкт-Петербургский горный институт им. , 2005 г.

ВВЕДЕНИЕ

Практикум является логическим продолжением пособия «Водоснабжение и инженерная мелиорация», опубликованного автором в 2003 г. Однако, если в учебном пособии основное внимание отведено теоретическим вопросам организации централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и инженерной мелиорации, включающей в себя дренаж городских и промышленных территорий, осушение и орошение сельскохозяйственных земель, то в практикуме выделены особенности гидродинамических и гидравлических расчетов при проектировании объектов водопровода, городских и промышленных инженерных сооружений, подверженных влиянию подземных и поверхностных вод.

В практикуме приведен комплекс аналитических решений, привлекаемых для подсчета эксплуатационных запасов подземных вод гидродинамическим и гидравлическим методами, для расчетов береговых (инфильтрационных) водозаборов, водонапорных башен, фильтров водозаборных скважин. Особое внимание уделено специфике гидравлических расчетов тупиковых и кольцевых водопроводных сетей, а также гидрогеологическим расчетам, связанным с проектированием систематического и берегового дренажа городских территорий. Приведены конкретные примеры гидравлических и гидродинамических расчетов водопроводов и дренажных сооружений, проектируемых для осушения городских и промышленных территорий.

Автор надеется, что практикум будет весьма полезен студентам и специалистам, занимающимся проведением гидродинамических и гидравлических расчетов для решения ряда народнохозяйственных задач, и будет весьма благодарен за все замечания, которые помогут способствовать его совершенствованию.

1. РАСЧЕТЫ ПОТРЕБНОСТИ

НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ В ВОДЕ

Водоснабжение городов и других населенных пунктов осуществляется на базе как поверхностных, так и подземных вод путем устройства централизованных систем водоснабжения (водопроводов).

Система водоснабжения включает следующие элементы:

· сооружения для приема воды (водоприемные сооружения);

· водоподъемные сооружения – насосные станции, подающие воду к местам ее очистки, хранения или потребления;

· сооружения для очистки воды;

· водоводы и водопроводные сети для транспортировки воды к потребителю;

· башни и резервуары как регулирующие или запасные емкости в системе водоснабжения.

Принципиальная схема водопровода следующая. Вода забирается из источника (поверхностного или подземного) с помощью водозаборного сооружения и подается насосами, установленными на станции I подъема, на очистные сооружения. После очистки вода поступает в сборный резервуар, из которого забирается насосами станции II подъема и подается по водоводам в водонапорную башню, а затем в магистральную водопроводную сеть. Водонапорная башня служит для хранения и периодического аккумулирования воды.

Количество воды, необходимое для водоснабжения населенного пункта, определяется в соответствии с действующими нормами, основанными на анализе фактической работы существующих систем.

Для расчета расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населения необходимо учитывать число жителей в населенном пункте, норму водопотребления (расход воды, приходящийся на одного жителя), а также неравномерность подачи воды потребителю в течение года и в течение суток.

Норма водопотребления зависит от характера санитарно-технического оборудования зданий, благоустройства населенного пункта, местных климатических условий и задается соответствующими строительными нормами и правилами [10].

Неравномерность подачи воды в течение года характеризуется коэффициентом суточной неравномерности aсут, определяемым как отношение суточного расхода в дни наибольшего водопотребления к среднему суточному расходу за год; неравномерность подачи воды в течение суток учитывается коэффициентом часовой неравномерности aчас, представляющим собой отношение максимального часового расхода к среднечасовому.

Расход воды на хозяйственно-питьевое водоснабжение жителей населенного пункта

, (1)

где W – норма водопотребления на одного жителя; N – число жителей. Как правило, численное значение коэффициента cуточной неравномерности подачи воды принимается в расчетах равным 1,1-1,3 [1, 6, 8].

При проектировании водопровода, помимо расхода воды на хозяйственно-питьевое водоснабжение жителей, необходимо также учитывать расходы воды на благоустройство населенных пунктов и на тушение пожаров, а при наличии производственных объектов – расходы воды на хозяйственно-питьевое и технологическое водоснабжение.

Дополнительное расходование воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих в период их пребывания на производстве

, (2)

где W1 и W2 – нормы расхода воды на одного работающего в обычных цехах и цехах с тепловыделением более 20 ккал; N1 и N2 – соответственно количество работающих в цехах с нормальным и высоким тепловыделением; aчас–1 и aчас–2 – коэффициенты часовой неравномерности водопотребления для указанных цехов соответственно.

Планирование расходов воды на благоустройство населенных пунктов и промышленных предприятий Q3 производится в соответствии с нормами расхода воды на поливку зеленых насаждений, газонов, цветников, поливку и мойку покрытий проездов, улиц и площадей. Число поливок в сутки принимается в зависимости от местных климатических условий. Если площадь территории, подлежащей поливке или мойке, неизвестна, то для ориентировочных расчетов принимают

, (3)

где W3 – норма расхода воды на благоустройство населенного пункта, приходящегося на одного жителя, в зависимости от климатических условий и степени благоустройства населенного пункта W3 = 50-90 л/сут.

Расход воды на пожаротушение рассчитывается с учетом числа жителей, расчетного числа и продолжительности одновременных пожаров, этажности зданий в населенных пунктах:

, (4)

где q – норма расхода воды на тушение одного пожара, л/с; n – расчетное количество одновременных пожаров; t – продолжительность пожара, в расчетах t = 3 ч.

Формула (4) позволяет учитывать потребность в воде на пожаротушение в суммарной производительности водозабора. Неприкосновенный пожарный запас должен восстанавливаться за 24 ч.

Потребление воды на производственные нужды Q5 зависит от характера и объема производства и определяется на основании технологических расчетов.

Общий (суммарный) расход воды на водоснабжение населенного пункта с промышленным производством, вычисляемый по формуле

, (5)

является основой для выбора производительности источника водоснабжения.

Численные значения норм водопотребления на хозяйственно-питьевое водоснабжение, на благоустройство и пожаротушение населенных пунктов приведены в работе [8].

Пример 1. Выполнить расчет потребности в воде поселка городского типа, застроенного одно - и двухэтажными зданиями с внутренним водопроводом и канализацией с централизованным горячим водоснабжением. За пределами поселка располагается горно-обогатительное предприятие, на котором работает часть жителей поселка. Число жителей в поселке 8000 человек. На предприятии работает 3000 человек; из них в цехах с высоким тепловыделением 1000 человек. Потребность в воде на технологические нужды предприятия (для обогащения полезного ископаемого) 1500 м3/сут.