Водоснабжение поселка
ВВЕДЕНИЕ
Современные инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения выполняют весь комплекс мероприятий по обеспечению хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения, включающий: добычу воды из различных источников, доведения ее качества до норм, заданных потребителем, подъем воды, транспортирование воды от источников до мест потребления и распределения ее между водопотребителями.
Для нужд современных городов, промышленных хозяйств и предприятий необходимо огромное количество воды, строго соответствующей по своему качеству требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» или технологии производств. Для решения этой важной народнохозяйственной задачи требуется тщательный выбор источников водоснабжения, организация охраны их от загрязнения, строительства очистных сооружений. Важной водохозяйственной задачей является проведение широких комплексных мероприятий по защите от загрязнения почвы, воздуха и воды, по оздоровлению рек и целых бассейнов.
Уделяется вопросам снижения стоимости строительно-монтажных работ, экономии металла, энергетических ресурсов и дефицитов материалов, к улучшению качества строительства, индустриализации и повышению надежности. Это достигается путем повышения производительности труда, широкого внедрения комплексной механизации, использование сборных железобетонных конструкций, применение не металлических труб, оптимизация режима эксплуатации сооружений.
Данный проект системы водоснабжения включает расчет и взаимоувязку различных сооружений и устройств (скважинного водозабора, водонапорная башня, резервуар чистой воды, насосная станция), наибольшую протяженность из которой имеют распределительные сети трубопроводов.
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Расположение объекта водоснабжения
В настоящем проекте рассматривается водоснабжение поселка Прохладный Ставропольского края.
Населенный пункт расположен на расстоянии 16,00 км севернее от районного центра - города Ставрополя, и на расстоянии 306,00 км восточнее краевого центра - города Краснодара.
1.2 Материалы, положенные в основу дипломного проекта
Проект системы водоснабжения поселка Прохладный Ставропольского края составлен на основании следующих материалов:
-задание на проектирование системы водоснабжения поселка Прохладный Ставропольского края;
топографическая съемка местности;
материалы инженерно-геологических, гидрогеологических и почвенных изысканий;
материалы по климатическим данным, присущим зоне проектирования системы водоснабжения;
ведомость водопотребителей.
1.3 Характеристика объекта водоснабжения
Территория поселка Прохладный Ставропольского края делится на жилую и производственную зоны. В юго-западной части населенного пункта находится молочно-товарная ферма (МТФ) и молочный завод, в северо-западной части населенного пункта находится свинотоварная ферма (СТФ) и мясокомбинат. Животноводство в данном населенном пункте является основным производственным направлением.
Современная жилищная застройка представлена в основном двухэтажными и индивидуальными (частными) домами.
Жилая застройка представляет собой прямоугольную сетку улиц.
Санитарно-гигиенические требования по состоянию территории соответствуют нормам и стандартам.
Зеленые насаждения общего пользования представлены в населенном пункте в виде: природного парка, цветников и древесной растительностью. На приусадебных участках имеются фруктовые сады и виноградники.
2. ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ УСЛОВИЯ ОБЪЕКТА ВОДОСНАБЖЕНИЯ
2.1 Климат
Ставропольский край расположен в зоне умеренно-континентального климата, преобладают ветра восточного и западного направления. Климатический режим в течение года существенно меняется, метеорологические сезоны года, как правило, не совпадают с календарными.
Зима на преобладающей части территории короткая и неустойчивая. Самый холодный месяц зимы -январь, средняя температура воздуха, которого составляет 4-5 С. Экстремальные температуры могут достигать больших значений. Так, минимальные температуры по всей территории края (кроме Кисловодска) опускаются ниже - 30 С. Самая низкая температура, отмеченная в крае - 38 С. Максимальные температуры зимой могут достигать +12С.
Среди зимы ежегодно наблюдаются оттепели с температурами воздуха до 5-10 С, иногда вызывающими сход снежного покрова. Снег появляется на большей части территории обычно в конце ноября - начале декабря, а устойчивый снежны покров образуется во второй половине декабря. В восточных районах более чем 50% зим снежны покров неустойчив, число дней с оттепелью за зиму достигает здесь 30-60.
Снежный покров в равнинной части территории невысокий. Средняя, из наибольших высот за зиму, в восточных районах края составляет 10 см и менее. К западу и в предгорьях высота снежного покрова увеличивается до 15-20 см, в горах- до 50 см и более.
Весна наступает почти повсеместно в первой декаде марта, в предгорьях на высоте 1200-1500 м - во второй половине марта, в горах на высоте более 2000 м- в апреле и позднее. К этому времени разрушается устойчивый снежный покров, на равнинной территории к концу марта он полностью сходит. Полное оттаивание почвы также наблюдается в марте, реже - в феврале.
В конце марта - первой пятидневки апреля на равнинной территории наступает устойчивый переход температуры воздуха через 5 С в сторону повышения, а во второй декаде апреля прекращаются последние заморозки воздуха.
Нарастание тепла весной идет очень быстро, уже к концу второй - началу третьей декад апреля температура воздуха устойчиво переходит в 10 предел.
Лето, на большей части территории наступает в первой декаде мая. На равнинах оно жаркое, сухое, в предгорьях -прохладное. Средняя месячная температура воздуха в июле, самом теплом месяце года, на равнинной части территории составляет +23-25 С. Лето на Ставрополье продолжительное: около 140 дней. Максимальная температура +44 С.
Преобладающее направление ветра - западное и восточное. Средняя скорость ветра составляет 2-5 м/с, максимальная скорость достигает 30-40 м/с.
Осень на равнинной части территории наступает в третьей декаде сентября, в предгорных районах и на Ставропольской возвышенности - на 10-15 дней раньше. Начало осени характеризуется устойчиво теплой и солнечной погодой. В средине октября температура воздуха переходит через 10 С в сторону понижения, заканчивается активная вегетация сельскохозяйственных культур.
В последних числах ноября - первой декаде декабря ( в горах во второй половине ноября и раньше) наступает зима. На преобладающей части территории она короткая (2,5-3 месяца) и неустойчивая. В предгорных и горных районах с увеличением высоты места продолжительность зимы увеличивается. В горах на высоте 4500 м зима господствует постоянно.
Распределение осадков по территории края не равномерно, особенно в горных районах, где на величину осадков влияет высота и экспозиция склонов. Количество осадков за год уменьшается с юга на север и с запада на восток и составляет в юго-восточных районах края 350-500 мм, на Ставропольскй возвышенности - 600 мм, в предгорьях - 600-800 мм. Максимум осадков наблюдается летом. Продолжительность вегетационного периода - 180-185 дней.
2.2 Рельеф
Рельеф Ставропольского края является столообразным останцом Ставропольской возвышенности, занимающей обширную территорию Предкавказья на юге Восточно-Европейской равнины. На юго-западе возвышенность ограничена долиной р. Кубани, на востоке рекой Кумой, на севере - Кумо-Манычской впадиной. Глубокими эрозионными врезами она расчленена на ряд отдельных столовых гор, называемых высотами: Прикалаусские, Бешпагирские, Ставропольские. Абсолютные отметки высот изменяются в пределах от 660 до 350 м.
Рельеф Ставропольского края сформировался под воздействием тектонических движений Ставропольского свода, находящегося в зоне Транскавказского поднятия, и эрозионных процессов.
Горный массив наклонен к северо-востоку и спускается ступенями в Юго-Западном направлении. Наибольшая высота 650 м над уровнем моря находится на юго-западе, а самые низкие точки отмечены в долинах рек в нижней части и достигают 350 м над уровнем моря. Таким образом, перепад высот с юго-запада на северо-восток составляет более 300 метров.
Верхняя часть горного массива Ставропольского края - самая древняя часть рельефа и рассматривается геологом Б.Л. Годзевичем как реликтовый фрагмент дна Среднесарматского моря, поднятый, деформированный и измененный экзогенными процессами. Крепостная гора располагаются также на верхнем ярусе рельефа, на позднеплиоценовой поверхности выравнивания, подстилаемой карабинским известняком-ракушечником, на втором ярусе (акчагыльской) поверхности выравнивания, бронированной мергелем и кара-бинскими известняками.
Ниже, на третьем ярусе, соответствующем апшеронской поверхности выравнивания, на мамайском нижнесарматском горизонте известняков находятся нижние части долины р. Мамайки.
Еще более низкие уровни миоцена - конкский, караганский, чокракский горизонты и майкопская серия - прослеживаются в Сенгилеевской котловине в обнажениях балки Вишневой.
Горный массив Ставропольского края сложен мезозойско-кайнозойскими осадочными породами, представляющими собой чехол молодой эпигерцинской Скифской плиты. Складчатый фундамент погружен на абсолютные глубины 1600-1700 м. Он сложен смятыми в складки осадочно-метаморфическими толщами, местами пронизанными телами гранитов и других магматических пород. Это остаток гор, возникших во время герцинского горообразования, а затем разрушенных в более поздние геологические периоды.
На складчатом фундаменте залегает мезозойско-кайнозойский осадочный чехол, представленный морскими и континентальными отложениями: песками, глинами, известняками, суглинками.
Нижний ярус осадочного чехла имеет юрский, меловой и нижне- и среднепалеогеновый возраст, это карбонатные, морские и терригенные отложения. Средний ярус сформировался при постепенном отступлении и обмелении моря, состоит из морских глин, известняков, песков, мергелей. Верхний ярус представлен морскими отложениями среднего миоцена и континентальными верхненеогеновыми и четвертичными глинами, песками, суглинками.
В основании лежат глины майкопского нижнего миоцена - олигоцена. Они обнажаются в нижней части котловины Сенгилеевского озера и имеют коричнево-серый цвет, листоватые с включениями сферосидеритов. Мощность майкопской толщи около 600 м. Выше располагаются толщи глин, алевролитов, мшанковых известняков, мергелей, песков и конгломератов тортонского яруса, среднего миоцена, включающего слои чокракского, караганского, конкского горизонтов. Они составляют в общей сложности мощностью около 180 м ,они обнажены также в Сенгилеевской котловине.
Рисунок 1.-Геологический разрез территории Ставропольского края
Над ними залегает 45-55 м глин с темными прослоями мергеля и известняка, относящихся к нижнесарматскому подъярусу среднего миоцена. Выше 10 метров составляют плотные мергели, глины, известняки мамайского горизонта, относящегося к среднему сармату. Их можно увидеть в обнажениях долин среднего течения рек Мамайки, Мутнянки, Желобовки.
Затем идет 40-метровая толща глин с линзами мергеля и включениями гипса крипитомактрового горизонта. Венчает морские отложения ставропольская толща среднего сармата до 25 м мощности. Она представлена кара-бинскими известняками, бронирующими горный массив. Выше - фортшта-дтские пески с прослоями глин, мергелей, ракушечника.
Верхний холоднородниковский горизонт Ставропольской свиты сложен известняками, песчаниками и песками.
Сверху над этими морскими отложениями во многих местах встречается осадочный комплекс континентальных отложений, представленный элювиально-делювиальными, речными и озерноиолотными отложениями. Речные отложения представлены песками, галькой, гравием, валунами из местных пород.
Современное развитие рельефа Ставропольского края в настоящее время поднимается со скоростью в среднем на 3-4 мм/год. Об этом свидетельствуют глубокие врезы оврагов и рек. Зарегистрированы землетрясения, достигавшие 5-7 баллов по 12-балльной шкале.
На рельеф действуют и внешние агенты - поверхностные и подземные воды, ветер, колебания температуры, деятельность человека.
водозаборный скважина трассировка поселок
3. РАСЧЕТ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ
3.1 Состав и количество водопотребителей
При проектировании систем водоснабжения любого объекта, прежде всего, должно быть определено: сколько воды и какого качества требуется подавать данному водопотребителю. Для решения этой задачи необходимо с возможной полнотой учесть все категории водопотребителей и установить их требования к количеству и качеству подаваемой им воды.
При расчете водопотребления в сельской местности всех водопотребителей можно разделить на три сектора:
1)Коммунальный сектор (население, больницы, бани, полив газонов, цветников, зеленых насаждений, скот, птица в личном пользовании).
2)Животноводческий сектор (животноводческие комплексы, молочно-товарные фермы).
)Производственный сектор (заводы по переработке сельскохозяйственных продуктов, кирпичные и т.д.).
Определение количества требуемой водопотребителю воды является весьма ответственной задачей при проектировании систем водоснабжения.
Для каждой группы водопотребителей существует определенные нормы потребителей воды, определяемые по ВНТП-Н-97.
Эти нормы водопотребления, состав водопотребителей и расчет среднесуточных расходов в течение года приведены в таблице 3.1.
Среднесуточный расход определяется по формуле (3.1)
(3.1)
- среднесуточный расход группы водопотребителей, м3/сут;
- количество водопотребителей на конец расчетного периода;
- суточная норма водопотребления, л/сут.
Таблица 3.1 - Определение среднесуточного расхода воды
№ п/пВодопотребителиЕдиница измеренияКоличество водопотребителей, пНормы водопотребления, Средний суточный расход, Коммунальный сектор1Население, живущее в домах, оборудованных внутренним водоводом с ванными и местными водонагревателями1 житель800045017002Население, получающее воду из колонок1 житель400050200,03Баня1 посетитель15018027,04Больница1 койка10020020,05Детский сад1 ребенок20021,54,36Школа1учащий-ся200104,07Дом культуры1 посетитель2008,61,728Административное здание1 работающий70120,84Итого по коммунальному сектору1957,86Животноводческий сектор17Коровы молочные (МТФ)1 голова41010041,018Коровы мясные (МТФ)1 голова150070105,0Продолжение таблицы 3.119Быки и нетели1 голова3600,1820Свиньи (СТФ)1 голова300060180,0Итого по животноводческому сектору326,18Производственный сектор21Молочный завод1 т. продукции207,5150,022Мясокомбинат1 т. продукции5315,024Хлебопекарня1 т. продукции5315,025Автотракторный гаражштук501,575,0Итого по производственному сектору340,0Всего по п. Прохладный Ставропольского края2624,0
3.2 Режим водопотребления
Для того чтобы система водоснабжения надежно обеспечивала потребителей водой в любое время года, ее рассчитывают по максимальному расходу с учетом коэффициента суточной неравномерности .
Анализ неравномерности водопотребления в течение суток в действующих водопроводах позволяет выявить фактические коэффициенты неравномерности водопотребления в отдельные часы суток и рекомендовать численные значения таких коэффициентов для определения вероятных значений наибольших и наименьших часовых расходов воды в проектируемых системах водоснабжения. В соответствии со СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», для сельских населенных пунктов в пределах Российской Федерации, коэффициенты суточной неравномерности принимают:
для коммунального сектора ;
для животноводческого сектора ;
для производственного сектора .
Максимальные суточные расходы секторов п. Прохладный Ставропольского края определяются по формуле (3.2)
;(3.2)
- максимальный суточный расход соответствующего сектора, м3/сут;
- средний суточный расход соответствующего сектора, который берется из таблицы 3.1.
Определяем максимальные суточные расходы каждого из секторов п. Прохладный Ставропольского края
;
;
.
Максимальный суточный расход п. Прохладный Ставропольского края будет определяться по формуле (3.3)
,(3.3)
- максимальный суточный расход п. Прохладный Ставропольского края , м3/сут.
Определяем максимальный суточный расход п. Прохладный Ставропольского края
;
Средний часовой расход п. Прохладный Ставропольского края (3.4)
,(3.4)
- средний часовой расход п. Прохладный Ставропольского края , м3/сут.
- максимальный суточный расход п. Прохладный Ставропольского края , м3/сут.
Определяем средний часовой расход п. Прохладный Ставропольского края
;
При определении максимальных секундных расходов поселка можно использовать типовые графики или таблицы распределения воды по часам суток.
Необходимо определить, как распределяется вода по часам суток в процентах от общего конкретного расхода. Для этого рассчитываются коэффициенты секторов ?К, ?Ж и ?ПР, которые показывают, какую часть составляет расход сектора от расхода всего поселка. Коэффициенты секторов определяются по формуле (3.5)
;(3.5)
- максимальный суточный расход данного сектора, м3/сут;
- максимальный суточный расход п. Прохладный Ставропольского края, м3/сут.
Определяем коэффициенты каждого из секторов
;
;
.
Правильность вычислений заключается в том, что сумма определенных коэффициентов должна быть равна 1,00, то есть
Для построения среднесуточного графика водопотребления всеми секторами ординаты их часовых расходов выражаем в процентах от суммарного суточного расхода воды.
Подсчеты часовых расходов воды отдельными секторами в процентах от общего суточного расхода воды п. Прохладный Ставропольского края сводятся в таблицу 3.2.
Суммы расходов воды отдельных секторов для каждого часа суток представляют собой величину сумм часового расхода воды (графа 8, таблица 3.2), выражаемого в процентах от суточного расхода воды в сети водопотребителя. Результаты подсчетов ординат приведены в графе 9 таблицы 3.2.
Таблица 3.2 - Типовая таблица распределения воды по часам суток п. Прохладный Ставропольского края
Часы сутокЧасовое водопотреблениеСуммарная ордината часового водопотребленияОрдината интегральной кривойКоммунальный секторЖивотноводческий секторПроизводственный секторв % от собственного расходав % от общего расходав % от собственного расходав % от общего расходав % от собственного расходав % от общего расхода1234567890-10,750,573,10,394,170,4671,4271,4271-20,750,572,10,264,170,4671,2972,7242-31,00,761,90,244,170,4671,4674,1913-41,00,761,70,214,170,4671,4375,6284-53,02,261,90,244,170,4672,9678,5955-65,54,181,90,244,170,4674,88713,4826-75,54,183,30,424,170,4675,06718,5497-85,54,183,50,444,170,4675,08723,6368-93,52,666,10,774,170,4673,89727,5339-103,52,669,11,154,170,4674,27731,8110-116,04,568,61,0844,170,4676,11137,92111-128,56,462,90,374,170,4677,29745,21812-138,56,463,30,424,170,4677,34752,56513-146,04,564,30,544,170,4675,56758,13214-155,03,84,80,604,170,4674,86762,99915-165,03,82,90,374,170,4654,63567,63416-173,52,6610,01,264,160,4654,38572,01917-183,52,664,80,604,160,4653,72575,74418-196,04,562,90,374,160,4655,39581,13919-206,04,563,10,394,160,4655,41586,55420-216,04,562,60,334,160,4655,35591,90921-223,02,286,51,824,160,4653,56595,47422-232,01,735,31,674,160,4652,86598,33923-241,00,763,40,434,160,4651,655100,000Итого100%76,19100%12,634100%11,15100,000100,000
3.3 Определение максимального расхода воды водопотребителями
Анализируя таблицу суточного водопотребления (таблица 3.2), можно сделать вывод, что максимальный часовой расход приходится на интервал времени с 12 до 13 часов дня и составляет 6,674 % от общего расхода.
Процентное распределение расходов воды по часам суток определяется по формуле (3.6)
;(3.6)
- максимальный суточный расход п. Прохладный Ставропольского края, который необходимо принять за 100 %.
Определяем среднее часовое распределение расходов воды по часам суток
.
Для проектирования водопроводных сооружений необходимо знать распределение расхода по часам суток. Поэтому проектируют общий суточный график расхода воды всего населенного пункта в целом. Коэффициент часовой неравномерности необходим для определения максимальных секундных расходов по секторам, который равен отношению максимального часового расхода воды к среднему, то есть отношению максимальной ординаты суточного графика расхода воды к средней ординате.
Следовательно, коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяется по формуле (3.7)
(3.7)
- максимальный часовой расход воды или максимальная ордината суточного графика водопотребления воды, %;
- средний часовой расход воды или средняя часовая ордината суточного графика водопотребления воды, %.
Определяем коэффициент часовой неравномерности водопотребления
Максимальный секундный расход в целом п. Прохладный Ставропольского края , определяется по формуле (3.8)
;(3.8)
- максимальный секундный расход п. Прохладный Ставропольского края, л/с;
- максимальное значение суммарной ординаты часового водопотребления, %.
Определяем максимальный секундный расход п. Прохладный Ставропольского края
.
Максимальные секундные расходы по секторам определяются по формулам (3.9); (3.10); (3.11).
;(3.9)
;(3.10)
,(3.11)
- значения ординат коммунального, животноводческого и производственного секторов соответственно, взятые в % от общего расхода.
Определяем максимальные секундные расходы воды по секторам:
;
;
.
После проведения расчетов необходимо выполнить проверку максимальных секундных расходов исходя из условия (3.12)
;(3.12)
Выполним проверку максимальных секундных расходов
;
Теперь необходимо определить максимальные секундные расходы крупных водопотребителей входящих в населенный пункт (баня, больница, детский сад, школа, Дом культуры, административное здание), который определяется по формуле
(3.13)
- максимальный расход воды i-ого водопотребителя, л/с;
- пропускная способность i-ого водопотребителя, количество учащихся, работающих;
- средняя суточная норма водопотребления для i-ого водопотребителя, л/с;
- коэффициент суточной неравномерности для i-ого водопотребителя;
- коэффициент часовой неравномерности для i-ого водопотребителя;
- время работы i-ого водопотребителя, часы.
Для бани:
, (12)
где: - максимальный расход воды в бане, ;
- пропускная способность бани;
- среднесуточная норма потребления;
- коэффициент суточной не равномерности;
- коэффициент часовой неравномерности определяется по данным таблицы № 4.2 (максимальное значение ординаты колонки 2 разделить на среднее значение 4,17);
- время работы бани (16 часов в сутки)
Для Больницы:
, (13)
где: - максимальный расход воды в больнице, ;
- пропускная способность больницы;
- среднесуточная норма потребления;
- коэффициент суточной не равномерности;
- коэффициент часовой не равномерности =;
- время работы больницы ( 24 часа в сутки)
Для Школы:
, (14)
где: - максимальный расход воды в школе, ;
- пропускная способность школы;
- среднесуточная норма потребления;
- коэффициент суточной не равномерности;
- коэффициент часовой не равномерности =;
- время работы школы (8 часов в сутки).
Для детского сада:
, (15)
где: - максимальный расход воды в детском саду, ;
- пропускная способность столовой;
- среднесуточная норма потребления;
- коэффициент суточной не равномерности;
- коэффициент часовой не равномерности =;
- время работы столовой (8 часов в сутки).
Для административного здания:
, (15)
где: - максимальный расход воды в административном здании,;
- пропускная способность столовой;
- среднесуточная норма потребления;
- коэффициент суточной не равномерности;
- коэффициент часовой не равномерности =;
- время работы столовой (10 часов в сутки).
Для дома культуры:
,
где: - максимальный расход воды в столовой, ;
- пропускная способность столовой;
- среднесуточная норма потребления;
- коэффициент суточной не равномерности;
- коэффициент часовой не равномерности =;
- время работы столовой (12 часов в сутки).
Максимальные секундные расходы воды для молочно-товарной и свинотоварной ферм определяются в их процентном соотношении ко всему животноводческому сектору:
;
Также определяем максимальные секундные расходы для молочного завода, хлебопекарни, автотракторного гаража и мясокомбината:
;
;
.
4. ВЫБОР ИСТОЧНИКА И СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Выбор источника водоснабжения
При определении принципиальной схемы водоснабжения необходимо выбрать источник водоснабжения, удовлетворяющий потребности в воде объекта водоснабжения, как по количеству, так и по качеству воды. При водоснабжении населенных пунктов можно использовать подземные и поверхностные воды, а также воды местного стока.
Использование поверхностных вод и вод местного стока для целей водоснабжения нежелательно, ввиду ненадежности их в бактериальном и химическом отношении.
Для хозяйственно-питьевого водоснабжения следует отдавать предпочтение пригодным по дебиту и качеству водам подземных источников. При этом в большинстве случаев удается обойтись без очистки воды, что ведет к снижению эксплуатационных и строительных затрат. При использовании подземных вод для целей водоснабжения широко применяются трубчатые колодцы (скважины), дающие возможность получения высококачественной воды с больших и малых глубин.
Для обеспечения потребности в воде хозяйственно-питьевого качества дипломным проектом предусмотрено бурение водозаборной скважины.
Использование подземной воды для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения согласовывается с органами санитарно-эпидемиологической службы.
Данная скважина имеет следующие параметры:
1)Глубина скважины 392,0 м.
2)Мощность водоносного пласта-180,0 м.
)Статический уровень воды в скважине находится на расстоянии 24,00 м ниже поверхности земли.
)Динамический уровень воды в скважине находится на расстоянии 24,98 м ниже поверхности земли.
)Качество воды соответствует (ГОСТ 2874-82) СанПиН 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая».
Содержание в воде различных соединений приведено в таблице 4.1.
4.2 Выбор системы водоснабжения
Механизированное обеспечение водой потребителей осуществляется с помощью сооружений, которые служат для ее добычи, транспортирования, хранения и распределения между водопотребителями. Комплекс этих сооружений выбирается в зависимости от ряда факторов:
водоисточник;
рельеф местности;
характер водопотребителя.
Указанный комплекс в зависимости от приведенных факторов может располагаться в определенной последовательности и называется в этом случае - системой водоснабжения. Применительно к нашим условиям, принимаем систему, состоящую из следующих компонентов:
водозаборная скважина с погружным насосом;
резервуары чистой воды;
насосная станция II - го подъема;
водонапорная башня;
разводящая сеть.
Таблица 4.1 - Содержание в добываемой воде различных примесей
Наименование примесейСодержание примесейФактическое содержание примесейЗапах при 20 ºС и при подогревании до 60 ºС, баллы22Цветность по платино - карбонатной или имитирующей шкале, градусы2010Привкус при 20 ºС, баллы21Мутность при стандартной шкале, мг/л1,50,78Сухой остаток, мг/л1000910Хлориды (), мг/л350210Сульфаты (), мг/л500400Железо (), мг/л0,30,25Марганец (), мг/л0,10,08Медь (), мг/л1,00,75Цинк (), мг/л10,88Остаточный алюминий (), мг/л0,50,36Полифосфат (), мг/л3,52,4Общая жесткость, мг-экв/л73,0Водородный показатель РН6,57,5Мышьяк (), мг/л0,050,01Нитраты (), мг/л4519Свинец (), мг/л0,030,002Фтор (), мг/л0,70,4Общее число бактерий в 1 л воды10055Число кишечных палочек в л воды31Титр кишечной палочки, л300100
4.3 Выбор системы противопожарного водоснабжения
В сельской местности противопожарный водопровод объединен с хозяйственно-питьевым водопроводом.
Необходимое давление обеспечивается передвижными насосами. В напорно-регулирующем резервуаре водонапорной башни хранится 10-ти минутный запас воды на случай пожаротушения. Уровень воды в резервуаре должен постоянно обеспечивать указанный запас воды на нужды пожаротушения.
В резервуаре чистой воды хранится 3-х часовой запас воды для пожаротушения. Забор этой воды осуществляется дополнительными пожарными насосами.
У более крупных водопотребителей, таких как, баня, больница, столовая, животноводческий и производственный сектор, будет применяться автономное пожаротушение, которое будет обеспечиваться из своих резервуаров при помощи пожарных насосов.
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОЗАБОРНОЙ СКВАЖИНЫ
5.1 Геологическое и гидрогеологическое обоснование источника водоснабжения
Бурение одиночной разведочно-эксплуатационной скважины обосновывается на анализе конкретной территории и составляется только для данной скважины. Одним из самых сложных элементов проекта водозаборной скважины является обоснование ее конструкции. При этом необходимо учитывать особенности геологического разреза, глубины залегания водоносных горизонтов, их удельный дебит, потребный и расчетный дебит, расчетный динамический уровень, тип и конструкция водоприемной части, тип водоприемника и способ бурения водозаборной скважины.
Удельный дебит скважины (проектируемый) равен .
Расчетный дебит скважины определяется по формуле (5.1)
;(5.1)
- расчетный дебит скважины, ;
- время работы насосной станции I-го подъема, часы;
- суточная подача насосной станции I-го подъема, .
Суточная подача насосной станции I-го подъема определяется по формуле (5.2)
(5.2)
- суточная подача насосной станции I-го подъема, ;
- максимальный суточный расход п. Прохладный Ставропольскрго края, м3/сут.
- коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды.
Определяем суточную подачу насосной станции I-го подъема
.
Полученное значение суточной подачи насосной станции I-го подъема подставляем в формулу (5.1) и определяем расчетный дебит водозаборной скважины
.
5.2 Расчет понижения уровня воды в водозаборной скважине
Величину понижения уровня воды в водозаборной скважине находим из условия обеспечения водопотребности объекта водоснабжения. Расчет величины понижения определяем по формуле (5.3)
;(5.3)
S - понижение уровня воды в скважине, ;
- полный дебит скважины, .
Так как расчетный водоносный горизонт имеет мощность 180,0 м и удельный дебит этого водоносного горизонта составляет 0,63 м3/ч, то полный приток воды (дебит) в скважину составит
,м3/ч(5.4)
h - мощность водоносного горизонта, 180,0 м;
q - удельный дебит водоносного пласта, 0,63 м3/ч.
Определяем величину понижения уровня воды в водозаборной скважине
,
Зная, что абсолютная отметка устья скважины составляет 75,5 м, а глубина статического уровня расчетного водоносного горизонта от устья составляет 24,0 м, то можно определить отметку статического уровня воды в скважине
, м;
- отметка статического уровня воды в скважине, м;
- абсолютная отметка устья скважины, м;
- глубина статического уровня расчетного водоносного горизонта от устья, м.
Зная отметку статического уровня воды в скважине, мы можем определить отметку динамического уровня воды в скважине, при потреблении воды
,м;
- отметка динамического уровня воды в скважине, при потреблении воды, м;
- отметка статического уровня воды в скважине, м;
Sрасч - понижение уровня воды в скважине при ее отборе, м.
5.3 Обоснование выбора эксплуатационного горизонта водозаборной скважины
Согласно литологическому разрезу, для водоснабжения могут быть использован водоносных горизонт, сложенный песками, мергелем, известняком, обладает водой хорошего качества и имеет большой напор. Его статический уровень устанавливается на глубине 24,00 м от поверхности земли, а удельный дебит составляет .
Этот водоносный горизонт необходимо принять за эксплуатационный.
5.4 Определение глубины водозаборной скважины
Глубина водозаборной скважины определяется как разность отметок ее устья и подошвы эксплуатационного горизонта плюс 1,50 м, по формуле (5.5)
;(5.5)
- глубина водозаборной скважины, м;
- отметка устья водозаборной скважины, м;
- отметка подпорного водоносного горизонта водозаборной скважины, м.
Определяем глубину водозаборной скважины
.
5.5 Выбор и обоснование способа бурения скважины
Бурение водозаборной скважины ведется роторным способом. При таком способе бурения достигается большая скорость бурения.
5.6 Выбор типа водоподъемника
Основными показателями для выбора насоса того или иного типа являются две основные его характеристики: подача - и полный напор -
Расчетный расход насосной станции I-го подъема определяется по формуле (5.6)
;(5.6)
- расчетный расход насосной станции I-го подъема, м3/с;
- коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды водопровода;
- максимальный суточный расход, 3343,252 м3/сут;
- время работы насосной станции I-го подъема, 24 часа.
Определяем расчетный расход станции I-го подъема
или .
При подаче воды из артезианской скважины в резервуар чистой воды, полный напор насоса определяется по формуле (5.7)
;(5.7)
- полный напор насоса, м;
- геодезический (статический) напор. Это разность отметок максимального уровня воды в резервуаре чистой воды и динамического уровня в скважине, м;
- суммарные потери напора в нагнетательном трубопроводе, м;
- запас напора на излив воды из трубопровода, м.
Суммарные потери напора в нагнетательном трубопроводе определяются из условия, что скорость в нагнетательном трубопроводе должна находится в пределах 1,10 - 1,60 м.
Скорость в нагнетательном трубопроводе можно определить по формуле (5.8)
;(5.8)
- скорость в нагнетательном трубопроводе, м/с;
- расчетный расход насосной станции I-го подъема, л/с;
- диаметр напорного трубопровода, мм.
Определяем скорость в нагнетательном трубопроводе
.
Суммарные потери напора определяются по формуле
;(5.9)
- суммарные потери напора в напорном трубопроводе, м;
- удельное сопротивление трубопровода, взятое по приложению 9 [1] в зависимости от диаметра и материала труб, ;
- длина напорного трубопровода, м.
- скоростной коэффициент;
- расчетный расход насосной станции I-го подъема,
- коэффициент потерь напора в местных сопротивлениях.
Определяем суммарные потери напора
.
Определяем полный напор насоса
.
Исходя из определенного расчетного расхода насосной станции I-го подъема () и полного напора насоса () выбираем подходящий нам по характеристикам насос марки ЭЦВ 6-16-30 (ГОСТ 10428-89*).
Для установки этого насоса диаметр эксплуатационной колонны должен быть не менее 150,00 мм.
Внутренний диаметр эксплуатационной колонны в соответствии с существующими стандартами (таблица 2 [2]) принимается равным 159,10 мм.
5.6.1 Определение диаметра долот
Трубы в эксплуатационной колонне будут соединяться при помощи электросварки, поэтому муфты не понадобятся.
При роторном бурении спуск труб свободный, поэтому бурение ведут долотами, диаметр которых должен быть на 100,00 мм больше эксплуатационного диаметра. Диаметр долота определяется по формуле (5.10)
;(5.10)
- диаметр долота, мм;
- эксплуатационный диаметр колонны труб, мм.
Определяем диаметр долота
.
Принимаем рабочее долото ДГЛ с диаметром 410,00 мм. Высота данного долота - 335,00 мм, а масса - 41,70 кг.
5.6.2 Выбор типа бурового станка
Выбор станка зависит от диаметра бурения и расчетной глубины скважины. Выбираем буровой самоходный станок - БА-15В с глубиной бурения до 500 м.
5.6.3 Выбор типа и расчет фильтра
Расчет фильтра начинается с определения его основных параметров:
- наружный диаметр фильтра ;
длина рабочей части .
Схема к расчету фильтра приведена на рисунке 5.2.
Длина рабочей части определяется по формуле (5.11)
(5.11)
- длина рабочей части фильтра, мм;
- производительность скважины, м3/ч;
а - эмпирический коэффициент, зависящий от гранулометрического состава пород водоносного горизонта, определяется по таблице 8 [2];
- наружный диаметр фильтра, мм, следует определять по формуле (5.12)
;(5.12)
- эксплуатационный диаметр труб, мм.
Определяем наружный диаметр фильтра
.
Определяем длину рабочей части фильтра
Исходя из того, что гранулометрический состав водоносного пласта состоит из мелкозернистого песка, то мы конструктивно выбираем каркасно-стержневой гравийный фильтр с однослойной обсыпкой.
5.6.4 Расчет одноступенчатой цементации затрубного пространства водозаборной скважины
Для изоляции водоносных пластов цементирование обсадных колонн необходимо производить от башмака до устья, то есть на полную глубину.
Отсутствие или плохое качество изоляции затрубного пространства приводит к нарушению санитарного состояния источника, коррозионному разрушению обсадных труб, пескованию скважины и т.д.
Состав 1,00 м3 цементного раствора:
тампонажный цемент 1,00 т;
просеянный песок 0,77 м3;
вода 0,33 м3.
Объем цементного раствора определяется по формуле
VЦР - объем цементного раствора, м3;
ДСК - диаметр скважины, м;
ДН - наружный диаметр обсадных труб, м;
Н - высота подъема цементного раствора в затрубном пространстве, м; К- коэффициент, учитывающий возможное увеличение цементного раствора от заполнения расширений и каверн, 1,3;
ДЭ - внутренний диаметр обсадных труб, м;
h - высота цементного стакана, в обсадных трубах принимают согласно ГОСТа, 3, м;
Определяем плотность цементного раствора
?цр - плотность цементного раствора, т/м3;
уц - плотность цемента, т/м3;
ув - плотность воды, т/м3;
т - водоцементный фактор;
Определяем массу сухого цемента, необходимого для приготовления 1 м3 цементного раствора
qцр - масса сухого цемента, м3;
уц - плотность цемента, т/м3;
ун - плотность воды, т/м3;
т - водоцементный фактор;
Определяем общую массу цемента необходимого для цементации
QЦ - общая масса цемента, т;
qсц - масса сухого цемента, м3;
Vцр - объем цементного раствора, м ;
? - коэффициент потери цемента при его затвердевании;
Объем воды необходимой для приготовления цементного раствора определяют по формуле
В - объем воды, м3;
QЦ - общая масса цемента, т;
т - водоцементный фактор;
5.7 Зоны санитарной защиты
Зона санитарной защиты устраивается для охраны источников водоснабжения от загрязнений и должна устраиваться на всех строящихся и реконструирующихся водопроводах питьевого значения. Зона санитарной охраны должна иметь: для водозаборных сооружений и площадок водопроводных сооружений - первый пояс, для водопроводов - второй пояс.
На территории первого пояса запрещается всякое строительство, проживание людей, выпуск стоков, выпас скота, применение ядохимикатов, органических и минеральных удобрений. В пределах населенных пунктов зона санитарной защиты должна быть обнесена глухим забором высотой не менее двух с половиной метров.
В дипломном проекте принимается территория первого пояса санитарной охраны квадратной формы с размером 100,00х100,00 м. Также предусмотрено ограждение санитарной зоны сплошным забором высотой 2,50 м и озеленение прилегающей территории.
6. НАРУЖНАЯ ВОДОПРОВОДНАЯ СЕТЬ
6.1 Трассировка разводящей водопроводной сети
Трассирование водопроводной сети, в процессе которого ей придают определенное геометрическое очертание в плане, зависит от планировки объекта водоснабжения, размещения на его территории отдельных водопотребителей и рельефа местности.
В населенных пунктах, имеющих планировку, близкую по очертанию к квадрату или прямоугольнику, рекомендуется прокладывать кольцевую сеть. Закольцовке подлежат объекты с максимальным водопотреблением.
Кольцевая схема является наиболее надежной по сравнению с тупиковой, так как обеспечивает бесперебойную подачу воды, даже в случае аварии на каком-либо участке.
При трассировке водопроводной сети необходимо руководствоваться следующими положениями:
-главные магистральные линии трубопроводов нужно направлять по кратчайшему расстоянию к наиболее крупным водопотребителям;
водопроводные линии должны быть расположены равномерно по все территории объекта водоснабжения;
магистральные линии следует прокладывать параллельно линиям застройки и на возвышенных участках местности;
в данном проекте принимается кольцевая водопроводная сеть, состоящая из 5 колец. Материал труб - стальные, электросварные прямошовные, согласно ГОСТ 10704-91.
На рисунке 6.1 представлена схема проектируемой кольцевой водопроводной сети.
После того, как проведена трассировка кольцевой водопроводной сети, производится замер длины каждого участка трубопровода, а результаты заносятся в таблицу 6.1. В таблице 6.1 в графе «Примечания» знаком «П» отмечаются те участки водопроводной сети, на которых происходит путевая раздача воды, а знаком «Т» - те участки, где происходит только транзитный расход воды.
Общая протяженность трубопровода равна сумме длин участков с путевой раздачей и транзитным расходом. Определяем общую длину трубопровода
.
Рисунок 6.1 - Схема проектируемой кольцевой водопроводной сети
Таблица 6.1 - Результаты трассировки кольцевой водопроводной сети
Наименование участкаДлина по ген.плану, смМасштабДлина участка, мПримечаниеТранзитные участки водопроводной сети0 - 10,401 : 1000049,60Т2 - 120,8851,00Т6 - 200,449,80Т6 - 190,770,00Т7 - 171,78178,50Т7 - 181,5153,50Т12 - 161,0100,00Т13- 150,779,30Т9- 140,666,20Т8 - 211,1114,40Т8 - 224,5456,60Т10 - 242,1210,00ТПутевые участки водопроводной сети1 - 210,61 : 100001060,00П2 - 313,81385,00П3 - 48,7877,80П2 - 68,5851,00П4 - 611,71171,00П5 - 711,81182,60П7 - 122,0201,40П12 - 132,8283,00П13 - 95,1513,40П9 - 87,1713,70П8 - 18,4849,50П9 - 119,9999,60П11 - 109,9998,20П10 - 232,1210,00П6 - 77,00700,00П7 - 1010,00100,00П8 - 69,9995,30П
6.2 Определение расходов в водопроводной сети
Максимальные секундные расходы отдельных водопотребителей будут являться расчетными на участках, подводящих воду к этим водопотребителям, при условии, что эти трубопроводы не служат для путевой раздачи воды.
Для определения расхода по всем остальным участкам сети условно считают хозяйственный расход, который равномерно распределяется по длине участков, на которых происходит путевая раздача воды потребителям.
Хозяйственный расход определяется по формуле (6.1)
;(6.1)
- хозяйственный расход, л/с;
- максимальный секундный расход коммунального сектора, л/с;
- сосредоточенный расход, который будет включать в себя расходы больницы, бани, детского сада, магазина и парикмахерской, л/с.
Определяем хозяйственный расход
.
Удельный расход определяется по формуле (6.2)
(6.2)
- удельный расход, л/с на 1 п.м.;
- сумма длин хозяйственных участков трубопровода или сумма длин участков, на которых происходит путевая раздача воды (таблица 6.1), м.
Определяем удельный расход
на
6.3 Определение расчетных расходов на участках кольцевой водопроводной сети
Для определения расчетных расходов на участках кольцевой водопроводной сети используется метод приведения путевых расходов к узловым расходам.
Полный узловой расход равен сумме сосредоточенного расхода данного узла и расходов, примыкающих к узлу водопотребителей. Сосредоточенный расход определяется по формуле (6.3)
;(6.3)
- сосредоточенный расход, л/с;
- удельный расход, л/с на 1 п.м.;
- сумма длин путевых участков, примыкающих к узлу, м.
Определение узловых расходов ведется в табличной форме (таблица 6.2.)
Далее по схеме намечается движение воды по участкам, придерживаясь четкого правила: к любой точке трубопровода вода должна подаваться по кратчайшему пути без возможных направлений ее в обратную сторону.
Проверить правильность расчетов можно следующим образом: сумма всех узловых расходов должна быть равна хозяйственному расходу, а сумма всех полных узловых расходов должна быть равна максимальному секундному расходу поселка.
На рисунке 6.2 приведена схема распределения воды по кольцевой водопроводной сети.
Таблица 6.2 - Расчет узловых расходов
№ узлаПутевые участки прилегающие к узлуСосредоточенный расход, л/сКрупные водопотребителиПолный узловой расход, ОбозначениеДлина, НаименованиеРасход, 11 - 2 1 - 81909,54,00--4,0022 - 1 2 - 3 2 - 63296,006,92баня1,2438,1633 - 2 3 - 42262,84,75--4,7544 - 3 4 - 5 4 - 62340,64,92--4,9255 - 4 5 - 71474,43,1--3,166 - 2 6 - 4 6 - 7 6 - 83717,37,81Детский сад Школа0,4 0,378,5877 - 5 7 - 6 7 - 10 7 - 123084,006,47Мол. завод Мясокомб.1,91 1,289,66 8 8 - 1 8 - 6 8 - 9 2558,5 5,37 Хлебопек. Гараж. 0,19 0,95 6,5199 - 8 9 -11 9 - 132226,74,68Больница0,615,291010 - 7 10 - 111998,24,2МТФ СТФ1,7 2,158,051111 - 9 11 - 101997,84,2--4,21212 - 7 12 - 13484,41,0Администрация0,061,061313 - 9 13 - 12796,41,7Дом культуры0,101,8
6.4 Гидравлический расчет и увязка кольцевой водопроводной сети
При гидравлическом расчете кольцевой водопроводной сети определяют диаметры труб по участкам, а также потери напора в них.
Расчетный диаметр труб на участке трубопровода определяется по формуле (6.4)
;(6.4)
- расчетный диаметр труб, м;
- расчетный расход на участке трубопровода, м3/с;
- оптимальная скорость движения воды в трубопроводе, м/с.
Общие потери напора на участке трубопровода определяются по формуле (6.5)
;(6.5)
- общие потери напора на участке трубопровода, м;
- удельное сопротивление трубопровода, (с/л)2;
- расчетный расход на участке трубопровода, м3/с;
- длина расчетного участка трубопровода, м;
- скоростной коэффициент;
- коэффициент, учитывающий местные потери напора.
В кольцевой водопроводной сети на участках, где вода относительно центра кольца движется по часовой стрелке потери напора принимаются со знаком «+», а если против часовой стрелки, то со знаком « - ». Алгебраическая сумма потерь напора в кольце водопроводной сети называется невязкой кольца (). На практике величина невязки не должна превышать . Если величина полученной невязки превышает допустимую величину, то кольцевую сеть необходимо увязать.
Чтобы увязать кольцевую водопроводную сеть, следует перебросить часть первоначального прикидочного расхода из перегруженной ветви, где потери напора больше, в недогруженную. Для соблюдения баланса расходов в узлах, необходимо исправлять расход в обеих ветвях на одинаковую величину, то есть, если в недогруженной ветви расчетный расход увеличивают на величину , то на эту же величину следует уменьшить расход проходящий по перегруженной ветви. Расход принято называть поправочным расходом. Новые расходы, проходящие по участкам кольцевой сети, называют исправленными расходами. По исправленным расходам определяются новые потери напора на участках кольца, и вычисляется новая невязка.
Поправочный расход определяется по формуле (6.6)
;(6.6)
- поправочный расход, л/с;
- невязка кольца, м;
- расход на участке кольца, л/с;
- сопротивление участка кольца, (с/л)2м.
Сопротивление участка кольца определяется по формуле 6.7
;(6.7)
- удельное сопротивление трубопровода, (с/л)2;
- длина расчетного участка трубопровода, м;
Гидравлический расчет и увязка кольцевой сети ведется в табличной форме - таблица 6.3. Схема распределения воды по участкам водопроводной сети после увязки приведена на рисунке 6.3.
6.5 Гидравлический расчет тупиковых ответвлений кольцевой водопроводной сети
Гидравлический расчет тупиковых ответвлений кольцевой водопроводной сети будем вести по вышеприведенным формулам: 6.4; 6.5 и 6.6.
Скорость движения воды в трубопроводах будет определяться по формуле 6.8
;(6.8)
- действительная скорость воды в трубопроводе при принятом стандартном диаметре труб, м/с;
- расчетный расход воды на участке, м3/с;
- принятый стандартный диаметр, м.
Гидравлический расчет тупиковых участков кольцевой водопроводной сети сводим в таблицу 6.4.
Таблица 6.4 - Гидравлический расчет тупиковых участков кольцевой водопроводной сети
УчастокНаименован. участковДлина участка, l, мДиаметр трубопровода, d, ммУдельное сопротивление труб, A, (с/л)2мПервый прикидочный расход, q, л/сПотери напора на участке, h, мЖилищно-коммунальный секторВБ0 - 162,003000,00000094680,30Баня2 - 1277,3500,0111,2431,6Дет. сад6 - 2046,9250,4370,43,8Школа6 - 1970,2250,4370,374,89Больница9 - 1466,1320,0940,612,62ДК13 - 1578,5201,6430,11,8Администр.12 - 1646,5158,80,062Животноводческий секторСТФ10 - 23209,5700,0291,72,22МТФ10 - 24179,9800,00122,151,3Производственный секторХлебопек.8 - 21112,9250,4370,192,35Гараж8 - 22199,7501,0110,952,5Мол. завод7 - 17175,7700,00291,912,35Мясокомбинат7 - 18152,5501,0111,283,28
Рисунок 6.3. - Схема распределения воды по участкам водопроводной сети после увязки
6.6 Проверка кольцевой водопроводной сети на пропуск воды при тушении пожаров
Рассчитав водопроводную сеть на основные случаи ее работы, необходимо произвести поверочные гидравлические расчеты ее на случай пожара в час максимального водопотребления, то есть проверяют принятые диаметры линий сети на пропуск дополнительного количества воды, подаваемого для тушения пожара в намеченное место. Точками пожара назначают узлы водопроводной сети, наиболее удаленные от водопитателя или расположенные на высоких отметках территории.
При поверочном расчете на случай пожара на каждом участке сети определяется скорость воды, которая будет в трубопроводе при пропуске по нему дополнительного пожарного расхода.
Скорость воды на участке сети, которая будет в трубопроводе при пропуске по нему дополнительного пожарного расхода, определяется по формуле (6.9)
;(6.9)
- скорость на участке сети, м/с;
- расчетный расход на участке водопроводной сети, м3/с;
- пожарный расход, м3/с;
- принятый стандартный диаметр, м.
Скорость воды на участке сети, которая будет в трубопроводе при пропуске по нему дополнительного пожарного расхода, определяется только на участках кольцевой водопроводной сети, из которых происходит путевая раздача воды.
Скорости течения воды на участках сети при пожаре не должны превышать допустимые скорости - 2,50 м/с.
Если скорости будут превышать допустимые, то необходимо увеличить диаметры труб на соответствующих участках.
В некоторых случаях, на отдельных объектах водоснабжения возможна организация автономного пожаротушения с устройством противопожарных запасов воды и установкой пожарных насосов.
Расчет и увязка кольцевой водопроводной сети ведется в табличной форме - таблица 6.5.
Таблица 6.5 - Увязка сети на пропуск хозяйственного расхода
№ кольцаНаименован. участковДлина участка, l, мДиаметр трубопровода, d, ммУдельное сопротивление труб, A, (с/л)2мСопротивление участка, S=A*l, (с/л)2мПервый прикидочный расход, q, л/сq*SЗнак по движениюПотери напора на участке, h, мПервое исправлениеПоправочный расход, q, л/сИсправИсправлен. потери напора , h, мВ данном кольцеВ смеж. кольцеОбщийрасход, q, л/с12345678910111213141511 - 21060,002500,000000260,0027320,088+3,36+0,26-+0,2632,263,252 - 6851,001500,0000340,238,41,932+1,74+0,26+0,5+0,769,163,076 - 8995,31250,0000860,00375,750,015-3,57-0,26+0,09-0,175,583,028 - 1849,52250,00000860,002320,070-2,64-0,26--0,2631,742,5222 - 31385,002000,00000930,01316,40,213+4,38-0,5--0,515,93,693 - 4877,81500,0000340,02911,650,35+4,59-0,5--0,511,154,24 - 61171,001000,000270,3163,10,98-4,0+0,5-0,88-0,382,723,076 - 2851,001500,0000340,02898,40,24-3,16+0,5+0,26+0,769,162,7534 - 5291,81500,0000340,00999,850,097+1,11-0,88--0,888,970,905 - 71182,61500,0000340,0406,750,27+2,42-0,88--0,885,871,577 - 67001000,000270,1893,10,59-2,39+0,88+0,09+0,974,073,556 - 41171,001250,0000860,103,10,31+1,09-0,88+0,5-0,382,722,7546 - 7700,001000,000270,3163,10,59+2,39+0,09+0,88+0,974,073,557 - 12201,41000,000270,3164,711,49-1,48-0,09+0,01-0,084,631,3212 - 13283,001250,0000860,0245,730,14-0,90-0,09+0,01-0,085,650,8813 - 9513,41500,0000340,0177,460,13-1,10-0,09+0,01-0,087,381,079 - 8713,72000,00000930,006619,750,13-2,93-0,09-0,0919,662,98 - 6995,31250,0000860,00275,750,015+3,57+0,09-0,26-0,175,583,0257 - 101000,001250,0000860,0864,90,42+2,72+0,01-+0,014,912,3510 - 11998,21000,000270,273,260,88-3,78-0,01--0,013,253,211 - 9999,61500,0000340,03397,460,25-2,49-0,01--0,017,452,149 - 13513,41500,0000340,0177,460,13+1,10+0,01-0,09-0,087,381,0712 - 132831250,0000860,0245,730,137+0,90+0,01-0,09-0,085,650,887 - 12201,41000,000270,3164,711,49+1,48+0,01-0,09-0,084,631,32
6.7 Водопроводные трубы и их соединение
В зависимости от назначения водопровода, параметров его работы и местных условий производится выбор вида и типа труб. Выбор материала и класса прочности труб для водопроводных сетей производится на основании гидравлических, технико-экономических и статических расчетов с учетом санитарных условий, агрессивности грунта и транспортируемой воды, а также условий работы трубопроводов и требований к качеству воды.
Одна из важнейших задач проектирования трубопроводной сети - выбор рационального вида и типа труб и правильное размещение на трубопроводах фасонных частей и арматуры. В данном дипломном проекте применяются трубы стальные, электросварные прямошовные, согласно ГОСТ 10704-91.
Стальные трубы применяются при рабочем давлении более 1,20 МПа (12,00 атм). Кроме того, их используют при пересечении железных и автомобильных дорог, оврагов и водных преград, хозяйственно-питьевого водопровода с сетями канализации, при прокладке водоводов по опорам эстакад и в тоннелях, а также при прокладке в труднодоступных местах строительства.
Эти трубы выпускают в широком диапазоне диаметров, толщин стенок, марок стали. Они обладают высокой прочностью, относительно небольшой массой, пластичностью. Недостатком стальных труб является подверженность их к коррозии и зарастанию, что уменьшает срок службы, а также рост гидравлических сопротивлений в процессе эксплуатации.
Внутренний диаметр стальных труб колеблется от 5,00 до 1400,00 мм. Трубы стальные, электросварные прямошовные, согласно ГОСТ 10704-91, изготовляются мерной и немерной длины.
Стальные трубы разрушаются коррозией интенсивнее чугунных. При укладке в землю стальные трубы покрываются битумной мастикой и краф - бумагой в 2 - 3 слоя.
В последнее время отечественная промышленность освоила изготовление стальных труб с внутренней и наружной пластмассовой и эмалевой облицовкой, которые характеризуются долговечностью и хорошими гидравлическими характеристиками.
Стальные трубы выдерживают давление до 2,5 МПа (25,00 ат).
6.8 Арматура на водопроводной сети
Для обеспечения нормальной эксплуатации и повышения надежности водопроводные сети оборудуются следующими видами арматуры:
-запорно - регулирующая (задвижки, вентили, поворотные затворы);
водоразборная (пожарные гидранты, краны, водоразборные колонки);
предохранительная (обратные клапаны и вантузы).
Задвижки необходимы для отключения отдельных участков водопроводных сетей на случай ремонта, переключения отдельных линий, изменения расходов в отдельных линиях. Задвижки обычно размещаются в смотровых и распределительных колодцах.
Пожарные гидранты устанавливаются на водопроводной сети для получения воды из нее при тушении пожаров. Подземные гидранты устанавливаются в колодцах, закрытых крышками. Пожарные гидранты устанавливаются на водопроводной сети на расстоянии не более 150,00 м друг от друга, согласно СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».
Водоразборные колонки предназначаются для разбора воды из водопроводной сети жителями, проживающими в домах, не оборудованных внутренним водопроводом. Водоразборная колонка имеет радиус обслуживания до 150,00 м. Напор в сети должен быть не менее 0,10 МПа.
Воздушные вантузы устанавливаются для автоматического впуска воздуха при опорожнении и выпуску воздуха из водоводов и водопроводной сети. Вантузы размещают в повышенных переломных точках профиля водопроводной сети, где скапливается воздух.
Предохранительные клапаны предназначены для предохранения водоводов от гидравлического удара при повышении давления.
Обратные клапаны допускают движение воды только в одном направлении. Их обычно устраивают на насосных станциях для предотвращения обратного вращения рабочего колеса насоса при внезапной остановке.
6.9 Определение толщины стенки напорного трубопровода
Для труб стальных, электросварных прямошовных, согласно ГОСТ 10704-91, существуют стандартные величины толщины стенок трубопровода, которые мы выбираем. Для того чтобы определить правильность нашего выбора, необходимо рассчитать толщину стенки трубопровода на наиболее неблагоприятных участках кольцевой сети. К наиболее неблагоприятным участкам в нашем случае относится участок «ВБ - 1» и «14 - 26» (рисунок 6.1). Участок «ВБ - 1» относится к неблагоприятным так как по нему проходит трубопровод наибольшего диаметра (225,00 мм), а участок «14 - 26» является наиболее не защищенным в сети (свободный напор 20,09 м).
Толщина стенки трубопровода определяется по формуле (6.10)
;(6.10)
- толщина стенки трубопровода, мм;
- давление в трубопроводе, МПа;
- диаметр трубопровода, мм;
- допустимое напряжение, МПа;
- толщина ржавления, мм.
Допустимое напряжение определяется по формуле (6.11)
;(6.11)
- предел текучести для соответствующего материала труб, МПа.
Определяем допустимое напряжение для стальных труб
.
Определяем толщину стенки трубопровода для участка «ВБ - 1»
.
Определяем толщину стенки трубопровода для участка «14 - 26»
.
Определенные значения толщины стенки трубопровода не превышают принятые нами стандартные значения толщины стенок трубопровода.
7. ВОДОНАПОРНАЯ БАШНЯ И РЕЗЕРВУАРЫ
7.1 Определение высоты водонапорной башни
Для того, чтобы определить высоту водонапорной башни, необходимо прежде всего определить диктующую точку, то есть точку куда труднее всего подать воду.
Диктующая точка определяется расчетом. Для этого на плане кольцевой разводящей сети выбираются несколько неблагоприятных точек, одна из которых может быть диктующей. Затем выбирается общеразводящая точка, ближайшая к неблагоприятным, из которой вода поступает в них. Определяя отметку пьезометрического напора в общеразводящей точке для пропуска воды в выбранные неблагоприятные точки и сравнивая величины их пьезометрических отметок, находят диктующую точку - ту для которой величина пьезометрической отметки будет больше. Величину пьезометрической отметки в общеразводящей точке находят по формуле (7.1)
(7.1)
- пьезометрическая отметка в общеразводящей точке, м;
- отметка земли в неблагоприятной точке, м;
- сумма потерь напора на участках от общеразводящей сети до неблагоприятной точки, м;
- свободный напор в неблагоприятной точке, м.
Чтобы определить диктующую точку рассмотрим следующие неблагоприятные точки (узлы) на кольцевой разводящей сети: 18, 23, 11.
Определяем пьезометрические отметки в общеразводящей точке
;
;
За диктующую точку принимается неблагоприятная точка № 18.
Высота водонапорной башни определяется по формуле (7.2)
;(7.2)
- высота водонапорной башни, м;
- отметка земли в диктующей точке, м;
- отметка земли в месте установки водонапорной башни, м;
- сумма потерь напора на участках сети от башни до диктующей по одному направлению, м;
- сумма потерь напора на участках сети от башни до диктующей по другому направлению, м;
- свободный напор в диктующей точке, м.
Определяем высоту водонапорной башни
.
Высоту ствола водонапорной башни принимаем равной 24 м.
7.2 Определение емкости бака водонапорной башни
Общая полезная емкость бака водонапорной башни определяется исходя из условий обеспеченности подачи воды: в часы перерыва работы насосной станции, в часы наибольшего водоразбора, когда воды, подаваемой насосами, недостает для нужд пожаротушения.
Общий объем бака водонапорной башни определяется по формуле (7.3)
;(7.3)
- общий объем бака, м3;
- регулирующий объем бака, м3;
- пожарный объем бака, м3.
Для того, чтобы определить регулирующий объем бака водонапорной башни, необходимо на одном графике совместить интегральные кривые водопотребления и водоподачи (рисунок 7.1).
Рисунок 7.1. - Интегральные кривые водопотребления и водоподачи
Для того чтобы регулирующая емкость была наименьшей, необходимо выбрать такой промежуток времени работы насосной станции при заданном времени в сутки Т, час., чтобы сумма максимальных ординат по избытку и недостатку была наименьшей. Насосная станция второго подъема работает 18 часов в сутки.
Регулирующий объем бака водонапорной башни определяется по формуле (7.4)
;(7.4)
- регулирующий объем бака, м3;
- максимальный суточный расход 2-ого отделения Агрофирмы «Исток», м3/сут.
- максимальная разность ординат кривых подачи и потребления по недостатку воды, %;
- максимальная разность ординат кривых подачи и потребления по избытку воды, %.
Определяем регулирующий объем бака водонапорной башни
.
Для того, чтобы объем бака был наименьшим, насосная станция второго подъема должна работать с 400 до 2200 часов суток.
В баке водонапорной башни должен храниться неприкасаемый объем воды для тушения пожаров в течение 10 мин., который следует определять по формуле (7.5)
(7.5)
- объем пожарного запаса воды в баке, м3;
- число пожаров, которые одновременно могут возникнуть в населенном пункте;
- время, в течение которого необходимо включить основные пожарные насосы, мин.
Определяем объем пожарного запаса воды
.
Определяем общий объем бака водонапорной башни
.
Полученный общий объем бака водонапорной башни позволяет определить размеры бака. Бак будет иметь цилиндрическую форму.
Диаметр бака водонапорной башни определяется по формуле (7.5)
(7.5)
- диаметр бака водонапорной башни, м;
- общий объем бака, м3.
Определяем диаметр бака водонапорной башни
.
Высота бака водонапорной башни определяется исходя из оптимального соотношения высоты бака к его диаметру по формуле (7.6)
;(7.6)
- высота бака водонапорной башни, м.
Определяем высоту бака водонапорной башни
.
Строительный объем бака водонапорной башни будет несколько больше за счет превышения стенок бака над уровнем воды и объема, предусмотренного для выпадения осадка из воды. Строительная высота бака будет определяться по формуле (7.7)
;(7.7)
- строительная высота бака, м;
0,2 - величина предусматривающая превышение бортов бака над уровнем воды, м;
0,25 - величина, предусматривающая осадок в баке, м.
Определяем строительную высоту бака
.
Строительный объем бака будет определяться по формуле (7.8)
;(7.8)
- строительный объем бака, м3.
Определяем строительный объем бака водонапорной башни
.
7.3 Конструкция водонапорной башни
К водонапорным башням относят напорно-регулирующие сооружения у которых бак размещен выше поверхности земли на искусственной опоре.
Основные части водонапорной башни - бак, опорная конструкция (ствол) и шатер.
Опорная конструкция (ствол) водонапорной башни возводится из железобетона, стали, кирпича и реже из камня и дерева. Конструкция ствола может быть в виде сплошных цилиндрических или призматических стаканов или в виде сквозных рам и ферм.
Баки водонапорных башен делают из листовой стали или из железобетона. Форма баков различна. Наибольшее распространение получили цилиндрические баки с разной формой днища - плоской, конической, сферической и др. Реже применяют баки шаровой, грушевидной, грибовидной и других форм.
Оптимальное отношение высоты цилиндрической части баков к их диаметру обычно находится в пределах 0,6 - 1,0.
Шатер предохраняет бак от замерзания и других атмосферных влияний, а также от попадания загрязнений. Его устраивают из легких материалов, обладающих слабой теплопроводностью (пустотелых камней, пенобетона, и др.). В условиях теплого климата устройство шатров не обязательно. Так как в данном дипломном проекте водонапорная башня проектируется в благоприятных климатических условиях, то наличие шатра не требуется.
Водонапорная башня выполняет две важнейшие задачи:
создание напора в водопроводной сети;
регулирование расхода в водопроводной сети.
В дипломном проекте предусматривается водонапорная башня Рожновского стальная (высота ствола - 42,0 м, емкость бака - 296,0 м3) без шатра. Вход в бак из подбаковой камеры осуществляется по внешней лестнице.
Стальной бак цилиндрической формы с коническим днищем выполнен из стали марки М3 для интервала температур . В конструкции бака предусматриваются ребра жесткости для возможности устройства временного деревянного настила при производстве монтажных работ. Лестницы стальные облегченного типа.
Все стальные конструкции сварные.
7.4 Система автоматического управления уровнем воды в баке водонапорной башне
В проекте предусматривается автоматическое управление уровнем воды в башне. Водонапорная башня включает в себя систему управления АВБ-КД, разработанную ВИЭСХ, обеспечивающую защиту электродвигателя от перегрузок.
Система состоит из станции управления, поста управления, контактного датчика уровня воды.
Станция управления устанавливается в здании насосной станции, пост управления - на опоре башни и предназначается для питания датчиков уровней воды и подачи сигнала на станцию управления для автоматического включения двигателя насоса.
Контактный датчик уровня воды типа АД-2 устанавливается в баке и подает посту управления сигналы о достижении водой заданного уровня.
Включение системы автоматического управления в работу осуществляется подачей напряжения по сети на станцию управления, которая включается пакетными выключателями.
7.5 Статический расчет водонапорной башни
Статический расчет производится по методу предельных состояний в соответствии со СНиП А.11-62 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования» и СНиП 11-Б.1-62 «Основные положения проектирования».
Статический расчет сводится к определению нагрузок на водонапорную башню, проверке напряжений в стволе башни и расчету фундамента под башню.
7.5.1 Нагрузки от собственного веса сооружения
Собственный вес водонапорной башни слагается из веса резервуара, ствола, лестничных клеток, штукатурки, утепляющих устройств и механического оборудования.
Вес резервуара в тоннах без учета веса воды определяется по формуле (7.9)
;(7.9)
- вес резервуара, т;
- объем металла резервуара, м3;
- удельный вес стали, т/м3.
Тогда объем резервуара определяется по формуле (7.10)
;(7.10)
- внутренний диаметр резервуара, м;
- толщина днища резервуара, м;
- строительная высота бака водонапорной башни, м;
- толщина стенок бака водонапорной башни, м.
Определяем объем резервуара
.
Вес ствола водонапорной башни определяется по формуле (7.11)
;(7.11)
- вес ствола водонапорной башни, т;
- объем ствола башни, м3;
- удельный вес стали ствола башни, т/м3.
Определяем вес резервуара
.
Объем кладки определяется по формуле (7.12)
(7.12)
- объем, м3;
- диаметр ствола водонапорной башни, м;
?p2 - толщина стенок ствола, м.
Определяем объем кладки
.
Определяем вес ствола водонапорной башни
.
Вес прочих элементов принимается равным 5% от суммы веса резервуара и ствола водонапорной башни и определяется по формуле (7.13)
(7.13)
- вес прочих элементов водонапорной башни, т.
Определяем вес прочих элементов водонапорной башни
.
Вес воды в резервуаре определяется по формуле (7.14)
;(7.14)
- вес воды в резервуаре, т;
- внешний диаметр резервуара водонапорной башни, м;
- толщина стенок бака водонапорной башни, м;
- глубина воды в резервуаре, м;
- удельный вес воды, т/м3.
Определяем вес воды в резервуаре
.
Расчетные нагрузки определяются с учетом коэффициента перегрузки по формуле (7.15)
;(7.15)
- расчетные нагрузки, т;
- коэффициент перегрузки для нагрузок от веса строительных конструкций (СНиП 11-А.11-62).
7.5.2 Снеговая нагрузка
Полная нормативная нагрузка определяется по формуле (7.16)
;(7.16)
- полная нормативная нагрузка, т;
- нормативная снеговая нагрузка на 1 м2 площади горизонтальной проекции покрытия, кг/м2;
- площадь горизонтальной проекции, м2.
Нормативная снеговая нагрузка определяется по формуле (7.17)
;(7.17)
- вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной проекции поверхности земли, кг/м2;
- коэффициент перехода от веса снегового покрова на горизонтальной поверхности земли и нормативной нагрузке.
Определяем нормативную снеговую нагрузку:
.
Определяем полную нормативную нагрузку:
.
Расчетная снеговая нагрузка определяется с учетом коэффициента перегрузки по формуле (7.18)
;(7.18)
- расчетная снеговая нагрузка, т;
- коэффициент перегрузки, (СНиП 11-А.11-62).
Определяем расчетную снеговую нагрузку:
.
Результаты расчета вертикальных нагрузок сводятся в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 - Вертикальные нагрузки
Виды нагрузокНормативные нагрузки, тКоэффициент перегрузкиРасчетные нагрузки, тВес резервуара8,271,19,097Вес воды в резервуаре294,171,1323,59Вес ствола башни15,41,116,94Давление снега5,0241,47,034Вес прочих элементов1,181,11,30Итого324,044357,961
7.5.3 Ветровая нагрузка
Для определения ветровой нагрузки надземная часть водонапорной башни по высоте разбивается на зоны, так как с увеличением высоты ветровая нагрузка возрастает. Первая надземная ветровая зона принимается равной 10,00 м от поверхности земли, вышележащие зоны назначаются произвольно, но не более 20,00 м каждая.
Тогда нормативные ветровые нагрузки по зонам в килограммах определяются по формуле (7.19)
;(7.19)
- нормативная ветровая нагрузка, т;
- площадь вертикальной проекции сооружения рассматриваемой зоны, м2.
Расчетные нагрузки в килограммах по зонам определяются как произведение нормативной ветровой нагрузки на коэффициент перегрузки по формуле (7.20)
;(7.20)
- расчетная ветровая нагрузка, т;
- коэффициент перегрузки, (СНиП 11-А.11-65).
При определении опрокидывающих моментов плечи сил определяются с учетом глубины погружения верхнего обреза фундамента в грунт, то есть величины .
Расчет ветровых нагрузок сводится в таблицу 7.2.
Таблица 7.2 - Ветровая нагрузка
№ зоныРасстояние от сечения 1-1 до низа зоны Нагрузки на зону, тВ плоскости сопряжения ствола башни с фундаментом (I-I)НормативнаяКоэф-т перегрузкиРасчетнаяПлечо Нормативный Расчетный 110,000,0061,30,00785,000,0300,039229,000,0171,30,022119,50,3320,431348,000,0401,30,052030,751,2301,600Итого1,5922,070
7.5.4 Предварительная проверка напряжений в стволе башни
Расчет конструкций на прочность или устойчивость производится по первому предельному состоянию и выполняется по расчетным нагрузкам.
Нормальное напряжение в стволе водонапорной башни в месте его сопряжения с фундаментом определяется по формуле (7.21)
;(7.21)
- нормальное напряжение в стволе башни, кг/см2;
- расчетная вертикальная нагрузка в сечении I - I, т;
- площадь кольца ствола башни в сечении I - I, м2;
- расчетное сопротивление сжатого материала ствола башни, кг/см2.
Площадь кольца ствола водонапорной башни в сечении I - I определяется по формуле (7.22)
;(7.22)
D - диаметр ствола, м;
?p2 - толщина стенок ствола, м.
Определяем площадь кольца ствола водонапорной башни:
.
Теперь определяем нормальное напряжение в стволе водонапорной башни по формуле (7.21)
.
Следовательно, условие по первому предельному состоянию выполняется.
В стенках бака максимальные окружные напряжения определяются на уровне днища по формуле (7.23)
?tmax = (7.23)
?В - плотность воды, кг/м3;
H - высота бака водонапорной башни, см;
R - радиус бака водонапорной башни, см.
?tmax = < R=2100 кг/см2
Максимальное меридиональное напряжение возникают в стволе водонапорной башни и определяются от суммарного веса всего сооружения. Меридиональные напряжения в баке близки к нулю, так как при опирании в нижних точках не возникает усилий от веса воды, а вес вышележащих конструкций мал.
7.5.5 Проверка устойчивости ствола башни в целом
Расчетная схема может быть выполнена так, как представлена на рисунке 7.2.
Расчетная нагрузка на ствол Qр=357,961 кг.
Рисунок 7.2 - Расчетная схема
Определяем гибкость трубы по формуле
(7.24)
где ? - коэффициент приведения длины;
l - расчетная длина, см;
i - радиус инерции, см.
Определяем радиус инерции
(7.25)
Dст - диаметр ствола башни, см.
Определяем гибкость трубы
Так как гибкость меньше ста, определяем критическое напряжение по формуле Ясинского
?кр = a - b×?(7.26)
a, b - коэффициенты;
? - гибкость трубы.
?кр = 3100 - 11,40×79,2=2197,12 кг/см2
Действующее максимальное напряжение в стволе ? = 357,961 кг/см2 < ?кр = 2197,12 кг/см2, то есть условие устойчивости ствола в целом выполняется с большим запасом.
7.5.6 Расчет фундамента
Площадь фундамента по его подошве определяется по формуле (7.23)
;(7.23)
- площадь фундамента по его подошве, м2;
- полная нормативная нагрузка, приходящаяся на фундамент, т;
- нормативное давление на грунт, кг/см2;
- объемный вес кладки фундамента, т/м3;
- глубина заложения подошвы фундамента, м;
- коэффициент, учитывающий различные значения объемного веса кладки и грунта, находящихся в обрезах фундамента.
Определяем площадь фундамента по его подошве:
.
После определения необходимой величины площади фундамента по его подошве, при известной площади ствола башни устанавливают тип фундамента.
Выбор типа фундамента производится из следующих соображений:
если площадь фундамента , меньше площади корпуса башни , то принимается столбчатый тип фундамента;
если площадь фундамента , равна площади корпуса башни , то принимается столбчатый или кольцевой тип фундамента;
если площадь фундамента , больше площади корпуса башни , то принимается кольцевой или сплошной тип фундамента.
Так как в нашем случае > (20,45 > 3,14 м2), то принимается кольцевой тип фундамента, который симметричен относительно стен водонапорной башни.
Теперь необходимо предварительно определить ширину кольца фундамента и установить его размеры по подошве, то есть:
- внутренний диаметр фундамента;
- внешний диаметр фундамента;
- ширина фундамента по подошве.
Ширина фундамента по подошве определяется по формуле (7.24)
;(7.24)
Внешний диаметр фундамента определяется по формуле (7.25)
;(7.25)
Внутренний диаметр фундамента определяется по формуле (7.26)
;(7.26)
Значение «X» определяется из формулы (7.27)
;(7.27)
- средний диаметр подошвы фундамента, м.
(7.28)
- площадь фундамента в сечении II - II, м2.
.
Определяем внешний диаметр фундамента
.
Определяем внутренний диаметр фундамента
.
Определяем ширину фундаментной плиты
.
Если при этом > , то принимают кольцевой фундамент; если же < , то принимают сплошной фундамент.
Так как в нашем случае > , то есть 1,55 > 1,05, следовательно необходимо принять кольцевой тип фундамента.
7.6 Расчет резервуара чистой воды
В результате согласования подачи воды насосной станции II-го подъема и водопотребления, устанавливается режим ее работы. Обычно в целях уменьшения строительной стоимости водозаборных сооружений и сооружений по улучшению качества воды, выбирается круглосуточный режим работы насосной станции I-го подъема, что облегчает определение регулирующего объема резервуара чистой воды.
Кроме регулирующего объема (), в резервуаре чистой воды хранится пожарный (), аварийный () объемы и объем воды на собственные нужды ().
Полный объем резервуара чистой воды определяется по формуле (7.29)
;(7.29)
- полный объем резервуара чистой воды, м3;
- регулирующий объем, м3;
- пожарный объем, м3;
- аварийный объем, м3;
- объем воды на собственные нужды
Регулирующий объем резервуара чистой воды определяется по формуле (7.30)
;(7.30)
- максимальный суточный расход 2-го отделения Агрофирмы «Исток», м3/сут;
- максимальное значение остатка воды в резервуаре, %.
Определяем регулирующий объем резервуара чистой воды способом наложения интегральных графиков подачи насосных станций I и II подъемов.
Пожарный объем резервуара чистой воды определяется из условия обеспечения пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов в течение трех часов, а также максимальных хозяйственно-питьевых и производственных нужд на весь период пожаротушения по формуле (7.31)
Рисунок 7.3 - Интегральные графики подачи насосных станций I и II подъемов
.
;(7.31)
- число одновременных пожаров;
- норма расхода воды на тушение соответственно одного наружного и одного внутреннего пожаров, л/с;
- время пожаротушения, с;
- суммарный объем воды, поступивший в сеть за 3 смежных часа максимального водопотребления, определяемый по таблице 3.2 графа 8, м3;
- подача насосной станции I - го подъема, м3/с.
Определяем суммарный объем воды
.
Определяем пожарный объем резервуара чистой воды:
.
Аварийный объем воды в резервуаре чистой воды определяется из условия обеспечения необходимого расхода в течение ликвидации аварии на подающем водоводе по формуле (7.32)
;(7.32)
- аварийный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в размере 70% расчетного среднечасового водопотребления и производственные нужды по аварийному графику, м3/ч;
- расчетное время ликвидации аварии на подающих водоводах систем водоснабжения I категории, определяется по СНиП 2.04.02 - 84*, п - 4.4, часы.
Аварийный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды можно определить по формуле (7.33)
;(7.33)
- расчетный среднесуточный расход воды п. Первомайского Ставропольского края, определяется по таблице (3.3), м3/ч.
Определяем расход воды на хозяйственно-питьевые нужды
.
Определяем аварийный объем воды в резервуаре чистой воды
.
Определяем объем воды на собственные нужды
.
Зная все объемы воды мы можем определить полный объем резервуара чистой воды
.
Принимаем 2 резервуара чистой воды по1200,00 м3 каждый, прямоугольный в плане, выполненных из монолитного железобетона. Максимальная отметка воды в резервуаре чистой воды равна - 70,81 м.
Минимальная отметка воды в резервуаре чистой воды равна - 68,54 м.
Глубина воды в резервуаре чистой воды равна - 3,31 м.
Диаметр резервуара - 14 м.
8. УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ
8.1 Выбор способа очистки воды
На практике разработан ряд технологических схем и конструктивных решений для водоочистных станций и установок. Все они могут быть разделены на две основные группы:
- станции и установки, строящиеся непосредственно на месте применения;
установки, монтируемые на месте из доставляемых компонентов и узлов заводского изготовления.
Совершенствуются специальные приемы улучшения качества воды, такие как кондиционирование минерального состава, устранение привкусов и запахов, дезактивация.
Все виды улучшения минерального состава воды подразделяются на две группы:
- удаление из воды солей или газов, находящихся в ней в избыточном количестве, умягчение обессоливание, опреснение, обесфторивание, удаление марганца, кремниевой кислоты, дегазация и другие;
добавление к воде тех или иных солей, с целью улучшения органолептических свойств воды или повышения содержания в ней микроэлементов, находящихся в недостаточном количестве в воде и местных пищевых продуктов.
Для улучшения минерального состава воды могут быть применены различные методы: физические (термический, дистилляция, дегазация, вымораживание), химические (рентгенные, ионного обмена), электрохимические (электролиз) и комбинированные (представляющие собой различные сочетания перечисленных методов).
В настоящее время широко применяется метод ионного обмена, основанного на фильтровании воды через иониты. Но в данном случае эти методы не применяются, так как вода соответствует СанПиН 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая».
8.2 Обеззараживание питьевой воды
Одной из основных задач коммунального водоснабжения является создание барьера на пути возможной передачи химических инфекции через воду путем ее обеззараживания.
Существует целый ряд известных методов обеззараживания питьевой воды: хлорирование, озонирование, обработка воды йодом, ионами тяжелых металлов, ультрафиолетовое облучение, действие гамма-лучей, ультразвука и другие.
8.3 Расчет хлораторной
Обеззараживание воды подаваемой из резервуара осуществляется способом хлорирования.
Расчетная доза хлора, для обеззараживания воды из подземных источников принята 1 мг/л, согласно СНиП II-31-74.
Производительность хлораторной определяется по формуле (8.1)
;(8.1)
- производительность хлораторной, кг/час;
- максимальный суточный расход поселка «Элитный», м3/ч;
- суточная доза активного хлора, мг/л.
Определяем производительность хлораторной
.
Определяем необходимое количество хлора в месяц
.
Расходный склад хлора находится вне головного сооружения, при хлораторной предусмотрено хранение 3-х месячного запаса хлора.
Установка для хлорирования включает в свой состав два хлоратора, из которых один - рабочий, второй - резервный.
Здание установки состоит из следующих помещений: расходного склада, хлораторной, вентиляционной установки, щитовой и тамбура.
Склад рассчитан на хранение десяти баллонов в стойках.
За основную тару приняты баллоны (Е - 55) емкостью - 55,00 л.
Испарителями служат баллоны, установленные на платформенных весах.
В хлораторной установлены хлораторы типа ЛОНИИ-100, производительностью от 0,01 до 1,00 кг хлора в час.
Разгрузка баллонов с хлором из автомобиля производится талью, перемещающейся по монорельсу, транспортировка их в склад - специальной тележкой. Транспортировка баллонов внутри склада производится ручным подвесным краном грузоподъемностью 0,50 т.
9. НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ И ВОДОВОД
9.1 Выбор типа насосной станции
Глубокое залегание подземных вод вызывает необходимость применения трубчатых колодцев, оборудованных центробежными насосами. Насосные станции сельскохозяйственных водопроводов относятся ко II и III категории по надежности действия. Для насосных станций без кранового оборудования высота машинного зала должна быть не менее 3,00 м. подъезд к насосной станции предусматривается с твердым покрытием. Для стока воды полы и каналы в помещении станции следует строить с уклоном 0,005 к дренажному колодцу.
Применительно к данному проекту проектируется насосная станция II-го подъема наземного типа. Здания насосных станции незаглубленного типа применяются при производительности одного насоса не более 1,5 м3/с, оборудуются насосами с горизонтальным валом и положительной высотой всасывания. Колебания уровней в нижнем бьефе должны быть в пределах допустимой геометрической высоты всасывания.
9.2 Гидравлический расчет насосной станции
При равномерной подаче расход насосной станции II-го подъема определяется по формуле (9.1)
;(9.1)
- максимальный суточный расход поселка «Элитный», м3/ч;
- коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды;
- продолжительность работы насосной станции II - го подъема, час.
Определяем расход насосной станции II - го подъема
.
Подача пожарного насоса равна 0,015 м3/с.
Теперь необходимо по формулам гидравлики определить диаметры всасывающей и напорной линий. Скорость движения воды в трубах принимают: во всасывающей линии 0,70 - 1,00 м/с; в напорной линии 1,10 - 1,50 м/с.
Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов определяются по формуле (9.2)
;(9.2)
- диаметры всасывающего или напорного трубопроводов, м;
- скорость движения воды во всасывающем или напорном трубопроводе, м/с.
Для насосной станции II-го подъема принимаем скорость движения воды во всасывающем патрубке 0,80 м/с, а в напорном патрубке 1,50 м/с.
Определяем диаметр всасывающего патрубка
.
Стандартный диаметр всасывающего патрубка насосной станции II-го подъема принимаем равным 300,00 мм.
Определяем диаметр напорного патрубка
.
Стандартный диаметр напорного патрубка насосной станции II-го подъема принимаем равным 250,00 мм.
Для пожарного насоса определяется только диаметр всасывающего патрубка, так как вода от него подается в саму водопроводную сеть. Скорость движения воды во всасывающем патрубке пожарного насоса принимается равной 1,10 м/с. Определяем диаметр всасывающего патрубка пожарного насоса
.
Стандартный диаметр всасывающего патрубка пожарного насоса принимается равным 250,00 мм.
Полный напор насоса определяется по формуле (9.3)
;(9.3)
- полный напор насоса, м;
- геодезическая высота всасывания, м;
- геодезическая высота нагнетания, м;
- сумма потерь напора в напорной и во всасывающей линии соответственно, м.
Геодезическая высота всасывания определяется по формуле (9.4)
;(9.4)
- геодезическая отметка оси рабочего колеса насоса, м;
- минимальная отметка уровня воды в резервуаре, м.
Определяем геодезическую высоту всасывания
.
Так как , то следовательно, насос находится под заливом.
Геодезическая высота нагнетания будет определяться по формуле (8.5)
(8.5)
- высота водонапорной башни, м;
- максимальная высота столба воды в резервуаре водонапорной башни, м.
Определяем геодезическую высоту нагнетания
.
Суммарные потери напора во всасывающей и напорной линиях трубопровода определяются по формуле (9.6)
;(9.6)
- удельное сопротивление трубопровода, с2/м6;
- поправочный коэффициент к удельному сопротивлению;
- длина участка трубопровода, м;
- подача насосной станции II - го подъема, л/с.
Для насосной станции II - го подъема длина всасывающей линии равна 20,00 м, а напорной линии 60,00 м.
Определяем потери напора во всасывающей линии трубопровода
.
Определяем потери напора в напорной линии трубопровода
.
Определяем полный напор насоса
.3 Насосное силовое оборудование
Тип насоса выбирают в соответствии с расходом и напором, видом водоисточника, типом двигателя и условием эксплуатации.
Для подачи воды из резервуара непосредственно в водонапорную башню и разводящую сеть с расходом 0,052 м3/с и напором 31,49 м, потребуется 3 насоса (два рабочий и один резервный) марки Д 200-36 с частотой вращения 1450 об/мин (ГОСТ 22247-96).
Полная мощность двигателя определяется по формуле (9.8)
;(9.8)
- полная мощность электродвигателя, Вт;
- удельный вес воды, кг/м2;
- подача насоса, м3/с;
- напор насоса, м.
Определяем полную мощность электродвигателя для насоса Д 200-36
.
Эффективная мощность электродвигателя определяется по формуле (9.9)
(9.9)
- полная мощность электродвигателя, Вт;
- коэффициент полезного действия, %.
Определяем эффективную мощность электродвигателя для насоса Д 200-36
.
Однако, учитывая возможности перегрузки, необходимо иметь некоторый запас мощности электродвигателя. Мощность двигателя с учетом коэффициента запаса мощности определяется по формуле (9.10)
(9.10)
- мощность двигателя, с учетом коэффициента запаса, Вт;
- коэффициент запаса мощности.
Определяем мощность двигателя с учетом коэффициента запаса для насоса Д 200-36
.
Итак, для погружного насоса необходим двигатель с минимальной мощностью на валу 26077,40 Вт. Согласно ГОСТ 10428-89* выбирается электродвигатель номинальной мощностью 16,00 кВт.
Для насосной станции II-го подъема мощность электродвигателей определяется аналогично предыдущему расчету, и должна составлять не менее 15000 Вт для каждого двигателя.
На рисунке 8.1 представлена характеристика насоса Д 200-36
Рисунок 8.1 - Характеристика насоса Д 200-36
9.4 Размеры и конструктивные элементы здания насосных станций I-го и II-го подъемов
В насосной станции II - го подъема установлено три насоса марки
Д 200-36.
Размеры насосной станции II - го подъема:
- длина равна 12000 мм;
ширина равна 6000 мм;
высота равна 4000 мм.
В здании сблокированы машинный зал (6000 х 6000 мм), электрощитовая, слесарная, санузел (душевая), комната обслуживающего персонала и коридор.
Фундаменты здания ленточные из монолитного железобетона. Фундаменты под насосные агрегаты выполнены толщиной 80,00 см. Переходные площадки, площадки обслуживания и лестницы металлические.
Стены здания из обыкновенного глинистого кирпича на цементном растворе. Кладка стен по наружной стороне ведется с подбором кирпича и расшивкой. Внутри стены штукатурятся, затираются и покрываются известью или краской.
Перекрытие из сборных железобетонных плит размером в плане 1500 х 6000 мм по сериям ПК 0.1 - 111 и ПК 0.1 - 119.
Все металлические и деревянные конструкции окрашиваются масляной краской два раза. Вокруг здания насосной станции устраивается асфальтная отмостка шириной 1,00 м. Для естественного освещения машинного зала устраивают окна в соотношении площади окон и пола 1,4 - 1,6.
Здание насосной станции I-го подъема представляет собой кирпичную постройку с толщиной стен в 1 кирпич.
Размеры насосной станции I-го подъема:
- длина равна 4000 мм;
ширина равна 2500 мм;
высота равна 3000 мм.
В помещении располагается запорно-регулирующая арматура (задвижки, вентили), предохранительная арматура (обратные клапаны), а также пульты дистанционного управления насосными агрегатами. Также на напорной линии установлено водомерное устройство, предназначенное для определения и контроля пропускаемой воды и манометр - за наблюдением давления.
9.5 Вспомогательное оборудование насосных станций
К вспомогательному оборудованию насосных станций относится: подъемно-транспортное оборудование, вакуум-системы, система вентиляции, противопожарная система, система отопления, система смазки и др.
Применительно к данному проекту подбирается ручной подвесной кран со следующими характеристиками:
- грузоподъемность равна 0,50 т;
длина крана 3,60 м;
пролет крана 3,00 м;
масса крана 274,00 кг.
Система вентиляции в здании насосной станции естественная.
Система хозяйственно-питьевого водоснабжения предназначена для подачи воды на бытовые нужды насосной станции, то есть:
- для питьевых и гигиенических целей;
для уборки помещений и полива тротуаров и зеленых насаждений.
Здание насосной станции оборудуется хозяйственно-фекальной канализацией. Сточные воды в количестве 0,09 м3/сут из здания отводятся канализационной сетью из керамических труб в септик с последующей откачкой и вывозом в места, отведенные санитарными органами.
В качестве системы отопления используются: в машинном зале - ребристые трубы, в помещении обслуживающего и в щитовой - радиаторы М - 140А0.
Температуры воздуха приняты следующие: в машинном зале +5 оС, в комнате обслуживающего персонала +18 оС; в санузле +14 оС; в щитовой + 14 оС.
Для противопожарных целей предусматривают на насосной станции пожарные гидранты и огнетушители.
Заливку насосов, установленных выше уровня воды в водоисточнике, с помощью роторных вакуум-насосов рекомендуется применять на насосных станциях любой мощности. На данной насосной станции предусматривается один вакуум-насос.
9.6 Автоматизация насосной станции
Основными процессами, которые могут выполняться на насосной станции приборами автоматики, являются:
- прием к подаче управляющего импульса на пуск и остановку насосных агрегатов;
- выдержка времени, как перед пуском, так и между отдельными процессами;
- открытие и закрытие задвижки на трубопроводе в заданные моменты при пуске, работе и остановке агрегата;
включение и отключение дренажного насоса, подающего воду на охлаждение сальников.
В водонапорной башне устанавливается два реле типа РДК-3 в качестве датчиков верхнего и нижнего уровней воды в резервуаре. Одно реле присоединяется непосредственно к вводу трубопровода в башню с настройкой на срабатывание при нижнем уровне воды в баке. Другое реле присоединяется к нижнему концу воздушной трубы, установленной в баке с колпаком поверху. Оба указанных реле давления устанавливаются в колодце водонапорной башни и являются сигнализатором предельных уровней воды.
10 ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ ПО УКЛАДКЕ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА
10.1 Организация временной базы строительного участка
В подготовительный период создают строительное хозяйство - комплекс временных зданий и сооружений, необходимых для размещения рабочих, строительных материалов и т.д., в период строительства системы водоснабжения. На базе устанавливают инвентарные подсобно - вспомогательные и обслуживающие здания: полевые вагончики для жилья и отдыха рабочих, ремонтные мастерские, душевые и другие помещения.
Классификация и назначения временных зданий и сооружений приведена в таблице 10.1.
Для хозяйственно - питьевого водоснабжения и душевых, на эстакадах устанавливают емкости, которые периодически заполняют водой. Качество воды должно отвечать требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая».
Таблица 10.1 - Состав объектов временной базы строительства
№ п/пНаименование объектовЧислоПолезная площадь, м21Вагон - контора прораба на 3 рабочих места122,003Закрытый материальный технический склад115,004Вагончики - общежития на 5 человек325,405Столовая122,007Туалет214,458Пожарный щит2-9Склад - навес190,0010Площадка для обслуживания и ремонта машин1300,0011Вагон - мастерская122,5012Площадка для стоянки машин и механизмов125000,0013Ограждение или обозначение границ базы--14Емкости для воды22,00 м3
10.2 Строительные операции при прокладке напорного трубопровода
В дипломном проекте будут рассматриваться строительные операции, применяемые при строительстве стального напорного трубопровода по участку 1 - 2 ().
Технологический процесс производства работ при прокладке стальных напорных трубопроводов состоит из следующих основных строительных операций:
Разработка грунта в траншее под трубопровод.
Подвоз и раскладка труб.
Монтаж стальных труб в звенья.
Укладка звеньев труб в траншею.
Устройство колодцев на уложенном трубопроводе.
Частичная засыпка траншеи,
Предварительное испытание трубопровода на герметичность.
Полная засыпка траншеи.
Окончательное испытание трубопровода на герметичность.
10.3 Разработка траншеи под трубопровод
Глубина траншеи, ширина по дну, заложение откосов, должны устанавливаться проектом, а при отсутствии расчетов и указаний в соответствии со СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».
Ширина траншеи определяется по формуле
(8.1)
- диаметр траншеи, м;
- диаметр трубы, м.
Определяем ширину траншеи
.
При устройстве траншеи глубиной до 2,00 м целесообразно выполнять работу роторным многоковшовым экскаватором, а при глубине более 2,00 м одноковшовым экскаватором с обратной лопатой.
Глубину траншеи согласно СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» принимаем равной 1,20 м.
Определяем крутизну откосов траншеи. Так как грунт - суглинок, то угол между направлением откоса и горизонталью будет равен 90º.
Так как стальные трубы будут укладываться в естественных условиях укрупненными секциями длиной 40,00 м, то приямки необходимы только в местах соединения укрупненных секций. Размеры приямков приведены в таблице 3.4 [20]. Принимаем длину приямка 1,00 м; ширину приямка 0,70 м; высоту приямка 1,45 м. Трубы будут укладываться на естественное основание.
10.4 Технология укладки и монтажа стальных трубопроводов
Работы по укладке и монтажу стальных труб начинается с пониженных точек трассы. Трубы всех диаметров будут укладываться с помощью кранов. Трубопроводы, укладываемые в траншеях, монтируют укрупненными секциями. Перед опусканием труб в траншею необходимо выполнить гидроизоляцию труб битумной мастикой.
Изолированные секции укладывают на деревянные брусья. Перед укладкой трубопроводов траншеи принимают под монтаж: проверяют соответствие размеров и отметок проектным, правильность устройства откосов и состояние креплений и др. подчистка дна траншеи до проектных отметок, а также рытье приямков для сборки и сварки соединений производят непосредственно перед укладкой труб. Укладка трубопроводов в траншеях - это ответственная операция, так как в процессе подъема с бровки и опускания на дно траншеи в стенках труб и сварных швах в случае несоблюдения принятой технологии могут возникнуть механические напряжения, способные вызвать перелом трубопровода и другие повреждения.
Для укладки секций диаметром до 529 мм требуется два крана. С их помощью поднимают, перемещают, укладывают и поддерживают секции при центровке, стыковке и окончательной сборке.
После опускания трубопровода в траншею захлестные стыки сваривают в приямках в неповоротном положении.
10.5 Обратная засыпка траншеи трубопровода
Обратная засыпка трубопровода осуществляется в два приема:
частичная засыпка до проведения предварительного испытания;
окончательная засыпка после испытания.
При частичной засыпке трубопровода места стыковых соединений оставляют незасыпанными, чтобы во время предварительного испытания была возможность произвести осмотр стыков.
Частичная засыпка трубопровода осуществляется вручную вслед за укладкой и сваркой секций труб слоями 10,00 - 15,00 см на высоту 0,5d трубы, а затем траншея засыпается на 0,35 - 0,70 м выше верха труб механизированным способом без уплотнения.
Тщательное уплотнение грунта в пазухах траншеи необходимо для исключения возможности смещения и повреждения трубопроводов, частичная засыпка траншеи механизмами производится малыми порциями грунта засыпки по обе стороны трубопровода.
После проведения предварительного гидравлического испытания участка трубопровода производится окончательная засыпка траншеи механизированным способом без уплотнения грунта.
После окончания засыпки траншеи производится разравнивание грунта по трассе трубопровода и восстановление растительного слоя грунта.
Рисунок 10.2 - Схема укладки трубопровода в траншею
10.6 Строительство сооружений на трубопроводе
Устройство колодцев на закрытой сети выполняется в следующей последовательности:
-разработка экскаватором грунта под котлован колодца;
доработка вручную котлована до проектных размеров и отметок;
устройство щебеночного основания под плиту днища;
уплотнение щебня трамбовками;
установка плиты днища;
установка и выравнивание на плите днища колодца опоры в виде столбиков из сборного железобетона;
установка арматуры на опоры;
установка патрубка;
монтаж патрубка с трубопроводом;
присоединение арматуры к патрубку;
приготовление и подача в котлован цементного раствора;
устройство постели из цементного раствора по периметру первого кольца на плите днища;
установка кольца;
затирка цементным раствором швов между кольцом и днищем;
устройство постели из цементного раствора на верхнем торце первого кольца;
установка второго кольца;
устройство постели из цементного раствора на верхнем торце второго кольца;
установка питы перекрытия;
установка чугунного люка;
гидроизоляция наружных стен колодца горячим битумом;
обратная засыпка пазух котлована;
обратная засыпка котлована бульдозером до проектных отметок;
планировка поверхности земли вокруг колодца с уклоном 0,03% от колодца на 0,30 м.
10.7 Испытание трубопровода
Испытание трубопроводов после монтажа и по окончанию ремонтных работ следует проводить в соответствии со СНиП 3.05.04-85 «Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации».
Трубопроводы подлежат испытанию на прочность и герметичность пневматическим, гидравлическим или комбинированным способами.
В зависимости от климатических условий в районе строительства и при отсутствии на момент испытаний воды может быть применен пневматический способ испытания для трубопроводов с внутренним расчетным давлением не более 1,60 МПа - для стальных трубопроводов.
Испытание напорных трубопроводов всех классов должно осуществляться в два этапа:
)Предварительное испытание на прочность, выполняемое после засыпки трубопровода на половину вертикального диаметра в соответствии с требованиями СНиП 3.05.04 - 85, с оставленными открытыми для осмотра стыковыми соединениями.
2)Окончательное испытание на герметичность, выполняется после полной засыпки траншеи.
Оба этапа выполняются до установки гидрантов, вантузов, предохранительных клапанов, вместо которых на время испытаний устанавливают фланцевые заглушки.
При проведении предварительного пневматического испытания на прочность, трубопровод следует выдерживать под давлением в течении 30 минут. Для поддержания испытательного давления необходимо проводить подкачку воздуха.
Осмотр трубопровода с целью выявления дефектных мест разрешается производить при снижении давления в стальных трубах до 0,30 МПа. Дефекты устраняются при снижении избыточного давления до нуля, после чего проводится повторное испытание.
Приемочное испытание пневматическим способом на прочность и герметичность выполняется в следующем порядке: давление в трубопроводе доводится до испытательного и под этим давлением трубопровод выдерживается 30 минут, если нарушение целостности не произойдет, то давление снижается до 0,05 МПа и трубопровод выдерживается 24 часа, после чего давление поднимается до 0,03 МПа, являющееся начальным испытательным давлением на герметичность. На момент начала испытаний на герметичность отмечается и барометрическое давление.
Трубопровод испытывается под этим давлением в течение 1 часа
После истечения времени измеряется конечное давление в трубопроводе и конечное барометрическое давление. Трубопровод признается выдержавшим пневматическое испытание (окончательное), если Не будет нарушена его целостность, и величина падения давления не будет превышать 55, мм рт. ст.
В таблице 8.2 приведен расчет по укладке стального напорного трубопровода.
Таблица 10.2 - Технологический расчет укладки стального напорного трубопровода (l=1060м; ? 250 мм)
№ п/пНаим-ие строит-ой операцииМех-мы и их маркиУсловия произв-ва работОбъем работНормы и их обоснованияПотребно всегоСостав звенаЧел.часМаш. час.Чел.деньМаш.см.Квалиф.РазрядКол-во1Разработка траншеиЭкскаватор ЭТЦ-252 на базе ТТ-4Грунт II гр.
1613,85 м3Е 2-1-20
На 100 м313,1413,142,012,01Машинист
Помощник машиниста6
12Подвоз, раскладка трубКран ЗИЛ-431410; тягач ЗИЛ-130Длина трубы 5,00 м212 трубРасчет10,710,71,341,34Водитель Машинист Стропальщик4 4 21 1 23Монтаж стальных труб в звеньяСварочный аппарат электродуговой сваркиСварка труб в звенья по 8 шт.1060 мВНиР 12-3-34 на 1 м труб-да42,4-5,35-Монтажники
14Укладка звеньев труб в траншею, монтаж2 крана ЗИЛ-431410, сварочный аппаратУкладка звеньев труб в траншею1060 мРасчет
На 10,00м трубы10,610,61,331,33Монтажники
Стропольщик
Машинист5
2№ п/пНаим-ие строит-ой операцииМех-мы и их маркиУсловия произв-ва работОбъем работНормы и их обоснованияПотребно всегоСостав звенаЧел.часМаш. час.Чел.деньМаш.см.Квалиф.РазрядКол-во5Устройство колодцевКран ЗИЛ-431410Масса 1 шт до 3 т12 штВ12-3-1 на 1 колодец6,366.360,80,8Стропольщик
Монтажники
Машинист2
16Частичная засыпкаБульдозер мощностью 59 (80) кВтГрунт гр. II гр.727,1м3ГЭСН 01-01-30 на
1000,00 м37,887,880,980,98Машинист517Предв-ое испытание трубопроводаКомпрессор 0-38Длина испытуемого уч-ка ?500,0м1060 мВ12-3-51 на 1 м трубопровода58,358,37,297,29Монтажник6
18Полная засыпка траншеиБульдозер мощностью 59 (80) кВтГрунт гр. II гр.834,75 м3ГЭСН 01-01-30 на
1000,00 м39,0399,031,231,23Машинист51№ п/пНаим-ие строит-ой операцииМех-мы и их маркиУсловия произв-ва работОбъем работНормы и их обоснованияПотребно всегоСостав звенаЧел.часМаш. час.Чел.деньМаш.см.Квалиф.РазрядКол-во9Окончательное испытание трубопроводаКомпрессор 0-38Длина испытуемого уч-ка ? 500,00м1060 мВ12-3-51 на 1 м трубопровода58,358,37,297,29Монтажник6
1
11 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНВЕСТИЦИОННОГО ПРОЕКТА ВОДОСНАБЖЕНИЯ
11.1 Расчет стоимости строительства
Основанием для определения сметной стоимости строительства являются: проектная документация, действующие сметные нормативы, а также отпускные цены и транспортные расходы на материалы. В соответствии с «Методикой определения стоимости строительной продукции на территории РФ (МДС 81-35.2004)» сметная стоимость строительства - сумма денежных средств, необходимых для осуществления строительства в соответствии с проектными материалами.
В дипломном проекте расчет сметной стоимости строительства производился с использованием укрупненных удельных показателей стоимости строительства. При расчете стоимости строительства системы водоснабжения, состоящей из: водозаборных скважин, насосной станции I подъема. водоводов, резервуаров чистой воды, насосной станции II подъема, водонапорной башни и разводящей сети использовались следующие нормативные документы: «Сооружения городской инфраструктуры», «ТЕР-2001-22. Водопровод - наружные сети».
11.2 Технико-экономические показатели проекта
Для расчета экономической эффективности проекта водоснабжения необходимо иметь данные по проектной мощности водопровода.
Расчет экономических показателей проектов водоснабжения начинают с расчета полной себестоимости воды, подаваемой потребителям. Расчет производится на основании сметы годовых эксплуатационных расходов, являющейся обязательной частью производственного плана предприятия. Эксплуатационную смету составляют по следующим основным статьям затрат:
1)Материальные затраты
)Электроэнергия
)Топливо и ГСМ
4)Амортизация
5)Зарплата с начислениями
)Ремонт и ТО
)Прочие затраты
8)Общехозяйственные расходы
По годовым эксплуатационным затратам и проектной мощности водопровода рассчитывается себестоимость 1 м3 воды. В дипломном проекте себестоимость водоподачи рассчитывается с использованием укрупненных удельных показателей по статьям указанных затрат (руб./м3).
Стоимость материалов и реагентов равна сумме отпускной (оптовой) цены с учетом заготовительно-скадских расходов предприятия, стоимости перевозок. Годовой расход реагентов для очистки для очистки природных вод определяется по расходу воды за год и средней дозе реагентов. Удельные затраты на материалы и регенты зависят от качества воды в источнике и принимаются в размере 0,74 руб/м3.
Стоимость потребленной электроэнергии определяется ее годовым расходом и тарифом на отпускаемую электроэнергию. В структуре себестоимости на долю электроэнергии приходится 2,54 руб/м3. Удельные затраты на топливо и ГСМ составляют 1,64 руб/м3.
Сумма амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов определяется по нормам. Для сооружений водопровода (за исключением водоводов и сетей) может быть принят усредненный процент амортизационных отчислений, равный 6% стоимости СМР, а для оборудования-12% стоимости оборудования. В структуре себестоимости на долю амортизационных отчислений приходится 1,5 руб/м3.
Затраты на оплату туда работников определяются с учетом нормативов численности и общих условий оплаты труда, установленных отраслевым тарифным соглашением. При расчете расходов на оплату труда, включаемых в себестоимость, регулирующие органы определяют размер оплаты труда в соответствии с отраслевым тарифным соглашением, заключенным с соответствующей ОКК, и фактическим объемом фонда оплаты труда в последнем расчетном периоде регулировании. Размер фонда оплаты труда, включаемый в себестоимость услуг по водоснабжению, согласовывается с органом местного самоуправления.
Удельные затраты на оплату труда обслуживающего персонала с начислениями на социальное страхование определяется на основе среднегодовой заработной платы по категориям работающих (рабочие; ИТР; служащие; МОП). Удельные затраты на оплату труда принимаем равными 4,5 руб/м3.
При определении расходов на проведение ремонтных работ учитываются программы проведения ремонтных работ, обеспечивающих надежное и безопасное функционирование производственно-технических объектов и предотвращение аварийных ситуаций, утвержденные в установленном порядке. Удельная величина перечисленных затрат составляет 1,42 руб/м3.
Статья «Прочие прямые затраты» учитывает следующие виды расходов: износ и ремонт малоценных и быстро изнашивающихся инструментов, приспособлений и хозяйственного инвентаря; расходы по технике безопасности и охране труда. Расходы по данной статье затрат приблизительно раны 6% общей суммы эксплуатационных расходов без учета амортизационных отчислений. Удельная величина перечисленных затрат составляет 0,8 руб/м3.
По статье «Цеховые и общехозяйственные расходы» определяются затраты, связанные с управлением, обслуживанием технологических процессов и функционированием всего предприятия. Указанная статья является комплексной, состав элементов по данной статье определяется технологическими условиями, удельные затраты составляют 1,79 руб/м3.
Таким образом, себестоимость воды, подаваемой водопотребителям, составляет:
С=М+Э+Т+А+З+Р+П+О, руб/м3(11.1)
М- материальные затраты,
Э- затраты на электроэнергию,
Т- на топливо и ГСМ,
А- амортизационные отчисления,
З- зарплата с начислениями,
Р- ремонт и техобслуживание,
П- прочие затраты,
О- цеховые и общехозяйственные расходы.
Определяем себестоимость воды:
С=0,74+2,54+1,64+1,5+4,5+1,42+0,8+1,79=18,71 руб/м3.
Удельная себестоимость производимой продукции:
, руб/м3
T - проектный тариф на воду, руб./м3;
R - рентабельность.
Полная себестоимость (годовые издержки) определяется годовым объемом водоподачи
Сполн.= С × W(11.2)
Сполн - полная себестоимость, руб.;
C - себестоимость воды, руб./м3;
W - годовой объем водоподачи, м3.
Определяем полную себестоимость
Сполн .= 14,93×957774,6= 14299574,78 руб. = 14299,57 тыс. руб.
Проектный тариф на воду (Т) определяем по проектной себестоимости и рентабельности (R). Величину рентабельности принимаем равной 25,3%
Т = С × ( 1 + R ) (11.3)
Т-проектный тариф на воду, руб/м3;
С-себестоимости воды, руб/м3;
R-рентабельность.
Определяем проектный тариф на воду:
Т=14,93×957774,6=14299574,78=14299,57 тыс. руб.
Поскольку предприятия водоснабжения являются естественными монополистами, тарифы или отпускные цены на воду утверждаются местной администрацией с учетом данных проектных организаций.
В общем виде потребность организации коммунального комплекса в финансовых средствах - необходимая валовая выручка (НВВ). Поступления от реализации - необходимая валовая выручка определяется величиной тарифа и годовым объемом водоподачи:
НВВ = T × W(11.4)
T - проектный тариф на воду, руб./м3;
W - годовой объем водоподачи, м3.
Определяем поступления от реализации
НВВ = 18,71×957774,6=17919962,77 руб. = 17919,96 тыс. руб.
Строительство длиться 1 год. Капитальных вложений на строительство 28960 тыс. руб.
Рассчитанные экономические показатели проекта будут использованы при расчете показателей эффективности инвестиционного проекта.
11.3 Расчет показателей эффективности инвестиционного проета
Расчет показателей эффективности инвестиционного проекта проводится с привлечением выполненных в предыдущих разделах расчетов. Рассчитанные значения технико-экономических показателей строительства и затраты капитального характера рассматриваются в качестве составляющих денежных потоков (прогнозируемых временных зависимостей поступлений и платежей).
Интегральные показатели эффективности проекта строительства объекта определяются с использованием сальдо накопленного за Т лет денежного потока по формулам для определения: чистого дисконтированного дохода (ЧДД), индекса доходности (ИД), внутренней нормы доходности (ВНД), срока окупаемости:
чистый дисконтированный доход ЧДД (NPV)
,(11.5)
- приросты чистой прибыли, инвестиции и амортизационные отчисления по годам горизонта расчета Т;
- горизонт расчета, определяемый с учетом сроков проведения ремонтно-восстановительных мероприятий , периода освоения объектов реконструкции , нормативных сроков службы напорной сети, поливной техники, оборудования насосных станций;
- коэффициент дисконтирования - коэффициент приведения разновременных эффектов и затрат к базисной дате (году начала реконструкции);
- норматив дисконтирования, принимаемый на уровне годовой ставки рефинансирования ЦБ РФ.
Для инвестиционных проектов с.-х. водоснабжения норматив дисконтирования может быть принят на уровне 10 - 12%.
- индекс доходности ИД (PI)
, ,(11.6)
- приросты чистой прибыли, инвестиции и амортизационные отчисления по годам горизонта расчета Т;
- горизонт расчета, определяемый с учетом сроков проведения ремонтно-восстановительных мероприятий , периода освоения объектов реконструкции , нормативных сроков службы напорной сети, поливной техники, оборудования насосных станций;
- коэффициент дисконтирования - коэффициент приведения разновременных эффектов и затрат к базисной дате (году начала реконструкции).
внутренняя норма доходности ВНД (IRR), равная норме дисконта , при которой
,(11.7)
- приросты чистой прибыли, инвестиции и амортизационные отчисления по годам горизонта расчета Т;
- горизонт расчета, определяемый с учетом сроков проведения ремонтно-восстановительных мероприятий , периода освоения объектов реконструкции , нормативных сроков службы напорной сети, поливной техники, оборудования насосных станций;
- коэффициент дисконтирования - коэффициент приведения разновременных эффектов и затрат к базисной дате (году начала реконструкции).
Срок окупаемости представляет собой период от начального момента вложения средств до момента окупаемости. Моментом окупаемости называется наиболее ранний момент времени в расчетном периоде, после которого текущий чистый доход становится и в дальнейшем остается неотрицательным. При оценке эффективности срок окупаемости, как правило, выступает только в качестве ограничения.
Сравнительный анализ вариантов инвестиционных проектов проводится с привлечением показателей ЧДД, ИД и других с учетом их приоритетности. Процедуры оценки проектов начинаются с анализа показателя ЧДД; проекты с ЧДД 0 считаются неэффективными; проекты с ЧДД?0 ранжируются в порядке убывания значений ЧДД. При наличии нескольких проектов с высокими уровнями ЧДД сравниваются структуры, объемы и распределение во времени необходимых для их реализации капиталовложений.
Расчет указанных показателей эффективности проекта осуществляется с применением программного обеспечения, которое включает подпрограммы: «Экономическая оценка эффективности инвестиционного проекта», «Финансовый профиль проекта», «Индекс доходности», «Внутренняя норма доходности», «Графический анализ внутренней нормы доходности». Программное обеспечение позволяет осуществлять многовариантный анализ эффективности инвестиционных проектов, различающихся динамикой финансовых потоков, варьируя значениями эффекта и затрат на протяжении жизненного цикла объекта, нормой дисконтирования, а также включая возможность учета затрат на последующую реконструкцию. Расчет ведем в табличной форме.
Таблица 11.1. - Экономическая оценка эффективности инвестиционного проекта
ГодыПоказатели эффективности инвестиционного проекта, тыс. руб.ИнвестицииНеобходимая валовая выручка (НВВ)Ежегодные издержкиЕжегодный чистый доходНорма дисконтаКоэффициент дисконтированияЕжегодный дисконтированный чистый доходСуммарный чистый доход (ЧД, NV)Чистый дисконтированный доход (ЧДД, NPV)tKCЧДе?tЧДД?ЧД?ЧДД1234510678900,08128960,00-28960,001,00-28960,00-28960,00-28960,00214335,0011439,002896,000,932681,48-26064,00-26278,52317919,0014299,003620,000,863103,57-22444,00-23174,95417919,0014299,003620,000,792873,67-18824,00-20301,28517919,0014299,003620,000,742660,81-15204,00-17640,47617919,0014299,00621,000,68422,64-14583,00-17217,83717919,0014299,003620,000,632281,21-10963,00-14936,61817919,0014299,003620,000,582112,24-7343,00-12824,38917919,0014299,003620,000,541955,77-3723,00-10868,611017919,0014299,003620,000,501810,90-103,00-9057,711117919,0014299,003620,000,461676,763517,00-7380,941217919,0014299,003620,000,431552,567137,00-5828,391317919,0014299,003620,000,401437,5510757,00-4390,841417919,0014299,003620,000,371331,0714377,00-3059,771517919,0014299,003620,000,341232,4717997,00-1827,301617919,0014299,003620,000,321141,1721617,00-686,131717919,0014299,003620,000,291056,6425237,00370,521817919,0014299,003620,000,27978,3728857,001348,891917919,0014299,003620,000,25905,9032477,002254,792017919,0014299,003620,000,23838,8036097,003093,592117919,0014299,003620,000,21776,6639717,003870,252217919,0014299,003620,000,20719,1343337,004589,392317919,0014299,003620,000,18665,8646957,005255,252417919,0014299,003620,000,17616,5450577,005871,792517919,0014299,003620,000,16570,8754197,006442,67184000,00426472,00340316,009811,006442,67
Таблица11.2 - Определение внутренней нормы доходнсти
Варьируемая норма дисконтаГодыПоказатели эффективности инвестиционного проекта, тыс. руб.ИнвестицииПоступления от реализацииЕжегодные издержкиЕжегодный чистый доходЕжегодный дисконтированный чистый доходЧистый доход (ЧД, NV)Чистый дисконтированный доход (ЧДД, NPV)e=tKНВВCЧДЧДД?ЧД?ЧДД0,1128639128960,000,000,00-28960,00-28960,00-28960,00-28960,0020,0014335,0011439,002896,002602,29-26064,00-26357,7130,0017919,0014299,003620,002922,97-22444,00-23434,7340,0017919,0014299,003620,002626,53-18824,00-20808,2050,0017919,0014299,003620,002360,15-15204,00-18448,0560,0017919,0014299,003620,002120,79-11584,00-16327,2670,0017919,0014299,003620,001905,71-7964,00-14421,5580,0017919,0014299,003620,001712,44-4344,00-12709,1190,0017919,0014299,003620,001538,76-724,00-11170,35100,0017919,0014299,003620,001382,712896,00-9787,64110,0017919,0014299,003620,001242,486516,00-8545,17120,0017919,0014299,003620,001116,4710136,00-7428,70130,0017919,0014299,003620,001003,2413756,00-6425,46Продолжение таблицы 2140,0017919,0014299,003620,00901,4917376,00-5523,97150,0017919,0014299,003620,00810,0620996,00-4713,91160,0017919,0014299,003620,00727,9124616,00-3985,99170,0017919,0014299,003620,00654,0928236,00-3331,91180,0017919,0014299,003620,00587,7531856,00-2744,16190,0017919,0014299,003620,00528,1435476,00-2216,01200,0017919,0014299,003620,00474,5839096,00-1741,43210,0017919,0014299,003620,00426,4542716,00-1314,98220,0017919,0014299,003620,00383,2046336,00-931,78230,0017919,0014299,003620,00344,3449956,00-587,45240,0017919,0014299,003620,00309,4153576,00-278,03250,0017919,0014299,003620,00278,0357196,000,0028960,00426472,00340316,0057196,000,00Внутренняя норма доходности (ВНД) =11,29%
Таблица- показатели экономической эффективности проекта
ПоказателиЗначениеЧистый доход, тыс. руб.57196,00Дисконтированный доход, тыс. руб.8483,73Внутренняя норма доходности, %11,29Индекс доходности1,293Дисконтированный срок окупаемости, лет15
Анализ показателей свидетельствует об эффективности и экономичес-кой целесообразности осуществления проекта, так величина ЧДД больше 0, ВНД превышает норму дисконта, принятую в проекте. Дисконтированный срок окупаемости с учетом срока строительства (14 месяцев) составляет 15 ет, что является вполне приемлемым для инвестиционных проектов, имеющих экологическую и социальную направленность.
12. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
12.1 Источники загрязнения окружающей природной среды
Загрязнение окружающей среды - это любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии и информации, с непременными последствиями в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы.
Разнообразные виды вмешательства человека в естественные процессы в биосфере можно сгруппировать по следующим категориям загрязнений:
ингредиентное загрязнение, или внесение химических веществ, которые количественно или качественно чужды естественным биогеоценозам;
параметрическое (физическое) загрязнение, связанное с изменением качественных параметров окружающей среды;
биоценотическое загрязнение, которое заключается в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов, населяющих биогеоценоз;
- стациально-деструкционное загрязнение (стация - место обитания популяции), изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования, связанном с оптимизацией природы в интересах человека.
Загрязнение земли происходит в результате нерационального природопользования во время ведения сельскохозяйственных работ, нарушения земли в процессе строительства.
Загрязнение вод происходит также в результате сброса в реки, моря и озера сточных вод.
Основными причинами загрязнения атмосферного воздуха в районе являются промышленные предприятия, автотранспорт. Вклад автотранспорта в суммарный выброс составляет 50 - 60%. Загрязнение атмосферы - это не одна, а множество примесей к основным компонентам воздуха. Количество каждого загрязнителя сильно изменяется, поэтому последствия загрязнения воздуха - это результат воздействия целой смеси загрязнителей.
12.2 Характеристика защищенности эксплуатируемых водоносных комплексов
Защищенность подземных вод, эксплуатируемых для водоснабжения, определяется мощностью (m) водоупорной толщи (глин), залегающих в кровле эксплуатируемого водоносного комплекса, а также соотношением уровней подземных вод исследуемого комплекса (h2) и вышележащего (h1). При m более 10 м и h2 выше h1 исследуемый (эксплуатируемый) водоносный комплекс считается защищенным. При m более 10 м и h2 ниже h1 исследуемый водоносный комплекс считается условно защищенным. В этом случае при нарушении сплошности водоупорной толщи заброшенной артезианской скважиной или колодцем, возможно перетекание вышележащего загрязненного водоносного горизонта в нижележащий, эксплуатируемый. При m менее 10 м исследуемый комплекс считается незащищенным при любом положении уровней. В нашем случае m более 40 м и h2 (25 м) ниже h1 (4-5м). Значения h2 и h1 даны в глубинах от поверхности земли. Исходя из вышеизложенного водоносный комплекс предлагаемые к эксплуатации на проектных скважин х. Трудобеликовского по В.М. Гольдбергу являются условно защищенными.
Согласно СанПиН 2.1.4.027-95 исследуемый водоносный комплекс является «защищенным» в том случае, если область его питания располагается за пределами зон санитарной охраны.
12.3 Организация зон санитарной охраны
Согласно действующей инструкции по установлению зон санитарной охраны хозяйственно-питьевых водопроводов с подземными источниками водоснабжения СанПиН 2.1.4.027-95 и СНиП 2.04.02-84, в целях предотвращения загрязнения воды в окрестности проектируемого водозабора подземных вод, необходимо установить три пояса зоны санитарной охраны (ЗСО) источника водоснабжения:
пояс- зона строгого режима;
пояс- зона режима ограничений против бактериального (микробного) загрязнения;
пояс- зона режима ограничений от химического загрязнения.
Зоны санитарной охраны представляют собой специально выделенную территорию, в пределах которой создается особый санитарный режим, исключающий возможность загрязнения, а также ухудшения качества воды источника и воды, подаваемой водопроводными сооружениями. Санитарный режим в зонах устанавливается в зависимости от местных санитарных и гидрогеологических условий.
1-й пояс предназначен для исключения возможности случайного или умышленного загрязнения подземных вод непосредственно через водозаборные сооружения иди нарушения нормальной работы водозаборного сооружения. Границей зоны является ограждение, принимаемое по СН 441-72* ("Указания по проектированию ограждений площадок и участков предприятий, зданий и сооружений") и выполняемое по чертежам серии 3.017-1.
Территория 1-го пояса благоустраивается, планируется и озеленяется древесно-кустарниковыми насаждениями.
Устье скважины должно быть герметично закрыто с целью предотвращения загрязнения водоносных горизонтов.
Вокруг устья скважины предусмотреть асфальтобетонную отмостку в радиусе 1,5 м.
Водозабор из подземных вод должен быть оборудован устройством для систематического наблюдения за уровнем воды в скважине и водомером для измерения дебита во время эксплуатации.
Здания, находящиеся на территории 1-го пояса ЗСО или в непосредственной близости должны быть канализованы. При отсутствии канализации, уборные Должны быть оборудованы водонепроницаемыми выгребами, и располагаться в местах, исключающих загрязнение 1-го пояса ЗСО при вывозе нечистот.
Территория 1-го пояса ЗСО источника водоснабжения и площадок водопроводных сооружений должна быть ограждена забором и озеленена.
-й пояс ЗСО примыкает к первому и охватывает более широкую территорию водозабора подземных вод. Положение границы 2-го пояса устанавливается против микробного загрязнения и определяется расчетами из условий, что если за ее пределами в водоносный пласт поступят микробные загрязнения, они (с учетом сроков выживаемости микроорганизмов) совсем не дойдут до водозабора. Время движения загрязненного потока до водозабора должно быть не меньше времени, в течение которого патогенные микроорганизмы (бактерии и вирусы) теряют жизнеспособность и вирулентность.
Источниками микробного загрязнения могут служить ливневые и хозяйственно-фекальные стоки, поля фильтрации и утечки из канализационных сооружений.
Граница 2-го пояса устанавливается при расчетном времени Тр=100 суток (Таблица 1 рекомендаций по гидрогеологическим расчетам для определения границ 2 и 3 поясов зон санитарной охраны подземных источников водоснабжения).
Граница 3-го пояса ЗСО (от химических загрязнений) определяется расчётом, зависит от гидрогеологических параметров водоносного пласта и устанавливается, как правило, вдоль раздельных (нейтральных) линий тока, оконтуривающих область захвата водозабора - по линии, положение которой определяется гидродинамическими расчетами из условий, что если за ее пределами в водоносный пласт поступят химические загрязнения, они если и дойдут до водозабора, то не ранее расчетного срока (Тр), равного проектному периоду работы водозабора. В пределах 3-го пояса ЗСО качество подземных вод должно соответствовать установленным требованиям на 25-летний срок.
Источниками химических загрязнений могут служить стоки промышленных предприятий , утечки технологических растворов на промышленных площадках. При определении размеров зон санитарной охраны водозабора, а также санитарно-оздоровительных и защитных мероприятий в пределах ЗСО, учитываются гидрогеологические условия водоносных комплексов и, в частности, естественная защищенность данного водоносного комплекса от поверхностного загрязнения.
Область питания комплексов находится в предгорьях Большого Кавказа и располагается в 80-90 км к югу от места его расположения водозабора. Связь с поверхностными очниками отсутствует.
12.4 Расчет границ поясов зон санитарной охраны
Положение границ поясов ЗСО, их размеры, конфигурацию в плане определены гидродинамическими расчетами. При этом учитывается, что приток подземных вод к водозабору происходит из так называемой области захвата, ограничивающейся раздельными (нейтральными) линиями тока. Вследствие сложности гидрогеологических условий область захвата водозабора имеет сложные геометрические очертания, выявление которых возможно только на основе графоаналитических построений с использованием карт гидроизопьез.
Реальная гидрогеологическая обстановка в данных расчетах схематизирована и усреднена по основным расчетным параметрам. Область захвата водозабора и другие искомые величины для обоснования проекта ЗСО определяется путем аналитических расчетов.
Расчёты по определению границ ЗСО произведены по методике изложенной в работе H.H. Лапшина и А.Е. Орадовской "Рекомендации по гидрогеологическим расчетам для определения границ 2-го 3-го поясов санитарной охраны подземных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения" Москва, ВНИИ ВОДГЕО,1983.
Для водозабора, предназначенного эксплуатировать подземные водоносные горизонты не имеющего связи с поверхностными источниками, для выделения границ поясов ЗСО имеем:
Q- производительность водозаборной скважины по расчетному водоносному комплексу, 2676,52 м3/сут;
т - мощность водоносного горизонта, 180 м;
µ - водоотдача водоносного комплекса, 0,15;
k - коэффициент фильтрации водовмещающих пород, 4 м/сут;
i - гидравлический уклон потока подземных вод / - 0,0004;
q - единичный расход подземных вод (q = k× т×i).
R - расстояние от устья скважины вверх по потоку подземных вод;
r - расстояние от устья скважины вниз по потоку;
d - ширина области захвата потока (расстояние в обе стороны от скважины перпендикулярное потоку).
Гидравлический уклон всех водоносных горизонтов используемых для водоснабжения практически равен 0, а значит и единичный расход q также равен 0. Расчет зон санитарной охраны для проектной скважины производится по формуле
В результате вычислений определены радиусы ЗСО, которые приводятся в ниже следующей таблице.
Таблица 12.1- Определение радиусов ЗСО
№№ п/п.№№ проектных скважинQmr = R= dЗСО 2-го поясаЗСО 3-го пояса116002 57171 4
12.5 Охрана подземных вод
Согласно ст. 1 Водного кодекса РФ подземные воды - это воды, в том числе минеральные, находящиеся в подземных водных объектах. При этом подземные воды и вмещающие их горные породы признаны единым водным объектом.
В целях борьбы с истощением запасов пресных подземных вод предусматриваются следующие мероприятия: рациональное размещение водозаборов по площади; регулирование режима водоотбора подземных вод; уточнение величины эксплуатационных запасов (чтобы не допустить их истощения; для самоизливающихся артезианских скважин установление кранового режима эксплуатации.
Иногда для профилактики истощения подземных вод применяют искусственное пополнение их посредством перевода части поверхностного стока в подземный.
Борьба с загрязнением подземных вод включает профилактические и специальные мероприятия. Профилактические меры являются основными, поскольку требуют наименьших затрат. Специальные мероприятия направлены в первую очередь на изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (противофильтрационные стенки, завесы), перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа или откачки их из специальных скважин.
Важнейшей профилактической мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов служит устройство вокруг них зон санитарной защиты.
Минприроды России в 1998 г. утвердило Методические указания по разработке нормативов предельно допустимых вредных воздействий (ПДВВ) на подземные водные объекты и предельно допустимых сбросов вредных веществ в подземные водные объекты. Нормативы ПДВВ представляют собой совокупность количественных и качественных показателей (характеристик) процессов и сооружений, которые могут оказывать вредное воздействие на подземные воды. В случае соблюдения этих нормативов вредное воздействие не превышает допустимых пределов. Согласно рекомендаций СНиП 2.04.02 и и в соответствии с «Положением о порядке проектирования и эксплуатации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения» в окрестности скважинного водозабора устанавливается ЗСО, в которой осуществляются специальные мероприятия, исключающие вероятность поступления загрязнений в водозабор и в водоносный пласт в районе водозабора.
Химические загрязнения, попавшие в подземные воды, условно считаются стабильными и могут переноситься на значительные расстояния.
При определении размеров поясов ЗСО водозаборов подземных вод, а также состава санитарно-оздоровительных и защитных мероприятий в пределах ЗСО следует учитывать производительность, тип водозабора и гидрогеологические условия, и частности, естественную защищенность подземных вод от поверхностного загрязнения.
Защищенность эксплуатируемого пласта зависит от возможности и интенсивности поступления в него загрязненных вод с поверхности земли или из рек, и других водоемов.
При химическом загрязнении границы ЗСО должны быть удалены на расстояние, при котором продолжительность движения загрязнений по пласту к водозабору будет не менее 25-50 лет.
При подземных источниках водоснабжения предусматривают строгое выполнение санитарно-технических требований к конструкции скважин (оголовки, устья, затрубные пространства и др.).
12.6 Мониторинг водных объектов
Государственный мониторинг водных объектов, являясь составной частью системы государственного мониторинга окружающей природной среды, включает мониторинг поверхностных водных объектов суши и морей, мониторинг подземных водных объектов, мониторинг водохозяйственных систем и сооружений.
Он предусматривает: постоянные наблюдения за их состоянием, качественными и количественными показателями как поверхностных, так и подземных вод; сбор, хранение и обработку данных наблюдений; создание и ведение банков данных; оценку, составление прогнозов изменения состояния водных объектов и передачу соответствующей информации правительственным органам Федерации и ее субъектов.
13 ОХРАНА ТРУДВ
13.1 Характеристика объекта проектирования
Объектом проектирования является система водоснабжения поселка Прохладный обеспечивающая коммунальное хозяйство и частный сектор водой в требуемом количестве и соответствующего ГОСТу качества. Объект строительства имеет пункты питания, магазины, располагает электрическим освещением.
Особенности строительства заключаются в том, что работы ведутся круглый год и чаще всего на открытом воздухе, зачастую при неблагоприятных условиях (ветер, мороз, жара, пыль), на машинах и механизмах, создающих сильный шум и вибрацию. В этих условиях могут возникнуть такие потенциальные опасности:
воздействие пыли на органы на органы дыхания;
переохлаждение - при выполнении работ в зимнее время;
перегревание - при выполнении работ в летнее время;
простудные заболевания - при выполнении работ в ненастную погоду;
ожоги сетчатки глаз - при выполнении сварочных работ;
поражение рабочих электрическим током - при выполнении работ на машинах с электроприводом или при обрыве электропроводов;
вибрационная болезнь - при работе ручным вибратором и при работе трамбовкой.
При выполнении земляных работ возможны следующие потенциальные опасности:
обрушение масс грунта в котлованы и траншеи;
опрокидывание бульдозеров в котлованы;
травмирование рабочих при попадании в зону работы землеройно-транспортных машин.
Потенциальные опасности при выполнении монтажных работ:
обрыв строп;
опрокидывание подъёмных машин при подъёме грузов;
травмирование рабочих от неправильной эксплуатации машин и механизмов;
опасность возникновения пожара.
Поэтому, при ведении работ должны строго соблюдаться правила безопасности в строительстве. Такие правила сведены в нормативные документы.
13.2 Правовые и организационные мероприятия
Для устранения причин, вызывающих производственные травмы, большое значение имеет правильное и своевременное обучение рабочих и специалистов по вопросам охраны труда. Поэтому, предусматриваются обязательные инструктажи рабочего персонала по технике безопасности на участках работ :
вводный;
первичный;
на рабочем месте;
повторный;
внеплановый;
целевой.
Вводный инструктаж проводится главным инженером при поступлении на работу в порядке общего ознакомления с объектом, на котором придется работать.
Инструктаж на рабочем месте проводится начальником участка, прорабом, бригадиром. Цель инструктажа - ознакомиться со спецификой рабочего места.
В ходе инструктажа рабочих надо предупредить об ответственности за невыполнение требований инструкции по технике безопасности.
Нарушение правил охраны труда ведёт за собой административную, уголовную и материальную ответственность.
С целью снижения травматизма предусматривается иметь комплексный план мероприятий по охране труда, создание уголка по технике безопасности, в котором должны быть схемы, литература и инструкции на все виды работ. Также необходимо предусмотреть проведение дней по охране труда с обязательным осмотром рабочих мест и устранению недостатков.
13.3 Санитарно - гигиенические мероприятия
Для предупреждения профзаболеваний в проекте предусматривается:
организация респираторного хозяйства, для защиты органов дыхания от производственной пыли: рабочие снабжаются респираторами типа «Лепесток» и Х - 2 К;
при температуре воздуха свыше + 400С работу на открытой местности следует прекратить или вести с учащенными перерывами для отдыха: при этом рабочий день разбивается на два периода, для отдыха предназначен вагончик с кондиционером;
в зимнее время предусмотрен вагончик с калориферами;
на объекте предусматривается строительство душевых, которые должны работать один час после смены;
13.4 Технические мероприятия
При производстве земляных работ по охране труда предусмотрены технические мероприятия :
для предотвращения опрокидывания строительных машин в траншеи и котлованы по технологии строительства предусматривается движение машин не ближе 2 м от кромки траншеи.
При обратной засыпке траншей бульдозером предусматриваем установку ограждающих знаков, которые будут возвещать об опасности трактористу.
По технике производства работ минимальное расстояние между машинами должно быть 15 - 20 м. Все машины должны быть оборудованы звуковыми сигналами
При проведении сварочных работ предусмотрено ограждение места работы сварщика специальными шторками.
Для предотвращения поражения рабочих, работающих на механизмах с электроприводом, электротоком предусматривается заземление механизмов, а для защиты от шагового заземления - оконтуривание механизмов.
В местах работ стиральных машин, а также в местах их хранения, предусмотрена установка молниеотвода, для предотвращения поражения рабочих электрическим током.
13.5 Пожарно-профилактические мероприятия
Для предотвращения возникновения пожара предусмотрены следующие мероприятия:
- организация прохождения каждым рабочим инструктажа по мерам противопожарной безопасности;
построить и оборудовать пожарные щиты, оборудованные средствами пожаротушения;
организация на каждом рабочем месте памятки о соблюдении противопожарных требований;
организация мест для курения;
монтаж сигнализации оповещения рабочих в случае пожара.
13.6 Меры безопасности при устройстве и эксплуатации водопроводных сооружений
Строительство насосных станций осуществляется по утверждённым проектам, составленным в соответствии с действующими нормами на проектирование.
Одним из важнейших вопросов строительства является целесообразное размещение агрегатов в машинном зале. Правила техники безопасности при размещении насосных агрегатов предусматривается наличие свободного прохода шириной 0,7м к агрегатам, задвижкам, клапанам и другим приборам и механизмам. Расстояние между фундаментами и стеной должно быть не меньше 1м. Такие расстояния обеспечивают безопасный проход обслуживающему персоналу к агрегатам.
Для проведения ремонта агрегата в машинном зале должна быть предусмотрена ремонтная площадка, оборудованная подъёмными механизмами и достаточная для размещения всех деталей и самого крупного агрегата, имеющегося на станции.
Все отверстия и углубления в полах должны быть ограждении перилами высотой 1м, со сплошной обивкой снизу на высоту 2 м.
В связи с выделением работающими электродвигателями значительного дополнительного тепла, насосные станции оборудованы естественной вентиляцией, обеспечивающей нормальную температуру и чистоту воздуха. Согласно санитарным требованиям температура воздуха в машинном зале должна быть не ниже 14 0С и не выше 24 0С.
Все механические части электрических устройств и электрооборудование должны быть тщательно защищены.
13.7 Меры безопасности при эксплуатации подземных резервуаров и водонапорных башен
Подземные резервуары и водонапорные башни сооружаются на территории, отвечающей санитарным требованиям, то есть огражденной, благоустроенной и содержащейся в чистоте. Доступ на эту территорию посторонних лиц воспрещен.
Лазы в подземные резервуары не должны допускать проникновения в воду различных насекомых, грызунов. По требованию санитарных органов лазы в подземные резервуары должны быть всегда на запоре и запломбированы.
Рабочие, проводящие чистку и промывку резервуаров, должны иметь специальную одежду и резиновые сапоги и проводить эту работу под руководством ответственного инженерно-технического работника.
Помещение башни должно быть освещено достаточно хорошо дневным светом и электрическим освещение. Для безопасности и удобного обслуживания установок трубопровода к ним должны быть обеспечены подходы с соответствующими ограждениями.
Для обеспечения безопасности спуска в открытые баки водонапорных башен и резервуаров, внутри их устраиваются крупные металлические стремянки.
Рисунок 13.1 Установки строп на предмет
13.8 Расчет и выбор строп используемых при строительстве насосной станции первого подъема
Определим диаметр каната стропа для подъёма груза весом 150 кН с зацепкой крюками при угле отклонения ветвей стропа от вертикали 450, число ветвей m=4. Для =450 коэффициент k=1,42.
Решение. Усилие, действующее на одну ветвь стропа,
S=1,421· 50/4=53,25 кН.
Разрывное усилие ветви стропа, изготовленного из стального каната, RkзS.
При kа=6, R=6· 53,25=319,5 кН.
Выбираем канат типа ТК 6· 19 (ГОСТ 3071-74) диаметром 29 мм с временным сопротивлением разрыву проволоки 1400Мпа, а имеющий разрывное усилие 347000 Н. Если принять число ветвей стропа m=2, то получим усилие на одну ветвь стропа S=1,42· 150/2=106,5 кН.
Канат должен в этом случае иметь разрывное усилие R=6· 106,5=639 кН.
По этому соответствует канат типа ТК 6· 19 диаметром 35 мм с расчётным пределом прочности проволоки 1800 Мпа, имеющий разрывное усилие 648000 Н, т. е. ближайшее большее к требуемому по расчёту разрывному усилию 639000 Н.
13.9 Инструкция по технике безопасности при работе на экскаваторах
За соблюдением правил техники безопасности и противопожарных мероприятий при работе, техническом обслуживании, транспортировании экскаватора отвечает машинист. Машинист и помощник машиниста во время работы должны быть в рабочей одежде, застегнутой на все пуговицы.
Машинист обязан соблюдать чистоту на экскаваторе, весь необходимый инвентарь, инструмент хранить в специально отведённом месте. Хранить в кабине машиниста посторонние предметы недопустимо, т.к. это затрудняет управление экскаватором и может вызвать аварию.
При включении механизмов машинист должен убедиться в отсутствии людей в зоне работы экскаватора. Во всех случаях машинист обязан перед включением механизмов подать предупредительный сигнал, которым должен быть оборудован экскаватор. Сигналы должны подаваться по принятой на данном объекте системе, которую должен знать весь обслуживающий персонал экскаватора и транспортных средств.
Для работы экскаватор устанавливают на твёрдом, заранее спланированном покрытии с уклоном. Это требование гарантирует устойчивость машины в процессе работы и передвижении, обеспечивает правильную работу опорно-поворотного устройства и механизма поворота. Поворотная платформа должна быть свободна от посторонних предметов.
Пуск двигателя должен производиться при нейтральном положении рычагов управления.
В процессе работы на экскаваторе запрещается:
производить смазывание и ремонт;
включать рычаги поворота платформы или передвижение одноковшового экскаватора в процессе копания грунта;
отлучаться от экскаватора при работающем двигателе;
работать на экскаваторе в ночное время без нормального освещения кабины, забоя и места выгрузки грунта;
работать при неисправном гидроприводе, снятых или неисправных ограждениях и измерительных приборах;
стоять под ковшом при работе экскаватора;
работать с изношенными канатами и при наличии течи в гидросистеме.
Во время перерывов в работе экскаватора он должен быть отведен от забоя на расстоянии не менее 2м, а ковш опущен.
В зоне работы экскаватора не должно быть проводов действующей линии электропередач.
13.10 Молниезащита водонапорной башни
Защита зданий и сооружений от поражения молний осуществляется в соответствии с инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122 - 87. При обосновании необходимости молниезащиты учитываются следующие условия: наличие в зданиях пожарно- или взрывоопасных зон, грозовая активность в районе проектирования, вероятность прямого попадания в защищаемый объект.
Под молниезащитой подразумевается комплекс защитных мероприятий. От действия молнии и её вторичных проявлений. Все здания и сооружения в соответствии с «Указаниями по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений» подразделяют на три категории в зависимости от степени взрывоопасности, значимости и технологических особенностей объекта.
Водонапорная башня относится к III категории устройства молниезащиты. Назначаем двухметровый одиночный молниеотвод расположенной башни, сечение стержня принимаем 100 мм2, заземлитель молниеотвода выполнен из металлической проволоки диаметром 6 мм .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Развитие цивилизации неразрывно связано с использованием воды, потребление которой с каждым годом увеличивается.
Под понятием «сельскохозяйственное водоснабжение» понимают комплекс инженерных, санитарно-гигиенических и других мер, направленных на обеспечение водой в необходимом количестве и соответствующем качестве населения и производственных отраслей АПК.
В настоящее время многочисленные потребители предъявляют к воде повышенные требования, как в количественном, так и в качественном отношении. В современных условиях требуется комплексный подход к решению задач водоснабжения, учитывающий интересы различных групп потребителей, рациональному ее использованию, предусматривающий разработку мероприятий по охране источников водоснабжения от загрязнения и истощения, использующий научно обоснованные нормы водопотребления, разработку маловодных и безводных технологических процессов, совершенствование водного законодательства.
В настоящем дипломе была запроектирована система водоснабжения п. Прохладный Ставропольского края, включившая в себя водозаборную скважину, резервуары чистой воды, водонапорную башню, насосные станции, водоводы и разводящую сеть. Решение поставленной задачи обеспечено в полной мере. В проекте были предусмотрены все необходимые меры по охране источников водоснабжения, почв, атмосферного воздуха и др.
Строительство данной системы водоснабжения осуществляется в течение одного года, что позволит полностью ввести ее в эксплуатацию уже на второй год. Срок окупаемости данного проекта составляет 15 лет, внутренняя норма доходности превышает норму дисконта, принятую в проекте (0,11>0,8).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1 Абрамов Н.Н. "Водоснабжение" - М. "Колос", 1974 г.
2 Безменов А.И., Голедин П.Ф., Пастухов В.Ф. "Курсовое дипломное проектирование" - М. "Колос", 1982 г. 351 с.
3 Васильев В.А., Васильева Л.П., Концевая Р.П. "Методические указания для расчетно-эксплуатационной работы по проектированию разведочно-эксплуатационной скважины на воду" КГАУ, Краснодар, 1983 - с. 49.
4 Громадский А.В., Фетисов В.Д., Кузнецов Е.В., Аракельян Л.В. "Нормативные материалы и рекомендации по расчетам системы сельскохозяйственного водоснабжения" - КГАУ, Краснодар, 1994 г. - 114 с.
5 ГОСТ 12.0.004 - 90. Виды инструктажей.
ГОСТ 12.1.046 - 85.Строительство. Нормы освещения строительных площадок.
ЕНиР. Сборник 2. Земляные работы. Выпуск 1. Механизированные работы и ручные работы. 2-е издание - Стройиздат 1984.
Ещенко Ю.М. "Методические указания индивидуальных занятий по экономике водного хозяйства", КГАУ - Краснодар, 1991г. - 68 с.
Скобельцин Ю.А., Громадский А.В., Фетисов В.Д. "Методические указания по расчету тупиковой водопроводной сети поселка" КГАУ, Краснодар, 1986 г
СНиП - 04 - 2002. Безопасность труда в строительстве. Часть вторая. Строительное производство.
СНиП 21 - 01 - 97. Пожарная безопасность зданий и сооружений.
. СНиП 2.08.02 - 89.
13. СНиП - 2.04.02 -84. Наружные сети и сооружения водоснабжения. - М. Стройиздат, 1986 г.
14 СНиП 12-01-2004 Организация строительства
СНиП 12-03-2001 Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования.
СНиП 12-04-2002 Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство.
17 СНиП 21-01-97 <file:///C:\Documents%20and%20Settings\Program%20Files\StroyConsultant\Temp\990.htm> Пожарная безопасность зданий и сооружений.
Туровский Б. В. Правовое обеспечение безопасности жизнедеятельности. Краснодар. 2002.
19 Туровский Б.В. Организационное обеспечение безопасности в строительстве. КГАУ. Краснодар. 2004.
20. ПУЭ Правила устройства электроустаново
Больше работ по теме:
Диплом
Газопровод Тенгиз-Кульсары
Диплом
Исследование возможностей получения нанопорошков с помощью эксимерного лазера
Диплом
Исследование разделителя падающих и отраженных волн для векторного анализатора цепей диапазона СВЧ
Диплом
Исследование температурной зависимости оптических свойств преобразователей оптического излучения
Диплом
Предмет: Физика
Тип работы: Диплом
Новости образования
22 Июля 2016 16:26
Более 70 представителей крупных вузов АСЕАН подтвердили участие в форуме во Владивостоке
22 Июля 2016 12:51
Абызов: публикация первичных статсведений снизит бюрократическую нагрузку на школы
22 Июля 2016 11:53
В Чечне свыше 200 школьников сдали ЕГЭ с результатом свыше 90 баллов - министр
22 Июля 2016 05:36
Замглавы Минобрнауки РФ: задача сократить число людей с высшим образованием не стоит
21 Июля 2016 20:19
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ