Гидравлический расчет малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах
|
|
|
«Гидравлический расчет малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах»
|
наименование темы
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине
|
Основы гидравлики и теплофизики
|
Исходные данные: 1. генеральный план участка (вариант №1);2. план типового этажа в масштабе (вариант №7);3. количество этажей – 5;4. высота помещений – 2,7 м;5. толщина междуэтажного перекрытия – 0,3м;6. высота подвала – 2,3м;7. абсолютные отметки: а) пола подвала –340,7 м;б) поверхности земли у здания – 342,4 м;в) поверхность земли у колодца городского водопровода – 341,8 м;г) поверхность земли у колодца городской канализации – 337,1 м;д) лотка трубы в колодце городской канализации –334,0 м. 8. Диаметры труб: а) городского водопровода – 250 мм,б) городской канализации – 400 мм;9. свободный напор в городском водопроводе – 34,0 м;10. Глубина промерзания грунтов – 2,4 м;11. Норма водопотребления – 300 л/чел·сутки
Содержание
Введение--------------------------------------------------------------------------- 2 стр.
- Проектирование системы внутреннего хозяйственно-питьевого водопровода---------------------------------------------------------------------- 3 стр.
- Выбор схемы и системы водоснабжения объекта проектирования- 3 стр.
- Гидравлический расчёт внутренней водопроводной сети------------ 3 стр.
- Определение диаметров труб и потерь напора-------------------------- 5 стр.
- Подбор счетчиков воды------------------------------------------------------ 6 стр.
- Определение требуемого напора в сети---------------------------------- 6 стр.
- Проектирование системы внутренней и дворовой канализации------ 7 стр.
- Устройство сетевой внутренней канализации--------------------------- 7 стр.
- Устройство сетей дворовой канализации--------------------------------- 8 стр.
- Гидравлический расчет дворовой канализации------------------------- 9 стр.
- Профиль дворовой сети канализации------------------------------------- 10 стр.
Заключение----------------------------------------------------------------------- 11 стр.
Список использованной литературы------------------------------------------- 13 стр.
Приложение------------------------------------------------------------------------- 14 стр.
ВВЕДЕНИЕ
Санитарно-техническое устройство и оборудование современных зданий представляет собой комплекс инженерного оборудования холодного и горячего водоснабжения, канализации и водостоков, мусороудаления, газоснабжения. Этот комплекс необходим для жизнеобеспечения населения и определяет степень благоустройства и комфорта зданий, а также городов и населенных пунктов в целом.
Системы внутреннего водопровода проектируются для подачи воды непосредственно потребителю на хозяйственные, питьевые, противопожарные и производственные нужды. При этом должны быть обеспечены необходимые напоры, расходы воды и режимы водопотребления.
-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОПРОВОДА
Системы внутреннего водопровода проектируются для подачи воды непосредственно потребителю на хозяйственные, питьевые, противопожарные и производственные нужды. При этом должны быть обеспечены необходимые напоры, расходы воды и режимы водопотребления.
- Выбор схемы и системы водоснабжения объекта проектирования
Руководством для выбора являются данные, изложенные в задании, а также указания соответствующих разделов СНиП 2.04.01 -85* "Внутренний водопровод и канализация зданий". Дня экономичности и упрощения схемы принято водоразборные краны и приборы группировать и располагать в этажах здания друг над другом.
В курсовом проекте была применена нижняя разводка магистральных труб и тупиковая сеть. На участке сети, соединяющей наружный и внутренний водопроводы, устроен водомерный узел. Ввод укладывается на глубине заложения уличной водопроводной сети. Для учета расхода воды на вводе в здание предусмотрено измерительное устройство - крыльчатый счётчик.
- Гидравлический расчёт внутренней водопроводной сети
Гидравлический расчет внутренней водопроводной сети произведен для определения наиболее экономичных диаметров сети для пропуска расчетных расходов воды, потерь напора в сети и требуемого напора. Расчет проведен в следующей последовательности: на аксонометрической схеме намечали расчетное направление и нумеровали расчетные участки; определяли расчетные расходы по расчетным участкам; определяли диаметры труб и скорость движения воды; определяли потери напора на расчетных участках; подбирали водомер и определяли потери напора в нем; определяли требуемый напор в системе; рассчитывали водонапорные баки и насосные установки. Напор сети наружного водопровода обеспечивает подачу воды к самому удаленному высоко расположенному прибору с небольшим свободным напором, подача воды к другим санитарным пробам гарантирована.
Гидравлический расчет сети внутреннего водопровода произведен по максимальному секундному расходу воды в здании, который принимается также в качестве расчетного при подборе насосов в случае отсутствия регулирующей емкости в системе. При наличии же регулирующей емкости в системе внутреннего водопровода в качестве расчетного при подборе насосов принимают максимальный часовой расход.
Максимальный секундный расход на расчетном участке сети (л/с);
qc= 5·qco·, где
qco – нормативный расход водоразборным устройством, принимаемым в соответствии со СНиП 2.04.01–85; принимаем по прибору с наибольшим расходом, т.е. по ванне: qco=0,2 л/с.
– величина, зависящая от числа водоразборных точек на расчетном участке сети N и от вероятности их действия P.
Вероятность действия водоразборных устройств при потреблении холодной воды для одинаковых потребителей определяют по формуле:
P = (qchr,u·U)/(3600·qco·N), где
qchr,u – норма расхода холодной воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления.
Принимаем qtothr,u =15,6 л/ч и qhhr,u= 10 л/ч, для жилых домов квартирного типа с централизованным ГВ, оборудованными ваннами длиной 1500–1700 мм, оборудованными душами.
qchr,u = qtothr,u-qhhr,u =15,6–10 = 5,6 л/ч.
U – общее число потребителей в здании. Исходя из планировки и размеров квартир, принимаем, что в каждой квартире живет по 3 человека. В здании 5 этажей, на каждом этаже по четыре квартиры.
Общее число жильцов: U = 4·5·3 = 60 человек.
N – число приборов, его принимают по планам этажей. В формулу подставляют общее число приборов во всем здании.
N = 100 приборов.
P = (qchr,u·U)/(3600·qco·N) = (5,6·60)/(3600·0,2·100) = 0,005
- Определение диаметров труб и потерь напора
Линейные потери напора определяют на каждом участке по формуле: Нl= i·l. Затем все полученные значения суммируются и заносятся в таблицу 1.
Величина местных потерь напора в соединениях, на поворотах, в фасонных частях труб определяется для сетей хозяйственно-питьевого водопровода и общественных зданий в процентах от потерь напора на трение по длине труб в количестве 30%.
Нм = Нl·0,3 = 4,57·0,3 = 1,37 м.
Общие потери напора в сети внутреннего водопровода определяют как сумму линейных потерь напора по длине и местных потерь:
Нl,tot = Нl + Нм = 4,57+1,37=5,94 м.
Таблица 1. Гидравлический расчет водопроводной сети
|
№ участка
|
N, число приборов
|
P, вероятность действия приборов
|
N*P
|
|
q0,л/c
|
q, расчетный расход, л/с
|
d, мм
|
V, м/с
|
i, м
|
l, м
|
HL, м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стояк Ст.В1-1
|
|
|
уч. 1–2
|
2
|
0,005
|
0,01
|
0,2
|
0,2
|
0,2
|
15
|
1,18
|
0,361
|
0,5
|
0,18
|
|
|
уч. 2–3
|
5
|
|
0,025
|
0,226
|
|
0,226
|
20
|
0,78
|
0,111
|
3,1
|
0,344
|
|
|
уч. 3–4
|
10
|
|
0,05
|
0,273
|
|
0,273
|
20
|
0,94
|
0,155
|
3,1
|
0,481
|
|
|
уч. 4–5
|
15
|
|
0,075
|
0,311
|
|
0,311
|
20
|
1,09
|
0,206
|
3,1
|
0,639
|
|
|
уч. 5–6
|
20
|
|
0,1
|
0,343
|
|
0,343
|
20
|
1,09
|
0,206
|
3,1
|
0,639
|
|
|
уч. 6–7
|
25
|
|
0,125
|
0,373
|
|
0,373
|
25
|
1,25
|
0,266
|
0,8
|
0,213
|
|
|
уч. 7–8
|
25
|
|
0,125
|
0,373
|
|
0,373
|
25
|
1,25
|
0,266
|
2,6
|
0,69
|
|
|
уч. 8-9
|
25
|
|
0,125
|
0,373
|
|
0,373
|
25
|
1,25
|
0,266
|
3
|
0,79
|
|
|
уч. 9-10
|
50
|
|
0,25
|
0,493
|
|
0,493
|
25
|
0,93
|
0,111
|
0,5
|
0,056
|
|
|
уч. 10-11
|
100
|
|
0,5
|
0,678
|
|
0,678
|
32
|
0,73
|
0,0484
|
4,2
|
0,203
|
|
|
уч. 11-ВУ
|
100
|
|
0,5
|
0,678
|
|
0,678
|
32
|
0,73
|
0,0484
|
7
|
0,339
|
|
|
Hl
|
4,57
|
|
- Подбор счетчиков воды
Средний часовой расход воды за сутки максимального водопотребления Т, ч найден по формуле:
где - общая норма расхода воды потребителем в сутки наибольшего потребления, л/сут; U- общее число потребителей в здании, чел.
Q – расчетный расход воды на участке ввода = 0,678 л/с = 2,44 м3/ч.
Принимаем диаметр условного прохода счетчика равным 25 мм, т. к. диаметр ввода равен 32 мм. Гидравлическое сопротивление счётчика S=0,204 м/(м3/ч)2.
Нвод = 0,204·(2,44)2=1,21м.
Потери напора в крыльчатых счетчиках холодной воды не должны превышаться 2.5 м.
- 0пределение требуемого напора в сети
Требуемый напор в месте присоединения к городскому водопроводу при наибольшем хозяйственно-питьевом водопотреблении должен обеспечивать подачу воды на необходимую высоту и свободный нормативный минимальный напор у диктующей точки с учетом всех сопротивлений движений воды на вводе и в сети.
Требуемый напор определяют по формуле (м):
Где - геометрическая высота подъема воды, т.е. превышение оси водоразборного крана над уровнем земли, м
Нгеом = (n-1)·hэт+hдт+(z1-zз)
Z1 – отметка пола первого этажа
Z3 – отметка земли
Hтр=15,1+5,94+1,37+2,5+3=28м
Hтр<Hгар
28м<34м. Следовательно насосная станция не нужна.
- ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВНУТРЕННЕЙ И ДВОРОВОЙ КАНАЛИЗАЦИИ
В здании применяется хозяйственно-бытовая канализация для отвода загрязненных вод. Система канализации состоит из дворовой и внутренней сети.
- Устройство сетевой внутренней канализации
Сеть внутренней хозяйственно-бытовой канализации состоит из отводных линий, стояков, выпусков.
Отводные трубопроводы служат для отвода сточных вод от приемников через сифоны к стоякам. Все отводные линии прокладываются по кратчайшему расстоянию с уклоном в сторону движения сточных вод. Диаметры и уклоны отводных линий назначены в таблице №2.
Таблица №2
|
Тип прибора
|
Диаметр отводной линии
|
Уклон
|
|
Раковина, умывальник
|
50
|
0,035
|
|
Ванна
|
50
|
0,035
|
|
Унитаз
|
100
|
0,020
|
Для присоединения к стоякам отводных трубопроводов, располагаем их по полу подвала. Для устройства ответвлений отводных труб используются косые тройники и крестовины.
Стояки служат для приема сточных вод из отводных труб по всем этажам. Их размещают в местах расположения небольшого количества приборов. Выпуски предназначены для приема и отвода сточных вод от одного или нескольких стояков в дворовую сеть.
Для возможности прочистки труб на сетях бытовой и производственной канализации предусматривается установка ревизий и прочисток. В жилых зданиях высотой более 5-ти этажей ревизии устанавливают не реже, чем через 3 этажа. Высота от пола до центра ревизии должна составлять один метр.
- Устройство сетей дворовой канализации
Наружная канализационная сеть служит для приема сточных вод из выпуска зданий.
Дворовая канализационная сеть принимает сточные воды от отдельных выпусков здания и направляет их в уличную сеть канализации. Дворовую сеть канализации прокладывают параллельно зданиям с возможной наименьшей глубиной заложения по кратчайшему пути куличной сети. При присоединении дворовой сети к уличной за 1,5 метра от красной линии в сторону застройки устраивают контрольный колодец (КК). Расстояния от ближайшего смотрового колодца дворовой канализации до фундамента определяется длиной выпусков и должно быть не менее 3-х метров. Глубина заложения дворовой канализации диктуется отметкой самого заглубленного выпуска, глубиной промерзания грунта, рельефом местности. Минимальная глубина заложения принимается на 0,3 метра меньше глубины промерзания, но не менее 0,7 метра от поверхности земли, чтобы избежать механических повреждений трубы. Дворовая канализационная сеть выполняется из труб диаметром не менее 150мм.
Для осмотра промывки и прочистки дворовых сетей устанавливают смотровые колодцы: в местах присоединения выпусков зданий к дворовой сети; в местах изменения уклонов, диаметров трубопроводов; на прямолинейных участках сети через каждые 35 метров при диаметре 150мм.
Трубопроводы дворовых сетей прокладываются с уклонами, которые обеспечивают само очищающие скорости. Минимальные уклоны принимают для труб диаметром 150мм - 0,008.
Скорость протекания сточной жидкости во внутренних канализационной сети принимается не менее 0,7м/с; для не металлических труб - не более 4м/с. Наполнение канализационных труб диаметром 150мм не должно превышать 0,6 и не должно быть менее 0,3.
- Гидравлический расчет дворовой канализации
Нормы водоотведения для жилых и общественных зданий зависят от назначения зданий, степени их благоустройства, климатических условий и др.
Расчет системы канализации ведется на максимальный секундный расход сточных вод на участках сети:
где - наибольший секундный расход стоков от прибора, л/c;
–величина, зависящая от числа приборов N на расчетном участке сети и от вероятности их действия Р.
=1,6 л/с, =0,3л/с
Вероятность действия приборов определяем по формуле;
U -общее число потребителей
N- общее число санитарно-технических приборов установленных в здании
=15,6 л/ч, =0,3 л/с
P*N=0,018*72=1,296
=1,120
По расчетному расходу сточных вод в таблицах Лукиных [4] определяют диаметр трубопровода, скорость движения сточной жидкости, величину наполнения и уклоны.
D=150 мм, =0,74м/с, i=0,014,
- Профиль дворовой сети канализации
Профиль дворовой сети канализации строится для участков: от выпусков из здания до точки подключения к уличному коллектору.
Начальная глубина заложения лотка трубы канализации:
2,4-0,3+0,15=2,25м
Отметка лотка трубы на выпуске:
ОЛ0=ОЗз-Hmin=340,4-2,25=337,75м
Отметка лотка трубы выпускного колодца:
ОЛ1=ОЛ0-i1l1=337,75-0,02·8,5=337,64м
Отметка лотка трубы 1 колодца сопряжения:
ОЛ2=ОЛ1-i2l2=337,64-0,014·8=336,10м
Отметка лотка трубы 2 колодца сопряжения:
ОЛ2=ОЛ1-i2l2=149,34-0,014·7=149,24м
Отметка лотка трубы городской канализации: 147,00 м
Отметка земли у колодца ГК: 151,50 м
Найдем отметку лотка трубы 2 колодца сопряжения:
ОЛ2’=ОЛгк+i3l3=147,25+0,014·10=147,39м
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Предложенная в курсовом проекте система внутреннего водопровода и канализации жилого многоэтажного здания отвечает всем существующим требованиям. При проектировании внутреннего водопровода, внутренней и дворовой канализации жилого дома в рамках курсовой работы были произведены расчеты и получены следующие выводы:
1. выполнены гидравлические расчеты расходов холодной и горячей воды, а также расходов стоков на выпуске внутренней и участках дворовой канализации;
2. на основании гидравлических расчетов сети внутреннего водопровода холодной и горячей воды определены экономичные диаметры трубопроводов на расчетных участках;
3. так как требуемый напор в наружной водопроводной сети хозяйственно-питьевого водопровода не превышает гарантированного, то запроектирована система водоснабжения здания без повысительной насосной установки;
4. счетчик холодной воды подобран в соответствии с полученным расчётным расходом на вводе в здание: в проекте используется крыльчатый счетчик;
5. при расчете дворовой канализации определены расходы сточных вод от здания, диаметры и глубина заложения трубопроводов.
6. Для отопления ванных комнат предусмотрено устройство полотенцесушителей.
В графическую часть вошли шесть чертежей:
1) план типового этажа (М 1:100),
2) план подвала (М 1:100),
3) аксонометрическая схема внутреннего водопровода (М 1:100),
4) аксонометрическая схема внутренней канализации (М 1:100),
5) генплан участка с коммуникациями (М 1:200),
6) профиль дворовой канализационной сети.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
- Малевская М.Б. Проектирование внутренних систем водоснабжения и канализации здания. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 290500 «Городское строительство и хозяйство» – Иркутск, 2012.-19 с.
- Внутренний водопровод и канализация зданий. Нормы проектирования: СНиП 2.04.01–85*.-Москва: Стройиздат, 2009, -56 с.
- Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. – 6-е издание. – Москва: Стройиздат, 1984. – 116 с.
- Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле академика Н.Н. Павловского. – Стройиздат, 2007. – 151 с.
- Сергеев Ю.С. Санитарно-техническое оборудование зданий. Примеры расчета. 2011.
- Макотрина Л.В. Санитарно-техническое оборудование зданий. Методические указания по выполнению курсового проекта. Иркутск: НИ ИрГТУ, 2009г.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Определение критической глубины и критического уклона.
Для определения критической глубины воспользуемся формулой:
, (2.1)
где wк - площадь живого сечения при критической глубине [м2];
; (2.2)
a - корректив кинетической энергии;
Вк - ширина канала по верху при h=hк [м2] ;
; (2.3)
g - ускорение свободного падения [м/с2];
По формуле 2.2 и 2.3:
(2.4)
Подставляя величину h в формулу 2.4 получим таблицу 2.1.
таблица 2.1
|
№
|
h,м
|
|
|
1
|
0,1
|
0,040
|
|
2
|
0,3
|
1,171
|
|
3
|
0,5
|
5,890
|
|
4
|
0,7
|
17,556
|
|
5
|
0,9
|
40,488
|
|
6
|
1,1
|
80,093
|
|
7
|
1,3
|
142,974
|
|
8
|
1,5
|
237,054
|
|
9
|
1,7
|
371,682
|
|
10
|
1,9
|
557,749
|
|
11
|
1,296
|
141,439
|
Пример расчёта таблицы 2.1.:
Пусть h=0.1 м отсюда по формуле 2.4:
По формуле 2.1 можно найти как:
По таблице 2.1 построим график зависимости(см. рис. 2.1).
Отсюда, =141.32 , следовательно по графику 2.1 находим hк.
hк=1.3 м
Найдём iк по формуле :
; (2.5)
Построение графика удельной энергии сечения
Имеем формулу :
(2.6)
где Э - удельная энергия сечения [м];
Составим таблицу :
таблица2.2
|
№
|
h ,м
|
w,м2
|
V, м2
|
V2/2g
|
Э(h)
|
|
1
|
0,1
|
0,644
|
55,124
|
154,877
|
154,977
|
|
2
|
0,3
|
2,076
|
17,100
|
14,904
|
15,204
|
|
3
|
0,5
|
3,7
|
9,595
|
4,692
|
5,192
|
|
4
|
0,7
|
5,516
|
6,436
|
2,111
|
2,811
|
|
5
|
0,9
|
7,524
|
4,718
|
1,135
|
2,035
|
|
6
|
1,1
|
9,724
|
3,651
|
0,679
|
1,779
|
|
7
|
1,3
|
12,116
|
2,930
|
0,438
|
1,738
|
|
8
|
1,5
|
14,7
|
2,415
|
0,297
|
1,797
|
|
9
|
1,7
|
17,476
|
2,031
|
0,210
|
1,910
|
|
10
|
1,9
|
20,444
|
1,736
|
0,154
|
2,054
|
|
11
|
2,1
|
23,604
|
1,504
|
0,115
|
2,215
|
|
12
|
2,3
|
26,956
|
1,317
|
0,088
|
2,388
|
|
13
|
2,5
|
30,5
|
1,164
|
0,069
|
2,569
|
|
14
|
2,7
|
34,236
|
1,037
|
0,055
|
2,755
|
|
15
|
2,9
|
38,164
|
0,930
|
0,044
|
2,944
|
Пример расчёта таблицы2.2:
По формуле 2.2 находим площадь:
м2
По формуле 2.6:
м
По данным таблицы 2.2 строим график зависимости удельной энергии сечения Э от глубины воды в канале h.
Как видно из таблицы 2.2 Эmin=1,738 м.
Гидравлический расчет малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах