Ресурсосбережение в системах водоснабжения и водоотведения

Ресурсосбережение в системах водоснабжения и водоотведения

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА И СТРОИТЕЛЬСТВА»

Кафедра КОММУНАЛЬНОЕ И ПРОМЫШЛЕННОЕ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

Контрольная работа:

«РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ»

Выполнил: студент Хаустова М.М.

Шифр: ВВ 07-068

Проверил: профессор Животнев В.С.

Москва 2012

ЗАДАЧА №1

«Установление эксплуатационной нормы водопотребления жильцами и определение величины потерь воды в жилом здании»

Таблица 1

Примечание:

)        Степень санитарно-технического оборудования жилого здания: внутренний водопровод, канализация, ванны с душем и централизованное горячее водоснабжение.

)        Из показаний водосчетчиков исключены расходы воды субабонентами и на собственные нужды жилищного фонда.

Обработка исходных данных и результатов измерений расходов воды и свободных расходов.

Определяем средние параметры:

заселенность квартир Uф.ср

ф.ср = Nж / nкв = 72 / 32 = 2,25 чел. / кв.;

- удельное суточное водопотребление qсут.ф

сут.ф = (103 ∙ ΣQсут.ф ) / (Т ∙ Nж) = (103 ∙ 156) / (7 ∙ 72) = 309,5 л / (сут.-чел);

- удельный фактический ночной расход воды qн.ф

н.ф = (103 ∙ Σ Qн.ф ) / (Σtн ∙ Nж) = (103 ∙ 11,6) / (28 ∙ 72) = 5,8 л / (ч - чел.);

- нормируемые ночные расходы воды:

при сокращении утечек воды до реально достижимого уровня - qн.нор = 2 л / (ч - чел.);

при полном устранении утечек - qн.нор = 0,2 л / (ч - чел.)

свободные напоры на вводе:

фактический Нвв.ф.ср

Нвв.ф.ср = ΣНвв.ф / (24 ∙ Т) =4704 / (24 ∙ 7) = 28 м;

нормируемый Нвв.нор (без установки регуляторов давления)

Нвв.нор = Нвв.ф.ср= 28 м;

водопотребление здание ночной район

то же, с установкой общедомового регулятора давления

Нвв.нор= 10 + 4(nэт - 1) = 10 + 4(3 - 1) = 18 м;

нормируемый свободный напор перед водоразборными устройствами с установкой квартирных регуляторов давления Нвв.пол

Нвв.пол = 10 м;

эффективные напоры на вводе:

фактический Нэф.ф.ср

Нэф.ф.ср = Нвв.ф.ср- 0,5Нзд = 28 - 0,5 ∙ 9 = 23,5 м;

нормируемый Нэф.нор.ср без регулирования давления

Нэф.нор.ср = Нэф.ф.ср = 23,5 м;

то же, Нэф.нор.ср общедомовый регулятор давления

Нэф.нор.ср = Нвв.нор - 0,5Нзд = 18 - 0,5 ∙ 9 = 13,5 м;

то же, перед водоразборным устройством Нэф.нор.пол (квартирный регулятор давления)

Нэф.нор.пол = Нвв.пол- 0,5Нэт= 10 - 0,5 ∙ 3 = 8,5 м.

Результаты обработки исходных данных по жилому зданию, измерения расходов воды и свободных напоров сводим в таблицу.

Таблица 2

Установление ЭНВЖ

.        Определяем коэффициенты b1, b2, b3, b0 по формулам:

1 = 20,5 - 0,007 ∙qф = 20,5 - 0,007 ∙309,5= 18,33;

b2 = 0,0065 ∙qф = 0,0065 ∙309,5 = 2,01;

b3 = - (5 + 0,02 ∙qф) = - (5 + 0,02 ∙309,5) = - 11,19;

b0 = qф - (b1 ∙qн.ф +b2 ∙Нэф.ф+ b3 ∙Uф)= 309,5 - (18,33∙5,8 +2,01∙23,5+ (-11,19)∙2,25)= 181,13.

.        Производим проверку правильности выполненных расчетов по определению величины коэффициентов, входящих в формулу водопотребления в жилом доме:

эн = b0 + b1 ∙ qнор + b2 ∙ Нэф.нор+ b3 ∙ Uф = 181,13 + 18,33∙5,8 +2,01∙23,5+ (-11,19)∙2,25 = 309,5 л / (сут.-чел).

Проверка подтвердила правильность выполненных расчетов.

.        Определим величину ЭНВЖ по формуле:

при реально достижимом уровне сокращения утечек воды (фактический ночной расход воды снижается до qн.нор = 2 л / (ч - чел.)

эн = b0 + b1 ∙ qнор + b2 ∙ Нэф.нор+ b3 ∙ Uф = 181,13 + 18,33∙2 +2,01∙23,5+ (-11,19)∙2,25 = 239,8 л / (сут.-чел);

при полном устранении утечек воды (фактический ночной расход воды снижается до qн.нор =qн.пол= 0,2 л / (ч - чел.)

эн = b0 + b1 ∙ qнор + b2 ∙ Нэф.нор+ b3 ∙ Uф = 181,13 + 18,33∙0,2 +2,01∙23,5+ (-11,19)∙2,25 = 206,9 л / (сут.-чел);

при снижении фактического свободного напора до нормируемого значения на вводе (с установкой общедомового регулятора давления)

эн = b0 + b1 ∙ qнор + b2 ∙ Нэф.нор+ b3 ∙ Uф = 181,13 + 18,33∙0,2 +2,01∙13,5+ (-11,19)∙2,25 = 186,8 л / (сут.-чел);

то же, до нормируемых значений напора перед водоразборными устройствами (с установкой квартирных регуляторов давления)

эн = b0 + b1 ∙ qнор + b2 ∙ Нэф.нор+ b3 ∙ Uф = 181,13 + 18,33∙0,2 +2,01∙8,5+ (-11,19)∙2,25 = 176,7 л / (сут.-чел).

Результаты расчетов величины ЭНВЖ с учетом осуществления водосберегающих технических мероприятий сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Построение диаграммы ЭНВЖ при реально достижимом уровне снижения фактических утечек воды до qн.нор = 2 л/(ч - чел.)и средней заселенности квартир 2,25 чел./кв.

Для определения величины ЭНВЖ в зависимости от эффективного напора и заселенности квартир задаются крайними значениями эффективных напоров от 0 до 60 м и заселенностью квартир от 1 до 6 чел. / кв.

ЭНВЖ вычисляем по формулам с использованием ранее выполненных расчетов.

Определяем постоянные величины С1 и С2 по формулам:

Нэф = 0 м, С1 = b0 + b1 ∙ qн.нор + b2 ∙ Нэф.нор = 181,13 + 18,33∙2 +2,01∙0 = 217,8л / (сут.-чел);

Нэф = 60 м, С2= b0 + b1 ∙ qн.нор + b2 ∙ Нэф.нор = 181,13 + 18,33∙2 +2,01∙60 = 338,4л / (сут.-чел).

Определяем ЭНВЖ при заселенности квартир 1; 2; 3; 4; 5; 6 чел./кв. по формулам:

Нэф = 0 м, qэн = С1+ b3 ∙ Uф = 217,8 + (-11,19) ∙ Uф;

Нэф = 60 м, qэн = С2+ b3 ∙ Uф = 338,4 + (-11,19) ∙ Uф.

Результаты расчетов ЭНВЖ для квартир с различной заселенностью и эффективными напорами сводим в таблицу 4.

Таблица 4

На основе данных таблицы 4 строим диаграмму ЭНВЖ (рис.1).

Соединяем прямой крайние значения ЭНВЖ (Нэф = 0 м и Нэф = 60 м) и получаем зависимость величины ЭНВЖ от заселенности квартир и эффективного напора.

Рис.1. Зависимость ЭНВЖ жилого дома от заселенности квартир и эффективного напора

Определение по диаграмме ЭНВЖ при устранении избыточных свободных напоров на вводе и перед водоразборными устройствами

Произведенные ранее расчеты показали, что установка общедомового, квартирных регуляторов давления позволит снизить фактические эффективные напоры:

на вводе с 23,5 до 13,5 м;

перед водоразборными устройствами до 8,5 м.

По диаграмме при заданных эффективных напорах 13,5 и 8,5 и фактической средней заселенности квартир Uф.ср = 2,25 чел. / кв. графически определяется величина ЭНВЖ при установке регуляторов давления:

общедомового -219 л / (сут.-чел) или 71% от фактического удельного расхода воды (309,5 л / (сут.-чел));

квартирных - 209 л / (сут.-чел) или 67% от фактического удельного расхода воды (309,5 л / (сут.-чел)).

Определение потерь воды при полном устранении утечек и избыточных свободных напоров

Общие потери воды qпот.фопределяются по формуле:

пот.ф= (qф.ср - qэн) ∙ 100 / qф.ср = (309,5 - 176,7) ∙ 100 / 309,5 = 43%.

В том числе:

утечки воды qут.ф по формуле:

ут = (b1∙ (qн.ф -qпол) ∙ 100) / qф.ср = (18,33 ∙ (5,8 - 0,2) ∙ 100) / 309,5 = 33%;

нерациональный расход qн.р.фопределяется по формуле:

н.р.ф = (b2 ∙ (Нэф.ф - Нэф.пол) ∙100) / qф.ср = (2,01 ∙ (23,5 - 8,5) ∙100) / 309,5= 10%.

Удельные утечки воды в % от удельного фактического суточного расхода определяются также с использованием данных о фактическом ночном расходе воды по формуле:

ут = (21∙ (qн.ф - qн.нор) ∙ 100) / qф.ср = (21∙ (5,8 - 0,2) ∙ 100) / 309,5 = 38%.

Величина утечек воды, определенная по приближенной формуле (38%), оказывается больше утечек, определенных по второй формуле (33%) на 5%.

Выводы

Фактические удельные расходы воды в данном жилом доме значительно превышают рациональное водопотребление, которое составляет 176,7 л / (сут.-чел).

Наибольшие потери воды происходят за счет утечек, которые достигают 33%. Нерациональный расход воды составляет 10%.

Для обеспечения рационального уровня водопотребления в жилом доме необходимо проведение полного комплекса водосберегающих мероприятий: осуществление текущего и профилактического ремонтов, повышение уровня технической эксплуатации системы водоснабжения, замена существующей арматуры на водосберегающую, установка квартирных водосчетчиков, устранение избыточных свободных напоров.

ЗАДАЧА №2

«Установление эксплуатационной нормы водопотребления жильцами и определение величины потерь воды в жилом районе»

Таблица 5

Примечания:

.        Этажность застройки жилого района колеблется от 3 до 9 этажей. Жилой район насчитывает 137 жилых зданий, из них оборудовано приборами учета - 38. Степень благоустройства жилых домов: водопровод, канализация, ванны с душем, централизованное горячее водоснабжение.

.        Для установления ЭНВЖ в жилом районе отобрано 25 жилых зданий, оборудованных общедомовыми водосчетчиками и манометрами с самопишущими устройствами, позволяющими регистрировать расходы воды и напоры за каждый час суток. Здания выборки отличаются этажностью, числом жителей, свободными напорами на вводе водопровода. Перебои в подаче воды отсутствуют. Из показаний водосчетчиков исключены расходы воды субабонентами и на собственные нужды жилищного фонда.

Обработка исходных данных по жилым зданиям выборки и результатов измерения расходов воды и свободных напоров

.        Определяем средние значения параметров выборки:

высота здания

Нзд.выб.ср = ΣНзд / ΣNзд = 375 / 25 = 15м;

количество этажей

эт.выб.ср = Σnэт / ΣNзд = 125 / 25 = 5 эт.;

высота этажа

Нэт.выб.ср = Нзд.выб.ср / nэт.выб.ср = 15 / 5 = 3 м;

заселенность квартир

ф.выб.ср = ΣNж / Σnкв = 3650 / 1161 = 3,14 чел/кв;

удельный суточный расход воды

ф.выб.ср = (103 ∙ ΣQф) / (Т ∙ ΣNж) = (103 ∙ 10475) / (7 ∙ 3650) = 410 л/(сут.-чел.);

удельный ночной расход воды

н.выб.ср = (103 ∙ ΣQн.ср) / (Σtн ∙ ΣNж) = (103 ∙ 1390) / (28 ∙ 3650) = 13,6л/(сут.-чел.);

фактический свободный напор на вводе

Нвв.выб.ср=ΣНвв.ф.ср / (Тнап ∙ ΣNзд) = 165480 / (24 ∙ 7 ∙ 25) = 39,4 м;

Фактический эффективный напор на вводе

Нэф.выб.ср=Нвв.выб.ср - 0,5 Нзд.выб.ср = 39,4 - 0,5 ∙ 15 = 31,9 м.

.        Устанавливаем нормируемые ночные расходы воды:

при частичном устранении утечек воды после осуществления ремонта в 70% зданий выборки - qн.нор = 10л/(ч-чел) (временная ЭНВЖ). Величину этого ночного расхода определяем при решении задачи №3;

при устранении утечек воды до реально достижимого уровня - qн.нор = 1,5 л/(ч-чел.);

при полном устранении утечек воды - qн.нор = 0,2 л/(ч-чел.).

.        Определяем нормируемые свободные напоры:

на вводе без регулирования напора Нвв.нор.выб=Нвв.выб.ср= 39,4 м;

то же, с установкой общедомовых регуляторов давления

Нвв.нор.выб= 10 + 4 ∙ (nэт.выб.ср - 1) = 10 + 4 ∙ (5 - 1) = 26 м;

перед водоразборными устройствами с установкой квартирных регуляторов давления

Ннор.пол.выб= 10 м.

.        Определяем нормируемые эффективные напоры:

на вводах без установки регуляторов давления

Нэф.нор= Нэф.выб.ср= 31,9 м;

то же, с установкой общедомовых регуляторов давления

Нэф.нор.выб=Нвв.нор.выб- 0,5 Нзд.выб.ср = 26 - 0,5 ∙ 15 = 18,5 м;

перед водоразборными устройствами с установкой квартирных регуляторов давления

Нэф.нор.пол.выб=Ннор.пол.выб - 0,5 Нэт.выб.ср = 10 - 0,5 ∙ 3 = 8,5 м.

Результаты обработки исходных данных, расходов воды и напоров в жилом районе сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Установление ЭНВЖ

.        Определяем коэффициенты b1, b2, b3, b0 по формулам:

1 = 20,5 - 0,007 ∙qф = 20,5 - 0,007 ∙410= 17,63;

b2 = 0,0065 ∙qф = 0,0065 ∙410 = 2,665;

b3 = - (5 + 0,02 ∙qф) = - (5 + 0,02 ∙410) = - 13,2;

b0 = qф - (b1 ∙qн.ф +b2 ∙Нэф.ф+ b3 ∙Uф)= 410 - (17,63∙13,6 +2,665∙31,9+ (-13,2)∙3,14)= 126,7.

.       
Производим проверку правильности выполненных расчетов по определению величины коэффициентов, входящих в формулу водопотребления в жилом доме:

ф = b0 + b1 ∙ qн.ф + b2 ∙ Нэф.ф+ b3 ∙ Uф = 126,7 + 17,63∙13,6 +2,664∙31,9+ (-13,2)∙3,14 = 410 л / (сут.-чел).

Проверка подтвердила правильность выполненных расчетов.

.        Определяем величину ЭНВЖ после осуществления технических водосберегающих мероприятий:

при частичном устранении утечек воды после осуществления текущего ремонта в 70% зданий выборки - qн.нор = 10 л/(ч-чел):

эн = b0 + b1 ∙ qнор + b2 ∙ Нэф.нор+ b3 ∙ Uф = 126,7 + 17,63∙10 +2,664∙31,9+ (-13,2)∙3,14 = 346,5л / (сут.-чел);

при устранении утечек воды до реально достижимого уровня - qн.нор = 1,5 л/(ч-чел):

эн = b0 + b1 ∙ qнор + b2 ∙ Нэф.нор+ b3 ∙ Uф = 126,7 + 17,63∙1,5+2,664∙31,9+ (-13,2)∙3,14 = 196,7 л / (сут.-чел);

при полном устранении утечек воды - qн.нор = 0,2 л/(ч-чел):

эн = b0 + b1 ∙ qнор + b2 ∙ Нэф.нор+ b3 ∙ Uф = 126,7 + 17,63∙0,2+2,664∙31,9+ (-13,2)∙3,14 = 173,8 л / (сут.-чел);

при снижении фактического свободного напора до нормируемого значения на вводе с общедомовым регулятором давления:

qэн = b0 + b1 ∙ qнор + b2 ∙ Нэф.нор+ b3 ∙ Uф = 126,7 + 17,63∙0,2+2,664∙18,5 + (-13,2)∙3,14 = 138,1 л / (сут.-чел);

то же, перед водоразборными устройствами с квартирными регуляторами давления:

эн = b0 + b1 ∙ qнор + b2 ∙ Нэф.нор+ b3 ∙ Uф = 126,7 + 17,63∙0,2+2,664∙8,5 + (-13,2)∙3,14 = 111,4 л / (сут.-чел).

Результаты расчетов величины ЭНВЖ для жилого района после осуществления соответствующих технических водосберегающих мероприятий сводим в таблицу 7.

Таблица 7

Определение фактических потерь воды в жилом районе

Общие потери воды qпот.фв % от удельного фактического расхода воды равны:

пот.ф= (qф.ср - qэн) ∙ 100 / qф.ср = (410 - 111,4) ∙ 100 / 410 = 72,8%.

В том числе:

утечки воды qут.ф определяем по формуле:

ут = (b1 ∙ (qн.ф - qпол) ∙ 100) / qф.ср = (17,63 ∙ (13,6 - 0,2) ∙ 100) / 410 = 57,6%;

нерациональный расход qн.р.фопределяется по формуле:

н.р.ф = (b2 ∙ (Нэф.ф - Нэф.пол) ∙100) / qф.ср = (2,664∙ (31,9 - 8,5) ∙100) / 410= 15,2%.

Удельные утечки воды определяются также с использованием данных о фактическом ночном расходе воды по приближенной формуле:

ут = (21∙ (qн.ф - qн.пол) ∙ 100) / qф.ср = (21∙ (13,6 - 0,2) ∙ 100) / 410 = 68,6%.

Величина утечек воды, определенная по приближенной формуле (68,6%), оказывается больше утечек, определенных по второй формуле (57,6%) на 11%.

Выводы

Фактические средние удельные расходы воды в жилой застройке - 410 л / (сут.-чел) значительно превышают рациональное водопотребление, которое составляет 111,4 л / (сут.-чел).

Наибольшие потери воды происходят за счет утечек, которые достигают 57,6%. Нерациональный расход воды составляет 15,2%.

Для устранения потерь воды и обеспечения рационального уровня водопотребления в жилой застройке необходимо проведение полного комплекса водосберегающих мероприятий: осуществление текущего ремонта системы водоснабжения зданий, замена существующей арматуры на водосберегающую, установка квартирных водосчетчиков, снижение и устранение избыточных свободных напоров.

ЗАДАЧА №3

«Определение нормируемого ночного расхода воды 30%-ной обеспеченности в жилом районе»

Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 8.

Для определения величины ночного расхода воды 30%-ной обеспеченности необходимо построить интегральный график распределения частот ночных расходов.

Построение интегральной кривой распределения осуществляется в такой последовательности:

.        Количество интервалов частот распределения Nинт принимаем равным одиннадцати.

.        Определяем параметры интервала:

высота h =qн.макс / Nинт = 18,9 / 11 = 1,72 л/(ч-чел),

где qн.макс - максимальный ночной расход выборки, равный 18,9 л/(ч-чел);

границы:

интервал - 0 - 1,72;

интервал - 1,73 - 3,44;

интервал - 3,45 - 5,16;

интервал - 5,17 - 6,88;

интервал - 6,89 - 8,60;

интервал - 8,61 - 10,32;

интервал - 10,33 - 12,04;

интервал - 12,05 - 13,76;

интервал - 13,77 - 15,48;

интервал - 15,49 - 17,20;

интервал - 17,21 - 18,92;

середина:

интервал - 0,5∙(0 + 1,72) = 0,86;

интервал - 0,5∙(1,73 + 3,44) = 2,58;

интервал - 0,5∙(3,45 + 5,16) = 4,30;

интервал - 0,5∙(5,17 + 6,88) = 6,02;

интервал - 0,5∙(6,89 + 8,60) = 7,74;

интервал - 0,5∙(8,61 + 10,32) = 9,46;

интервал - 0,5∙(10,33 + 12,04) = 11,18;

интервал - 0,5∙(12,05 + 13,76) = 12,90;

интервал - 0,5∙(13,77 + 15,48) = 14,62;

интервал - 0,5∙(15,49 + 17,20) = 16,34;

интервал - 0,5∙(17,21 + 18,92) = 18,06.

.        Подсчитываем частоту ночных расходов воды для каждого интервала распределения ni:

интервал - 0;

интервал - 0;

интервал - 0;

интервал - 1;

интервал - 3;

интервал - 2;

интервал - 5;

интервал - 1;

интервал - 3;

интервал - 3;

интервал - 7.

.        Определяем интегральную частоту распределения Σni:

интервал - 0;

интервал - 0;

интервал - 0;

интервал - 1;

интервал - (1+3) = 4;

интервал - (4+2) = 6;

интервал - (6+5) = 11;

интервал - (11+1) = 12;

интервал - (12+3) = 15;

интервал - (15+3) = 18;

интервал - (18+7) = 25.

.        Определяем интегральную частоту распределения ночных расходов воды ni ∙ 100 /Σni , %:

интервал - 0;

интервал - 0;

интервал - 0;

интервал - 1 ∙ 100 / 25 = 4;

интервал - 4 ∙ 100 / 25 = 16;

интервал - 6 ∙ 100 / 25 = 24;

интервал - 11 ∙ 100 / 25 = 44;

интервал - 12 ∙ 100 / 25 = 48;

интервал - 15 ∙ 100 / 25 = 60;

интервал - 18 ∙ 100 / 25 = 72;

интервал - 25 ∙ 100 / 25 = 100.

Результаты вычислений интегрального распределения частот ночных расходов воды сводим в таблицу 9.

Таблица 9

.        Строим кривую интегрального распределения ночных расходов воды по данным таблицы 9 (рис.2). По кривой распределения определяется величина ночного расхода воды 30%-ной обеспеченности, которая равна 10 л/(ч-чел.).

Рис.2. Интегральное распределение частот ночных расходов воды