Część A: Wodociągi
Część A: Wodociągi
Mgr inż. Dagmara Dżugaj
Mgr inż. Katarzyna Wartalska
Projekt koncepcyjny sieci wodociągowej
dla rejonu….
Część A: Wodociągi
Część A: Wodociągi
Mgr inż. Dagmara Dżugaj
Mgr inż. Katarzyna Wartalska
Projekt koncepcyjny sieci wodociągowej
dla rejonu….
Literatura
1. Mielcarzewicz E., Obliczanie systemów zaopatrzenia w wodę, Arkady,
Warszawa 1977r.
Warszawa 1977r.
2. Gabryszewski T., Wodociągi, Arkady 1983r.
3. Polska Norma PN-97/B-02864: Ochrona przeciwpożarowa budynków.
Przeciwpożarowe zaopatrzenie wodne. Zasady obliczania zapotrzebowania na
wodę do celów przeciwpożarowych do zewnętrznego gaszenia pożaru.
4. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 VI
2003r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg
pożarowych. Dziennik Ustaw Nr 121 poz. 1139
Spis treści
1. Wprowadzenie
1.1 Przedmiot opracowania
1.1 Przedmiot opracowania
1.2. Podstawa opracowania
1.3. Zakres opracowania
1.4. Wykorzystane materiały
2. Obliczenia maksymalnego godzinowego oraz minimalnego godzinowego zapotrzebowania
na wodę
3. Obliczenie rozbiorów wody z węzłów i odcinków sieci wodociągowej dla Q
maxh
oraz Q
minh
4. Obliczenie wydajności pompowni drugiego stopnia oraz zbiornika sieciowego
5. Obliczenie pojemności i wymiarów zbiornika sieciowego
6. Opracowanie schematów obliczeniowych sieci wodociągowej dla Q
maxh
oraz Q
minh
6. Opracowanie schematów obliczeniowych sieci wodociągowej dla Q
maxh
oraz Q
minh
7. Dobór średnic przewodów sieci wodociągowej
8. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej dla Q
maxh
oraz Q
minh
9. Opracowanie wykresu linii ciśnień po trasie pompownia – zbiornik wodociągowy
10. Obliczenia parametrów pracy pompowni drugiego stopnia
11. Dobór pomp w pompowni drugiego stopnia
12. Opracowanie planu sytuacyjnego sieci wodociągowej wraz z urządzeniami
13. Opis techniczny
14. Spis tabel
15. Spis rysunków
Dane wyjściowe
• Q
ś
rd
– średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę, m
3
/d
• N
d
– współczynnik nierównomierności dobowej zużycia wody, -
• N
h
– współczynnik nierównomierności godzinowej zużycia wody, -
N
h
= 1,25 lub 1,35 lub 1,50
• T
p
– czas pracy pompowni II stopnia
T
p
= 24 h/d
T
p
= 24 h/d
• L
k
– liczba kondygnacji
L
k
= 3 lub 4 lub 5
• ∆h
p(Qmaxh)
– straty ciśnienia w pompowni II stopnia przy maksymalnym
godzinowym rozbiorze wody, m
∆
h
p(Qmaxh)
= 2,0 lub 2,3 lub 2,5 m
• Plan sytuacyjno-wysokościowy
2.
Obliczenia wielkości
charakterystycznych rozbiorów wody
2.1 Maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę
Q
maxd
= Q
ś
rd
·N
d
, m
3
/d
Q
maxd
= 14650·1,29 = 18898,5 m
3
/d
2.2 Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę
Q
maxh
= Q
maxd
·N
h
/24, m
3
/h
Q
maxh
= 18898,5·1,35/24 = 1063,0 m
3
/h = 295,3 dm
3
/s
2.3 Minimalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę
Q
minh
= α·Q
ś
rd
/100, m
3
/h
α
– minimalny procent zużycia wody z godzin pracy pompowni zależny od N
h
, %
Q
minh
= 2,5·14650/100 = 366,3 m
3
/h = 101,8 dm
3
/s
Tytul
3. Obliczenie maksymalnych i minimalnych
rozbiorów wody
Tab. 1. Rozbiór wody w poszczególnych węzłach oraz na poszczególnych odcinkach
Węzeł / odcinek
Rozbiór wody
Węzeł / odcinek
udział
Q
max
Q
min
-
%
dm
3
/s
1
5
14,8
5,1
1-2
5
14,8
5,1
2
9
26,6
9,2
2-3
7
20,7
7,1
3
8
23,6
8,1
3-4
7
20,7
7,1
4
9
26,6
9,2
4
9
26,6
9,2
2-5
5
14,8
5,1
5
10
29,5
10,2
2-6
12
35,4
12,2
6
6
17,7
6,1
6-7
8
23,6
8,1
7
7
20,7
7,1
6-Z
2
5,8
2,1
RAZEM
100
295,3
101,8
4. Obliczenie wydajności pompowni drugiego
stopnia oraz zbiornika sieciowego
Q
pśr
– średnia wydajność pompowni, dm
3
/s
Q
pmax
– maksymalna wydajność pompowni w czasie rozbioru maksymalnego
godzinowego, dm
3
/s
Q
pmin
– minimalna wydajność pompowni w czasie rozbioru minimalnego
godzinowego, dm
3
/s
4. Obliczenie wydajności pompowni drugiego
stopnia oraz zbiornika sieciowego
Q
– wydajność zbiornika podczas rozbioru Q
, dm
3
/s
Q
z(maxh)
– wydajność zbiornika podczas rozbioru Q
maxh
, dm
3
/s
Q
z(minh)
– wydajność zbiornika podczas rozbioru Q
minh
, dm
3
/s
5. Obliczenia pojemności i wymiarów zbiornika
sieciowego
Całkowita pojemność zbiornika wodociągowego:
Całkowita pojemność zbiornika wodociągowego:
m
p
urz
c
V
V
V
V
+
+
=
V
uż
-pojemność użytkowa, m
3
V
poż
-zapas wody na cele przeciwpożarowe, m
3
V
m
-pojemność martwa, m
3
5.1. Obliczenia pojemności użytkowej zbiornika sieciowego
5.1. Obliczenia pojemności użytkowej zbiornika sieciowego
V
uż
– pojemność użytkowa, m
3
5. Obliczenia pojemności i wymiarów zbiornika
sieciowego
Tab. 2. Obliczenie objętości użytkowej zbiornika górnego dla T
p
= 24h/d
Godziny
Rozbiór
Dostawa
Zbiornik
wody, %
wody, %
dopływ, %
wypływ, %
pozostaje, %
0 - 1
3,00
4,17
1,17
2,03
1 - 2
3,20
4,17
0,97
3,00
2 - 3
2,50
4,16
1,66
4,66
3 - 4
2,60
4,17
1,57
6,23
4 - 5
3,50
4,17
0,67
6,90
5 - 6
4,10
4,16
0,06
6,96
6- 7
4,50
4,17
0,33
6,63
6- 7
4,50
4,17
0,33
6,63
7 - 8
4,90
4,17
0,73
5,90
8 - 9
4,90
4,16
0,74
5,16
20 - 21
4,50
4,16
0,34
1,06
21 - 22
4,80
4,17
0,63
0,43
22 - 23
4,60
4,17
0,43
0
23 - 24
3,30
4,16
0,86
0,86
RAZEM
100,00
100,00
7,15
7,15
-
5. Obliczenia pojemności i wymiarów zbiornika
sieciowego
h
uż
– wysokość użytkowa, m
d – średnica zbiornika, m
Przyjęto d
rz
= 20,5 m.
h
uż
– wysokość użytkowa, m
Przyjąć h
uż
= 3 lub 4 lub 5 lub 6 m
Przyjęto d
rz
= 20,5 m.
Rzeczywista pojemność użytkowa:
5. Obliczenia pojemności i wymiarów zbiornika
sieciowego
5.2 Objętość i wysokość pożarowa
Objętość pożarową V
p
przyjmuje się wg tabeli nr 1 z [3] na podstawie liczby
mieszkańców jednostki osadniczej. Liczbę mieszkańców LM obliczono ze wzoru:
q
j
– średnie zapotrzebowanie na wodę na mieszkańca, m
3
/d; przyjąć 0,15 m
3
/d
Zatem
h
p
– wysokość warstwy pożarowej, m
Tytul
5. Obliczenia pojemności i wymiarów zbiornika
sieciowego
5.3 Objętość i wysokość martwa
h
m
– wysokość martwa, m
h
m
= 0,3÷0,5 m
V
m
– objętość martwa, m
3
5.4 Objętość i wysokość całkowita
3
2
,
2045
9
,
329
0
,
400
3
,
1315
m
V
V
V
V
m
poż
uż
c
=
+
+
=
+
+
=
m
V
h
h
h
m
poż
uż
c
71
,
5
50
,
0
21
,
1
00
,
4
=
+
+
=
+
+
=
6. Opracowanie schematów obliczeniowych
sieci wodociągowej dla Q
maxh
oraz Q
minh
Na podstawie obliczonych wydajności źródeł zasilania (pompowni II stopnia i
Na podstawie obliczonych wydajności źródeł zasilania (pompowni II stopnia i
zbiornika zapasowo – wyrównawczego) oraz wielkości poboru wody z
poszczególnych węzłów i odcinków sieci (tabela nr 1) sporządzono schematy
obliczeniowe sieci wodociągowej dla rozbiorów maksymalnego godzinowego
i minimalnego godzinowego:
Rys. 1. Schemat obliczeniowy sieci wodociągowej dla rozbioru
maksymalnego godzinowego
Rys. 2. Schemat obliczeniowy sieci wodociągowej dla rozbioru minimalnego
godzinowego
7. Dobór średnic przewodów sieci wodociągowej
Dobór średnic przewodów wodociągowych
Obliczeniowe natężenie przepływu wody Q
obl
(dm
3
/s) na danym odcinku
obliczono wg wzoru:
Q
obl
= Q
k
+ α · q
Gdzie:
Gdzie:
Q
k
– natężenie przepływu wody na końcu odcinka obliczeniowego, dm
3
/s
q – rozbiór wody na odcinku, dm
3
/s
α
– współczynnik zależny od wielkości rozbioru (α = 0,55), -
7. Dobór średnic przewodów sieci wodociągowej
Tab. 3. Dobór średnic przewodów wodociągowych
Tab. 3. Dobór średnic przewodów wodociągowych
Odcinek
Przepływy dla Q
maxh
Przepływy dla Q
minh
d
Q
maxh
Q
minh
Q
p
Q
k
q
Q
obl
Q
p
Q
k
q
Q
obl
v
i
v
i
-
dm
3
/s
dm
3
/s
mm
m/s
‰
m/s
‰
P - 1
240,6
240,6
0,0
240,6
196,8
196,8
0,0
196,8
500
1,35
4,90
1,00
2,80
1 - 2
225,8
211,0
14,8
219,1
191,7
186,6
5,1
189,4
500
1,17
3,60
0,98
2,60
2 - 3
91,6
70,9
20,7
82,3
31,5
24,4
7,1
28,3
300
1,16
6,50
0,38
0,76
3 - 4
47,3
26,6
20,7
38,0
16,3
9,2
7,1
13,1
250
0,79
4,20
0,28
0,50
2 - 5
44,3
29,5
14,8
37,6
15,3
10,2
5,1
13,0
250
0,78
4,00
0,28
0,50
2 - 6
48,5
13,1
35,4
32,6
130,6
118,4
12,2
125,1
350
0,34
0,48
1,38
8,00
6 - 7
44,3
20,7
23,6
33,7
15,2
7,1
8,1
11,6
250
0,69
3,20
0,24
0,38
6 - Z
54,7
48,8
5,8
52,0
97,1
95,0
2,1
96,2
350
0,52
1,20
1,10
5,25
7. Dobór średnic przewodów sieci wodociągowej
Ś
rednice przewodów dobrano dla większego przepływu obliczeniowego (dla
Ś
rednice przewodów dobrano dla większego przepływu obliczeniowego (dla
rozbioru maksymalnego godzinowego lub dla rozbioru minimalnego
godzinowego) na podstawie nomogramu dla rur PE SDR17, kierując się
następującymi zaleceniami dotyczącymi prędkości:
•
dla Ø ≤ 300mm v = 0,6 ÷ 0,9 m/s
•
dla Ø > 300mm v = 0,9 ÷ 1,5 m/s
W magistralach tranzytowych np. : dla odcinka pompownia – sieć
wodociągowa można przyjmować większe prędkości: 1,0 ÷ 3,0 m/s.
8. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej
dla Q
maxh
oraz Q
minh
Układ zamknięty - metoda Crossa
W układzie zamkniętym, przy przyjętych
ś
rednicach, niewiadome są nie tylko straty
wysokości ciśnienia, ale także przepływy w
poszczególnych odcinkach sieci wodociągowej.
Stosuje się więc metodę kolejnych przybliżeń
przy zachowaniu 2 warunków:
1.
bilansu przepływów
∑ q = 0,0
2.
bilansu ciśnień
∑ ∆h = 0,0
Zakładamy, że:
8. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej
dla Q
maxh
oraz Q
minh
1)
dopływ do układu będzie miał znak „+”
a odpływ znak „-”.
∑ q
dop
= ∑ q
odp
2)
strata wysokości ciśnienia będzie
dodatnia „+” gdy przepływ będzie
zgodny z kierunkiem przepływu, a
zgodny z kierunkiem przepływu, a
ujemny „-” gdy przepływ będzie
przeciwny.
∑ ∆h
+
= ∑ ∆h
-
Założone przepływy mogą się różnić od tych rzeczywistych, dlatego również
ciśnienia mogą się różnić od tych założonych:
8. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej
dla Q
maxh
oraz Q
minh
ciśnienia mogą się różnić od tych założonych:
∑ ∆h ≠ 0,0
Należy, więc poprawić przepływy dodając algebraicznie na każdym odcinku
poprawkę wg. wzoru:
Nowe przepływy na odcinkach będą wynosić:
Nowe przepływy na odcinkach będą wynosić:
Q
i
'= Q
i
+ ∆Q
aż do momentu, w którym straty wysokości ciśnienia będą równe:
∑ ∆h = 0,0 (±0,5 m)
Obliczenia wysokości ciśnień układu
8. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej
dla Q
maxh
oraz Q
minh
Na podstawie rysunków nr 1 i nr 2 i tabeli nr 3 sporządzono przedstawiającą
obliczenia wielkości strat ciśnienia oraz rzędnych linii ciśnienia w sieci
wodociągowej.
Wymagane ciśnienie rzeczywiste u odbiorców dla poszczególnych węzłów
zestawiono w ostatniej kolumnie.
•
Rzędna ciśnienia gospodarczego:
R
g
= R
t
+ H
g(min)
R
t
– rzędna terenu, odczytana z mapy, m npm
H
g(min)
– wymagane ciśnienie u odbiorców w zależności od liczby kondygnacji (n), m npt
H
g(min)
= (4n +10),
Tab 4. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej metodą Crossa rozbioru maksymalnego godzinowego - Q
max
h
1
= 0,001·i
1
·l
Q
1
= Q
obl
= Q
konc
+ 0,55·q
Q
p
= Q
k
+ q
Q
k
= ІQ
obl
І – 0,55 · q
h
w
= h
2
+ δh
h
2
= 0,001 · i
2
· l
Q
2
= Q
1
+ Q
1
h
1
= 0,001·i
1
·l
Uwaga na znak „-”
Tab 4. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej metodą Crossa rozbioru minimalnego godzinowego - Q
min
Rzędna linii ciśnienia dla zbiornika wynosi:
R
c
= R
c Qmax
+ h
u
8. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej
dla Q
maxh
oraz Q
minh
•
Wysokość ciśnienia rzeczywistego u odbiorców:
H
rzecz
= R
c
- R
t
R
c
– rzędna linii ciśnień, m npm
•
Ostatnim elementem jest sprawdzenie, czy w każdym węźle sieci w rejonie
zabudowy jest spełniona zależność:
zabudowy jest spełniona zależność:
H
g
≤ H
rzecz
< 60 m