Водоснабжение и водоотведение, их расчёт - Задача. Определение расчетного расхода воды Часовой расход воды формула

Страница 1

Вероятность действия приборов:

qс hr,u – расход воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления, принимается по приложению 3 СНиП 2.04.01-85.(qс hr,u =5,6)

q0 – общий расход воды, л/с, санитарно-техническим прибором

(арматурой). принимается по приложению 2 СНиП 2.04.01-85.

U – число потребителей в здании.

N – общее число приборов, обслуживающих потребителей.

Секундный расход воды и стояков на расчетном участке:

q0 – секундный расход воды мойки со смесителем

α - коэффициент, определяемый согласно приложению №4 , в зависимости от общего числа приборов N на расчетном участке сети и вероятности их действия Р

Все расчетные данные, а также вычисленные значения потерь напора на расчетных участках заносятся в таблицу3:

Пример(для участка0-1) ;

PN=0,04, то а=0,256; q=5*0,18*0,256=0,23;

Этому расходу соот-ет труба диам. равное 15мм; V=1,18; i=0,36; Li=0,108

Результаты р

асчета сети внутреннего холодного водопровода

Вероятность использования санитарно-технических приборов

= = 0,034105

Максимальный часовой расход:

qhr =0,005 q0,hr ahr = 0,005*190*1,437 = 1,36515м3/час

где, q0,hr – максимальный часовой расход сантехнических приборов принимаемый согласно обязательному приложению 3. ahr – коэффициент следует принимать по табл. 2 приложения №4 .

Суточный расход воды

8,25 м3/сут

норма расхода холодной воды, л, потребителем в сутки (смену) наибольшего водопотребления,

Ui - число водопотребителей расчетного дома.

Подбор водомера

На вводе данного проектируемого здания водопровода устанавливается водомерный узел для учета расхода воды здания. Счетчики воды устанавливают на вводах трубопровода холодного и горячего водоснабжения.

Средний часовой расход воды за период (сутки) максимального водопотребления:

0.446875 м3/час

где К – коэффициент суточной неравномерности, (К= 1,1 – 1,3)

T- расчетное время, ч, потребления воды (сутки, смена)

Потери напора в счетчиках при расчетном секундном расходе воды

h = S q2 = 1,3 * 0,692 = 0,61893 м.

S – гидравлическое сопротивление счетчика, принимаемое согласно таблицы приложения 2. (для Ø 32 S=1,3)

Определение требуемого напора

Для того, чтобы определить требуемый напор во внутренней сети водопровода здания учитывают геометрическую высоту подачи воды, все возможные потери напора, а также рабочий напор в диктующей водоразборной точке.

где – геометрическая высота подачи воды от оси насоса до расчетного санитарно – технического прибора, м;

Средний за год суточный расход воды ,м 3 /сут, определяется по формуле

Т.к. для района А степень санитарно-технического оборудования зданий равна 5, то суточная норма водопотребления для этого района по равна 180 л/сут, а для района Б степень санитарно-технического оборудования зданий равна 6, следовательно, суточная норма водопотребления для этого района по равная 210 л/сут.

1.2.2 Определение расчетного расхода воды

Расчетныйрасход воды в сутки наибольшего водопотребления ,м 3 /сут, определяют по формуле

С учётом всего выше перечисленного получаем

Расчетныйрасход воды в сутки наименьшего водопотребления ,м 3 /сут, определяют по формуле

С учётом всего выше перечисленного получаем

1.2.3 Определение расчетного часового расхода воды

Максимальный и минимальный расчетный часовые расход воды , м 3 /ч и, м 3 /ч определяются по формулам

,

,

Коэффициенты часовой неравномерности к час. макс., к час. мин. определяются по формулам

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход.

Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять расчет пропускной способности трубы в зависимости от ее диаметра рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода. Полученные данные определяют ключевые параметры не только домашней, но и промышленной магистрали. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора

ВНИМАНИЕ! Чтобы правильно посчитать, необходимо обратить внимание, что 1кгс/см2 = 1 атмосфере; 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм; 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д. Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)

Введите параметры для расчёта:

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера . Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Смотреть видео

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Внешний объем трубного сортамента (мм)

Примерное количество воды, которое получают в литрах за минуту

Примерное количество воды, исчисляемое в м3 за час

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Смотреть видео

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V

В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами. d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.

Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления . Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.

А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Определение стока маловодных лет и минимальных расходов весьма важно как при использовании рек в естественном состоянии так и при регулировании рек для ряда отраслей водного хозяйства-гидроэнергетики, судоходства, водоснабжения и орошения.

Для определения минимальных расходов воды рек используются данные наблюдений по стоку за зимний и летне-осенний сезоны. При этом под летне-осенним сезоном понимается период от конца весеннего половодья до начала ледовых явлении на реках рассматриваемой территории; за зимний сезон принимается период от начала появления ледовых явлений на реках до начала весеннего половодья. В случае отсутствия ледовых явлений за зимний сезон принимается период от средней даты устойчивого перехода температуры воздуха через 0° в сторону понижения до начала весеннего половодья.

Основной расчетной характеристикой является минимальный средний месячный расход воды, наблюдающийся в меженный период зимнего или летне-осеннего сезона. В случае если меженный период является коротким (меньшим двух месяцев) или прерывистым (состоит из нескольких периодов, разделенных паводками), вместо среднего месячного расхода воды используется средний расход воды за 30 суток с наименьшим стоком (не календарный месяц).

Он определяется следующим образом: строятся гидрографы стока исследуемой реки за каждый год за весь период наблюдений (необходимость такого построения определяется сложностью режима стока реки, что устанавливается путем анализа таблиц ежедневных расходов воды); на гидрографе определяется участок с наименьшими расходами воды в данном сезоне продолжительностью 30 суток и по таблицам ежедневных расходов воды производится подсчет среднего расхода воды за выбранный период.

В случае если для рек данного района характерно наличие длительного меженного периода, прерываемого только в многоводные годы значительными паводками, т.е. когда меженный период является коротким, вместо 30-дневного периода в такие годы используется и более короткий период, но не менее 25-23 суток, чтобы исключить влияние паводков. Если длительные беспаводочные периоды наблюдаются редко, в расчет вводится величина минимального стока, определенная за 23-30 суток с наименьшим стоком. Такой режим характерен для рек с коротким и неустойчивым меженным периодом. Длительность периода минимального стока определяется величиной паводков, предшествующих периоду наименьшего стока и следующих за ним.

Средний за период наблюдений минимальный расход воды определяется как среднее арифметическое из имеющегося ряда фактических данных о стоке. При этом в случае определения минимального 30-дневного расхода воды средняя величина рассчитывается независимо от того, имеются в ряду наблюдений только 30-дневные величины или с сокращенным периодом - 25-23-дневные. Средняя многолетняя величина минимального стока считается достаточно надежной, если ее средняя квадратическая ошибка σ n , определяемая по формуле , составляет не более ±15%. Если значение σ n превышает допустимую величину, необходимо удлинить ряд наблюдений методом аналогии. При выборе реки-аналога используются гидрогеологические описания и карты изучаемого района, а также карты районов для определения минимального стока на малых реках. При отсутствии аналога расчет производится по методу определения минимального стока на реках с отсутствием гидрометрических наблюдений.

Наиболее обоснованными являются карты Л. Н. Попова (рис 4.1 и 4.2), составленные им для среднемесячных минимальных летних и зимних модулей стока. Картами можно пользоваться при предварительных расчетах для площадей бассейнов более 2000 км 2 . Средняя ошибка при определении минимального стока, по мнению автора, равна ±12,0-14%. При сложных геологических условиях эта ошибка может оказаться значительно большей.

При достаточном ряде наблюдений можно составить кривые обеспеченности. Для пересыхающих рек М. Э. Шевелев рекомендует принимать C s min =0 (для рек южной полосы и рек малых бассейнов), а для бассейнов, покрытых растительностью, C s min = =2 C υ min . Для пересыхающих рек рекомендуется принимать C s min от 2C υ min до ЗC υ min . В зависимости от величины C υ годового стока C s min принимают от 1,5 C v до 2 C v .

При недостаточном ряде наблюдений производят удлинение этого ряда по реке-аналогу. При кратковременных наблюдениях (один -два года) в правильности выбора аналога убеждаются определением в хронологическом порядке отношения расходов грунтового питания Q a реки-аналога и расходов Q рассматриваемой реки:

(4.1)

Если в течение нескольких месяцев эти отношения постоянны или близки между собой, то условия грунтового питания обеих рек считают одинаковыми.

.

Рис. 4.1. Изолинии среднемесячных минимальных модулей стока за летний период, л/сек·см ² (по Л. Н. Попову)

Тогда при определении минимумов расчетной обеспеченности поступают следующим образом:

1) для тех месяцев, у которых определялись указанные коэффициенты К, определяют средний из среднемесячных для расчетного створа расход Q p и средний расход Q a реки-аналога;

вычисляют по Q cp , C v и C s минимальные месячные расходы расчетной обеспеченности реки-аналога, например, Q 95% и Q 97% ;

берут отношения

и
(4.2)

Расчетные минимальные месячные расходы в рассматриваемом створе определяют при помощи полученных величин Qp и коэффи­циентов С 95% и C 97% :

(4.3)

(4.4)

Рис. 4.2. Изолинии среднемесячных минимальных модулей стока за зимний период, л/сек·км 2 (по Л. Н. Попову)

Если по расчетному створу имеется два-три года наблюдений над минимальным стоком, то указанным способом определяют Q 95% и Q 97% для каждого года в отдельности и в качестве расчетного для каждой обеспеченности принимают средний из расходов, установленных за эти годы.

Минимальные расходы воды расчетной обеспеченности определяются методом, аналогичным определению средних годовых расходов. Построение кривых обеспеченности производится отдельно для зимнего и летне-осеннего периодов. Если в составе ряда минимальных расходов воды имеются нулевые значения вследствие пересыхания или промерзания реки, величина C v определяется графо-аналитическим способом по эмпирической кривой обеспеченности.

Пример 4.1. Определить минимальные средние месячные расходы воды на р. Печа у д. Падун (Кольский полуостров) в зимний и летне-осенний сезоны, обеспеченные на 90%. Сведения о стоке исследуемой реки имеются с 1933 по 1965 г. Анализ водного режима реки показывает, что в зимний сезон меженный период является продолжительным и устойчивым, в то время как в летне-осенний сезон он довольно часто нарушается дождевыми паводками, являясь прерывистым или коротким. Поэтому в зимний сезон используется величина минимального расхода воды, среднего за календарный месяц, а в летне-осенний сезон в многоводные годы производится сдвижка по времени и, вместо календарного среднего месячного, используется средний расход воды за 30 суток с наименьшим стоком. Результаты произведенной выборкиминимальных средних месячных (30-дневных) расходов воды за зимний и летне-осенний сезоны приведены в таблица 4.1.

Таблица 4.1

Минимальные средние месячные (30-дневные) расходы воды р. Печау д. Падун

* Расход воды, определенный со сдвижкой по времени, т. е. за период наименьшего стока продолжительностью 30–23 дня.

Исходя из данных этой таблицы, для зимнего сезона получаем следующие параметры, необходимые для построения кривой обеспеченности: Q=3,45 м³/сек, Cv=0,23 при σ n =4,8%. Эмпирическим точкам соответствует теоретическая кривая при Cs = 2Cv. Тогда искомая величина Q 90% будет равна 2,4 м 3 /сек.

В летне-осенний сезон величина среднего многолетнего минимального 30-дневного расхода воды составляет 13,3 м 3 /сек, что на 14% меньше величины, определенной по календарным месяцам без сдвижки по времени. Значения других параметров следующие: Сv = 0,41; σ n =7,1%, т.е. в пределах допустимой ошибки. Эмпирической кривой, построенной на клетчатке вероятности, наиболее соответствует теоретическая биномиальная кривая при Сs = 2Сv. Искомая величина минимального 30-дневного расхода воды обеспеченностью 90% составляет 6,94 м 3 /сек.

Пример 4.2.

Определить минимальные средние месячные расходы воды в зимний и летне-осенний сезоны, обеспеченные на 5, 15, 25, 75, 90, 99 %. Сведения о стоке исследуемой реки имеются с 1963 по 1995 г. Результаты произведенной выборки минимальных средних месячных (30-дневных) расходов воды за зимний и летне-осенний сезоны приведены в таблица 4.2.

Таблица 4.2

Минимальные средние месячные (30-дневные) расходы воды реки

Для определения максимального секундного расхода воды поселка необходимо сначала найти ординаты суммарного часового графика водопотребления. Распределение суточных максимальных расходов воды по часам суток (в %) принимается в зависимости от коэффициентов часовой неравномерности. Коэффициент часовой неравномерности принимается по приложению 6 .

Для коммунального сектора коэффициент часовой неравномерности водопотребления рекомендуется определить только по максимальному значению

К ч.мах =a мах · b мах; (1.9)

где: a ма x - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий, принимается a ма x =1,2-1,4; β мах - коэффициент, учитывающий количество жителей, в населенном пункте, принимают по приложению 5.

Для населения, пользующегося водоразборными колодцами (табл. 1.1. - 4400 чел) согласно приложению 5

К ч.макс. = 1,4 · 1,5 = 2,1

Для населения, проживающего в благоустроенных домах (табл.1.1. - 4500 чел.)

К ч.макс = 1,4 · 1,5 = 2,1

Среднее значение К ч.макс =

Окончательно можно принять К ч.макс = 2,1

По величине К ч.макс = 2,1 подбирается типовой график распределения воды по часам суток в коммунальном секторе (см. приложение 6).

Распределение расходов воды по часам суток в коммунальном секторе определяется в зависимости от величины коэффициента часовой неравномерности водопотребления К ч.

Предприятие работает в две смены с 7 до 23 часов. Вода на технологические нужды расходуется равномерно по 6,25 % в час от расчетного суточного расхода воды предприятия.

Таблица 1.3

Распределение расходов воды по часам суток.

В животноводческом комплексе, К ч =2,50. Распределение расходов воды по часам суток в животноводческом комплексе принято по приложению 6.

Распределение расходов воды по часам суток прачечной и баней принимается из расчета их работы в сутки с 8 до 24 часов.

Полив зеленных насаждений производится равномерно два раза в сутки: с 6 до 9 часов и с 17 до 20 часов (см. таб. 1.3).

Больница работает круглосуточно.

Все расчеты по определению часовых расходов воды в поселке сводятся в таблицу 1.3.

При вычислении таблицы 1.3 необходимо контролировать подсчеты. Так итог граф З, в таблице должен быть равен расчетному максимальному суточному расходу воды коммунального сектора (1841,64 м 3 /сут) - итог графы 7 равен суточному расходу воды на полив зеленных насаждений. Итог графы 9, равен расчетному максимальному суточному расходу в животноводческом комплексе 390 м 3 /сут. Итог графы 12, табл. 1.3 равен расчетному суточному расходу воды населенного пункта 257,64 м 3 /сут.

На основании табл. 1.3 по данным графы 1, 13 строится сводный суточный график водопотребления в % от расчетного расхода воды в сутки наибольшего водопотребления (рис. 1.1)

Рис.1.2. Сводный суточный график водопотребления в населенном пункте и совмещенный график водопотребления и работы насосной станции: Р-% от максимального суточного расхода воды; Т–часы суток; Р"–ординаты интегральной кривой; 1–график водопотребления в населенном пункте; 2-интегральная кривая водопотребления; 3 – график работы насосной станции 2-го подъема с 4 до 23 часов; И=5,7, Н=5,2 – соответственно избыток и недостаток воды; 4- график работы насосной станции при 24 часовом режиме, И"= 16%, Н"=5%.

Максимальный секундный расход q с.макс. в л/с равен

; (1.10)

л/с

Cекундный путевой расход q c . пут.сети включающий расход коммунального сектора q c .ком и расход на полив зеленых насаждений q c .пзн:

л/с,

где л/с; л/с;