close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

284

код для вставкиСкачать
628
К918
СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
К.Л. КУНЦ, Н.Д. АРТЕМЕНОК
РЕКОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Методические указания к курсовому и дипломному
проектированию по специальности
270112 «Водоснабжение и водоотведение»
НОВОСИБИРСК 2008
УДК 628.1
К918
К у н ц К.Л., А р т е м е н о к Н.Д. Реконструкция систем
водоснабжения: Метод. указ. к курсовому и дипломному проектированию по специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение». — Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2008. — 23 с.
Содержат рекомендации по выбору методов и проведению соответствующих расчетов по реконструкции водозаборных и очистных сооружений,
насосных станций и сетей водоснабжения. Приведены примеры решения
некоторых наиболее актуальных задач.
Предназначены студентам специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» для курсового и дипломного проектирования.
Рассмотрены и рекомендованы к печати на заседании кафедры
«Гидравлика, водоснабжение, водные ресурсы и экология».
Ответственный редактор
канд. техн. наук, доц. Д.В. Глазков
Р е ц е н з е н т ы:
директор Гипрокоммунводоканала А.И. Бивалькевич
директор СП «Росводоканал» В.М. Низковских
 Кунц К.Л., Артеменок Н.Д., 2008
 Сибирский государственный университет
путей сообщения, 2008
ВВЕДЕНИЕ
Развитие и реконструкция систем водоснабжения в современную эпоху весьма актуальны, так как строительство новых
населенных пунктов, железнодорожных станций, промышленных предприятий и других объектов по своим масштабам значительно уступает развитию и реконструкции существующих объектов.
Вопросы развития и реконструкции систем водоснабжения
включаются в задание для дипломного проектирования и нередко даются в качестве самостоятельной темы дипломного проекта.
Студент на основе анализа технического состояния и рабочих
характеристик элементов существующего водопровода и исходя
из поставленных в задании на дипломный проект задач принимает конкретные проектные решения, обеспечивающие необходимые развитие и реконструкцию существующей системы водоснабжения.
1. ПРИЧИНЫ, ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ НЕОБХОДИМОСТЬ
РАЗВИТИЯ И РЕКОНСТРУКЦИИ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
На стадии анализа исходных данных очень важно выяснить
причины несоответствия параметров существующего водопровода стоящим перед ним задачам. Так, например, водопровод в
целом или отдельные его элементы могут иметь недостаточную
производительность, высокую степень физического износа или
морального старения, неспособность обеспечивать требуемое
качество воды и т.д.
Необходимость увеличения производительности водопровода
может быть вызвана ростом численности населения, повышением
степени благоустройства жилых зданий, возникновением новых
водопотребляющих производств или предприятий, строительством новых гостиниц, столовых, учебных заведений, детских
садов и других объектов.
3
Физический износ элементов водопровода может быть обусловлен коррозией трубопроводов и оборудования, истиранием
лопаток рабочего колеса насоса, закупоркой фильтров скважин,
накоплением усталостных напряжений в конструкциях сооружений и аппаратов, разрушением механизмов, трубопроводов,
водоразборной и запорно-регулирующей арматуры и т.п. Результатом физического износа является неспособность элементов
системы водоснабжения в достаточной мере выполнять возложенные на них функции.
Моральное старение элементов водопровода проявляется в
завышенных по современным представлениям энерго-, материало- и трудозатратах по их эксплуатации, низком коэффициенте
полезного действия насосно-силовых агрегатов, недостаточном
обеспечении требуемых санитарных условий производства, повышенной травматичности для обслуживающего персонала. И
хотя работоспособность систем водоснабжения может при этом
быть вполне удовлетворительной, дальнейшая ее эксплуатация
без существенного обновления становится чрезвычайно нерациональной или даже опасной для человека и окружающей среды.
Неспособность обеспечивать требуемое качество подаваемой
воды может быть обусловлена ухудшением качества воды в
источнике водоснабжения, повышением требований к качеству
воды со стороны потребителей, износом водоочистных элементов, прекращением поставки расходных материалов и реагентов,
которые использовались на рассматриваемой станции водоподготовки.
Кроме того, поводами для реконструкции водопровода могут
быть: истощение запасов воды в используемом источнике, потеря
устойчивости зданий, сооружений и трубопроводов, возникшая
вследствие изменений прочностных характеристик грунтов в
основании, деформация русла, перенос (вынос) отдельных линий водоводов и водопроводной сети в связи со строительством
каких-либо новых объектов, необходимость перераспределения
потоков воды в сети для улучшения обеспечения водой удаленных от головных сооружений потребителей, тяжелые шуголедовые условия в водоеме-источнике водоснабжения, ужесточение экологических требований и др.
4
2. ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ РЕКОНСТРУКЦИИ
И РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
После анализа причин неудовлетворительной работы водопровода до рассмотрения возможных вариантов его реконструкции и развития полезно поискать альтернативные пути решения
возникшей проблемы. Так, например, при недостаточной производительности водопровода можно пойти на сокращение непроизводительных расходов воды потребителями, установив достаточное количество водосчетчиков, внедрив на предприятиях
оборотные системы водоснабжения, перейдя на безводные технологии, и т.п.
Если же конкурентоспособной альтернативы нет, то рассматриваются и сравниваются следующие подходы к решению проблемы:
— интенсификация действующих элементов водопровода;
— замена изношенных элементов на новые, аналогичные;
— замена элементов на новые, но более мощные, производительные, экономичные, безопасные и т.д.;
— расширение элементов (например, включение дополнительных насосов);
— установка новых элементов (например, строительство повысительной насосной станции в удаленном микрорайоне).
Окончательно к реализации принимается вариант, наиболее
приемлемый по техническим, экономическим и экологическим
соображениям.
3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
3.1. Сооружения для забора поверхностных вод
Если проблемы в работе водозабора связаны с непредвиденным устойчивым падением уровня воды в источнике, то можно
рассмотреть следующие варианты действий:
— уменьшить опасность воронкообразования во всасывающих камерах берегового колодца путем укладки на поверхность
воды деревянных плавающих щитов, привариванием к входному
отверстию всасывающего трубопровода горизонтальной диаф-
5
рагмы, заглублением входного отверстия всасывающего трубопровода;
— соединить самотечные и всасывающие трубопроводы (как
временная мера);
— ниже водозабора отсыпать водоподъемную каменно-набросную плотину;
— устроить водоприемный ковш с пониженной отметкой дна
(для обеспечения достаточной для приема воды глубины потока
в нем).
При возникновении опасности заиливания водоприемных отверстий рекомендуется:
— установка над водоприемными окнами струенаправляющих козырьков;
— установка вблизи водоприемника струенаправляющих запаней;
— отсыпка наносоотводящих и потокосужающих дамб;
— перевод приема воды в оголовок из вертикального в горизонтальный;
— перенос оголовка в другое место (в случае крайней необходимости).
При ухудшении шуго-ледовых условий можно использовать
установку вблизи водоприемника шугоотбойных запаней, коробов, козырьков, отсыпку в русле реки дамбы с формированием
водоприемного ковша, электрообогрев решеток, переход с прямой на обратную промывку самотечных труб и решеток.
В случае переработки берегов вблизи водозаборных сооружений необходимо предусмотреть соответствующие берегоукрепительные мероприятия: посадку кустарников, каменную наброску, укладку бетонных плит и т.п.
При необходимости увеличить производительность водозабора следует в первую очередь попытаться решить проблему
интенсификацией работы существующих элементов. При этом
надо учесть следующее:
1. Водоприемные отверстия с установленными на них решетками или сетками оказывают весьма малое гидравлическое
сопротивление, в связи с чем их пропускная способность может
увеличиться в несколько раз. При этом ускоряется засорение
решеток или сеток, что требует более частой их прочистки или
6
промывки. Эта проблема может быть частично решена устройством вблизи водоприемных окон потокосужающих дамб, струенаправляющих козырьков или шпор, обеспечивающих увеличение скорости транзитного потока перед окнами в русле реки и
отвод значительной части сора.
2. Пропускная способность самотечных трубопроводов может
быть повышена только путем увеличения перепада уровней воды
в источнике и береговом колодце. Если это невозможно или
недостаточно, следует предусматривать прокладку дополнительной нитки самотечного трубопровода.
3. Приемные и всасывающие камеры берегового колодца сами
по себе, как правило, не являются препятствием для повышенного пропуска воды и обычно не нуждаются в реконструкции.
4. Повышение производительности насосной станции первого
подъема и пропускной способности следующих за ней водоводов
возможно несколькими способами:
— дополнительным включением одного из двух резервных
насосов;
— установкой дополнительного насоса при наличии свободного места в машинном зале;
— установкой дополнительных насосов погружного типа во
всасывающих или приемных камерах берегового колодца;
— заменой существующих насосов на более мощные;
— укладкой дополнительной нитки напорного водовода.
3.2. Сооружения для забора подземных вод
При истощении запасов подземных вод для поддержания
требуемой производительности водозабора предусматривают
искусственное их пополнение, для чего забирают воду из поверхностных источников и закачивают ее в подземные пласты через
открытые инфильтрационные бассейны или закрытые поглощающие скважины.
Характерными «узкими местами» скважинных водозаборов
являются кольматация фильтров скважин и прифильтровых зон
водоносной породы, разрушение фильтра, обсадных колонн,
сальников. Эти проблемы устраняют проведением соответствующих ремонтных работ.
Иногда необходимость реконструкции скважинного водозабора обусловлена неэффективной работой взаимодействующих
7
скважин, подающих воду в общий трубопровод. В таком случае
не всегда удается решить проблему заменой погружных насосов,
регулированием подачи воды задвижками — приходится распределять скважины группами с прокладкой самостоятельных сборных трубопроводов для каждой группы или даже скважины, как,
например, в случае с круговым расположением скважин и со
сборным резервуаром в центре площадки.
При необходимости увеличить производительность скважинного водозабора наряду с бурением и обустройством дополнительных скважин следует рассмотреть возможность замены насосов в действующих скважинах на более производительные,
прокладки дополнительных ниток напорного водовода, уменьшения геометрической высоты подъема воды. Последнее можно
реализовать путем устройства на напорных водоводах запаснорегулирующих емкостей с насосной станцией второго подъема.
Наличие такой емкости достаточного объема позволяет увеличить суточную производительность скважинного водозабора за
счет сокращения периода простоя скважин.
Иногда малый отбор воды из скважины обусловлен недостаточным столбом воды и, как следствие, ограничением понижения
динамического уровня воды при работе погружного насоса. В
этом случае эффективен метод вакуумирования ствола скважины, позволяющий увеличить высоту столба воды на 5–7 м.
3.3. Очистные сооружения
Огромное разнообразие технологических процессов, схем и
сооружений системы водоподготовки не позволяет в настоящей
работе выполнить всесторонний анализ способов их реконструкции и развития, в связи с чем ограничимся лишь некоторыми
рекомендациями.
3.3.1. Реагентная обработка
Неудовлетворительная очистка воды или недостаточная производительность очистных сооружений нередко вызваны реагентной обработкой воды, не вполне соответствующей поставленным задачам. Так, например, используемые в качестве коагулянтов традиционные глинозем технический сернокислый, сульфат
или хлорид железа вынужденно дозируются в больших количествах, требуют подщелачивания воды, являются источником
8
дополнительного значительного (иногда до 50 %) загрязнения
воды, в том числе токсичными ионами алюминия и железа.
Эффективность этих коагулянтов, особенно при обработке низкотемпературных цветных вод, настолько низка, что без использования флокулянтов целесообразность их применения становится весьма сомнительной.
В последние два десятилетия на отечественном и мировом
рынках появились десятки новых коагулянтов и флокулянтов
(оксихлорид алюминия, праестол и многие другие), обеспечивающих стабильный эффект осветления и обесцвечивания воды
при значительно меньшем (иногда в 3–5 раз!) их расходе и
возможности увеличения производительности очистных сооружений на 20–30 % без какой-либо их реконструкции.
Наряду с коагулянтами и флокулянтами большое значение в
водоподготовке имеют реагенты-дезинфектанты. Повсеместно
применяющиеся для обеззараживания воды жидкий хлор и
хлоросодержащие реагенты подвергаются в последнее время
очень серьезной критике, главным образом по причине их
способности при взаимодействии с растворенными в воде органическими примесями образовывать опасные для здоровья человека соединения, и в первую очередь, канцерогенные вещества. В
практику водоподготовки активно внедряются новые методы
дезинфекции воды — озонирование, ультрафиолетовое облучение, ультразвуковая обработка и др. Однако следует помнить,
что физические методы вообще не обладают последействием, а
озон быстро разлагается и улетучивается из воды, в связи с чем
вода не сохраняет бактерицидные свойства по пути следования к
потребителю, что в централизованных системах недопустимо. И
в этом смысле альтернативы хлору пока нет. Оптимальным
можно считать вариант, при реализации которого на стадии
обработки исходной воды для ее дезинфекции используют озон
или ультрафиолетовое облучение, а на заключительной стадии
для придания воде устойчивых бактерицидных свойств в нее в
небольших дозах вводят хлор. При этом с точки зрения эксплуатационной и экологической безопасности предпочтение следует
отдавать не жидкому хлору, а гипохлоритам, в частности гипохлориту натрия (NaClO), который можно получать на месте
9
электролитическим путем с использованием обычной поваренной
соли (NaCl).
3.3.2. Сорбционная очистка воды
В последние десятилетия в природные источники в большом
количестве попадали загрязнения антропогенного и техногенного происхождения: фенолы, нефтепродукты, пестициды, диоксины, радионуклеиды и др. Традиционные станции водоподготовки, многие из которых проектировались и строились в середине прошлого века, часто не в состоянии обеспечить должное
извлечение из воды вышеуказанных загрязнений.
Известно, что эти загрязнения хорошо сорбируются из воды
активированными углями. При периодическом появлении в воде
избыточного количества загрязнений, наличии в технологической схеме отстойников и осветлителей со взвешенным осадком
применяют порошкообразные угли марок ОУ-11, АГ-3 ПМ и др.
При этом требуются небольшие затраты на реконструкцию блока
реагентного хозяйства с выделением площадей для хранения
угольного порошка, приготовления и дозирования в воду угольной пульпы. В случае устойчивого нахождения в воде вышеуказанных загрязнений предпочитают использовать гранулированные активные угли, загружаемые в фильтровальные сооружения. Для извлечения фенолов, пестицидов и диоксинов наиболее
эффективны угли марок СПКД-27 Д, СКД-515, нефтепродуктов — СДН-13Д, СДН-120 К; для дезодорации воды — СППЗ-5К,
СППЗ-7Д.
Использование гранулированных активных углей сопряжено
с большими капитальными затратами, так как требуется установка дополнительных фильтров, промежуточных емкостей, насосов и, возможно, строительство под них нового производственного здания.
3.3.3. Смесители и камеры хлопьеобразования
На водопроводных станциях очистки воды повсеместно установлены гидравлические смесители: вихревые, перегородчатые
или дырчатые. Увеличить их пропускную способность можно
только за счет уменьшения времени нахождения воды в них. Это
допустимо, если будут увеличены интенсивность и качество
перемешивания воды с реагентами, что возможно осуществить
путем:
1 0
1) ввода раствора реагента в полость смесителя через систему
распределительных перфорированных труб;
2) установки в полости смесителя механических мешалок.
Увеличить пропускную способность камер хлопьеобразования также можно только сокращением времени пребывания воды
в них. При этом для завершения процесса образования полноценных хлопьев рекомендуется использовать следующие приемы:
1. Увеличение сопротивления верхних водоприемных (дренажных) систем перфорированных труб, что обеспечит повышение коэффициента использования объема рабочей зоны камеры.
2. Пригрузка щебнем нижней распределительной системы
перфорированных труб, что создаст условия для возникновения
контактной коагуляции, при которой процесс хлопьеобразования идет более интенсивно, чем в случае объемной коагуляции.
3. Формирование слоя взвешенного осадка в камере, что
сопровождается эффектом, изложенном в предыдущем пункте.
4. Легкое перемешивание воды в камере с помощью сжатого
воздуха, рециркуляторов или мешалок, что значительно ускоряет процесс хлопьеобразования.
3.3.4. Горизонтальные отстойники и осветлители
Практика эксплуатации показала высокую эффективность
следующих методов повышения производительности горизонтальных отстойников:
1. Замена сосредоточенного «торцевого» отбора очищенной
воды на рассредоточенный, поверхностный. Для этого к перекрытию отстойника в пределах последних двух третей его длины
подвешивают открытые лотки с боковыми треугольными водосливами или перфорированные трубы, заглубленные под уровень воды на 0,4–0,5 м. Такой прием позволяет повысить
производительность отстойника на 20–30 %.
2. Установка в отстойнике в пределах зоны осветления тонкослойных модулей (рис. 3.1), что позволяет увеличить его производительность в 2–3 раза.
Интенсифицировать работу осветлителей со взвешенным осадком гораздо сложнее. Реально можно добиться увеличения
производительности не более чем на 15–20 % и то при условии
проведения следующих мероприятий:
1 1
1. Засыпка распределительных перфорированных труб слоем
щебня, что способствует формированию тяжелых, прочных
хлопьев осадка.
2. Применение флокулянта в дополнение к коагулянту, что
обеспечивает образование более тяжелого и прочного слоя взвешенного осадка и возможность увеличения восходящей скорости
потока.
3. Установка в зоне осветления тонкослойных модулей, что
обеспечит требуемый эффект осветления воды при повышенных
скоростях потока в этой зоне.
Рис. 3.1. Схема оборудования отстойника тонкослойными модулями:
1 — отстойник; 2 — модули; 3, 4, 5 — перфорированные трубопроводы
соответственно для рассредоточенной подачи исходной воды, сбора
осветленной воды и удаления осадка
3.3.5. Скорые фильтры
Существенного, на 20–30 %, увеличения производительности
скорого фильтра можно достичь путем замены фильтрующего
материала на более эффективный (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Сравнительные характеристики фильтрующих материалов
Вид фильтрующего
материала
Кварцевый песок
Антрацит дробленый
Керамзит дробленый
Горелые породы
Альбитофир
Гранодиорит
Шунгизит
Пенополистирол
1 2
Плотность материала
т/м3
2,6–2,65
1,6–1,7
1,2–1,5
2,4–2,5
2,5
2,6
1,5 –1,8
0,1–0,2
Пористость
материала, %
40–42
44–46
58–62
50–54
45–48
48–56
56–58
41–43
Коэффициент формы
зерен
1,17
1,5
1,7–2,5
2
1,9–2
1,41–1,73
1,7–2
1,05–1,1
3.3.6. Реконструкция с изменением технологической схемы
очистки воды
Такая задача ставится в случаях, когда существующая технологическая схема, включающая отстойники или осветлители со
взвешенным осадком и скорые фильтры, не удовлетворяет требованиям по качеству очищенной воды и производительности.
Рекомендуется два варианта реконструкции:
1. Переоборудование существующих отстойников или осветлителей со взвешенным осадком во флотаторы.
2. Переоборудование сооружений первой ступени очистки в
контактные префильтры.
Пример измененной технологической схемы по первому варианту представлен на рис. 3.2, а по второму варианту на рис. 3.3.
Рис. 3.2. Измененная технологическая схема по первому варианту:
1 — трубопровод подачи исходной воды; 2 — ввод реагентов;
3 — смеситель; 4 — камера хлопьеобразования; 5 — отстойник,
переоборудованный во флотатор; 6 — трубопровод подачи воздуха;
7 — пеносборные желоба; 8 — скорый фильтр; 9 — трубопровод отвода
очищенной воды в резервуар
Рис. 3.3. Измененная технологическая схема по второму варианту:
1 — смеситель; 2 — осветлитель, переоборудованный в контактный
префильтр; 3 — скорый фильтр
1 3
3.4. Системы подачи и распределения воды (насосы,
водоводы, сеть)
3.4.1. Методы увеличения производительности систем
Одной из главных причин, обусловливающих необходимость
реконструкции и развития систем подачи и распределения воды,
является недостаточная их производительность.
Увеличить производительность возможно посредством изменения напорно-расходных характеристик водопитателей (насосов) и трубопроводов, которые в пределах рабочих зон могут
быть описаны следующими уравнениями:
Sн
Q 2 — характеристика насосов;
(1)
N2
Н = Н0 + SтQ2 — характеристика водоводов и сети, (2)
где Н0н — расчетный напор насоса при его нулевой подаче:
Н = Н0н –
H0н 
Н1  Н2 Q1 / Q2 2
2
1  Q1 / Q2 
,
(3)
где Н1, Н2, Q1, Q2 — координаты напора и расхода граничных
точек области оптимальных подач на напорно-расходной характеристике насоса, принимается по техническому паспорту или
каталогу насосов; Н0 — высота подъема воды в системе (включая
требуемый свободный напор у потребителя); Sт, Sн — сопротивление соответственно трубопроводов и насоса; N — количество
параллельно работающих однотипных насосов.
Решением уравнений (1) и (2) получено:
Н0н  Н0
Q
.
(4)
Sт  Sн / N 2
Из выражения (4) видно, что увеличение Q возможно посредством увеличения Н0н и N и уменьшения Sт, Sн, Н0. Повышение
Н0н может быть достигнуто увеличением частоты вращения или
диаметра рабочего колеса эксплуатируемых насосов либо заменой насосов на более мощные. Уменьшение Н0 возможно путем
поддержания более высокого уровня воды в источнике (скважине, реке, резервуаре) либо установкой на сети повысительных
насосов, что позволит снизить расчетный требуемый свободный
1 4
напор, который должна обеспечивать эксплуатируемая насосная
станция.
Уменьшения Sт можно добиться прочисткой трубопроводов,
параллельной прокладкой новых ниток водоводов или магистральных линий сети, изменением количества и мест расположения точек питания сети (сокращает путь движения воды по сети,
уменьшает размер транзитного расхода).
Уменьшить Sн можно, заменив насосы на более мощные с
пологой напорно-расходной характеристикой. На рис. 3.4 представлена графическая интерпретация рассмотренных выше путей увеличения производительности системы подачи и распределения воды.
Рис. 3.4. Напорно-расходные характеристики системы:
1 — напорно-расходная характеристика насоса при существующем
положении (рабочая точка А); 2 — напорно-расходная характеристика
нескольких параллельно работающих однотипных насосов (рабочая точка
АI); 3 — напорно-расходная характеристика существующего насоса в случае
увеличения частоты вращения или диаметра рабочего колеса (рабочая точка
АII); 4 — напорно-расходная характеристика нового, более мощного насоса
(рабочая точка АIII); 5 — напорно-расходная характеристика существующих
водоводов и сети (рабочая точка А); 6 — напорно-расходная характеристика
водоводов и сети в случае прокладки дополнительной нитки водовода или
магистральной сети, или изменения точек питания сети, или прочистки труб
(рабочая точка АIV); 7 — напорно-расходная характеристика водоводов и
сети в случае снижения Нсвтр (рабочая точка АV)
1 5
Рассмотренные методы увеличения Q далеко не равнозначны
как по возможностям достижения цели, так и по затратам. С
точки зрения минимума единовременных капвложений предпочтительны такие методы, как включение дополнительного насоса
(при наличии резерва!), установка рабочего колеса большего
диаметра, увеличение частоты вращения (современные двигатели позволяют это делать, либо надо заменить двигатель).
Однако с точки зрения текущих эксплуатационных затрат и,
в частности, расхода электроэнергии на транспортирование воды
эффективнее методы расширения (усиления) водоводов и сети,
изменение точки питания, прочистка трубопроводов.
Выбор метода или сочетание нескольких методов в каждом
конкретном случае должны осуществляться на основании технико-экономического сравнения нескольких вариантов с учетом
технических условий и сроков эксплуатации системы.
3.4.2. Примеры решения некоторых задач
3.4.2.1. Определение диаметра водовода, прокладываемого в
глубь водопроводной сети
Сущность задачи: при недостаточных напорах в отдельных
районах сети — удаленных, высокорасположенных — вариантом решения проблемы может быть прокладка самостоятельного
водовода (нитки) от насосной станции до района с дефицитом
свободных напоров. Требуется определить диаметр этого водовода.
На рис. 3.5 и 3.6 представлены схематичный план и высотная
схема системы подачи и распределения воды.
-?
Q +Q
Проектируемый водовод
Рис. 3.5. Схематичный план системы подачи и распределения воды
1 6
P
pg
P1
pg
P2
pg
тр
Нсв
P3
pg
3
1
2
1
3
2
Проектируемый водовод
Рис. 3.6. Высотная схема:
1 — существующее положение пьезометрической линии; 2 — положение
пьезометрической линии с учетом прокладки нового водовода
Исходные данные (для часа наибольшего водопотребления):
— фактическое давление Р1, Р2, Р3 и геодезические отметки
оси манометра z1, z2, z3 в трубопроводах в точках 1, 2, 3;
— фактическая подача насосной станции Qф;
— дефицит давления Р и подачи воды Q в диктующей
точке 3;
— длина проектируемого водовода L;
— количество рабочих насосов N, сопротивление насоса Sн,
начальный расчетный напор насоса Н0н;
— отметка минимального уровня в резервуаре чистой воды
zРЧВ.
Напорно-расходные характеристики насосов описываются
уравнением (1).
Напорно-расходная характеристика трубопроводов:
1) до прокладки новой нитки — см. уравнение (2);
2) после прокладки новой нитки

Р 
  Sтдоп Q  Q 2 ,
H   Н0 
g 

где
Н0 = z3 – zРЧВ +
Sт = SРЧВ-1 + S1-3;
Р3
;
g
(5)
(6)
(7)
1 7
доп
Sтдоп = SРЧВ-1 + S1-3
,
(8)
где SРЧВ-1 — сопротивление трубопроводов от РЧВ до точки 1;
S1-3 — сопротивление водоводов и водопроводной сети без новой
доп
нитки водовода; S1-3
— допустимое сопротивление водоводов и
сети с учетом новой нитки водовода, необходимое для достижения прироста производительности системы Q и давления Р.

P  
P 
 z1  1    z3  3 
g  
g 
(9)
S1-3  
;
2
Qф
Н Н
S 
SРЧВ -1  S1-3   0н 2 0  н2  .
 Qф
N 

Сопротивление S1-3 можно представить в виде:
S1-3 = S1-2 + S2-3,
где
S1-2

P  
P 
 z1  1    z2  2 
g  
g 

;
2
Qф

P  
P 
 z2  2    z3  3 
g  
g 
S2-3  
.
2
Qф
Допустимое сопротивление на участке 1–3:

Р 

Н0н   Н0 
g  Sн
доп

S1-3 
 2  SРЧВ1.
Qф  Q 2
N
Допустимое сопротивление на участке 1–2:
(10)
(11)
(1 2)
(1 3)
(14)
доп
(1 5)
S1доп
-2  S1- 3  S2- 3 ,
где  — коэффициент, учитывающий увеличение приведенного
сопротивления сети в части 2–3, полученное за счет перераспре-
nобщ
; nобщ
n
— количество параллельных магистралей сети в части 2–3; n —
количество магистралей, к которым подключена новая нитка
водовода.
деления потоков после подключения новой нитки;  
1 8
Допустимое полное сопротивление новой нитки:
1
Sндоп 
.
2
 1

1 

(16)

 S доп

S
12 
 12
Допустимое удельное сопротивление новой нитки:
S доп
Андоп  н ,
(1 7)
LK
где K — коэффициент, учитывающий местные сопротивления,
K = 1,05…1,1.
Для принятого материала труб подбирается диаметр из условия Антабл  Андоп, где Антабл — табличное удельное сопротивление
принятого трубопровода.
3.4.2.2. Определение диаметра трубопровода, прокладываемого
для «усиления» участка водопроводной сети
Недостаточность пропускной способности того или иного
участка сети (например АВ) может быть выявлена при анализе
карты изопьез (рис. 3.7) или путем специальных гидравлических
исследований, при которых определяются гидравлические уклоны потоков воды в сети (рис. 3.8).
Исходные данные:
iср — средневзвешенные гидравлические уклоны трубопроводов в той части сети, где согласно карте изопьез не наблюдается
перегрузки;
iАВ — гидравлический уклон трубопроводов на участке сети с
недостаточной пропускной способностью (участок АВ);
qAB — суммарный расход воды по трубопроводам участка АВ;
Рис. 3.7. Карта изопьез
1 9
i =0.005
i =0.025
ср
АВ
i =0.005
ср
q
АВ
Рис. 3.8. Схема пьезометрической линии
lAB — длина участка АВ.
Решение:
1. Определяется фактическое суммарное сопротивление трубопроводов на участке АВ:
i l
SAB  AB2 AB .
(18)
qAB
2. Определяется допустимое суммарное сопротивление трубопроводов на участке АВ (с учетом строительства новой нитки):
iср
доп
S AB
 S AB
.
(19)
iAB
3. Определяется допустимое удельное сопротивление новой
нитки трубопровода на участке АВ:
Aндоп 
1
 1


 S доп
AB

2
1
SAB

 l
 AB

.
(20)
4. Принимается материал труб и подбирается их диаметр с
соблюдением условия
Антабл  Андоп.
2 0
3.4.2.3. Определение диаметра нового водовода,
прокладываемого в новый микрорайон города
На рис. 3.9 представлена схема системы подачи и распределения воды применительно к рассматриваемой задаче.
Рис. 3.9. Схема водопровода
Исходные данные:
— характеристика существующих водоводов и сетей (диаметры и фактические гидравлические уклоны трубопроводов, длины участков, узловые отборы воды);
— расчетное водопотребление в новом микрорайоне, включая
узловые отборы и длины участков новой водопроводной сети.
Решение:
1. Диаметр нового водовода определяется как экономически
наивыгоднейший по формуле
0,145
 Qxi 
,42

dAD   Э
q0AD
,
(2 1)
q
AD 

где Э — экономический фактор, определяемый по стандартной
методике [3]; Q — полный расчетный расход воды, подаваемый
насосами в систему, с учетом нового микрорайона; хi — роль
нового водовода в расходовании энергии на транспортирование
воды, хi = 1/n, n — количество параллельных водоводов,
включая новый; qAD — расчетный расход воды по новому
водоводу, принимаемый:
2 1
— равным расчетному водопотреблению в новом микрорайоне
в случае, если существующая сеть не имеет избытка пропускной
способности;
— бульшим, чем расчетное водопотребление в новом микрорайоне, если старая сеть обладает недостаточной пропускной
способностью, вследствие чего в существующей застройке наблюдается дефицит воды;
— меньшим, чем расчетное водопотребление в новом микрорайоне, если старая сеть имеет избыток пропускной способности.
2. Устанавливается расчетное потоконаправление в новой и
старой сети.
3. Определяются экономически наивыгоднейшие диаметры
трубопроводов в новой сети.
4. Производится гидравлическая увязка колец старой и новой
сети, включая контур АВСДА.
5. Выполняется анализ совместной работы насосной станции,
водоводов и сети, включая новые участки, и при необходимости
корректируется диаметр нового водовода с повторным расчетом
по пп. 4 и 5.
Рекомендуемая литература
1. Хоружий П.Д., Шарков М.В. Реконструкция систем водоснабжения.
Киев, 1983.
2. Воловник Г.И., Терехов Л.Д. Реконструкция систем водоснабжения и
водоотведения населенных мест. Хабаровск, 2001.
3. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. М.: Стройиздат, 1982.
2 2
Оглавление
Введение ....................................................................................................... 3
1. Причины, обусловливающие необходимость развития и реконструкции системы
водоснабжения ......................................................................................... 3
2. Общие подходы к решению задачи реконструкции и развития системы
водоснабжения ......................................................................................... 5
3. Рекомендации по реконструкции отдельных элементов системы водоснабжения 5
3.1. Сооружения для забора поверхностных вод .......................................... 5
3.2. Сооружения для забора подземных вод ................................................. 7
3.3. Очистные сооружения ......................................................................... 8
3.4. Системы подачи и распределения воды (насосы, водоводы, сеть) .............. 14
Рекомендуемая литература ............................................................................ 22
Учебное издание
Кунц Константин Леонтьевич,
Артеменок Николай Дмитриевич
РЕ КО НС ТРУ КЦ ИЯ
СИ СТ ЕМ
ВО ДО СНА БЖ ЕН ИЯ
Методические указания к курсовому и дипломному проектированию
по специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение»
Редактор Н.П. Клубкова
Компьютерная верстка Ю.В. Борцова
1,5печ.л.
Изд. лиц. ЛР № 021277 от 06.04.98.
Подписано в печать 14.10.08.
1,4уч.-изд.л.
Тираж 100 экз.
Заказ № 1928
Издательство Сибирского государственного университета путей сообщения
630049, Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191
Тел./факс: (383) 328-03-81. Е-mail: [email protected]
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
712 Кб
Теги
284
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа