Режим расходования воды

3. Режим расходования воды

Для гидравлического расчета водопроводной сети и назначения режима работы насосной станции второго подъема необходимо знать график водопотребления по часам суток. Для этого определяем режим расходования воды в течение суток по каждой из категорий водопотребления, в соответствии с [1, п. 2. 7,2.8].

Режим водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды принимаем на основании данных о фактических режимах работы аналогичных населенных пунктов; по[5, таблица 1], в зависимости от максимального коэффициента часовой неравномерности К_ч.max, определяемого по формуле

К_ч.max= α_max ∙ β_max (10)

где α_max- коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий, и т.д., принимаем по [1];

для 1-го района (при ЦГВ) α_max=1,2,

для 2-го района (при ВиК без ванн) α_max=1,3.

β_max – коэффициент, учитывающий общее число жителей в населенном пункте, принимаем по [1, таблица 2]; β_max = 1,15 при числе жителей 60 тыс. человек.

Вычисленной величины K¹_ч.max и K²_ч.max отличаются от табличных, поэтому распределение расходов по часам суток производим в соответствии с табличным коэффициентами, наиболее близкими по величине к вычисленным: K¹_ч.max =1,4 и K²_ч.max=1,5.

Часовые расходы заносим в соответствующие графы таблицы 1.

Режим расходования воды на коммунальные и административные нужды принимаем согласно заданию: 800 м³/сут., разделив его на районы. Коммунальные и административные расходы уже включены в хозяйственно-питьевой расход.

Поливочные расходы как для города, так и для промышленного предприятия распределяем в часы минимального водопотребления (в данном в случаи в утренние часы) согласно [1, п. 2.8], исключая полив в часы максимального водопотребления в населенном пункте.

График распределения воды на промышленное предприятие производим в зависимости от режима его работы.

Технологический расход для предприятия распределяем равномерно в течение рабочих часов в сутках, так как отсутствует задание технологов.

Распределение расхода воды по часам суток на хозяйственно-питьевые нужды промышленного предприятия выполняем по [5, таблица 2].

Душевые расходы на промышленном предприятии осуществляем лишь в первый час последующей смены.

Часовые расходы заносим в соответствующие графы таблицы 1, затем суммируем и выражаем в процентах от Q_сут.max. По данным таблицы 1, графа 17 строим ступенчатый график водопотребления в городе, в течении суток, и определяем час максимального водопотребления, назначается режим работы насосной станции второго подъема, а также объем регулирующей водонапорной башни.

На графике водопотребления, по оси абсцисс откладываем часы суток через каждый час, а по оси ординат – часовые расходы в процентах от суточного расхода.

Таблица 1 – Таблица водопотребления и работы насосной станции второго подъема

Часы суток	1 район					2 район					Промышленное предприятие					Общий расход по городу
	хозяйственно-питьевой расход		в том числе общественные здания	поливочный расход	общий расход по району	хозяйственно-питьевой расход		в том числе общественные здания	поливочный расход	общий расход по району	технологический расход	хозяйственно-питьевой расход	душевой расход	поливочный расход	общий расход по предприятию
	%	М3	М3	М3	М3	%	М3	М3	М3	М3	М3	М3	М3	М3	М3	%	М3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
0–1	2,8	243,9	7,2	105	348,9	1,5	58,5	2,4	42,0	100,5	108,75	0	3,40	5,7	117,85	3,56	567,29
1–2	2,9	252,6	7,2	105	357,6	1,5	58,5	2,4	42,0	100,5	108,75	0,93	0	5,7	115,38	3,60	573,53
2–3	2,5	217,8	5,4	105	322,8	1,5	58,5	1,8	42,0	100,5	108,75	1,57	0	5,7	116,02	3,39	539,32
3–4	2,6	226,5	1,8	105	331,5	1,5	58,5	0,6	42,0	100,5	108,75	2,59	0	5,7	117,04	3,45	549,05
4–5	3,8	331,1	10,8	105	331,1	2,5	97,5	3,6	42,5	97,5	108,75	0,93	0	5,7	115,38	3,42	543,94
5–6	4,1	357,2	11,4	0	357,2	3,5	136,5	3,8	0	136,5	108,75	1,57	0	0	110,32	3,79	604,01
6–7	4,5	392,0	10,8	0	392,0	4,5	175,5	3,6	0	175,5	108,75	2,59	0	0	111,34	4,26	678,88
7–8	4,9	426,9	10,2	0	426,9	5,5	214,5	3,4	0	214,5	108,75	2,65	0	0	111,40	4,73	752,79
8–9	4,9	426,9	9	0	426,9	6,3	245,7	3,0	0	245,7	108,75	0	3,40	0	112,15	4,93	784,74
9–10	5,8	505,3	13,8	0	505,3	6,3	245,7	4,6	0	245,7	108,75	0,93	0	0	109,68	5,41	860,68
10–11	4,9	426,9	14,4	0	426,9	6,3	245,7	4,8	0	245,7	108,75	1,57	0	0	110,32	4,92	782,91
11–12	4,7	409,5	14,4	0	409,5	6,3	245,7	4,8	0	245,7	108,75	2,59	0	0	111,34	4,81	766,50
12–13	4,4	383,3	18,6	0	383,3	5,0	195,0	6,2	0	195,0	108,75	0,93	0	0	109,68	4,32	688,01
13–14	4,1	357,2	19,8	0	357,2	5,0	195,0	6,6	0	195,0	108,75	1,57	0	0	110,32	4,16	662,51
14–15	4,1	357,2	22,8	0	357,2	5,5	214,5	7,6	0	214,5	108,75	2,59	0	0	111,34	4,29	683,03
15–16	4,4	383,3	22,8	0	383,3	6,0	234,0	7,6	0	234,0	108,75	2,65	0	0	111,40	4,58	728,73
16–17	4,3	374,6	13,2	0	374,6	6,0	234,0	4,4	0	234,0	108,75	0	3,40	0	112,15	4,53	720,77
17–18	4,0	348,5	27	0	348,5	5,5	214,5	9,0	0	214,5	108,75	0,93	0	0	109,68	4,22	672,66
18–19	4,2	365,9	55,8	0	365,9	5,0	195,0	18,6	0	195,0	108,75	1,57	0	0	110,32	4,22	671,22
19–20	4,4	383,3	62,4	0	383,3	4,5	175,5	20,8	0	175,5	108,75	2,59	0	0	111,34	4,21	670,17
20–21	4,5	392,0	73,8	0	392,0	4,0	156,0	24,6	0	156,0	108,75	0,93	0	0	109,68	4,13	657,72
21–22	4,8	418,2	67,8	0	418,2	3,0	117,0	22,6	0	117,0	108,75	1,57	0	0	110,32	4,05	645,50
22–23	4,5	392,0	55,2	0	392,0	2,0	78,0	18,4	0	78,0	108,75	2,59	0	0	111,34	3,65	581,38
23–24	3,9	339,8	44,4	0	339,8	1,3	50,7	14,8	0	50,7	108,75	2,65	0	0	111,40	3,35	533,44
Итого	100,0	8712,0	600,0	420,0	9132,0	100,0	3900,0	200,0	210,0	4110,0	2610,00	38,50	10,20	22,80	2681,50	100,0	15918,8

4. Назначение режима работы насосной станции второго подъема. Определение емкостей водонапорной башни и резервуаров чистой воды (РЧВ)

Назначение режима работы насосной станции второго подъема сводится к построению графика её работы на ступенчатом графике водопотребления города (рисунок 2).

При построении графика руководствовались следующими положениями:

·  насосы в насосной станции должны быть однотипными

·  число насосов и регулирование подачи (включение и выключение) должно быть небольшим. Обычно число рабочих насосов принимается 2–5 работающих по ступенчатому графику, а число ступеней насосных агрегатов 2–3.

·  регулирующая емкость резервуара башни должна быть минимальна, и не превышать 2–6% от суточного водопотребления;

·  при определении количества рабочих насосов необходимо учитывать влияние параллельного включения на подачу насосов, при этом в случае выключения из работы одного насоса, подача оставшихся в работе насосов должна быть увеличена на 11%, двух насосов – на 18%, трех – на 25%;

·  следует стремиться к тому, чтобы подача воды от башни в час максимального водопотребления составляла не более 8–15% от максимального водопотребления и величина транзитной подачи воды в бак водонапорной башни не превышала 25–30% от расхода в рассматриваемый час.

Просматривая разные варианты режима работы насосной станции второго подъема, наиболее благоприятным был принят вариант при минимальной подаче 3,64% и максимальной 4,80%. При этом было принято три однотипных насоса. При параллельной работе трех насосов каждый подает по 1,6%, и два насоса при работе двух параллельно включенных насосов подают 3,68%, что удовлетворяет принятым расчетам.

Суммарная емкость бака W_б водонапорной башни складываем из регулирующей емкости W_б^рег и пожарного запаса воды

Регулирующий объем определяется по совмещенному графику, как несоответствие между режимом водопотребления и подачей насосной станции второго подъема, или же по таблице 1. W_б^рег=442,5м³.

Пожарный запас W_п, м³, необходимый на тушение одного пожара q_п в течение 10 мин. при максимальном водопотреблении города q_г=812м³/час, определяется:

(11)

где q_г = 812 м³/час по таблице 1;

q_п = 35 л/с.

Тогда

(12)

Размеры бака водонапорной башни определяем из соотношения высоты бака и его диаметра:

 тогда

(13)

(14)

где H – высота бака, м;

D – диаметр бака, м.

Определение емкости резервуаров чистой воды производим на основании совмещенного графика поступления воды в резервуары от насосной станции первого подъема, который всегда принимается равномерным, и принятого графика отбора ее насосной станцией второго подъема.

Суммарный объем резервуара принимаем по формуле:

W_рчв = W_рег + W_нпз + W_соб, (15)

где W_рег – регулирующий объем воды в резервуарах чистой воды, который определяем как несоответствие между работой насосной станции первого подъема и насосной станцией второго подъема по графику 2; W_рег=(4,80–4,17)×11×159,188=1103м³.

W_нпз – объем неприкосновенного пожарного запаса, м³;

W_соб – объем воды на собственные нужды очистной станции, м³, принимаем 2% от общего суточного расхода воды, подаваемого потребителю; W_соб = 2×159,188= 318,4 м³.

Объем неприкосновенного пожарного запаса W_нпз, м³, определяем по формуле

W_нпз =3Q_пож + 3Q_max – 3Q₁, (16)

где 3Q_пож – запас воды на тушение расчетного числа пожаров длительностью 3 часа, м³;

3Q_max – суммарный расход за три смежных часа максимального водопотребления (с 8–11) без учета воды на полив территории, прием душа на промышленном предприятии (таблица 1);

3Q₁ – подача воды насосной станции первого подъема за три часа, м³.

3Q_пож = 3 ∙ 80 ∙ 3600/1000 = 864 м³,

3Q_max = 781,34 + 860,68 + 782,91 = 2424,93 м³,

3Q₁ = 3 × 4,17 ∙ 159,188 = 1991,49 м³.

Тогда

W_нпз = 864 + 2424,9 – 1297,5 = 1297,5 м³,

W_рчв = 1103,2+ 1297,5 + 318,4 = 2719,1 м³.

По определенному объему резервуаров чистой воды определяем их количество и размеры по типовым проектам [6]: принимаем три прямоугольных резервуара для воды из сборных железобетонных конструкций, емкостью 1000м³ каждый. Размеры резервуара в плане 18000´12000 мм, высота 4,8 м. Определяем все характерные отметки уровней воды в резервуарах чистой воды (Z_max, Z_нпз, Z_дна). Максимальный уровень воды в них должен быть на 0,5 м выше отметки земли.

Отметка земли в РЧВ: Z_з=122,5 м по генплану.

Отметка дна, м:

Z_дна= Z_з - (4,8–0,5), (17)

Z_дна= 122,5- (4,8–0,5)=118,2 м.

Отметка неприкосновенного пожарного запаса Z_НПЗ:

Z_нпз = Z_дна + h; (18)

где h – высота столба воды неприкосновенного пожарного запаса, м, определяем по формуле

h= W¹_нпз / 12×18 (19)

где W¹_нпз - объем неприкосновенного пожарного запаса в одном резервуаре, м³, W¹_нпз= W_нпз/3=1297,5=432,5 м³;

h_max = 432,5/ 12×18 = 2 м,

Z_нпз = 118,2+2 = 120,2 м.

Отметка максимального уровня воды в резервуаре Z_mzx:

Z_mzx=122,5+0,5=123 м.

5. Гидравлический расчет сети   5.1 Расчетные режимы работы сети

Для того, чтобы проектируемая сеть обеспечила пропуск необходимого количества воды при любых возможных ситуациях, она рассчитывается на наиболее напряженные режимы работы, определяемые по [1, п. 4.11].

Основным расчетным режимом является работа сети в час наибольшего водопотребления города в целом, который определяется по таблице 1.

Расходы воды каждого из районов и предприятия города, подача воды насосами и поступление её из башни в этот час являются исходными данными для этого расчетного случая.

Для сети с контррезервуаром расчетным режимом является также работа сети в час максимального транзита воды в башню. Он наблюдается обычно в час минимального водопотребления и определен по наибольшему притоку в бак.

Эти расчетные случаи являются основными, кроме них сеть подвергаем еще ряду проверочных расчетов.

Во-первых, проверяется способность сети пропустить в «час max» дополнительный пожарный расход (час пожара). Точками возникновения пожара в городе являются наиболее удаленные от начала сети и высоко расположенные точки – это две точки, расположенные во втором районе, а точнее в его верхней правой части, а третья точка расположена на промышленном предприятии. Полный расход на тушение пожара подает насосная станция второго подъема, т. к. башня опорожняется в первые 10 минут пожара, его определяем по формуле:

(20)

где Q_ч.max – общий расход по городу в час максимального водопотребления без учета поливочных и душевых расходов на предприятии, если таковые имеются в этот час, м³/ч;

q_пож – расход воды на тушение расчетного числа пожаров в городе, q_пож =80 л/с.

Во-вторых, проверяется пропускная способность сети при аварии на одном из магистральных участков (час аварии). В этом случае сеть должна пропускать 70 процентов максимального часового расхода города, [1, п. 8.6].

Все расходы для расчетных случаев выражаем в л/с и сводим в таблицу 2.

При этом расходы воды в общественных, коммунальных, промышленных предприятиях, пожарные расходы учитываем как сосредоточенные отборы. Расходы воды в жилых зданиях и поливочные расходы в населенном пункте считаем равномерно-распределенными по всей длине магистральной сети.

Равномерно-распределенный расход q_р-р, л/с, определяется по формуле

q_р-р =q_общ – ∑q_соср (21)

где q_общ – общий расход по городу, л/с;

∑q_соср – суммарный сосредоточенный расход, л/с.

Таблица 2 – Таблица расчетных режимов работы сети

Расчетные случаи	1 район			2 район			Расход по предприятию	Общий расход по городу с предприятием	Подача насосной станции второго подъема	Приток в бак	Расход из бака
	общий расход	сосредоточенный расход	равномерно-распределенный расход	общий расход	сосредоточенный расход	равномерно-распределенный расход
	л/с	л/с	л/с	л/с	л/с	л/с	л/с	л/с	л/с	л/с	л/с
1. Час максимального водопотребления	140,36	3,83	136,53	68,25	1,28	66,97	30,47	239,08	212,25	-	26,83
2. Час транзита или др. случай	99,22	5,50	93,72	54,17	1,83	52,34	30,64	184,03	212,25	28,30	-
3. Час пожара	140,36	3,83	136,53	138,25	71,28	66,97	40,47	319,08	319,08	-	-

5.2 Подготовка сети к гидравлическому расчету

Подготовка сети к гидравлическому расчету производиv в следующей последовательности: