Сельскохозяйственное водоснабжение

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»

Институт дистанционного образования Кафедра «Механизация переработки и хранения Сельскохозяйственной продукции»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Сельскохозяйственное водоснабжение Тюмень — 2014

Водоснабжение.

Водоснабжение, совокупность мероприятий по обеспечению водой различных её потребителей — населения, промышленных предприятий, транспорта и др. Комплекс инженерных сооружений, осуществляющих задачи водоснабжения, называется системой водоснабжения или водопроводом. Все современные системы водоснабжения населённых мест являются централизованными: каждая из них обеспечивает водой большую группу потребителей.

В зависимости от назначения обслуживаемых объектов современные водопроводы подразделяются на коммунальные и производственные (промышленные или с.-хоз предприятия).

Для целей водоснабжения используются природные источники воды: поверхностные — открытые водоёмы (реки, водохранилища, озёра, моря) и подземные (грунтовые и артезианские воды и родники). Для нужд населения наиболее пригодны подземные воды. Однако для снабжения водой больших населённых мест подземных источников часто оказывается недостаточно, а получение из них значительного количеств воды экономически невыгодно. Поэтому для водоснабжения крупных городов и промышленных объектов используют преимущественно поверхностные источники пресной воды. Для получения воды из природных источников, её очистки в соответствии с нуждами потребителей и для подачи к местам потребления служат следующие сооружения: водоприёмные сооружения, насосные станции первого подъёма, подающие воду к местам её очистки; очистные сооружения; сборные резервуары чистой воды; насосные станции второго или последующих подъёмов, подающие очищенную воду в город или на промышленные предприятия; водоводы и водопроводные сети, служащие для подачи воды потребителям. Общая схема водоснабжения может видоизменяться в зависимости от конкретных условий. Водоприёмные сооружения имеют различное устройство в зависимости от вида источников водоснабжения и местных условий. Для приёма поверхностных вод используются речные, водохранилищные, озёрные, морские водоприёмники. Для приёма подземных вод в зависимости от глубины залегания водоносных пластов применяются трубчатые (буровые) колодцы, горизонтальные водосборы, представляющие собой дренажные трубы или галереи, укладываемые в пределах водоносного пласта. Родниковые воды собираются при помощи каптажных сооружений (каменных резервуаров, приёмных камер и др.), располагаемых в месте наиболее интенсивного выхода родниковой воды.

Вода поднимается из подземных источников в большинстве случаев центробежными насосами. Весьма эффективны погружные насосы, опускаемые под уровень воды в колодец вместе с электродвигателем, заключённым в водонепроницаемый кожух. При использовании артезианских (напорных) вод после сооружения колодца уровень воды в нём устанавливается над водоносным пластом. Иногда давление в пласте столь велико, что вода самоизливается из колодца на поверхность земли. Для городских водопроводов, использующих подземные воды, обычно сооружают группу колодцев. Вода из них поступает в сборный резервуар и оттуда подаётся потребителям насосной станцией. Шахтные колодцы применяют при относительно неглубоком залегании подземных вод. В зависимости от глубины шахтных колодцев подъём воды из них может быть осуществлен обычными или погружными насосами. В системах В. населённых мест водоприёмные сооружения всех типов включаются в зону санитарной охраны.

Насосные станции современных систем водоснабжения оборудуются, как правило, центробежными насосами с электрическим приводом, а также регулирующей, предохранительной и контрольно-измерительной аппаратурой. Многие насосные станции имеют телеуправление и полностью автоматизированы.

История водоснабжения насчитывает несколько тысячелетий. Ещё в Древнем Египте для получения подземных вод строились весьма глубокие колодцы, оборудованные простейшими механизмами для подъёма воды, использовались гончарные, деревянные и даже металлические (медные и свинцовые) трубы. В античном Риме имелись уже довольно крупные централизованные системы водоснабжения; сохранились акведуки, служившие для перехода самотёчных водопроводных каналов через овраги и долины. При раскопках в Новгороде был обнаружен водопровод из деревянных труб, время постройки которого относится к концу 11 — началу 12 вв. Имеются сведения о самотёчном водопроводе из гончарных труб, построенном в Грузии в 13 в. В 15 в. был сооружен родниковый водопровод для Московского Кремля. В 1-й половине 18 в. были построены водопроводные сооружения в Петербурге, Петергофе, Царском Селе. В 1804 закончено сооружение первого московского (мытищинского) водопровода, а в 1861 — петербургского городского водопровода. В 1902 вступил в действие новый водопровод Москвы с приёмом воды из Москвы-реки у деревни Рублёво. Всего в дореволюционной России централизованные системы В. имелись в 215 городах (около 20% общего их числа). За годы Советской власти В. получило большое развитие как по числу водопроводов и протяжённости водопроводных линий, так и по количеству воды, подаваемой населению и другим потребителям. К 1968 в СССР число городов, имеющих централизованное В., составляло 1600, а рабочих посёлков — 2520, протяжённость водопроводных линий выросла в 34 раза, а общее количество подаваемой в городские водопроводы воды — приблизительно в 40 раз.

Перечень условных обозначений

Qср_сут — среднесуточное потребление воды, м3/сут;

Qмакс_сут — расход воды в сутки с максимальным водопотреблением, м3/сут;

Qср_ч — среднечасовое потребление воды, м3/ч;

Qмакс_ч — расход воды в час наибольшего водопотребления, м3/ч;

q_уд — удельный путевой расход, л/ (с*м);

q_к — количество воды, входящей в кольцевой участок, л/с;

q_пож — расход воды на противопожарные нужды, л/с;

q_пут — путевой расход, л/с;

Kсут — коэфф. суточной неравномерности;

Kч — коэфф. часовой неравномерности;

L_ij — длина участка сети между т. т. i и j, м;

Lвс, Lн — длина линий всасывания и нагнетания, м;

Hсв — свободный напор, м;

h — потери напора, м;

h_вс — потери напора на линии всасывания, м;

h_нагн — потери напора на линии нагнетания, м;

Dh — неувязка кольцевого участка, м;

d — диаметр трубы, м;

V — скорость движения воды в трубе, м/с;

i — гидравлический уклон;

? — плотность жидкости, кг/м3;

? — кинематическая вязкость, м2/с;

A — удельное сопротивление трубы, c2/м6;

Aн — характеристика трубопроводов насосной станции, с2/м5;

Z — геодезическая отметка, м;

Zк — уровень воды в колодце, м;

Zн — геодезическая отметка установки насоса, м;

Zб — геодезическая отметка подошвы ВБ, м;

? — абсолютная шерoховатость, м;

Re — число Рейнольдса;

Q — производительность насоса, м3/ч;

H — напор насоса, м;

? — к. п. д. насосной установки;

?? — коэф. гидравлического сопротивления трения;

? — коэф. местного сопротивления;

? — площадь «живого сечения», м2;

N — мощность насоса, кВт;

W — объём водонапорной башни, м3;

Hб — высота водонапорной башни, м;

Hi — напор в точке i, м;

BБ — водонапорная башня;

BС — водопроводная сеть.

Данные задания:

Длины участков Число жителей Этажность

L_и-б — 280 м; L_б-о — 340 м; L_о-пр — 290 м; L_п — 100 м L_п-ф -350м.

Степень благоустройства — первая степень водонапорные колонки.

Население 480 человек — 50л/сут. На человека.

Животные:

Коровы 850 голов — 100 л/сут.

Телята до 6-ти месяцев 250 голов — 20 л/сут.

Утки, гуси 7.5 тыс. штук — 2 л/сут.

Лошади 32 головы — 60 л/сут.

Техника:

Автомобили 75 шт. — 0.5 м3 /сут.

Тракторы 70шт. — 0.6 м3/сут

1. Расчет водоснабжения Определение расчетных расходов потребителей Расчет водопотребления производится с целью определения численных значений:

расчётного среднесуточного расхода Q сут.ср.,

расчетного максимального суточного Q сут.макс.,

расчётного максимального часового Q ч. макс. расходов.

Расход воды на объектах водопотребления весьма неравномерен как в течении суток, так и в течении часа.

Неравномерность водопотребления учитывается соответствующими коэффициентами. Среднесуточный расход воды на объекте определяется по формуле:

Qсут.ср=?, м/сут.,

где, q1? норма водопотребления і - ой группы потребителей,

n1 — количество потребителей і - ой группы.

Жители расходуют следующее количество воды:

Qсут.срЖ=?=24 м/сут.,

Расчетный расход в сутки наибольшего водопотребления подсчитывается по формуле:

Qсут.макс.=КсутQсут.ср., м/сут.

где К сут. — коэффициент суточной неравномерности водопотребления,

(для жилищнокоммунального сектора Ксут.=1,2…1,4; для животноводства Ксут.=1,3; для прочих с/х предприятий Ксут.=1,1),

Ксут — 1.2 Qсут. макс — 1.2×24 = 28.8 м3/сут.

Максимальный расчётный часовой расход определяем по формуле:

Qч.макс.=Кч.макс. х Qсут. макс/24, м/сут.,

водопроводный сеть насос потребление где Кч.макс.-максимальный коэффициент часовой неравномерности водопотребления.

Для жилищнокоммунального сектора Кч.макс.- определяется из выражения:

Кч.макс.=?макс.макс.,

где ?макскоэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий и местные условия (?макс=1,2…1,4);

макс., — коэффициент учитывающий количество жителей в населённом пункте (макс.,=2.5)

Кч.макс.= 1.22.5=3

Qч.макс.= ==3.6м/ч,

Qс = Qч.макс. / 3.6 = 1 л/с Животные расходуют:

Ксут = 1.3

Коровы:

Qсут.ср=? =85 м/сут., Qсут. макс = 1.3×85=110.5 м3/сут.

Для животноводческого сектора Кч.макс.=2.5

Qч.макс = = 11.51 м3/ч

Qс = Qч.макс. / 3.6 = 11.51 / 3.6 = 3.2 л/с.

Телята:

Qсут.ср=? =5 м/сут. Qсут. макс = 1.3×5 = 6.5 м3/сут.

Qч.макс = = 0.68 м3/ч

Qс = Qч.макс. / 3.6 = 0.68 / 3.6 = 0.19 л/с.

Утки — гуси:

Qсут.ср=? =15 м/сут. Qсут. макс = 1.3×15 19.5 м3/сут.

Qч.макс = = 2,03 м3/ч

Qс = Qч.макс. / 3.6 = 2,03 / 3.6 = 0.56 л/с.

Лошади:

Qсут.ср=? =1.92 м/сут. Qсут. макс = 1.3×1.92 = 2.5 м3/сут

Qч.макс = = 0,26 м3/ч

Qс = Qч.макс. / 3.6 = 0,26 / 3.6 = 0.07 л/с.

Автомобили расходуют воды на предприятиях

Qсут.срА=?0.5×75 = 37.5 м/сут.,

Qсут.макс — 1.1×37.5 = 41.25 м3/сут.

Кчас — 2

Qч.макс = = 3.44 м3/ч

Qс = Qч.макс. / 3.6 = 3.44 / 3.6 = 3.44 л/с.

Тракторы расходуют воды на предприятиях:

Qсут.срТ= ?75×0.6 = 45 м3/сут.

Qсут.макс — 1.1×45 = 49.50 м3/сут.

Qс = Qч.макс. / 3.6 = 3.44 / 3.6 = 3.44 л/с.

Qч.макс = = 4.13 м3/ч

Qс = Qч.макс. / 3.6 = 4.13 / 3.6 = 1.15 л/с.

? Qс = 1 +3.2 + 0.19 + 0.56 + 0.07 + 0.96 + 1.15 = 7.13 л/с.

? Qс.пр. = 1.15 + 0.96 = 2.11

? Qс.пос.+ф. = 1 + 3.2 + 0.19 + 0.56 + 0.07 = 5.02

? Qс.ф. = 3.2 + 0.19 + 0.56 + 0.07 = 4.02

2. Расчет водопроводной сети

1. Определение расчетных расходов на участках водопроводной сети.

Расчетный расход, протекающий через данный участок магистрали, складывается из транзитного расхода qтр, идущего для питания последующих участков, путевого расхода qп, отдаваемого каждым участком потребителям, и сосредоточенного (узлового) расхода qсоср, забираемого непосредственно в узле.

Если на участке трубопровода производится непрерывная раздача воды, то расчетный расход принимается равным:

Q=Q_тр+0,55*Q_пут,

где Q_тр — транзитный расход, проходящий по участку трубопровода, л/с;

Q_пут — путевой расход на участке, л/с

Q_расч=0+0,55*17=9,35

м Где Q_расч— расчетный расход, л/с;

v_э— экономическая скорость движения воды в трубах, м/с

106.56мм

= 66.98 мм

= 96 мм

= 86 мм

Скорость движения воды при пожаре определяем по вормуле:

V = (4 х (Qрасч + Qпож) х 10³) / 3.14 х d²

Qпож — 5л/с

Vпож.пос. = (4 х (5.02 + 5) х 1000) / 3.14×10 000 = 1.28 м/с

Vпож.ф. = (4 х (4.02 + 5) х 1000) / 3.14×10 000 = 1.15 м/с

Vпож.пр. = (4 х (2.11 + 5) х 1000) / 3.14×5652 = 1.61 м/с

Vпож. Общ. = (4х (7.13 + 5) х 1000) / 3.14×10 000 = 1.09 м/с Потери напора по длине на отдельных участках:

h и-б = A x B x l x 10⁶

h и-б: А = 76, В = 1.03, l = 280 Q = 7.13

h и-б = 76×1.03×280×0.713×10 = 1.11

h б-о, А = 835, В = 1.08, l = 290, Q = 7.13

h б-о 835×1.08×290×0.211×10 = 1.16

h пос: А=214 В=1.06 l=100 Q=5.02

h пос: 214×1.06×100×5.02×10 =0.57

h п-ф: А=214, В=1.06, l = 350, Q=4.02

h п-ф 214×1.06×350×0.402×10 = 1.28

Высота напорного резервуара.

Hб = ?h + hсв — (Zб — Zб)

?h = 6.56, Zб = 116

Нброст = 10 м.

?h₁ = 1.33 — суммарные потери в конце первого участка.

Z₁ — высотная отметка местности

hсв = Hброст — ?h₁ +(Zб — Z₁) = 10 — 1.33 + (116 — 112) = 4.67

Hб = 6.56 + 1.33 — (116 — 112) = 3.89

3. Определение емкости напорного бака и выбор водонапорной башни Заполним таблицу 2.13 Потребление воды в зависимости от времени суток. Определим суточную потребность воды — 258.54 м3/сут. Объем бака выберем из расчета 17.5% от суточного потребления.

258.54×17.5% = 43.95 м3

4. Выбор насоса

Q_н=Qсут.мак/Т= 258.54 / 24 = 10.77 м3/ч

Список литературы

Лит.: Фальковский Н. И., История водоснабжения в России, М. — Л., 1947; Конюшков А. М., Водоснабжение предприятий тяжелой промышленности, М., 1950; Покровский В. Н., Водоснабжение тепловых электростанций, М. — Л., 1950; Оводов В. С., Сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение, 2 изд., М., 1960; Руководство по коммунальной гигиене, т. 2, М., 1962; Абрамов Н. Н., Водоснабжение, М., 1967.

Н. Н. Абрамов.