Что включает в себя общий объем резервуара чистой воды
Определение емкости резервуаров чистой воды и их размеров
Расчет ведется в табличной форме (таблица 5).
Wрег = 
, (22)
Таблица 5 – Определение регулирующей ёмкости резервуаров чистой воды
| Часы суток | Подача НС-I, % | Подача НС-II, % | Поступление в резервуар, % | Расход из резервуара, % | Остаток в резервуаре, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 0-1 | 2,24 | — | 1,85 | 7,12 | |
| ∑ | 100 | 100 | 12,99 | 12,99 | — |
где Qмакс хоз – средний максимально-хозяйственный расход за три часа наибольшего водопотребления, определяемый по суммарной таблице водопотребления, м 3 /ч.
Qмакс хоз = (999,12 + 963,2 + 963,2) / 3 = 975,17 м 3 /ч,
Qпож макс – максимальный часовой расход на тушение пожара, 252 м 3 /ч;
QI – часовая подача воды насосной станцией первого подъема, м 3 /ч
QI = 16801,23 ∙ 4,17 / 100 = 700,61 м 3 /ч,
Отметка уровня воды в резервуаре чистой воды принимается равной отметке земли в месте расположения РЧВ. (ZУВ = ZОЗ), ZУВ = 105,5 м.
Высота слоя воды в резервуаре чистой воды, h, м определяется по формуле
h = 2119,1 / 540= 3,92 м.
Высота слоя пожарного запаса воды в резервуаре чистой воды, м, определяется как
Отметка неприкосновенного противопожарного запаса (уровня) воды в резервуаре чистой воды определяется как ZП = ZДНО + hпож, м.
ZП = 101,58 + 1,13 = 102,71 м.
Рисунок 1 – Определение уровней воды в резервуаре
Гидравлический расчет водопроводной сети и водоводов
Расчет резервуаров чистой воды.
Резервуары чистой воды предназначены для сбора осветленной воды перед подачей ее на насосную станцию второго подъема, а также для хранения противопожарного запаса воды на станции очистки.
В соответствии с нормативными требованиями общий объем резервуаров для воды включает:
• объем на промывку скорых фильтров;
• неприкосновенный пожарный запас;
• аварийный объем; контактный объем.
Регулирующий объем воды, для города определяется при равномерной работе ВОС в течение суток Kн=1:
где Kч— максимальный коэффициент часовой неравномерности подачи:
α– коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимается α=1,03;
β– коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимается 1,13.
Объем воды на промывку фильтров предусматривает запас на одну дополнительную промывку, сверх расчетного их числа:
где Qпром— расход воды на 1 промывку 1 скорого фильтра:
Неприкосновенный пожарный запас включает:
– трехчасовой запас на пожаротушение:
где Qпож – часовой расход воды на пожаротушение, принимается Qпож=198м 3 /ч.
– запас на максимальные хозяйственно-питьевые и производственные нужды во время пожаротушения (в расчет принимаются два максимально- и один среднечасовой расход):
Исключается пополнение за 3 часа при подаче воды по двум трубопроводам:
Неприкосновенный пожарный запас:
Запас воды на нужды ГО принимается из нормы водопотребления 10 л/чел на 3 суток, м 3 :
Аварийный запас в резервуарах не предусматривается ввиду того, что водоводы к резервуарам прокладываются в 2 линии.
Если неприкосновенный пожарный запас и запас на нужды ГО больше максимально-часового расхода, то дополнительный контактный объем не требуется
Общий объем резервуаров чистой воды:
К строительству принимаются типовые прямоугольные железобетонные резервуары, в количестве 2 шт.
Для предотвращения попадания в чистую воду загрязнений рядом с резервуарами чистой воды предусматривается строительство камер с фильтрами-поглотителями.
Расчет резервуаров чистой воды
Резервуары чистой воды предназначены для регулирования неравномерности работы насосной станции I и II подъемов и хранения неприкосновенного запаса воды на весь период пожаротушения.
Регулирующая емкость резервуаров чистой воды может быть определена на основе анализа работы насосных станций I и II подъемов.
Режим работы НС-I обычно принимают равномерным, так как такой режим наиболее благоприятен для оборудования НС-I и сооружений для обработки воды. При этом НС-I, также как и НС-II, должна подать все 100 % суточного расхода воды в поселке. Следовательно, часовая подача воды НС-I составит 100/24 = 4,167 % от суточного расхода воды в поселке. Режим работы НС-II приведен в разделе 3.
Для определения Wрег. воспользуемся графоаналитическим способом. Для этого совместим графики работы НС-I и НС-II (рис.8). Регулирующий объем в процентах от суточного расхода воды равен площади “a” или равновеликой ей сумме площадей “б”.
Wрег = (5-4,167)*16 = 13,33 % или
Wрег = (4,167-2,5)*6 + (4,167-2,5)*2 = 13,33 %
Суточный расход воды составляет 10026,85 м3 и регулирующий объем резервуара чистой воды будет равен:
м.3
Неприкосновенный запас воды Wн.з. в соответствии с п.9.4. СНиП 2.04.02.-84 определяется из условия обеспечения пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов (п.п.2.12.-2.17.,2.20.,2.22.-2.24. СНиП 2.04.02.-84 и п.п.6.1.-6.4. СНиП 2.04.01.-85), а также специальных средств пожаротушения (спринкиров, дренчеров и других, не имеющих своих собственных резервуаров) согласно п.п.2.18. и 2.19. СНиП 2.04.02.-84 и обеспечения максимальных хозяйственно-питьевых и производственных нужд, на весь период пожаротушения с учетом требований п.2.21.
При определении объема неприкосновенного запаса воды в резервуарах допускается учитывать пополнение их водой во время тушения пожара, если подача воды в резервуары осуществляется системами водоснабжения I и II категории по степени обеспеченности подачи воды, т.е.:
м.3
гдеtт =3ч.- расчетная продолжительность тушения пожара (п.2.24 СНиП 2.04.02.-84).
При определении Qпос.пр не учитываются расходы воды на поливку территории, прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования на промышленном предприятии.
В данном примере Q¢пос.пр-Qдуш= 764,96-0=764,96 м3/ч
Q¢пос.пр= 764,96 м3/ч или 212,49 л/с.
Во время тушения пожара насосы НС-I подают в час 4,167 % суточного расхода, а за время tт будет подано
м3
Таким образом, объем неприкосновенного запаса воды будет равен:
м3
Полный объем резервуаров чистой воды
м3
Согласно п.9.21. СНиП 2.04.02-84 общее количество резервуаров должно быть на одинаковых отметках, при выключении одного резервуара в остальных должно храниться не менее 50% НЗ, а оборудование резервуаров должно обеспечивать возможность включения и опорожнения каждого резервуара. Принимаем два типовых резервуара объемом по 1600м3 (приложение IV методических указаний).
Другое по теме:
Резервуары в системах водоснабжения
В системах водоснабжения используются резервуары, которые являются одними из их основных сооружений, гарантирующими хранение запасов воды и обеспечение ее подачи потребителю в необходимом количестве в любое время суток.
Резервуары для накопления и хранения запасов питьевой воды использовались с незапамятных времен. На территории Европы (Чешская Республика) сохранился до наших дней небольшой по габаритам резервуар-накопитель, построенный в 1495 г. в архитектурном стиле, характерном для поздней готики.
Современные резервуары отличаются большими габаритами и несколько иными функциями, чем резервуары-накопители. Резервуары систем водоснабжения различают по следующим признакам: назначению, форме в плане (круглые или прямоугольные); высоте расположения (напорные и безнапорные); степени заглубления (подземные, наземные); материалу (железобетонные, стальные, бетонные и т.д.).
По назначению резервуары подразделяются на запасные, регулирующие, противопожарные резервуары, работающие как водонапорные башни или баки пневматических установок,
Резервуары чистой воды и их обвязка
1 — ввод воды в резервуар; 2 — отвод воды на промывку фильтров; 3 — отвод пожарного расхода воды; 4 — переливные трубы; 5 — удаление осадка
Обвязка резервуаров и оборудование их трубами и арматурой зависят от назначения и расположения их в системе водоснабжения. Для обеспечения надежной и бесперебойной работы системы водоснабжения обычно устанавливают не менее двух идентичных резервуаров. Резервуары оборудуют подводящими, отводящими, переливными и спускными трубами.
Для регулирования подачи воды в резервуары устанавливают автоматические устройства или поплавковые запорные клапаны на подающем трубопроводе. Резервуары оборудуют люками, скобами (лестницами), необходимыми для осмотра, чистки и ремонта сооружений. На рисунке выше показана схема коммуникаций для резервуаров чистой воды, расположенных на водоочистной станции.
Полная емкость резервуара разделяется на регулирующую (от горизонта х-х до горизонта п-п) и запасную — пожарную (от горизонта п-п до дна). Вода поступает из очистных сооружений по трубе, расположенной у дна резервуара. Всасывающие трубы пожарных насосов находятся на отметке дна резервуара, что позволяет израсходовать весь пожарный запас в случае чрезвычайной ситуации. Всасывающие трубы насосов хозяйственно-питьевого назначения находятся на уровне п-п и, таким образом, не могут забирать воду, находящуюся ниже этого уровня.
Как указывалось выше, другим типом регулирующих резервуаров, используемых в системах водоснабжения, являются водонапорные башни, Они представляют собой конструкцию в виде поддерживающего ствола и бака с запасом воды. Водонапорные башни необходимы для сглаживания режима работы насосной станции II подъема в соответствии с режимом водопотребления.
При значительной неравномерности водопотребления практически трудно (либо экономически невыгодно) достичь совпадения потребления и подачи воды. В данной ситуации водонапорные башни являются весомой альтернативой каким-либо другим устройствам.
Водонапорные башни, являясь неотъемлемой составной частью архитектурных ансамблей городов, имели свой определенный колорит и отличительные особенности.
Место расположения водонапорной башни в значительной мере определяется рельефом местности. Как правило, ее устанавливают на возвышенных отметках с целью уменьшения строительной стоимости. Однако в общем случае место ее установки должно определяться гидравлическими и технико-экономическими расчетами систем подачи и распределения воды.
Если башня на местности располагается между насосной станцией II подъема и городом, то такая система водоснабжения называется с башней в начале сети, а если на противоположной стороне, т.е. в конце города по отношению к точке подачи воды в водопроводную сеть, то системой водоснабжения с башней в конце сети. Такая башня называется контррезервуаром. Вместо водонапорной башни может быть установлен наземный или подземный напорный резервуар, если вблизи города имеются достаточно высокие отметки земли. Емкости могут быть установлены и в промежуточное положение, если возвышенные отметки находятся в черте населенного пункта.
Регулирующий объем водонапорной башни определяют по совмещенным ступенчатым или интегральным графикам работы насосов и водопотребления. Дополнительно объем бака башни должен содержать противопожарный запас, рассчитанный для населенных пунктов на тушение одного внутреннего и одного наружного пожара в течение 10 мин, а для промышленных предприятий — на тушение только одного внутреннего пожара. Иногда в водонапорной башне содержится и аварийный запас воды.
Регулирующий объем бака определяют по максимальному остатку воды в нем. Как видно из таблицы ниже, регулирующий объем бака при ступенчатой работе насосов равен 5,20%, а при равномерной работе — 19,16%, т.е. при ступенчатой работе насосов можно значительно сократить объем бака.
Определение требуемого регулирующего объема бака водонапорной башни для случая равномерного и ступенчатого режима работы насосов в течение суток
Подача насосами при работе
Приток в бак при работе
Расход из бака при работе
Остаток в баке при работе
Графический расчет выполняют путем построения интегральной кривой водопотребления и графика подачи воды насосами.
Регулирующий объем бака равен сумме наибольших разностей ординат между кривыми 1 и 2. При равномерной работе насосов эта сумма составляет 13,02 + 6,14 — 19,16% суточного расхода.
Вода в бак подается по трубе 1 на отметку, соответствующую наибольшему наполнению.
Интегральный график водопотребления (1) и подачи воды насосами (2)
Схема оборудования водонапорной башни трубопроводами
1 — водоподъемная труба; 2 — отводящий трубопровод; 3 — обратный кланам; 4 — сетка; 5 — поплавковый клапан; 6 — воронка; 7—грязевая труба; 8 — задвижка; 9— переливная труба
На конце трубы установлен поплавковый клапан 5 для автоматического закрытия подающей трубы при наполнении бака. Из бака вода отводится по трубам 1 и 2. Труба 2 оборудована обратным клапаном 3, препятствующим поступлению по ней воды в бак. Конец трубы 2 с сеткой 4 расположен на некоторой высоте над дном, с тем чтобы не происходило засасывания осадка, который может скапливаться на дне бака. Задвижка 8 предназначена для отключения водонапорной башни от сети. К переливной трубе 9 с воронкой 6 присоединена грязевая труба 7 с задвижкой 8, предназначенная для удаления скапливающегося на дне бака осадка и отвода воды при его промывке. При жесткой заделке труб в днище резервуара на стояках трубопроводов 1 и 9 устраивают сальниковые компенсаторы.
При такой схеме оборудования водонапорной башни обеспечивается постоянное перемешивание воды в баке, что препятствует ее замерзанию. Для оборудования башни применяют стальные трубы. С целью осмотра бака снаружи и внутри устанавливают лестницы.
Резервуары водонапорных башен, как правило, — круглой формы в плане. Предпочтительно, чтобы отношение высоты бака башни к ее диаметру было небольшим. В этом случае исключаются значительные колебания напоров в системе при различных режимах и обеспечиваются более благоприятные условия работы насосов.
Резервуары водонапорных башен изготавливают железобетонными и стальными. Наиболее широкое распространение получили железобетонные резервуары, защита которых от коррозии проще и долговечнее защиты стальных. Стальные баки характеризуются меньшей массой, индустриальностью изготовления и монтажа, полной герметичностью. Они нашли достаточно широкое применение в зарубежных странах.
Резервуары могут иметь плоское или вогнутое днище. Придание вогнутым днищам полусферической, эллипсоидной и радиальноконической форм позволяет увеличивать диаметр резервуара (при одном и том же объеме) по сравнению с диаметром резервуара с плоским днищем. Благодаря этому колебания напора могут быть сокращены до минимума, однако такие резервуары сложнее в изготовлении. В нашей стране наиболее широко применяют резервуары с плоским и полусферическим вогнутым днищем.
При наличии опасности замерзания воды в резервуаре вокруг него устраивают шатер, который в зависимости от конструкции водонапорной башни выполняется из железобетона, кирпича или дерева. Для предотвращения замерзания возможно применение электрообогрева.
В башнях большой вместимости при наличии обмена воды с относительно высокой температурой шатры могут отсутствовать даже в суровых климатических условиях. Бесшатровые металлические башни бывают как с теплоизоляцией, так и без нее. Резервуар башни перекрывается сверху. Перекрытие (крыша) обеспечивает его жесткость и служит для защиты от температурных колебаний и попадания загрязнений. Поддерживающие конструкции водонапорных башен выполняют из железобетона, металла и кирпича в виде сплошной стенки или колонн, имеющих различное архитектурное оформление.
Наибольшее распространение получили конструкции из железобетона. Внутреннее пространство, образуемое поддерживающими конструкциями, может использоваться для технических и общественных нужд, но при условии исключения какого-либо воздействия на качество воды, находящейся в резервуаре.
Водонапорные башни могут быть выполнены также из кирпича и дерева. Деревянные водонапорные башни применяют в основном на временных водопроводах. Их оборудуют сигнализацией, передающей показания уровня воды на насосную станцию или диспетчерский пункт водопроводного хозяйства.
Объем регулирующей емкости водонапорной башни будет тем меньше, чем ближе график работы насосной станции II подъема к графику водопотребления. Как отмечалось выше, это достигается увеличением ступеней графика работы насосной станции и, следовательно, установкой большего числа насосов. В любом случае объем регулирующих емкостей должен быть достаточным для обеспечения суточного водопотребления при их совместной работе с насосными станциями.
где wп — количество воды, расходуемой на локализацию пожаров в течение нормативного времени (3 ч); qx—n — суммарный объем воды, соответствующий наибольшему водопотреблению в течение 3 ч (в соответствии с графиком водопотребления); w — объем воды, поступающей от очистных сооружений в резервуар чистой воды в течение 3 ч.
Кроме того, резервуар чистой воды содержит запас воды на промывку фильтров Wф и другие собственные нужды станции водоподготовки. Тогда суммарный объем W резервуаров чистой воды с учетом регулирующего объема Wp составит: W = Wп + Wф + Wp
В системах водоснабжения небольших объектов иногда находят применение гидропмвматические установки. Они выполняют роль водонапорной башни. Требуемый напор в них создается давлением сжатого воздуха. Существует две разновидности гидропневматических установок — с переменным и постоянным давлением. Схема установки переменного давления показана на рисунке ниже.
В часы минимального водопотребления, когда подача воды насосами 2, забирающими воду из резервуара 1, превышает водопотребление, избыток воды (снижение уровня с z4 до z3) поступает в водовоздушный бак 5. При этом постепенно повышается уровень воды (с z.1 до z2) и увеличивается давление воздуха вследствие его сжатия. При достижении максимального уровня в баке, соответствующего отметке z2, реле давления 4 размыкает цепь питания катушки магнитного пускателя 3 и электродвигатель насоса отключается от питающей его электросети, С этого момента подача воды в водовод 7 осуществляется от гидропневматического бака под давлением сжатого воздуха ртах. В процессе сработки уровня воды давление в баке снижается.
Расчет резервуаров чистой воды
6. Расчет резервуаров чистой воды
Резервуары чистой воды предназначены для регулирования неравномерности работы насосной станции I и II подъемов и хранения неприкосновенного запаса воды на весь период пожаротушения.
Регулирующая емкость резервуаров чистой воды может быть определена на основе анализа работы насосных станций I и II подъемов.
Режим работы НС-I обычно принимают равномерным, так как такой режим наиболее благоприятен для оборудования НС-I и сооружений для обработки воды. При этом НС-I, также как и НС-II, должна подать все 100 % суточного расхода воды в поселке. Следовательно, часовая подача воды НС-I составит 100/24 = 4,167 % от суточного расхода воды в поселке. Режим работы НС-II приведен в разделе 3.
Для определения Wрег. воспользуемся графоаналитическим способом. Для этого совместим графики работы НС-I и НС-II (рис.8). Регулирующий объем в процентах от суточного расхода воды равен площади “a” или равновеликой ей сумме площадей “б”.
Wрег = (5-4,167)*16 = 13,33 % или
Суточный расход воды составляет 10026,85 м 3 и регулирующий объем резервуара чистой воды будет равен:
м. 3
Неприкосновенный запас воды Wн.з. в соответствии с п.9.4. СНиП 2.04.02.-84 определяется из условия обеспечения пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов (п.п.2.12.-2.17.,2.20.,2.22.-2.24. СНиП 2.04.02.-84 и п.п.6.1.-6.4. СНиП 2.04.01.-85), а также специальных средств пожаротушения (спринкиров, дренчеров и других, не имеющих своих собственных резервуаров) согласно п.п.2.18. и 2.19. СНиП 2.04.02.-84 и обеспечения максимальных хозяйственно-питьевых и производственных нужд, на весь период пожаротушения с учетом требований п.2.21.
При определении объема неприкосновенного запаса воды в резервуарах допускается учитывать пополнение их водой во время тушения пожара, если подача воды в резервуары осуществляется системами водоснабжения I и II категории по степени обеспеченности подачи воды, т.е.:
м. 3
гдеtт =3ч.- расчетная продолжительность тушения пожара (п.2.24 СНиП 2.04.02.-84).
При определении Qпос.пр не учитываются расходы воды на поливку территории, прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования на промышленном предприятии.
В данном примере Q¢пос.пр-Qдуш= 764,96-0=764,96 м 3 /ч
Q¢пос.пр= 764,96 м 3 /ч или 212,49 л/с.
Во время тушения пожара насосы НС-I подают в час 4,167 % суточного расхода, а за время tт будет подано
м 3
Таким образом, объем неприкосновенного запаса воды будет равен:
м 3
Полный объем резервуаров чистой воды
м 3
Согласно п.9.21. СНиП 2.04.02-84 общее количество резервуаров должно быть на одинаковых отметках, при выключении одного резервуара в остальных должно храниться не менее 50% НЗ, а оборудование резервуаров должно обеспечивать возможность включения и опорожнения каждого резервуара. Принимаем два типовых резервуара объемом по 1600м 3 (приложение IV методических указаний).
7. Подбор насосов для насосной станции второго подъема
Из расчета следует, что НС-II работает в неравномерном режиме с установкой в ней двух основных хозяйственных насосов, подача которых будет равна:
Необходимый напор хозяйственных насосов определяем по формуле:
где hвод – потери напора в водоводах, м;
HН.Б. – высота водонапорной башни, м;
ZВ.Б. и ZН.С. – геодезические отметки соответственно места установки башни и НС-II;
1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления (п.4, приложение 10[4]).
м
Напор насосов при работе во время пожара определяем по формуле:
где hвод.пож и hс.пож – соответственно потери напора в водоводах и водопроводной сети при пожаротушении, м;
Hсв – свободный напор у гидранта, расположенного в диктующей точке, м. Для водопроводов низкого давления Hсв=10м;
ZАТ – геодезическая отметка в диктующей точке, м.
м
м
Насосную станцию строим по принципу низкого давления. В обычное время работает один или группа хозяйственных насосов. При пожаре включается в работу дополнительный насос с таким же напором, что и хозяйственные насосы и обеспечивающие подачу расхода воды на пожаротушение. От типа насосной станции зависит устройство камеры переключения (рис.9).
Подбор марок насосов можно выполнять по сводному графику полей Q-H (приложение XI и XII). На графике по оси абсцисс отложена подача насосов, по оси ординат напор и для каждой марки насосов приведены поля, в пределах которых могут изменяться эти величины. Поля образованы следующим образом. Верхняя и нижняя границы – это соответственно характеристики
Q-H для данной марки насоса с наибольшим и с наименьшим диаметрами рабочего колеса выпускаемой серии. Боковые границы полей ограничивают область оптимального режима работы насосов, т.е. область, соответствующую максимальным значениям коэффициента полезного действия. При выборе марки насоса необходимо учитывать, что расчетные значения подачи и напора насоса должны лежать в пределах его поля Q-H.
Предлагаемый насосный агрегат должен обеспечивать минимальную величину избыточных напоров, развиваемых насосами при всех режимах работы, за счет использования регулирующих емкостей, регулирования числа оборотов, изменение числа и типа насосов, замены рабочих колес в соответствии с изменением условий их работы в течении расчетного срока (п.7.2.СНиП 2.04.02-84).
Категорию насосной станции по степени обеспеченности подачи воды принимаем по п.7.1., а количество резервных агрегатов по табл.32 п.7.3. СНиП 2.04.02-84.
Расчетные значения подачи и напора, принятые марки и количество насосов, категория насосной станции приводится в таблице 4.