Расчет проектируемых систем водоснабжения коттеджа будем вести согласно СНиПу 2.04.01-85.

Системы холодного и горячего водоснабжения должны обеспечивать подачу воды соответствующую расчетному числу водопотребителей или установленных санитарно-технических приборов. Секундный расход воды q o (q o tot , q o h , q o c), л/с, водоразборной арматурой отнесенный к одному прибору для различных приборов обслуживающих одинаковых водопотребителей на участке тупиковой сети (что применимо к системе холодного ВС) следует определять согласно приложению 3. В нашем случае ближе всего категория “Жилые дома квартирного типа с водопроводом канализацией и ваннами длиной от 1500 до 1700 мм, оборудованными душами“. Для данной категории: расход воды в средние сутки общий и горячей, соответственно 300 и 120– л; в час наибольшего водопотребления 15,6 и 10 л; и собственно основная искомая величина – секундный расход воды прибором: общий – 0,3 л/с, горячей или холодной 0,2 л/с.

Максимальный секундный расход на расчетном участке сети q (q tot , q h , q c), л/с, следует определять по формуле q=5 q o a.

Вероятность действия санитарно-технических приборов на участке сети P(P tot , P h , P c) определяем по формуле:

где q hr,u – норма расхода воды в час наибольшего водопотребления;

U– число водопотребителей;

N – число приборов на участке;

Вероятность использования с/т приборов для системы в целом находим по формуле

где q o, hr – часовой расход воды с/т прибором, принимаемый по прил. 3

Максимальный часовой расход воды q hr определяем по формуле, где a – коэффициент, определяемый согласно прил. 4 в зависимости от общего числа приборов, обслуживаемых системой и вероятности их использования.

Расчет водопроводной сети холодной воды

Гидравлический расчет данной сети необходимо производить по максимальному секундному расходу воды. При расчете должны быть обеспечены необходимые напоры воды у приборов (свободные напоры). Скорость воды не должна превышать 3 м/с.

Расчетная схема для системы ХВ представлена на рис. 4-2.

Рис. 4-2

Наиболее загруженная ветвь правая (6-10), соответственно она и будет диктующей. Участки нумеруем, начиная с последнего прибора (ванная). В скобках указано количество приборов на участке.

Расчет ведем следующим образом:

определяем вероятность действия санитарно-технических приборов P (определяется один раз для всей системы при одинаковых водопотребителях в здании);

Учитывая, что на последнем участке включается расход и на горячее водоснабжение, для него необходимо отдельно определить значение P изменив в формуле значение максимального часового и секундного расхода.

по номограмме 2 приложения 4 определяем максимальный расход воды на участке q с, который будет являться расчетным. Значение на последнем участке (водомерный узел) используется при подборе счетчика воды.

Подбор счетчика воды.

Максимальный расход через водомер q с =0,48 л/с = 1,728 м 3 /ч; расход воды в средние сутки q u,m tot =0,25 м 3 /ч

Принимаем счетчик воды СГВ 1,5-90, крыльчатого типа, со следующими характеристиками

минимальный расход 0,03 м 3 /ч;

эксплутационный расход 1,5 м 3 /ч;

максимальный расход 3 м 3 /ч;

порог чувствительности – не более 0,015 м 3 /ч;

максимальный объем воды в сутки 45 м 3 ;

гидравлическое сопротивление 14,5 м/(л/с) 2 ;

диаметр условного прохода – 15 мм.

Согласно СНиПу необходимо проверить, чтобы потери на счетчике при максимальном расчетном секундном расходе не превышали 5 м.

h=S*q 2 =14.5*0.48 2 =3.34 м. Значит, принимаем счетчик воды крыльчатого типа.

Гидравлический расчет.

При расчете непосредственно гидравлики будем пользоваться методом характеристик сопротивления S o , т.к. с помощью этого можно определить действительные значения расходов на участках, даже не уравнивая смежные ветви.

Алгоритм расчета:

по предварительно подобранным диаметрам труб (см. табл. 2-1) определяем скорость движения воды по участкам, контролируя, чтобы её значение не превышало 3 м/с, динамическое давление, затем число Re и коэффициент Дарси.

Коэф-т Дарси будем находить по формуле Альтшуля

где k э – коэф-т эквивалентной шероховатости, для меди 0,01 мм;

d – внутренний диаметр трубы, мм;

суммируем значения коэф-тов местного сопротивления Σ ζ на участке (приближено принимая их по приложению 5).

После участка 11 сеть разделяется, поэтому потери на участке водомерного узла и в узле гидроаккумулятора не следует включать в общую сумму, а вынести отдельными пунктами. Причем потери на счетчике мы определили ранее в пункте ”Подбор счетчика воды”, поэтому в местные сопротивления их включать не следует. А определяя потери на ветке со стороны скважины, в учет берем только элементы между гидроаккумулятором и тройником, объединяющим две ветви, т.к. источником требуемого давления служит именно он. Потери на умягчителе воды по данным производителя при расходе 1,8 м 3 /ч составляют 7м.

Суммируем потери по обеим ветвям, к полученному числу прибавляя 10% на неучтенные местные сопротивления; полученное значение и составляет гидравлические потери в системе для снабжения с наружных сетей и от скважины, соответственно H tot нс и H tot скв м. вод. ст.

Результаты расчета сведены в таблицу 4-1.

Требуемый напор на вводе в здание:

H тр =H tot +H geom +H f ; м. вод. ст.

где H geom – геометрическая разница высот между точкой ввода воды в здание и наиболее удаленным потребителем; 8 м.

H f – величина свободного напора на диктующем с/т приборе, для ванной H f = 3 м.

H тр нс =17,9+8+3=28,9 м. вод. ст.

H тр скв =13,9+8+3=24,9 м. вод. ст.

Оценка результатов:

Давление на входе в здание равно 3 атм. ≈ 30 м. вод. ст., то есть его будет вполне достаточно для обеспечения необходимых расходов.

На регулирующем клапане гидроаккумулятора необходимо установить значение 2,5 атм. Помимо этого теперь известна величина напора, который должен развивать погружной насос:

H тр н = H тр скв +H п +Δh=24,9+1,32+13=39,20 м

Выбираем насос ЭВПБ 0,26-40-У харьковского предприятия АО «ИМТ» с напором 40 м. вд. ст.

Вывод: данная система холодного водоснабжения при запроектированных диаметрах сможет обеспечить расчетные расходы воды.

Расчет циркуляционной сети горячего водоснабжения выполнять не обязательно т.к. ввиду того, что сеть закольцована двумя параллельными кольцами её сопротивление при тех же диаметрах будет меньше сопротивления сети холодного водопровода. К тому же все циркуляционное кольцо кроме специально обозначенного участка имеет диаметр 22 мм.

Коэффициенты местных сопротивлений

№ участка
	1+1,5*3+3=8,5
	1+1,5*4=7
	1+1,5*2=4
	1+1,5*4+3=10
	1,5+7*1,5=12
	1*3+2*2+2*1+10=19
Водомерный узел	2*1+1*3+10+2*1+2*4=25
Участок от Г.А.	1,5*2+2*1+1*2+10+2*2=21

Из неё, при известной протяжённости участка, можно найти путевой расход:

q пут = q уд · l уч л/сек

Но нужно учесть также расходы воды на участке, лежащего выше рассчитываемого, а также поступление от боковых присоединений (qтранз), - транзитных для него. Тогда полный расчётный расход для конкретного линейного участка

q расч = q пут + q транз.

Если на участке присутствуют здания общественного или производственного назначения, расходующие относительно много воды (прачечные, мойки, бани и т. д.), их расходы нужно рассчитывать по отдельности. Они принимаются как сосредоточенные объекты. Такой подход целесообразен и к редкой застройке.

Для каждого сооружения или здания определяется так называемый сосредоточенный расход qсоср. Это максимальная величина для данного объекта. Расчётный на линейном участке расход будет равен сумме всех сосредоточенных на этом отрезке сети.

И в том и в другом случае считается, что весь расход будет поступать в верхнюю часть расчётного участка сети (в самое его начало). Принятое постоянство расхода стоков на данном участке сети делает проще его расчёт.

> Определить расчетные расходы холодной воды (суточный, м3/сут; средний часовой, м3/час; максимальный расчетный секундный расход, л/с; максимальный часовой расход, м3/час) на вводе в здание и подберите водомер

Определить секундный и часовой расходы воды для жилого дома с централизованным горячим водоснабжением с числом квартир n кв = 30 и средней заселённостью V o = 4,5 чел/м 2 , число потребителей U = V o n кв = 4,5 30 = 135 чел. В каждой квартире установлены следующие санитарно-технические приборы: ванны, длиной 1700 мм, умывальник, унитаз, мойка.

1. Устанавливаем число водоразборных приборов в здании

N tot = N = 4*30 = 120;

2. В соответствии с прил. 3 СНиП 2.04.01-85* нормы расхода воды на одного потребителя в час наибольшего водопотребления составляет:

q tot hr,u = 15,6 л/ч; - общий

q h hr,u = 10 л/ч; - горячей воды

q c hr,u = 15,6 - 10 = 5,6 л/ч. - холодной воды

3. По той же таблице норма расхода воды санитарно-техническим прибором:

q tot o = 0,3 л/с (q tot o,hr = 300 л/ч); - общий

q c o = 0,2 л/с (q c o,hr = 200 л/ч); - холодной воды

4. Определяем секундную вероятность действия приборов по формуле:

5. Находим значение произведения NP и по приложению 4 СНиП 2.04.01-85* значения коэффициентов б. Промежуточные значения б находить точной интерполяцией.

N c P c = 135*0,0078 =1,053 б c = 0,99656;

NP = 1,05 б = 0,995

NP = 1,10 б = 1,021

6. Определяем максимальный секундный расход холодной воды:

q c = 5*q c o ? б c =5?0,2? 0,99656= 0,99656 л/с;

7. Определим часовую вероятность действия приборов по формуле:

8. Находим значение произведения NP hr и по приложению 4 СНиП 2.04.01-85* значения коэффициентов б hr . Промежуточные значения б hr находить точной интерполяцией.

N c P c hr = 135*0,028 = 3,78; б c hr = 2,102288;

NP hr = 3,7 б = 2,102

NP hr = 3,8 б = 2,138

9. Определяем максимальный часовой расход холодный воды в м3/ч по формуле:

q с hr = 0,005*q с o,hr ? б с hr =0,005?200?2,102288 = 2,102288 м 3 /ч

10. Из приложения 3 СНиП 2.04.01-85* можно найти:

300 - 120 = 180 л. в сутки наибольшего потребления.

11. Средний часовой расход холодной волы, м3/ч, за период (сутки, смена) максимального водопотребления Т, ч, определяют по формуле:

q T = = = 1,0125 м 3 /ч

> Начертить принципиальную схему водоснабжения населенного пункта. Описать назначение основных элементов системы

> Устройство водоснабжения населенного пункта

Для водоснабжения населенных пунктов используют воду из открытых водоемов (рек, озер) или из подземных источников. Вода из открытых водоемов содержит болезнетворные бактерии и различные примеси, поэтому требует очистки и обеззараживания. Подземные воды обычно такой обработки не требуют. При проектировании систем водоснабжения учитывают и предъявляемые к ней технические и экономические требования: 1) обеспечение нужд населенного пункта в воде в часы максимального ее потребления; 2) устройство магистральных и внутриквартальных водопроводных сетей , обеспечивающих снабжение водой всех вводимых в эксплуатацию объектов; 3) низкую стоимость воды, поступающей к потребителям; 4) создание эксплуатационной службы, задачей которой является обеспечение требуемого санитарно-гигиенического и технического уровня водоснабжения населенного пункта.

Забор воды из реки обычно осуществляется выше (считая по течению реки) населенных пунктов или промышленных предприятий , что уменьшает загрязнение поступающей в водоприемник воды. Затем она по самотечному трубопроводу 2 поступает в береговой колодец 3 и насосами первого подъема 4 направляется в отстойники 5, где из воды выпадает большая часть содержащихся в ней взвешенных веществ. Ускорения процесса осаждения взве сей достигают добавлением в воду коагулянтов -- химических веществ, которые вступают в реакцию с содержащимися в воде солями, в результате чего образуются хлопья. Последние быстро осаждаются в воде и увлекают за собой взвешенные частицы. Далее вода самотеком поступает на очистные сооружения 6, где сначала фильтруется через слой зернистого материала (кварцевого песка) в фильтрах, а затем обеззараживается -- добавлением в нее жидкого хлора.

Для этой цели применяют озонаторные установки, которые оказывают большее бактерицидное действие и придают воде более высокие вкусовые качества, чем ее хлорирование (озон получают из воздуха посредством электрических раз рядов).

Очищенная и обеззараженная вода стекает в запасные резервуары 7, откуда насосы второго подъема 8 нагнетают воду в магистральные водоводы 9, водонапорную башню 10 и далее через магистральные 11 и распределительные 12 трубопроводы вода поступает в здания к потребителям.

Для забора из водоносных пластов устраивают трубчатые колод цы -- скважины, закрепленные колонной стальных труб.

Над колодцем делают надстройку в виде павильона. В ниж ней части колодца устраивают фильтр, через который по ступает вода. Подъем воды обычно осуществляют центро бежными насосами, которые подают ее в сборные резервуары или непосредственно в водопроводную сеть.

Водопроводные сети устраивают из стальных, напорных, чугунных, железобетонных и асбестоцементных труб. Оборудованием этих сетей являются задвижки, слу жащие для выключения отдельных участков сети на случай ремонта или аварии; пожарные гидранты, служащие для получения через них воды для тушения пожаров, и водо разборные колонки.

Хозяйственно-питьевые водопроводы при диаметре труб не более 100 мм допускается устраивать тупиковыми (в виде ряда отдельных ответвлений). При больших диаметрах сети ее устраивают кольцевой, состоящей из нескольких замк нутых колец (Приложение 1); кольцевая сеть обеспечивает бесперебойное снабжение водой всех потребителей и при повреждении ее в какой-либо точке.

вентиляция здание водоснабжение канализационный

Задание 3. Опишите устройства внутренней канализационной сети, её конструктивные элементы , их назначение. Укажите соединительные фасонные части канализационных сетей

Страница 1

Вероятность действия приборов:

qс hr,u – расход воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления, принимается по приложению 3 СНиП 2.04.01-85.(qс hr,u =5,6)

q0 – общий расход воды, л/с, санитарно-техническим прибором

(арматурой). принимается по приложению 2 СНиП 2.04.01-85.

U – число потребителей в здании.

N – общее число приборов, обслуживающих потребителей.

Секундный расход воды и стояков на расчетном участке:

q0 – секундный расход воды мойки со смесителем

α - коэффициент, определяемый согласно приложению №4 , в зависимости от общего числа приборов N на расчетном участке сети и вероятности их действия Р

Все расчетные данные, а также вычисленные значения потерь напора на расчетных участках заносятся в таблицу3:

Пример(для участка0-1) ;

PN=0,04, то а=0,256; q=5*0,18*0,256=0,23;

Этому расходу соот-ет труба диам. равное 15мм; V=1,18; i=0,36; Li=0,108

Результаты р

асчета сети внутреннего холодного водопровода

Вероятность использования санитарно-технических приборов

= = 0,034105

Максимальный часовой расход:

qhr =0,005 q0,hr ahr = 0,005*190*1,437 = 1,36515м3/час

где, q0,hr – максимальный часовой расход сантехнических приборов принимаемый согласно обязательному приложению 3. ahr – коэффициент следует принимать по табл. 2 приложения №4 .

Суточный расход воды

8,25 м3/сут

норма расхода холодной воды, л, потребителем в сутки (смену) наибольшего водопотребления,

Ui - число водопотребителей расчетного дома.

Подбор водомера

На вводе данного проектируемого здания водопровода устанавливается водомерный узел для учета расхода воды здания. Счетчики воды устанавливают на вводах трубопровода холодного и горячего водоснабжения.

Средний часовой расход воды за период (сутки) максимального водопотребления:

0.446875 м3/час

где К – коэффициент суточной неравномерности, (К= 1,1 – 1,3)

T- расчетное время, ч, потребления воды (сутки, смена)

Потери напора в счетчиках при расчетном секундном расходе воды

h = S q2 = 1,3 * 0,692 = 0,61893 м.

S – гидравлическое сопротивление счетчика, принимаемое согласно таблицы приложения 2. (для Ø 32 S=1,3)

Определение требуемого напора

Для того, чтобы определить требуемый напор во внутренней сети водопровода здания учитывают геометрическую высоту подачи воды, все возможные потери напора, а также рабочий напор в диктующей водоразборной точке.

где – геометрическая высота подачи воды от оси насоса до расчетного санитарно – технического прибора, м;

Средний за год суточный расход воды ,м 3 /сут, определяется по формуле

где

Т.к. для района А степень санитарно-технического оборудования зданий равна 5, то суточная норма водопотребления для этого района по равна 180 л/сут, а для района Б степень санитарно-технического оборудования зданий равна 6, следовательно, суточная норма водопотребления для этого района по равная 210 л/сут.

1.2.2 Определение расчетного расхода воды

Расчетныйрасход воды в сутки наибольшего водопотребления ,м 3 /сут, определяют по формуле

где

С учётом всего выше перечисленного получаем

Расчетныйрасход воды в сутки наименьшего водопотребления ,м 3 /сут, определяют по формуле

С учётом всего выше перечисленного получаем

1.2.3 Определение расчетного часового расхода воды

Максимальный и минимальный расчетный часовые расход воды , м 3 /ч и, м 3 /ч определяются по формулам

,

,

где

Коэффициенты часовой неравномерности к час. макс., к час. мин. определяются по формулам

	Коэффициенты, учитывающие степень санитарно-технического оборудования зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаем 1,3 и 0,5 соответственно;
	Коэффициенты, учитывающие количество жителей в населенном пункте, принимается по таблице 1 .

Расчет минимальных расходов воды на неизученных реках или в случае, когда имеющийся фактический материал не пригоден для использования в расчетах по статистическим формулам, производится в основном двумя способами: по картам изолиний минимального стока и по эмпирическим зависимостям.

Карты изолиний используются при расчетах минимального 30-дневного стока средних рек, с площадью водосбора от 1000 – 2000 (критическая площадь) до 75 000 км 2 . Реки с площадью водосбора, меньшей критической, относятся к малым рекам.

Они имеют величину модуля минимального стока, отличную от аналогичной характеристики средних рек. Способ определения минимального стока на малых реках излагается ниже. Критическая площадь показывает величину площади бас­сейна, начиная с которой на реках данного района практически не наблюдается изменение модуля минимального 30-дневного стока (М 30) с ростом площади бассейна (F). Она определяется путем построения зависимости M 30 =f(F) на двуосной логарифмической клетчатке, на которой критической площади будет со ответствовать точка перегиба кривой при переходе ее в прямую, близкую к горизонтальной линии.

На территории России выделено 11 районов в зимний сезон и 14 районов в летне-осенний, в которых реки имеют близкие по размеру критические площади бассейнов. Их величина изменяется от 800 до 10 000 км 2 . Поэтому для ее определения в данном районе может быть использована карта районов (рис. 4.3., 4.4.) для определения минимальных 30-дневных расходов воды на малых реках и таблица наибольших (критических) площадей бассейнов малых рек (табл. 4.3).

Таблица 4.3.

Наибольшие критические площади бассейнов (км 2 ) малых рек

Индекс района по карте	Летне-осенний сезон	Зимний сезон	Индекс района по карте	Летне-осенний сезон	Зимний сезон
А			Д
Б			Е
В			Ж
Г

Способ определения минимального 30-дневного стока по картам изолиний аналогичен методу вычисления годового стока. Карты изолиний минимального стока не применяются для озерных рек и рек, расположенных в карстовых районах.

Минимальный 30-дневный сток на малых реках, с площадью водосбора не менее 50 км 2 , для увлажненных районов и 100 км 2 для районов недостаточного увлажнения, рассчитывается по эмпирической зависимости вида

где – минимальный 30-дневный расход воды, средний за многолетний период, для зимнего или летне-осеннего сезонов;

F – площадь бассейна реки в км 2 ;

а, n, с - параметры, определяемые в зависимости от географического местоположения реки, устанавливаются по таблице и картам районов для определения минимального 30-дневного стока на малых реках (табл. 4.4).

1 – граница и индекс района для определения наибольшего значения (критической) площади бассейна малой реки; 2 – граница и номер района для определения минимальных 30 – дневных расходов воды на малых рек; 3 – номер района и индекс подрайона для определения минимальных 30 – дневных расходов воды на малых реках; 4 – расчетные створы

Рис. 4.3. Выкопировки из карт районов для определения минимальных 30 – дневных расходов воды на малых реках в летне-осенний сезон.

1 – граница и номер района для определения коэффициента изменчивости; 2 – граница и номер района для определения минимального среднего суточного расхода воды;

Рис. 4.4. Выкопировка из карты районов для определения минимального среднего суточного расхода воды и коэффициента изменчивости 30-дневного стока в летне-осенний сезон.

Таблица 4.4.

Значения параметров а, n, с

Номер района по карте	Зминий сезон	Летне – осенний сезон
а 10 3	n	с	а 10 3	n	с
	2,50	1,08		1,40	1,27
	1,60	1,05		0,94	1,24
	1,00	1,14		0,64	1,22
…
	0,012	1,30		0,0034	1,12	-500
	0,72	0,74	-300	0,15	1,05	-200
	0,24	0,90	-500	0,00013	1,93	-200
	1,10	0,85	-1000	0,053	1,06	-500
	0,87	0,84	-160	0,065	1,09

Для расчета минимальных 30-дневных расходов воды различной обеспеченности коэффициент изменчивости Сv определяется в зависимости от величины среднего многолетнего минимального 30-днсвного модуля стока за зимний или летне-осенний сезон для данного района. В качестве вспомогательного материала используется карта районов для определения коэффициентов изменчивости и таблица значений C v (табл. 4.5.). Коэффициент асимметрии принимается по аналогии с окружающими изученными реками или назначается по соотношению C S = 2C v для увлажненных районов и C s =1,0-1,5 C v для районов недостаточного увлажнения.

Таблица 4.5.

Значения C v в зависимости от величины модуля минимального 30- дневного стока за летний и зимний сезоны

Номер района по карте	М зим. мес л/сек с 1 км 2	С v зим. мес	М лет. мес л/сек с 1 км 2	С v лет. мес
	0,5-3	0,3-0,2	3-12	0,5-0,3
	0-1	0,4-0,3	4-7	0,6-0,3
		__	2-4	0,6-0,4
	1,5-6	0,3-0,2	3-12	0,4-0,3
	1-5	0,4-0,2	1-7	0,5-0,3
	0,5-3	0,4-0,2	6-7	0,6-0,3
	1-5	0,7-0,3	1-5	0,6-0,3

Минимальные расходы воды малых рек могут быть получены по зависимости минимального 30-дневного модуля стока обеспеченностью 97% от отметки тальвега русла реки в замыкающем створе, выраженной в абс. м. для районов с одинаковыми гидрогеологическими условиями питания реки.

Величина минимального среднего суточного стока устанавливается по его соотношению с минимальным 30-дневным модулем стока по зависимости

М сут = аМ мес - b, (4.2)

где М сут - минимальный средний суточный модуль стока в л/сек с 1 км 2 . М мес - минимальный 30-дневный модуль стока; а , b - параметры, определяемые в зависимости от местоположения реки (табл. 4.6.).

Таблица 4.6.

Значения параметров а и b для определения минимального среднего суточного модуля стока

Номер района по карте	Зминий сезон	Летне – осенний сезон
а	b	а	b
	0,94	0,1	0,82	0,4
	0,86	0,1	0,74	0,1
	0,80	0,3	0,83
	0,70	0,4	0,72
	0,70	0,2	0,42
	0,75	0,1	0,47	0,1

Пример 4.3. Определить минимальные 30-дневные и средние суточные расходы воды 90%-ной обеспеченности в летне-осенний сезон р. Ура у ст. Ура-Губа (Кольский п-ов).

1. Устанавливаем, что площадь бассейна реки до замыкающего створа составляет 1020 км2.

2. Исходя из местоположения речного бассейна на карте (рис. 4.3), определяем индекс района и по табл. 4.6 устанавливаем величину площади бассейна, до которой река считается малой (критическую площадь). Величина критической площади для района А, в котором находится бассейн р. Ура, составляет 1400 км2. Следовательно, расчет необходимо производить по схеме, применяемой для определения минимального стока на малых реках.

3. По той же карте находим, что номер района для определения минимального стока малой реки. По табл. 4.4 определяем значения параметров расчетной формулы для района 1, которые равны а = 0,0014, n = 1,27, С=95. Подставив все расчетные параметры в формулу 4.1 получаем, что величина среднего многолетнего минимального 30-дневного расхода воды в летне-осенний сезон составляет 9,85 м3/сек, или 9,65 л/сек с 1 км2.

4. Для определения коэффициента изменчивости Cv по карте (рис. 4.4) устанавливаем, что бассейн р. Ура расположен в районе 1. По табл. 4.5 находим, что в районе 1 величине модуля 9,65 л/сек с 1 км2 соответствует значение коэффициента изменчивости Cv, равное 0,34 (величина Cv определена путем интерполяции с учетом того, что большему значению модуля соответствует меньшая величина Cv).

5. Величина коэффициента асимметрии Cs принимается в соответствии с рекомендацией для увлажненных районов равной 2 Cv

6. По установленным параметрам Q = 9,85 м3/сек, Cv = 0,34 и Cs =2 Cv определяем, что расчетное значение минимального 30-дневного расхода воды 90%-ной обеспеченности равно 5,3 мг/сек.

7. Для расчета минимального среднего суточного расхода воды по уравнению используется карта, показанная на рис. 4.4, по которой устанавливается, что р. Ура расположена в районе 1, для которого районные параметры а и b равны соответственно 0,82 и 0,4 (значения параметров определены по табл. 4.6). В качестве параметра Ммес подставляется величина М 90% ,равная 5,2 л/сек с 1 км 2 . В результате расчета получаем, что искомая величина минимального среднего суточного расхода воды (после перевода модуля в расход воды) 90%-ной обеспеченности составляет 3,94 м3/сек.

Пример 4.4. Определить минимальные 30-дневные и средние суточные расходы воды 75%-ной обеспеченности в летне-осенний сезон река на Кольском п-ове в зоне 3 (рис. 4.3). Устанавливаем, что площадь бассейна реки до замыкающего створа составляет 920 км 2 .

Пример 4.5. Определить минимальные 30-дневные и средние суточные расходы воды 25%-ной обеспеченности в летне-осенний сезон река на Кольском п-ове в зоне 2 (рис. 4.3). Устанавливаем, что площадь бассейна реки до замыкающего створа составляет 1020 км2.

Максимальные расходы воды

Под максимальными расходами воды рек и малых водотоков понимаются наибольшие в году значения мгновенных или срочных расходов, наблюдаемые во время весеннего половодья или дождевых паводков.

На малых водотоках со значительным внутрисуточным изменением уровней и расходов, особенно в период дождевых паводков, пик паводка может пройти между установленными сроками наблюдений. Поэтому срочные максимальные расходы бывают меньше мгновенных. В свою очередь средний суточный максимум меньше срочного. Эта разница бывает значительной на очень малых водотоках и уменьшается с возрастанием площади водосбора реки. Расчеты следует производить для мгновенных максимальных расходов воды.

По генетическому признаку, или происхождению, максимальные расходы воды подразделяются на:

а) образующиеся в основном от таяния снегов на равнинах,

б) от таяния снегов в горах и ледников,

в) от дождей,

г) от совместного действия снеготаяния и дождей – смешанные максимумы.

К максимумам смешанного происхождения относятся максимальные расходы воды, в образовании которых невозможно установить превалирующую роль талых или дождевых вод.

При анализе и расчетах максимальных расходов воды с применением методов математической статистики максимумы различного генетического происхождения рассматриваются раздельно.

Практическая важность вопроса определяется тем, что многие элементы половодья или паводков необходимо учитывать при строительстве гидротехнических сооружений. Особенно важно знать максимальные расходы воды весеннего половодья и дождевых паводков, от величины которых зависят размеры наиболее массовых сооружений – мостовых переходов через реки и малые водотоки, большое количество которых ежегодно строится на автомобильных и железных дорогах, а также размеры водосбросных и водопропускных отверстий других сооружений.

От правильного определения максимальных расходов воды и работы водосбросных отверстий зависит бесперебойность работы сооружения или дороги, безопасность пли судьба всего сооружения и прилегающих к реке объектов, а также, и стоимость сооружения. Завышенные максимальные расходы воды повысят общую стоимость сооружения, что снизит его экономическую эффективность. Занижение максимальных расходов приведет к разрушению сооружения, затоплению прилегающей к реке местности, материальному убытку и человеческим жертвам.

Расчетные ежегодные вероятности превышения, или обеспе­ченности, максимальных расходов воды определяются в зависимости от класса капитальности сооружения и нормируются общими техническими указаниями, рекомендуемыми или обязательными для проектных организаций.

Все гидротехнические сооружения по своей капитальности делятся на несколько классов. Сооружения высоких классов капитальности должны служить несколько сот лет. Чтобы они работали бесперебойно, их водосбросные отверстия нужно рассчитывать на пропуск максимальных расходов воды очень редкой повторяемости. Временные гидротехнические сооружения рассчитываются на максимальные расходы воды более частой повторяемости.

Строительными нормами и правилами [СНиП II–И 7–65] установлены следующие расчетные ежегодные вероятности превышения, или обеспеченности, максимальных расходов воды в зависимости от класса капитальности сооружения:

Класс сооружения ……..I II III IV

Р °/о……………………0,01 0,1 0,5 1

Временные гидротехнические сооружения V класса рассчитываются на пропуск максимальных расходов 10%-ной обеспеченности.

Постоянные водопропускные сооружения на автомобильных дорогах рассчитываются на максимальные расходы воды следующих обеспеченностей:

Бровка насыпи……………………………1,0 2,0

Отверстия мостов, труб…………………1,0 2,0

Ответвленные водоотводы………….....…2,0 4,0

Обвалование населенных пунктов,

вход в шахты, тоннели и пр.……………. 0,1 0,1

При этом если наблюденный максимальный расход имеет обеспеченность меньше 1%, то он принимается в качестве расчетного.

Технические условия проектирования железных дорог предусматривают расчеты отверстий мостов и труб на пропуск следующих расходов:

а) наибольшего обеспеченностью 0,33% для больших и средних мостов и 0,2% для малых мостов и труб;

б) расчетного обеспеченностью, указанной ниже:

Класс сооружения по степени капитальности I I и II II

Обеспеченность расхода, %............................1 (для труб 2) 1 (для труб2) 2

В зависимости от степени достаточности (длительности) ряда наблюдений и надежности исходных данных применяются следую­щие методы расчета максимальных расходов воды:

а) при наличии длительного ряда гидрометрических наблюдений строится эмпирическая кривая обеспеченности, и верхняя часть экстраполируется за пределы наблюдений до заданных обеспеченностей с помощью теоретической кривой обеспеченности;

Б) при наличии короткого ряда наблюдений, недостаточного для построения кривых обеспеченности, но достаточного для приведения его к длительному ряду, имеющийся короткий ряд приводится к длительному ряду и по последнему строятся кри­вые обеспеченности;

в) при наличии короткого ряда наблюдений, недостаточного для приведения его к длительному периоду, а также при отсутствии наблюдений по расчетному створу расчет производится косвенными методами – по методу аналогии или по формулам с обеспеченными параметрами.

стр. 1

стр. 2

стр. 3

стр. 4

стр. 5

стр. 6

стр. 7

стр. 8

стр. 9

стр. 10

стр. 11

стр. 12

стр. 13

стр. 14

стр. 15

стр. 16

стр. 17

стр. 18

стр. 19

стр. 20

стр. 21

стр. 22

стр. 23

стр. 24

стр. 25

стр. 26

стр. 27

стр. 28

стр. 29

стр. 30

ОАО САНТЕХНИИПРОЕКТ

ПОСОБИЕ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ В СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И КАНАЛИЗАЦИИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ

Материал разработан творческим коллективом ОАО «СантехНИИ-проект» в качестве пособия при использовании стандарта организации СТО 02494733 5.2-01-2006 «Внутренний водопровод и канализация зданий".

В Пособии рассмотрены основные вопросы определения расчетных расходов воды и стоков, приведены методические основы математических моделей водопотребления, а также конкретные примеры расчетов величин расходов воды и стоков, даны таблицы необходимых исходных данных систем водоснабжения и канализации зданий различного назначения.

Разработчики

КЯ. Добромыслов! канд. техн. наук (ОАО "СантехНИИпроект")

А.С. Вербицкий, канд. техн. наук, А.Л.Лякмунд (МосводоканалНИИпроект)

1 Введение 3

2 Принципы определения расчетных расходов 4

3 Статистическая методика определения расчетных расхо- 7

4 Определение расчетных расходов воды и стоков 11

Исходные данные и порядок определения расчетных рас- ^

ходов воды и стоков 6 Примеры определения расчетных расходов воды и стоков 20

© Открытое акционерное общество "Проектный, конструкторский и научно-исследовательский институт "СантехНИИпроект" (ОАО "СантехНИИпроект")

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ И СТОКОВ

4.1 Для гидравлического расчета систем водопровода и подбора оборудования используются следующие расходы воды:

Расчетные средние суточные расходы (общий, горячей, холодной) за расчетное время потребления воды (Т), м 3 /сут, (см. 4.2);

Расчетные максимальные суточные расходы (общий, горячей, холодной), м 3 /сут, (см. 4.6);

Расчетные максимальные часовые расходы (общий, горячей, холодной), м 3 /ч, (см. 4.4);

Расчетные средние часовые расходы (общий, горячей, холодной), м 3 /ч, (см. 4.3);

Расчетные минимальные часовые расходы (общий, горячей, холодной), м 3 /ч, (см. 4.5);

Расчетные максимальные секундные расходы (общий, горячей, холодной), л/с, (см. 4.4);

Расчетные максимальные секундные расходы для обеспечения циркуляции в системах горячего водопровода, л/с, (см. 4.6).

4.2 Расчетные средние суточные расходы воды, м 3 /сут, для j -го расчетного участка системы водопровода определяются по формулам:

холодной

ЧтгЪО.т, И

общий (суммарно - холодной и горячей воды)

(3)

где i - потребители, к которым вода поступает по j -му расчетному участку сети водопровода;

Qji . Q"ti - Q"r"i ‘ расчетные средние суточные расходы воды (холодной, горячей, общий) для различных видов потребителей, определяются по таблицам А2 и АЗ (приложение А).

Примечание - Для каждой группы однородных (одинаковых) потребителей в формулах (1-3) суммирование следует заменить умножением величин расчетных средних суточных расходов для одного потребителя на число потребителей.

4.3 Расчетные средние часовые расходы воды, м 3 /ч, для j -го расчетного участка системы водопровода определяются по формулам:

холодной

горячей 4=14- (5)

где I - потребители (в том числе - санитарно-технические приборы), к которым вода поступает по j -му расчетному участку сети водопровода;

q Tj - расчетный средний часовой расход воды / -го потребителя или

санитарно-технического прибора, л/ч, принимается по данным таблицы А.1 для различных приборов или равным (Qn/Ti) для различных потребителей, величины Q T принимаются по данным таблиц А.2 или А.З;

Ti - продолжительность периода, для которого установлены значения Qji в таблице А.З.

Примечание - Для каждой группы однородных (одинаковых) потребителей в формулах (4) - (6) суммирование заменяется умножением величин расчетных средних часовых расходов для одного потребителя на число потребителей.

4.4 Расчетные максимальные часовые {q™, q ^), м 3 /ч, и

расчетные максимальные секундные (q tot , q h , q c), л/с, расходы воды

для расчетных участков сетей водопровода холодной и горячей воды принимаются по таблицам А.4 (приложение А).

Указанные максимальные расчетные расходы в сетях водопроводов определяются в зависимости от:

а) среднего удельного расчетного часового расхода воды

(^hr nd ’ q hr ud" q hr iid"*" л ^ 4, 0П Р е Д еляется как частное от деления рас-

четного среднего часового расхода (найденного по 4.3) на расчетном участке сети на общее число санитарно-технических приборов (N) или потребителей (U) к которым подается вода;

б) числа санитарно-технических приборов или числа потребителей воды (N - для водопровода в целом и для отдельных участков расчетной схемы сети водопровода).

При неизвестном числе санитарно-технических приборов/точек во-доразбора допускается принимать число приборов равным числу потребителей - N=U.

Для жилых многоквартирных зданий максимальный часовой и секундный расходы воды для расчетных участков сетей водопроводов холодной и горячей воды допускается определять по таблицам А.б - А.9 (приложение А) в зависимости только от числа квартир (п), к которым вода подается по расчетному участку сети. При использовании таблиц А.б -А.9 расчетные средние суточные расходы воды (л/сут чел) следует принимать по таблице А.2 для жилых зданий с различными системами инженерного обеспечения с учетом климатической зоны строительства здания.

Расчетные расходы воды в сетях водопроводов горячей воды определяются:

Для режима максимального водоразбора аналогично расходам холодной воды с добавлением остаточного циркуляционного расхода на участках сети от точки нагрева до первой точки водоразбора;

Для режима циркуляции с учетом раздела 11, СТО 5.2-01.

4.5 Расчетные минимальные часовые расходы холодной и горячей воды, м 3 /ч, определяются по формуле

q u =q>K . , (7)

где K min ~ принимается no таблице 1 в зависимости от

величины К =- ж -.

Примечание-В формуле (7) величина q T принимается равной

q T , или q T , или q T , а значения q hr соответствуют либо q hr , либо q c hr , либо Qhr . соответственно.

Таблица 1

4.6 Расчетные максимальные суточные расходы воды (м 3 /сут) в сетях водопроводов холодной и горячей воды принимаются равными произведению расчетных средних суточных расходов воды (определенных в соответствии с 4.2) и коэффициентов максимальной суточной неравномерности, которые следует принимать по таблице А.5 (приложение А) в зависимости от значений расчетных средних часовых расходов воды для участков сетей водопроводов (определенных в соответствии с 4.3) и числа санитарно-технических приборов/точек водоразбора или числа потребителей.

4.7 Для стояков систем канализации расчетным расходом является максимальный секундный расход стоков (q s , л/с), от присоединенных к

стояку санитарно-технических приборов, не вызывающий срыва гидравлических затворов любых видов санитарно-технических приборов (приемников сточных вод). Этот расход определяется как сумма расчетного максимального секундного расхода воды общей (суммарно холодной и горячей) для всех санитарно-технических приборов ^(определяемого в соответствии с требованиями 4.3) и расчетного максимального секундного расхода стока qft 1 от прибора с максимальным водоотведением (как

правило, принимается равным 1,6 л/с - сток от смывного бачка унитаза) по формуле

(8)

4.8 Для горизонтальных отводных трубопроводов систем канализации расчетным расходом считается расход q sL , л/с, значение которого

вычисляется в зависимости от числа санитарно-технических приборов N, присоединенных к проектируемому расчетному участку трубопровода, и длины этого участка трубопровода L, м, по формуле

где К - коэффициент, принимаемый по таблице 2;

qo s 2 - расход стоков от прибора с максимальной емкостью, л/с.

Для жилого здания (жилой квартиры) q 0 s2 принимается равным 1,1 л/с - расход от полностью заполненной ванны емкостью 150 - 180 л с выпуском 0 40-50 мм.

Таблица 2

Значения k s при L, м

Примечание -За длину L принимается расстояние от последнего на расчетном участке стояка до ближайшего присоединения следующего стояка или, при отсутствии таких присоединений, до ближайшего канализационного колодца

5 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ И СТОКОВ

5.1 Определение расчетных расходов воды и стоков следует производить на основании исходных данных заказчика, в составе которых должны быть указаны:

Средние удельные расходы воды (за год, сутки, смену и т.д.) для всех водопотребителей (единиц продукции) и/или санитарных приборов;

Число и тип санитарных приборов или потребителей воды (единиц продукции).

5.2 Расчетные средние удельные (за год, сутки, смену) расходы воды следует принимать с учетом представленных заказчиком данных о фактическом водопотреблении на объектах-аналогах с учетом предусматриваемых проектом мероприятий и технических решений по предотвращению нерационального использования и потерь воды.

5.3 При отсутствии данных, предусмотренных 5.1 и 5.2, ориентировочные значения удельных средних за год суточных расходов воды следует определять в соответствии с данными приложения А - для жилых зданий по таблице А.2, для других видов объектов по таблице А.З, для различных видов санитарно-технического оборудования - по таблице А.1.

5.4 Для участков сети водопровода холодной воды, по которым подается вода к смывным кранам, расчетный максимальный секундный расход определяется как сумма расхода, определенного согласно 4.4, и секундного расхода смывного крана (таблица А.1, графа 9).

5.5 Расчетные расходы воды для участков сетей водопровода в помещениях групповых душевых установок (только для участков сети, по которым вода поступает к душевым сеткам, без учета других санитарнотехнических приборов) вычисляются по формулам:

Расчетные максимальные часовые расходы общей, холодной и горячей воды:

qZ = Q,5N e , м 3 /ч (10)

q hr = 0,23W, м 3 /ч (11)

q" hr = 0,27A r g, м 3 /ч (12)

Расчетные максимальные секундные расходы общей, холодной и горячей воды:

q°" = 0,2N e , л/с (13)

q c = 0,\2N e , л/с (14)

q = 0,12N g , л/с (15)

где Л/ в - число душевых сеток.

5.6 Расчетные максимальные часовые и секундные расходы холодной и горячей воды для участков водопроводных сетей, по которым

вода подается к групповым душевым установкам, а также для объекта в целом определяются как сумма душевых расходов, определенных по формулам 10-15, и расчетных расходов воды, вычисленных согласно 4.4, при этом, последние должны быть определены без учета расходов воды в душевых установках.

5.7 Число блюд и время работы на предприятиях общественного

питания следует принимать по технологическим данным (по заданию на проектирование). При неизвестной производительности предприятий общественного питания среднее число блюд - , изготавливаемых за 1 ч

работы предприятия, допускается определять по формуле

U hr = 2,2»п»т, (16)

где п - число посадочных мест;

т - число посадок в час, принимаемое для столовых открытого типа и кафе равным 2; для предприятий общественного питания при промышленных предприятиях и студенческих столовых равным 3; для ресторанов -1,5.

Расчетную производительность предприятия общественного питания (U hr - максимальное часовое число приготовляемых блюд) следует определять по формуле

Uhr = 1,5С7 Лг (17)

5.8 Для отдельных помещений больниц и санаториев (при отсутствии других данных) допускается принимать:

а) продолжительности работы подразделений и пользования водой:

Пищеблок -9 ч;

Буфет обслуживающего персонал - 2 ч;

Буфет в отделениях больницы - 1ч после приема пищи.

б) суточное количество потребляемых одним человеком блюд:

1 больной - 5 блюд;

1 работающий в отделении - 2,2 блюда.

5.9 При отсутствии других данных в задании на проектирование для общеобразовательных школ, профессионально-технических училищ

и пионерских лагерей суточное количество потребляемых блюд допускается принимать по таблице.

5.10 При определении расчетных расходов воды и стоков для зданий цехов и административно-бытовых корпусов (АБК) в случае отсутствия других данных допускается принимать, что общее количество воды (исключая потребление воды в душевых) на хозяйственно-питьевые нужды работников используется в цехах и АБК поровну.

5.11 При проектировании жилых зданий с набором санитарнотехнических приборов, существенно отличающимся от принятого в таблице А.2 для типовых проектов домов с различной степенью благоустройства, допускается определять расчетный удельный средний за год суточный расход воды путем суммирования расходов для отдельных приборов (таблица А.1 приложение А) с учетом их числа и конкретных типов, предусматриваемых в проекте.

5.12 При проектировании водопроводов промышленных или иных предприятий, подающих воду одновременно на хозяйственно-питьевые нужды и на технологические цели, в тех случаях, когда известно, что технологические расходы не являются случайными величинами, допускается простое суммирование расчетных максимальных часовых и секундных расходов холодной и горячей воды, определенных в соответствии с разделом 4, и соответствующих расходов на технологические цели, определенных заданием на проектирование.

Если заданием на проектирование установлено (допускается), что расходы холодной и горячей воды на технологические цели являются случайными величинами, но не заданы все параметры функций распределения этих случайных величин, то допускается в расчетах заменять расходы воды технологическим оборудованием условным числом дополнительных санитарно-технических приборов.

При этом дополнительное число санитарно-технических приборов определяется как частное от деления заданного заданием на проектирование среднего часового расхода воды (холодной, горячей, общей) на технологические цели (всеми видами оборудования) на средний часовой расход одного из известных типов приборов (принятого по таблице А.1, СТО 5.2-01, например - для мойки со смесителем в жилом здании). Дальнейшие расчеты по определению расчетных расходов воды рекомендуется вести без разделения расходов на хозяйственно-питьевые нужды и технологические цели.

5.13 В тех случаях, когда в задании на проектирование того или иного объекта не установлено число потребителей и, соответственно, не могут быть использованы для определения расчетных расходов воды и стоков данные таблицы А.З, указанные расчетные расходы определяются на основании данных о потреблении воды (общей, горячей, холодной) различными видами санитарно-технических приборов (см. таблицу А.1, СТО 5.2-01) с учетом назначения (типа) объекта, где устанавливаются эти приборы.

В этом случае средний расчетный удельный часовой расход воды

^hr ud" q hr d ’ q hr d^" 0П Р е Д еляется как частное от деления

расчетного среднего часового расхода суммарно всеми видами санитарно-технических приборов на расчетном участке сети водопровода на общее число приборов.

5.14 Для зданий, в которых предусматривается объединенная система хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода, расчетные максимальные секундные расходы воды (общей и холодной), определенные в соответствии с 4.4, должны быть увеличены на величину расчетного максимального секундного расхода воды на нужды пожаротушения, определенного в соответствии с данными таблиц 3, 4, 5 раздела 7 СТО 5.2-01.

6 ПРИМЕРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ И

СТОКОВ

6.1 Пример 1. Определение расчетных расходов воды и сто

ков для жилого дома

6.1.1 Исходные данные.

Для расчета принят 16 этажный многоквартирный дом, расположенный в 1 строительно-климатическом районе; (4 секции; N =256 квартир; 3 чел в квартире; U = 768 чел (256*3); 16 канализационных стояков. Дом благоустроен системами холодного и горячего водопровода и системой противопожарного водопровода.

Дом оборудован санитарно-техническими приборами:

Кухонная мойка;

Ванна длиной 1500 мм;

Умывальник;

Унитаз со смывным бачком вместимостью 6,5 л.

В каждой квартире четыре точки водоразбора в системе холодного водопровода (256*4=1024) и три точки в системе горячего водопровода (256*3=768).

6.1.2 Требуется определить:

Все виды расчетных расходов воды для дома в целом;

Расчетные расходы стоков для одного канализационного стояка;

Расчетные расходы стоков для дома в целом (длина выпуска 1_= 100 м);

Расчетные расходы стоков для секционного выпуска (L=15 м), объединяющего 4 стояка в одной секции дома.

1 ВВЕДЕНИЕ

«Пособие по определению расчетных расходов воды и стоков в системах водоснабжения и канализации зданий и микрорайонов» (далее - Пособие) разработано в помощь специалистам организаций, проектирующих системы водоснабжения и канализации зданий и микрорайонов городской и сельской застройки, в том числе начальные участки канализационной сети из пластмассовых труб диаметром до 200 мм. Расчетные расходы воды в системах водостоков зданий и сооружений в данном Пособии не рассматриваются.

В настоящем Пособии приведено краткое описание различных математических моделей водопотребления - функций распределения вероятности появления расходов различной величины и продолжительности (часовых, кратковременных). Эти модели могут и должны использоваться для прогнозирования ожидаемых расходов воды и стоков, которые требуются для использования в практике проектирования при определении (при расчете) тех или иных параметров элементов систем водоснабжения и канализации зданий и микрорайонов - такие расходы принято называть «расчетными расходами».

Порядок определения расчетных расходов воды (раздел 4 Пособия), принят по СТО 02494733 5.2-01-2006 «Внутренний водопровод и канализация зданий» (ОАО «СантехНИИпроект»), а также приведены ссылки на таблицы приложения А указанного стандарта.

Величины расчетных расходов в системах холодного и горячего водоснабжения, определенные в соответствии с настоящим Пособием незначительно отличаются от величин расходов воды, определяемых в соответствии со СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

При этом, использование СТО 5.2-01 и настоящего Пособия позволяет специалистам проектных организаций определять и те величины расходов воды и стоков, определение которых ранее не регламентирова- 1

6.1.4 Определяем расчетные средние суточные расходы воды (м 1 /сут) в целом для многоквартирного дома в соответствии с 4.2 и сводим в таблицу 6.1.2.

Таблица 6.1.2

Показатели Формула для расчета Расчетный средний суточный расход воды (общий), Qtf? 192 м/сут Расчетный средний суточный расход горячей воды, Q^ 115-768 00 „ 3 . 88,3 м/сут Расчетный средний суточный расход холодной воды, Qj. 135 - 768 =103.7 3 /сут 1000 Примечание-В соответствии с примечанием к п.4.2 при однородных (одинаковых) потребителях в формулах (1-3, п.4.2) суммирование суточных расходов воды потребителей заменено умножением средних суточных расходов воды (л/сут) на число потребителей.

6.1.5 Определяем расчетные средние часовые расходы воды

лось - минимальные часовые расходы воды (должны использоваться при подборе диаметров счетчиков воды), кратковременные расходы стоков в системах канализации (расходы воды различной продолжительности должны использоваться при определении диаметров стояков и горизонтальных участков сетей канализации).

2 ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ

В настоящее время, после многолетних исследований, общепризнано, что процессы водопотребления, как и производные от них процессы - процессы водоотведения, являются случайными и для их описания (для построения математических моделей таких процессов) должны использоваться методы теории вероятности, математической статистики и теории случайных процессов.

Очевидно, что в любой момент времени общий расход воды и стоков на объекте (жилое здание, коммунально-бытовое или промышленное предприятие, любая группа различных объектов) является суммой случайных расходов через различные санитарно-технические приборы. При создании методов математического моделирования процессов водопотребления (водоотведения) всегда выбирают в качестве влияющих на расходы воды (стоков) только те факторы, значения которых наиболее существенны и известны при проектировании.

Для практического применения различных методик расчетные расходы воды представляются в виде таблиц расходов или таблиц некоторых вспомогательных величин, которые позволяют достаточно просто определять расходы при различных сочетаниях исходных данных. Расходы стоков определяются в зависимости от величины расчетного расхода воды для того или иного участка сети (соответственно, от числа присоединенных к участку санитарно-технических приборов) или проектируемого объекта в целом.

Еще в 30-е годы XX века С.А. Курсин предложил заменить все многообразие водоразборных приборов на объекте одним эквивалентным прибором. Число таких эквивалентных приборов принимается равным общему числу реальных приборов, а режим работы принимается достаточно простым - прибор либо включен с постоянным расходом, либо вы- 2

ключей (такой режим, конечно, достаточно сильно отличается от реального). Общее время включения эквивалентного прибора (t B) в течение периода (Т), определяет вероятность действия этого прибора в течение заданного периода времени (Р). Р = t B / Т.

Расходы воды, которые определяют при проектировании, являются лишь прогнозом отдельных величин (из общего ряда прогнозируемых расходов, описываемых той или иной функцией распределения вероятностей), необходимых для определения (расчета) тех или иных параметров элементов систем водопровода и канализации: диаметров трубопроводов, объемов емкостей, типов и марок насосных агрегатов, диаметров счетчиков воды и пр. Именно поэтому в практике проектирования принят термин "расчетные расходы". При сопоставлении различных методов определения расчетных расходов воды недостаточно сравнивать только отдельные значения расчетных расходов (они могут различаться, иногда - значительно), но следует сравнивать обоснованность и результаты расчета параметров элементов систем водопровода и канализации.

Исходя из гипотезы С.А. Курсина об эквивалентном приборе (аналогичная гипотеза была предложена в 1940 г. и Хантером в США) расчетный расход воды для совокупности одинаковых эквивалентных приборов можно определить по весьма простой формуле q-q 0 »m,

где m - число одновременно включенных эквивалентных приборов из общего их числа в системе водоснабжения; q 0 - принятый для данной системы расход эквивалентного прибора.

В работах С.А. Курсина и Хантера эти величины определялись на основе логических рассуждений о режимах работы систем внутреннего водоснабжения зданий (в основном, жилых домов), что, конечно, не могло обеспечить высокой достоверности расчетов при появлении в 50-х годах крупных жилых массивов, где системы водопровода обслуживали уже большое число разнородных потребителей и разнообразных санитарнотехнических приборов.

Для повышения достоверности расчетов по указанной формуле в 60-х годах XX века Л.А. Шопенским был проведен комплекс исследований, основная цель которых состояла в разработке новых подходов к оп-

ределению величин q 0 и Р для различных сочетаний исходных данных -

числа и назначения санитарно-технических приборов, различного назначения объектов водоснабжения, различных давлений воды в трубопроводах систем водопровода и пр. При этом основная гипотеза С.А. Курсина и Хантера о существовании эквивалентного прибора Л.А. Шопенским не подвергалась сомнению, и вычисление расчетного расхода производилось также. Именно поэтому методика определения расчетных расходов на базе этой формулы в дальнейшем называется методикой Курсина-Хантера-Шопенского (методика КХШ).

Методика КХШ с 1976 г. была включена в СНиП 11-30-76 "Внутренний водопровод и канализация зданий", при этом общие идеи о возможности расчетов на базе параметров эквивалентного прибора были распространены и на случай определения расчетных (максимальных) часовых расходов воды.

В строительные нормы и правила, утвержденные в 1985 г., также вошла методика КХШ с некоторыми упрощениями, введенными для облегчения ее использования в практике проектных организаций.

Данные таблиц приложения 2 и 3 СНиП 2.04.01-85 следует рассматривать как весьма приближенные условные значения необходимых исходных данных. Данные экспериментального определения этих величин отсутствуют, нет и приемлемой методики их получения на базе измеряемого водопотребления на различных объектах.

В работах А.Я. Добромыслова было показано, что идея эквивалентного прибора, как и идея определения числа, одновременно действующих приборов, не может быть использована в качестве базы для вычисления расчетных расходов в системах канализации зданий. Здесь, кроме одновременности включения водоразборных приборов, следует учитывать и то, что работающие приборы подключены в различных местах системы канализации, и в том сечении, для которого ведется определение диаметра трубопровода, необходимо учитывать различия во времени движения (добегания) воды от отдельных приборов до данного сечения системы.

3 СТАТИСТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ

Отмеченные недостатки методики КХШ явились предпосылкой для проведения теоретических работ по созданию другого метода определения расчетных расходов воды в институте МосводоканалНИИпроект (А.С. Вербицкий, А.Л. Лякмунд). Идея методики института МосводоканалНИИпроект (в дальнейшем - методика МВКНИИП) состоит в том, что изменение во времени измеренных на любом объекте расходов воды следует рассматривать как реализацию случайного процесса разбора воды потребителями, сформированного из множества включений различных приборов со случайными значениями расходов воды через каждый из них. При этом не делается никаких предположений о вероятностях включения тех или иных санитарно-технических приборов, о продолжительности включений, о функциях распределения расходов воды для кахщого из приборов. Наблюдаемые (измеренные) расходы воды подвергаются обработке стандартными методами математической статистики и теории случайных процессов.

Суммарный случайный процесс водоразбора для одних суток (с потреблением воды, равным среднему суточному за год) в соответствии с теорией случайных процессов может быть представлен как простая сумма двух процессов - регулярного и случайного. Для первого из них (регулярного) основными характеристиками являются математическое ожидание и дисперсия часовых расходов воды. Оценкой этого, отличного от нуля, математического ожидания является средний за год часовой расход воды на объекте. Очевидно, что он легко определяется из данных экспериментальных измерений или вычисляется как произведение числа приборов или потребителей на нормативный средний за год удельный часовой расход для любого состава прибора или потребителей. Регулярная составляющая суммарного случайного процесса водоразбора является простым графиком средних расходов воды для каждого часа суток, для которого легко вычисляется и дисперсия величин средних часовых расходов воды для каждого часа суток.

Значения случайной составляющей суммарного процесса легко находятся, если из каждого значения часового расхода воды в любой час

суток вычесть значение среднего для данного часа суток расхода воды. Математическое ожидание случайной составляющей суммарного процесса водоразбора получается равным нулю, а дисперсия этого процесса легко определяется по экспериментальным данным и обозначается D r hr (г - от слова random - случайный).

Если по данным о дисперсиях и математических ожиданиях указанных составляющих (регулярной и случайной) суммарного случайного процесса водоразбора найти функцию распределения случайных величин часовых расходов воды, то из этого распределения несложно будет найти те значения часовых расходов, которые будут соответствовать требованиям того или иного расчета параметров системы водоснабжения или канализации. Для этого необходимо дополнительно задать лишь значение обеспеченности искомого расхода воды - G (величина t при этом равна 1 ч, а Т=8760 ч, т е. 1 году). В методике МВКНИИП значение G принято равным 0,9997, т.е. расчетный максимальный часовой расход воды может быть превышен лишь в течение приблизительно 3 ч в году (0,0003 8760).

Для расчетов систем водопровода и канализации, кроме максимальных часовых расходов, могут потребоваться и расходы с другой продолжительностью t. При этом обработка данных экспериментов и теоретический анализ процесса водоразбора

показывают, что функция распределения может быть построена для расходов любой продолжительности, а параметром такой функции является дисперсия D r ,. которую можно определить в зависимости от значений t и Dl, Если дисперсия ту найдена, то может быть определен и расчетный расход воды из ряда случайных расходов с продолжительностью t (для этого, как и ранее, требуется задать значения Т и Gj.B методике МВКНИИП (в таблицах расчетных расходов) принято, что G = 0,9997 для кратковременных расходов с t = 2 мин в течение часа максимального водоразбора. Это значит, что превышение расчетных расходов возможно в течение 6 -7 мин в течение часа максимального водоразбора (это час, для которого в регулярной составляющей процесса определена наибольшая средняя величина расхода воды). При этом

размерность кратковременных расходов определена как л/с, хотя на самом деле рассматриваются расходы с продолжительностью t=2 мин. Следует отметить, что еще С.А. Курсин отмечал различие между размерностью расходов и их продолжительностью. Такие различия неизбежны, в частности, потому, что регистрация расходов воды с продолжительностью 1с практически невозможна при существующих измерительных приборах (из-за их инерционности). В методике КХШ такие различия также присутствуют, но в скрытом виде.

Путь получения необходимых зависимостей изменения параметров функций распределения расходов воды различной продолжительности (математических ожиданий дисперсий составляющих случайного процесса водоразбора) методически прост и понятен - это стандартный статистический анализ данных измерений с регистрацией значений влияющих факторов, с выявлением, при необходимости, зависимостей параметров функций распределения от каждого из факторов. При этом следует иметь в виду, что общее влияние всех факторов, ранее не учтенных в методике МВКНИИП, составляет не более 10-15%, то есть не более 10-15% общей дисперсии случайных величин измеренных расходов воды оставалось вне зависимости от величин учтенных в модели факторов (N, Q срч) Этот путь реально осуществим, что и отличает, в основном, методику МВКНИИП от методики КХШ.

В настоящее время в зданиях различного назначения, в квартирах жилых зданий установлено большое число счетчиков холодной и горячей воды. Эти счетчики зачастую имеют датчики электрических импульсов, частота которых пропорциональна расходам воды, имеется и большое число специальных регистраторов данных, которые позволяют весьма просто собирать и обрабатывать на ЭВМ фактические данные о водопо-треблении на различных объектах по методике МВКНИИП.

Новая методика определения расчетных расходов стоков базируется на результатах исследований закономерностей формирования кратковременных расходов стоков в трубопроводах систем канализации зданий, проведенных А.Я. Добромысловым в 60 - 80-х годах XX века. В результате этих работ было установлено, что кратковременные расходы стоков являются функцией не только расходов воды через санитарно-

технические приборы, которые подключены к соответствующему участку канализационной сети, но и компоновки этой сети, ее емкости. Главное отличие условий формирования расходов стоков состоит в том, что в этом случае не соблюдается условие неразрывности потока, которое действует в сетях водопровода. Например, при одновременном сбросе в один отводной трубопровод стоков от нескольких приборов, расположенных в разных секциях одного здания, в расчетном сечении сети эти расходы могут никогда не встретиться. При этом, чем длиннее отводной трубопровод (т.е. чем дальше один от другого расположены приборы), тем меньше вероятность наложения этих расходов.

Работы А.Я. Добромыслова показали, что подходы к определению расчетных расходов стоков для стояков и для отводных (горизонтальных) участков сети должны быть различны. При гидравлическом расчете стояков критерием расчета является недопущение срыва гидравлического затвора у любого из приборов, присоединенных к стояку. Поэтому для такого случая следует суммировать расчетный секундный расход воды и секундный расход стоков прибора с максимальным водоотведением, как правило - смывного бачка унитаза.

При расчете горизонтальных трубопроводов, обычно не работающих полным сечением (в этом случае не возникает опасности срыва гидравлических затворов), в качестве расчетных следует принимать сбросы воды с наибольшей продолжительностью - это, очевидно, расходы от приборов с наибольшей вместимостью (ванна объемом 140-180 л, время опорожнения 160-180 с).

Приведенное выше описание основных принципиальных положений двух различных методов определения расчетных расходов воды и стоков является кратким и упрощенным. Для глубокого понимания специфики, достоинств и неизбежных недостатков каждого из них, для разработки новых методик или совершенствования существующих требуется глубокое изучение теоретических основ этих методов.