Водоотведение населенного пункта

ИГУРЭ

Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

Пояснительная записка к курсовому проекту

ВОДООТВЕДЕНИЕ НАСЕЛЁННОГО ПУНКТА

Руководитель проекта:

Витер В.К.

Разработал: ст. гр. ИЭ 05-21

Омелько Ю.А.

Красноярск, 2008 г.

Содержание

Исходные данные

. Определение расходов сточных вод по кварталам города

2. Выбор системы и схемы водоотведения

. Определение расчётных расходов

. Определение расходов сточных вод по кварталам города

. Гидравлический расчёт и составление продольного профиля главного коллектора

. Расчет и проектирование водоотводящей сети атмосферных осадков (водостоков)

Библиографический список

Исходные данные

Число жителей N в квартале определяется умножением плотности населения данного района Р [чел./га] на площадь каждого квартала F [га]

N= Р× F (1)

Номера кварталов, площадь, плотность населения и число жителей заносят в табличную форму (форма 1)

1. Определение расходов сточных вод по кварталам города

Форма 1

. Выбор системы и схемы водоотведения

Система водоотведения в данном курсовом проекте предлагается полная раздельная. Схема водоотведения принимается в зависимости от рельефа местности. Поскольку генеральный план местности имеет ярко выраженный рельеф с уклонами, то применяем пересеченную схему, при которой главный коллектор проектируется вдоль берега реки по пониженной части городской территории, а районные коллекторы прокладываются перпендикулярно главному.

Вся канализуемая территория разбита на зоны. Сточные воды верхней зоны спущены самотеком на очистные сооружения, а стоки нижней зоны направляются к насосной станции, откуда перекачиваются непосредственно на очистные сооружения.

Главный и второстепенные коллекторы прокладываются по пониженным местам. Населенный пункт расположен у реки, поэтому главный коллектор проходит вдоль ее берега. Канализование каждого квартала, расположенного на рельефе местности с уклоном, осуществляется по пониженной грани.

Поскольку для труб малых диаметров (Ø200-300 мм) требуются большие уклоны, чем для труб больших диаметров (Ø500-2000 мм), такие участки с трубами малых диаметров сведены кратчайшим путем в более крупные коллекторы.

В нормальных грунтовых условиях наибольшая глубина водоотводящей сети допускается до 7 - 8 м при производстве работ открытыми траншеями. Поэтому при заглублении коллектора, близком к этой величине, следует ставить районную насосную станцию и перекачивать стоки в следующий колодец, откуда водоотводящая линия начнется с минимально допустимой глубины заложения, зависящей от глубины промерзания грунта в данной местности.

Для главного коллектора, идущего вдоль берега реки, главная канализационная насосная станция установлена не в конце коллектора, а в средней части его, направляя, таким образом, к насосной станции стоки с двух сторон, что уменьшает заглубление коллектора и насосной станции.

На плане города водоотводящая сеть вычерчивается красным цветом, главный коллектор наносится более жирной линией.

Вдоль коллекторов написаны их названия, например, «главный коллектор», «коллектор Северного района», «коллектор №1» и т.п.

Колодцы на коллекторах обозначены кружками и пронумерованы. Номера ставятся порядковые по всему городу, начиная с верхних участков.

На каждом отдельном участке расчетных коллекторов проставляется стрелка направления потока, указывается его длина, диаметр трубы и уклон.

Все надписи на плане, относящиеся к водоотводящей сети, пишутся красным цветом. Насосные станции обозначаются красным квадратиком или кружком с надписью ГНС или КНС №1 и т.д. Дюкеры обозначаются на плане красным пунктиром (как правило, две параллельные пунктирные линии), напорные водоводы - синим цветом.

Место, отведенное под очистные сооружения, показывают черной пунктирной линией с надписью «очистные сооружения».

3. Определение расчетных расходов

Средний суточный расход стоков с каждого квартала Q_ср. (м³/сут) определяется путем умножения нормы водоотведения n (л/сут.чел) на число жителей в квартале N (чел.)

(м³/сут). (2)

Средний секундный расход

(л/сут.) (3)

Нормы водоотведения n (л/сут.чел) принимаются в зависимости от благоустройства районов жилой застройки по табл. 2

Исходные данные для проектирования водоотводящей сети города

Таблица 2

Для варианта 2 степень благоустройства зданий первого района III, второго района II. Принимаем для первого района 290, второго200.

4. Определение расходов сточных вод по кварталам города

Форма 2

район

Проектирование сети следует вести в соответствии с нормами с учетом общего коэффициента неравномерности К_общ., который находим по таблице 3.

Таблица 3. Общий коэффициент неравномерности притока хозяйственно-бытовых сточных вод для расчета сети

Сначала определяем расходы сточных вод по отдельным кварталам города и все данные этих расчетов сводим в формы 1 и 2.

При использовании данных формы 4 определяются модули стока для каждого из двух заданных районов водоотведения города.

Затем подсчитываются сосредоточенные расходы, т.е. расходы от промпредприятия. Расчетные расходы на предприятиях складываются из бытовых (хозяйственно-фекальных), душевых и производственных стоков. Бытовые стоки определяются для максимальной смены. Нормы водоотведения составляют:

·        25 л/чел. в смену для холодных цехов, коэффициент неравномерности К_общ= 3

·        45 л/чел. в смену для горячих цехов, коэффициент неравномерности К_общ = 2,5

Расчетный расход бытовых стоков для холодных и горячих цехов определяется по формулам:

(л/с) (4)

(л/с) (5)

где n_чел - максимальное число рабочих в смену(=420чел)

Душевые воды также определяются для максимального количества рабочих в смене по числу душевых сеток C=24 (дано в задании) при норме водоотведения от одной душевой сетки 500 л/ч (СНиП II-31-74)

(л/с) (6)

Количество производственных вод в смену с максимальным числом рабочих подсчитывается из выражения:

(л/с) (7)

Все полученные секундные расходы написаны на плане в соответствующих кварталах, что облегчает в дальнейшем подсчете боковых, транзитных и попутных расходов.

5. Гидравлический расчет и составление продольного профиля главного коллектора

сточный водоотведение коллектор город

Гидравлический расчет сети производится с целью определения:

·        размера труб (диаметра);

·        степени наполнения трубы при пропуске расчетных расходов;

·        уклонов, которые необходимо придать трубам для создания самоочищающей скорости движения сточных вод;

·        самоочищающей скорости, обеспечивающей унос потоком сточных вод содержащихся в них взвешенных веществ, которые при выпадении могут засорять трубы и каналы.

Для расчета сети определяем расходы на отдельных ее участках. Все

данные этих расчетов сводят в форму 3. При этом, данные граф 2, 3 и 4 берут из формы 1. Общий коэффициент в графе 6 записывают в зависимости от общего расхода q (графа 5) с соответствующей интерполяцией значений.

Расход воды, поступающей (по пути) в расчетный участок коллектора от прилегающих кварталов, называется попутным, приток от вышележащих участков - транзитным, приток от примыкающих сбоку участков - боковым.

После того, как вычислены общие расчетные расходы для всех участков рассчитываемого коллектора, составляется форма 4 гидравлического расчета сети. В графы 9 - 12 формы 4 заносят отметки поверхности земли и лотка трубы в начале и в конце каждого расчетного участка.

Отметки поверхности земли, глубину заложения трубы, отметки лотка трубы, а также величину падения линии, равную произведению уклона на длину участка, заносят в форму 4 с двумя десятичными знаками.

Диаметры, уклоны, скорости и наполнения определяются по расчетным таблицам или графикам.

При гидравлическом расчете сети (при составлении формы 4) необходимо учитывать как допустимое максимальное расчетное наполнение, так и минимальную допустимую скорость.

Таблица 4 Зависимость максимальных наполнения и скорости от диаметров труб

Максимальная расчетная скорость течения принимается для металлических труб (напорные режимы, как правило - внутренняя напорная сеть насосных станций) 8 м/с, для неметаллических - 4 м/с.

Минимальный диаметр труб для уличной сети d = 200 мм.

Наименьшие уклоны труб принимаем по таблицам в зависимости от допустимых минимальных скоростей движения сточных вод. На практике для приближенных расчетов минимальные уклоны можно определять по формуле

. (8)

Наименьшая глубина заложения труб, считая до лотка трубы, принимается из условия промерзания и возможности присоединения дворовой сети:

·        для труб диаметром до 500 мм - на 0,3 м меньше глубины промерзания;

·        для труб диаметром более 500 мм - на 0,5 м меньше глубины промерзания.

При проектировании следует помнить, что во избежание повреждения наземным транспортом, глубина заложения трубопровода не может быть меньше 0,7 м до верха трубы.

Соединение труб различных диаметров производят шелыга в шелыгу (соединение верхних точек внутренних диаметров труб). Соединение труб равного диаметра, имеющих различное наполнение, производят по зеркалу воды.

При переходе профиля с меньшего уклона на больший допускается уменьшение диаметра трубы, но не менее Ø250 мм. При этом для труб диаметром до Ø300 мм уменьшение не должно превышать одного интервала по сортаменту (например, переход с Ду300 на Ду250), а для труб диаметром более Ø300 мм - двух диаметров по сортаменту.

Скорость движения воды по коллектору, как правило, должна все время возрастать, однако в переходе профиля с большего уклона на меньший скорость в лежащем ниже участке может быть меньше, чем в верхнем. В этом случае, во избежание подпора на участке с меньшей скоростью в колодце, где меняется диаметр, применяем перепадной колодец.

Расчетная скорость бокового присоединения, как правило, не должна быть больше расчетной скорости основного коллектора. При больших уклонах боковых веток необходимо устраивать перепадные колодцы на них до присоединения к коллектору.

Гидравлический расчет водоотводящей сети

Графическое оформление продольного профиля главного коллектора

На продольном профиле главного коллектора наносится водоотводящая линия с колодцами. Под проектной линией выписываются основные расчетные данные: диаметр, уклон, длина (причем для одинакового диаметра и уклона указывается сразу общая длина).

Ниже на профиле для каждого расчетного участка выписываются расчетный расход, скорость и наполнение. Номера расчетных участков проставляются внизу под профилем. На профиле показывают также материал труб и их ГОСТ, грунтовые условия (скважину по грунтам, уровень грунтовых вод). Отметка лотка, поверхности земли и глубина колодцев выписываются с двумя десятичными знаками после запятой.

Все относящееся к проекту (проектная линия, отметки лотка трубы, глубины колодцев и т.д.) наносится красным цветом.

Линия земли и отметки поверхности земли наносятся черным цветом.

6. Расчет и проектирование водоотводящей сети атмосферных осадков (водостоков).

Расчет водостока произведен по одной из улиц плана города со спуском и отведение в водоем или ближайший тальвег.

Определяется бассейн стока расчетной трассы. Определение площадей стока производится только в тех кварталах, которые входят в бассейн стока, выбранного для расчета участка сети.

Определение расчетных расходов производим методом предельных интенсивностей по формулам:

Расчетная интенсивность дождя или удельный сток л/с·га

, (9)

где А - многофакторный безразмерный параметр, зависящий от географического положения и метеоусловий, Т - продолжительность дождя в мин., n - метеорологический параметр. По действующим СНиПам величину А рекомендуется определять по формуле:

, (10)

где q₂₀ = 70- интенсивность дождя (л/с га) для Красноярска, продолжительностью 20 мин. при Р = 1,5 год (устанавливается по карте изолиний страны), Р (год) - период однократного превышения расчетной интенсивности, m_r = 130- среднее число дождей в год,  = 1,54- метеорологический параметр.

Для определения стока с единицы поверхности площади стока в формулу  вводится коэффициент стока Ψ:

. (11)

Коэффициент стока определяется по формуле

, (12)

где Z_mid = 0,117- средний эмпирический коэффициент, зависящий от рода поверхностных покровов на рассматриваемой площади стока, определяемый по таблицам частных значений для каждого рода поверхностного покрова типового квартала и усредняемый, в зависимости от соотношения этих покровов в типовом квартале,

Тⁿ - продолжительность дождя, определяемая как сумма времени добегания воды от наиболее удаленной точки площади стока до расчетного сечения, мин.

, (13)

где t_con =5-10 мин- время добегания воды до уличного лотка (время поверхностной концентрации дождевого стока), мин. Принимается по [2];

t_p=0,017×Σ, где l_p- длина расчетного участка в м; v_p=1,5- расчетная скорость, м/с;

t_can=0,021×Σ, где l_can- длина участка в м, v_can =1- расчетная скорость, м/с.

β=0,75

После подстановок окончательная расчетная формула является основной для дождевой сети и имеет вид:

 (14)

В случае, когда площадь стока коллектора более 300 га, в формулу (15) вводится поправочный коэффициент η.

Формула (15) является уравнением с двумя неизвестными: q_с и Т_тр и решается при помощи предварительно подсчитанного и вычерченного графика зависимости  при постоянном значении всех других величин формулы и последовательном увеличении Т_тр

Обычно график строится для величины Т_тр от 0 до 45 мин. с интервалом 5 мин. При этом цифровое значение величины А вычисляется при помощи логарифмирования по формуле (11).

Пользуясь графиком удельного стока (сток с единицы площади), можно провести гидравлический расчет сети атмосферных осадков.

Гидравлический расчет сети атмосферных осадков проводится в форме №5.

Сначала в форму заносят все известные величины:

·        наименование участка,

·        длину участка,

·        площадь стока,

Затем задаются величиной скорости протока воды по коллектору v_тр в м/с. Зная длину участка и скорость протока, вычисляют продолжительность протока воды. По величине этой продолжительности, пользуясь графиком , определяют величину удельного стока (графа 9 формы №5).

Далее, умножением удельного стока (графа 9) на его расчетную площадь (графа 5) получают расчетный расход (графа 10). Задавшись диаметром и вычислив требуемый уклон труб по таблицам гидравлического расчета [5] с учетом полного заполнения труб, определяют расход, соответствующий заданной скорости v_тр (в м/с). Если величины вычисленных и табличных расходов и скоростей не совпадают более чем на 5%, то задаются другой величиной скорости v_тр и повторяют расчет до тех пор, пока разница значений расходов и скоростей не будет менее 5% (метод интерполяции). Затем переходят к следующему участку и т.д.

Трубы отдельных расчетных участков выравнивают по шелыге. Время Т_тр определяется на каждом расчетном участке как сумма времени протока от начальной точки коллектора до рассчитываемого сечения.

Величины отметок лотка трубы определяются так же, как при расчете хозбытовой канализации.

По данным гидравлического расчета стоится продольный профиль рассчитываемого участка сети.

Масштабы чертежей графической части проекта сети атмосферных осадков следует принимать такими же, как для проекта сети промышленно-бытового водоотведения. Одновременно с расчетом сети выбирается материал труб, колодцев, лотков.

Библиографический список

1.       Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник для вузов. С.В.Яковлев, Ю.В. Воронов. - М.: АСВ, 2002. - 704 с.

.        СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.

.        Канализация населенных мест и промышленных предприятий: справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений /под общ.ред. Г.М. Федоровского.-М.: Госстройиздат, 1963. С. 417-453.

.        Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формулам акад. Н.Н. Павловского. А.А.Лукиных, Н.А. Лукиных, - М.: Стройиздат, 1974. С. 3-154.

. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения:

справочник/ под ред. Б.Н. Репина. - М.: Высш. шк., 1995.- 431 с.