1 Введение Вoдa – цeннeйший пpиpoдный pecypc. Oнa игpaeт иcключитeльнyю poль в пpoцeccaх oбмeнa вeщecтв, cocтaвляющих ocнoвy жизни. Oгpoмнoe знaчeние вoдa имeeт в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Oбщeизвecтнa нeoбхoдимocть ee для бытoвых пoтpeбнocтeй чeлoвeкa, вceх pacтeний и живoтных. Для мнoгих живых cyщecтв oнa cлyжит cpeдoй oбитaния. Cocтoяниe вoдных pecypcoв, нa ceгoдняшний дeнь, вызывaeт тpeвoгy. В вoдoёмы пoпaдaют oгpoмнoe кoличecтвo paзличных, нe cвoйcтвeнных им, химичecких вeщecтв, кoтopыe yхyдшaют их кaчecтвo. Иcтoчникoм зaгpязнeния oкpyжaющeй пpиpoднoй cpeды являeтcя любaя дeятeльнocть чeлoвeкa: нaceлeнныe пyнкты, пpoмышлeнныe пpeдпpиятия, тeплoэлeктpocтaнции, тpaнcпopт, и дp. Cтoчныe вoды, oбpaзyющиecя пpи иcпoльзoвaнии пpиpoднoй или вoдoпpoвoднoй вoды для бытoвых цeлeй и тeхнoлoгичecких пpoцeccoв пpoмышлeнных пpeдпpиятий, являютcя иcтoчникoм paзличных зaбoлeвaний и pacпpocтpaнeния эпидeмий. Нeoбхoдимo пpинимaть мepы пo oхpaнe вoдных pecypcoв и oкpyжaющeй cpeды в цeлoм. Oхpaнa oкpyжaющeй cpeды пpeдcтaвляeт coбoй вecьмa мнoгoгpaннyю пpoблeмy, peшeниeм кoтopoй зaнимaютcя, в чacтнocти, инжeнepнo-тeхничecкиe paбoтники пpaктичecки вceх cпeциaльнocтeй, кoтopыe cвязaны c хoзяйcтвeннoй дeятeльнocтью в нaceлeнных пyнктaх и нa пpoмышлeнных пpeдпpиятиях, кoтopыe мoгyт являтьcя иcтoчникoм зaгpязнeния oкpyжaющeй cpeды. Нa coвpeмeннoм этaпe oпpeдeляютcя cлeдyющиe нaпpaвлeнияpaциoнaльнoгo иcпoльзoвaния вoдных pecypcoв: мнoгoкpaтнoe иcпoльзoвaниe вoдных pecypcoв пocлe их лoкaльнoй oчиcтки; paзpaбoткa нoвых тeхнoлoгичecких пpoцeccoв, пoзвoляющих пpeдoтвpaтить зaгpязнeниe вoдoeмoв и cвecти к минимyмy пoтpeблeниe cвeжeй вoды. 2 1.1Водоотводящая сеть города 1.1.1 Определения количества жителей Данный в задании город расположен в средней полосе РФ. Схема водоотведения представлена на генплане. Маcштаб 1:5000. Грунт в данном городе в основном глина -10 м.. Плотность населения в районе А равна 390 чел/га, в районе Б равна 430 чел/га. Здания в районе А и Б оборудованы канализацией с системой централизованного горячего водоснабжения. Общее число жителей найдём по формуле : N=P·F, (1.1) где P – плотность населения, чел/га; F – площадь жилой застройки. Площадь жилой застройки представлена в таблице 1.1. Таблица1.1. – Определение площадей кварталов города 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 4,14 2,54 2,45 4,18 2,13 2,22 2,18 2,88 2,04 2,27 5,28 3,69 1,85 2,57 1,72 2,31 1,56 2,17 1,23 0,73 1,83 1,83 1,55 2,88 2,53 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 1,44 1,58 1,31 1,15 1,98 1,98 1,86 1,59 1,76 1,51 1,37 2,18 1,93 1,95 1,65 1,77 1,49 1,35 1,91 1,7 1,72 1,48 1,56 1,33 1,22 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 3,83 2,47 1,95 0,95 1,09 0,88 1,01 1,77 2,31 2,22 2,22 3,22 1,9 2,09 2,1 3,18 1,51 1,58 2,61 3,9 3,62 1,24 2,16 2,13 2,44 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 1,46 1,85 3,32 2,12 2,07 2,05 3,06 0,73 1,81 2,28 1,59 1,71 1,54 1,41 1,88 0,78 1,21 0,78 0,82 1,08 0,73 2,03 1,14 0,7 1,74 3 Продолжение таблицы 26 27 28 29 30 31 32 2,17 2,17 1,77 1,51 1,38 1,76 1,75 58 59 60 61 62 63 64 6,94 3,09 2,67 2,85 2,49 2,21 1,72 90 91 92 93 94 95 96 1,43 2,15 3,07 2,62 1,79 2,54 1,86 122 123 124 125 126 1,03 1,17 2,2 2,39 2,98 Общая площадь кварталов: Fкв=255,51 га FквА=134,29 га, FквБ=121,22 га. Тогда, количество жителей в районах: NА=390·134,29=52373 чел, NБ=430·121,22=52125 чел. 1.1.2. Выбор системы и схемы канализации В данном проекте разрабатывается система водоотведения города. Город находится в средней полосе России. Проект планировки и застройки данного города представлен с горизонталями через 1 метр. По рельефу местности, мы определяем, что все стоки будут стекать по безнапорным трубопроводам до главной насосной станции. Очистные сооружения канализации располагаются на расстоянии 500 метров от красной линии застройки. В проекте принята полная раздельная система водоотведения. Полная раздельная система канализации предусматривает укладку двух подземных сетей труб и каналов; в одну из них принимаются и по ней на очистные сооружения отводятся бытовые и загрязненные производственные сточные воды; по другой – дождевые, талые, дренажные и условно чистые производственные сточные воды. Расчет дождевой сети в данном проекте не рассматривается. Схема канализации в проекте принята пересеченная. Коллекторы районов или бассейнов канализования перехватываются в нижней части объекта (у водоема) главным канализационным коллектором и отводятся на очистные сооружения. 4 1.1.3. Трассировка сети Трассировкой называют начертание канализационной сети на плане местности. Трассировку сети производят следующим образом: сначала трассируют главный и отводящие коллекторы, отводящие воду на очистные сооружения; затем коллекторы бассейнов канализования и в последнею очередь уличную сеть. Главный коллектор прокладываем вдоль реки по всей протяженности города. Коллекторы I – го порядка прокладываем исходя из условий самотечного режима канализования. 1.1.4. Определение расчетных расходов 1.1.4. 1. Расчетные расходы бытовых сточных вод от города Расчетным расходом называют максимальный расход сточных вод, пропуск которого должны обеспечивать канализационные сооружения на расчетный период (в среднем 2025 лет). Среднесуточный расход воды жителями города определяется по формуле: Qср.сут А,Б = (𝑛·𝑁)/1000,м³/сут (1.2) где n – норма водоотведения по /3/ В зависимости от благоустройства районов жилой застройки, nA=290 л/сут, nБ=290 л/сут на 1 – го человека; N – количество жителей города, чел. Qср.сут А = (290∗52373)/1000 = 15188,17 м³/сут. Qср.сут Б = (290∗52125)/1000 = 15116,25 м³/сут Среднечасовой расход сточной воды определяем по формуле: Qср.час А,Б= 𝑛·𝑁/24·1000, м³/ч. (1.3) Qср.час А= (290∗30607)/(24*1000) =632,84 м³/ч. Qср.час Б= (290∗37560)/(24*1000) =629,84 м³/ч. Определяем среднесекундный расход сточной воды от жилой застройки по формуле: qср.сек А,Б= (Qср.час/3600) · 1000, л/с (1.4) qср.сек А= (632,84/3600) ∗ 1000 = 175,79 л/с qср.сек Б= (629,84/3600) ∗ 1000 = 174,96 л/с 5 Определение удельного расхода Удельный расход – это количество сточной жидкости приходящейся на единицу площади жилых кварталов. Расход приходится на 1 га площади канализационной территории называется модулем стока. Найдем удельный расход: q0 А,Б= 𝑛·𝑃/86400, л/с·га, (1.5) где n – норма водопотребления по /3/, л/с на 1 человека; P – плотность населения, по заданию PA=390 чел/га, PБ=430 чел/га. q0 А= (290·390)/86400 = 1,31 л/с·га, q0 Б= (290·430)/86400 = 1,44 л/с·га. 1.1.4.2. Расчетные расходы бытовых сточных вод от промпредприятия Расход сточных вод от промышленного предприятия определяется по формуле: Qп.п.=qтехн.+qх-б+qдуш, л/с, (1.6) где qтехн. – расход на технологические нужды, л/с; qх-б – расход на хозяйственно-бытовые нужды работников предприятия, л/с; qдуш – расход воды на душевые нужды, л/с. qтехн.= ((𝑛ед.пр.·М·𝑘)/(24·3600)) · 1000, л/с, (1.7) где M – количество вырабатываемой продукции, т/с; nед.пр. – норма расхода на единицу вырабатываемой продукции, м³/т; k – коэффициент неравномерности притока (k=1,7), м³/т. qтехн.=51 м3 /ч = 14,16 л/с. Найдём расход воды на душевые нужды по формуле: qдуш = (𝑞душ.см. ·𝑛) /(24·3600) , л/с, (1.8) где qдуш.см. - душевое в смену, л/с; n – количество смен (по заданию n=2). qдуш.см. = (500·𝑁хол′ ·45/𝑁хол′′ ·60)+ (500·𝑁гор′ ·45/𝑁гор′′ ·60) ,л/смен, (1.9) где 500 – это норма расхода воды на 1 душевую сетку; 6 45 – время приема душа; N´хол. и N´хол. – количество работающих, пользующихся душем в холодном и горячем цехак; N´´хол. и N´´гор. – расчетное количество человек на 1 душевую сетку; N´´хол.= 15 чел, N´´гор.=7 чел. qдуш.см. = (500·76·45/15·60) + (500·392·45/7·60) =38650 л/смену. qдуш = (25803,57·2)/(24·3600)=0,895 л/с. Расход воды на хозяйственно – питьевые нужды рабочих: qх-п = ((𝑞хол·𝑁хол′′ +𝑞гор·𝑁гор′)·n)/(24·3600) , л/с (1.10) где N´хол. и N´гор. – количество рабочих в холодных и горячих цехак, чел; qхол=25 и qгор=45- нормы водопотребления на одного работающего в холодных и горячих цехах; n – количество смен. qх-п = ((25·380+45·400)*2)/(24·3600) =0,637 л/с Qп.п.=14,16 +0,895+0,637=15,692 л/с. 1.1.4.3. Расчетные расходы бытовых вод от коммунальных предприятий Расход сточных вод от коммунального предприятия определяется по формуле: qк.п.= (𝑛·𝑀)/(𝑇·3600) ·K, л/с, (1.11) где n – норма водоотведения на одного посетителя, по заданию; M - число человек, пользующихся коммунальным предприятием, по заданию. Т – время работы коммунального предприятия, по заданию. qк.п.=(300·1400)/(12·3600) ·1,3 =12,638 л/с 1.1.4.4.Определение расчетных расходов на участках сети Расчетные расходы для расчетного участка сети определяем по тяготеющим площадям и по удельному расходу на единицу длины трубопровода. При определение расчетного расхода по тяготеющим площадям используются понятия попутного, бокового, транзитный и сосредоточенного расхода. 7 Транзитный расход qmp – расход на предшествующем расчетном участке; боковой расход qбок – расход, поступающий с боковой ветки; попутный расход q поп – расход, поступающий с прилегающего квартала; сосредоточенный расход qc от нежилого объекта. При определении расчетного расхода общий коэффициент неравномерности может быть введен только на общий средний расход qi qi= q0×Fi, л/с. (1.12) где q0 – модуль стока, Fi – общая площадь кварталов, тяготеющая к данному расчетному участку. Коэффициент Кдел.max общей неравномерности определяется согласно СНиП 2.04.03-85* таблица 2. Определение расчетных расходов начинается с диктующих точек. Расчетные расходы на участках сети представлены в таблице 1.2 8 Таблица 1.2 Расчетные расходы на участках сети Площадь кв-ов F, Га Попут. боков. Попут. боков. 2 1,4 - 3 2,5 3,6 24,25 30,31 37,38 44,45 51,52 4 8,32 0 0 0 0 0 0 0 5 0 4,67 4,67 5,41 3,74 3,96 4,11 3,61 Модуль стока q0 л/с*га 6 1,31 1,31 1,31 1,31 1,31 1,31 1,31 1,31 9-10 10-11 11-12 59 60 61,62 3,09 2,67 5,34 6,94 9,45 25,82 12-13 63,123 3,38 13-14 124,125 14-15 126 15-КНС - 58 26,32,39,46,53 11,12,13,37,33,34,40,41,47,48,54,55 14,15,16,17,18,19, 20,21,22,23,28,29, 35,36,42,43,49,50,56,57 120,121,117,118, 114,115,112,113, 111,69,68,67,66,65,64 116,119,122 70,71,72,73,74,75,76,77,78,79, 80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90, 91,92,93,94,95,96,97,98,99,100, 101,102,103,104,105,106,107,108,109 табл.1 № участков 1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 № кв-ов Средние расходы qср л/c Попут. боков. Транзит Общий 7 10,90 0 0 - 8 0 6,12 6,12 7,09 4,90 5,19 5,38 4,73 9 0 10,90 17,02 23,13 30,22 35,12 40,31 45,69 10 10,90 17,02 23,13 30,22 35,12 40,31 45,69 50,42 11 2,08 1,96 1,88 1,83 1,80 1,76 1,73 1,70 от жилых кв-ов 12 22,69 33,35 43,47 55,36 63,19 71,13 78,99 85,67 1,31 1,31 1,31 4,05 3,50 7,00 9,09 12,38 33,82 50,42 63,56 79,44 63,56 79,44 120,26 1,67 1,64 1,59 31,21 1,31 4,43 40,89 120,26 165,57 4,59 22,68 1,44 6,61 32,66 165,57 2,98 3,25 1,44 4,29 4,68 0 95,62 1,44 - 137,69 Kобщ Расчетные расходы, л/с сосредоточенное Суммарные Местное Транзитное 13 0 0 0 0 0 0 0 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0 15 22,69 33,35 43,47 55,36 63,19 71,13 78,99 85,67 106,33 130,37 191,80 0 0 12,638 0 0 0 106,33 130,37 204,44 1,58 262,20 0 12,638 274,84 204,84 1,57 322,37 0 12,638 335,01 204,84 213,81 1,57 336,01 0 12,638 348,65 213,81 351,50 1,54 540,31 15,692 12,638 568,64 9 1.1.5. Подготовка к гидравлическому расчету Определяем начальное заложение уличной сети, исходя из условий: 1) Промерзание грунта hнач=hпр – 0,3, м, (1.12) где hпр – глубина промерзания грунтов, по заданию hпр =1,7 м. hнач=1,7 – 0,3=1,4 м, 2) Возможность подключения наиболее удаленного участка сети: Hзал=hнач+I·(L+1)+Zкз - Zнз+0,1, м, (1.13) где I – уклон трубы для дворовой сети, примем I=0.008; (L+1) – длина дворовой и внутриквартальной линии от смотровогоколодца уличной, до наиболее отдаленного дворового колодца, м; Zкз – отметка поверхности земли у колодца уличной сети, м; Zнз – отметка поверхности земли у наиболее удаленного колодца дворовой или внутриквартальной сети, м; 0,1 – разница в отметках между лотками дворовой линии и уличной сети, м. Hзал=1,4+0,008·155 – (117-116) +0,1=1,74 м. 3) Защита трубопровода от механических повреждений: H=0.7+d, (1.14) где d – диаметр трубопровода, м. При проектировании высотной схемы прокладки сетей необходимо стремиться к тому, чтобы соблюдались самоочищающиеся скорости Vрасч ≥ 0,70 м/с и не было больших заглублений Нзал ≤ 7,5 м. 1.1.6. Гидравлический расчет водоотводящей сети города H=0.7+0.2=0,9 м. Расчетные расходы принимаем из таблицы 1.2. Гидравлический расчет трубопроводов заключается в определении их диаметров, уклона, наполнения и скорости. 10 Диаметр мм, уклон трубы i, скорость среды V, м/с, а так же расчетное наполнение определяем по /2/. Гидравлический расчет хозяйственно-бытовой канализации приведен в таблице 1.3 11 Таблица 1.3. – Гидравлический расчет канализационной сети табл. 2 № уч-ка 1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-КНС длина расход qр, Диаметр, l,м. мм л/с 2 540 110 195 85 90 90 80 155 210 180 375 330 325 370 340 3 22,69 33,35 43,47 55,36 63,19 71,13 78,99 85,67 106,33 130,37 204,44 274,84 335,01 348,65 568,64 4 200 250 300 350 350 350 400 400 400 450 550 700 700 700 900 уклон Наполнение земли скорость трубы V, м/с h/d h Падение i*l 5 0,0015 0,0082 0,0062 0,0129 0,0067 0,0089 0,0100 0,0058 0,0014 0,0006 -0,0003 0,0006 -0,0003 0,0000 0,0015 6 0,006 0,0045 0,004 0,004 0,0055 0,005 0,005 0,005 0,0045 0,004 0,003 0,0025 0,0025 0,0025 0,0018 8 0,515 0,527 0,501 0,581 0,571 0,637 0,542 0,682 0,684 0,658 0,687 0,577 0,659 0,678 0,67 9 0,103 0,13175 0,1503 0,20335 0,19985 0,22295 0,2168 0,2728 0,2736 0,2961 0,37785 0,4039 0,4613 0,4746 0,603 10 3,24 0,495 0,78 0,34 0,495 0,45 0,4 0,775 0,945 0,72 1,125 0,825 0,8125 0,925 0,612 7 0,89 0,89 0,90 0,96 1,11 1,11 1,13 1,16 1,16 1,17 1,18 1,19 1,24 1,25 1,25 Отметки Земли начало конец 11 12 116 115,2 115,2 114,3 114,3 113,1 113,1 112 112 111,4 111,4 110,6 110,6 109,8 109,8 108,9 108,9 108,6 108,6 108,5 108,5 108,6 108,6 108,4 108,4 108,5 108,5 108,5 108,5 108 Глубина Воды Лотка Шелыги заложения начало конец начало конец начало конец начало конец 13 14 15 16 17 18 19 20 114,50 111,26 114,40 111,16 114,60 111,11 1,60 4,04 111,24 110,75 111,11 110,62 111,11 110,57 4,09 3,68 110,72 109,94 110,57 109,79 110,57 109,74 3,73 3,31 109,94 109,60 109,74 109,40 109,74 109,40 3,36 2,60 109,60 109,10 109,40 108,90 109,40 108,90 2,60 2,50 109,10 108,65 108,90 108,45 108,90 108,40 2,50 2,15 108,62 108,22 108,40 108,00 108,40 108,00 2,20 1,80 108,22 107,44 108,00 107,23 108,00 107,23 1,80 1,68 107,44 106,50 107,23 106,28 107,23 106,23 1,68 2,32 106,53 105,81 106,23 105,51 106,23 105,41 2,37 2,99 105,79 104,66 105,41 104,29 105,41 104,14 3,09 4,31 104,54 103,71 104,14 103,31 104,14 103,31 4,46 5,09 103,71 102,90 103,31 102,50 103,31 102,50 5,09 6,00 102,90 101,98 102,50 101,57 102,50 101,37 6,00 6,93 101,98 101,36 101,37 100,76 101,37 100,76 7,13 7,24 1.1.7. Выбор материала труб Материал труб для устройства канализации следует выбирать в соответствии с назначением трубопроводов, а также с составом сточных и грунтовых вод. Самотечную канализационную сеть укладывают из керамических, асбестоцементных и безнапорных железобетонных труб, а коллекторы больших диаметров – из железобетонных труб или сборных железобетонных элементов. Для устройства хозяйственно – бытовой – производственной канализационной сети города приняты чугунные трубы по ГОСТ 6942 – 98 диаметром 200 – 800 мм. Они находят большое применение в канализационном строительстве, так как чугун зарекомендовал себя как один из лучших материалов, отвечающий всем санитарным требованиям и обладающий редкими свойствами, необходимыми системам канализации.
