2609
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ( ННГАСУ)
Кафедра «Инженерно-экологических систем и технологий»
О.В. Кащенко, В.А. Земскова
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
Учебно-методическое пособие
к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Комплексное использование водных ресурсов»
для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Водоснабжение и водоотведение
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
1
УДК 628.1/2
Кащенко О.В. Комплексное использование водных ресурсов [Текст]: учебное пособие / О.В. Кащенко, В.А. Земскова; Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т – Н.Новгород: ННГАСУ, 2016. – 26 с; ил.1 электрон. опт. диск (CD-RW)
Приводятся основные положения комплексного использования водных ресурсов для водоснабжения населенного пункта и промышленного предприятия. Рассмотрен порядок выполнения расчетов систем водохозяйственного комплекса населенного пункта. Представлена методика расчета схем водоснабжения и водоотведения населенного пункта и промышленного предприятия, Изложены принципы составления водохозяйственного баланса для населенного пункта и промышленного предприятия.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения расчетно-графической работы по дисциплине «Комплексное использование водных ресурсов» по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Водоснабжение и водоотведение.
© |
О.В. Кащенко, В.А. Земскова, 2016 |
© |
ННГАСУ, 2016. |
2
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ |
4 |
|
1. |
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО- |
|
|
ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ |
5 |
2. |
ОФОРМЛЕНИЕ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ |
5 |
3. |
ВЫБОР МЕСТ РАСПОЛОЖЕНИЯ ВОДОЗАБОРНЫХ, |
|
|
ВОДООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ОЧИСТНЫХ |
|
|
СООРУЖЕНИЙ КАНАЛИЗАЦИИ |
6 |
4. |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И |
|
|
ВОДООТВЕДЕНИЯ В НАСЕЛЕННОМ ПУНКТЕ |
7 |
5. |
ВОДОСНАБЖЕНИЕ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА |
9 |
|
5.1. Источники водоснабжения |
9 |
|
5.2. Водозаборные сооружения |
10 |
|
5.3.Сооружения водоподготовки |
11 |
|
5.4.Зоны санитарной охраны |
11 |
6. |
ВОДООТВЕДЕНИЕ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА |
13 |
|
6.1. Определение количества сточных вод от населенного пункта |
13 |
|
6.2. Канализационные очистные сооружения |
15 |
|
6.3. Зоны санитарной охраны |
16 |
7. |
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ |
17 |
|
7.1. Водоснабжение и водоотведение промышленного |
|
|
предприятия |
17 |
|
7.2. Оценка эффективности использования водных ресурсов на |
|
|
промышленном предприятии |
19 |
|
7.3. Зоны санитарной охраны промышленного предприятия |
20 |
8. |
ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ БАЛАНС |
20 |
ПРИЛОЖЕНИЕ |
24 |
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ |
25 |
3
ВВЕДЕНИЕ
Современное развитие общества базируется на достижениях научнотехнического прогресса, которое будучи ориентированным на максимальное удовлетворение растущих потребностей людей, сопровождается ростом числа и видов промышленных объектов. Рост численности населения на планете способствует увеличению потребления ресурсов, к важнейшим из которых относится вода.
Вода используется во всех сферах жизнедеятельности, включая хозяйственно-бытовые нужды людей и все виды промышленного производства. Кроме того, вода обеспечивает существование экосистем всех природных комплексов, что неразрывно связано с потребностями человека и определяет зависимость его существования. Это определяет комплексность использования водных ресурсов. При этом в результате всех видов использования вода человеком она загрязняется и не подлежит дальнейшему использованию в большинстве случаев.
Таким образом, аспекты рациональности использования водных ресурсов являются ключевыми в планировании и управлении всех видов деятельности.
4
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНОГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
1)Ситуационный план, М 1:250 000;
2)Исходные данные по населенному пункту, включая:
−географическое расположение;
−площадь жилой застройки, га;
−плотность населения, чел/га;
−норма водопотребления, л/сут. на 1 чел.;
−данные о наличии и характеристики коммунально-бытовых предприятий и административных зданий.
3)Исходные данные по промышленному предприятию:
−вид предприятия;
−производительность, ед. изм./сут.;
−число работающих, чел.;
−среднегодовое потребление воды, м3/ед. изм.;
−среднегодовое отведение сточных вод, м3/ед. изм.
4)Исходные данные по поверхностному источнику водоснабжения:
−минимальный расход воды, м3/с;
−требуемый транзитный сток в замыкающем створе, м3/с;
−скорость движения воды в реке, м/с;
−коэффициент извилистости;
−средняя глубина в маловодный период, м;
−показатели качества воды.
2. ОФОРМЛЕНИЕ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Целью выполнения расчетно-графической работы является закрепление теоретических знаний студента и применение их на стадии проектирования.
На основании исходных данных необходимо произвести расчет баланса водопотребления и водоотведения в населенном пункте и на промышленном предприятии с учетом различных схем водоснабжения и оценить рациональность использования водных ресурсов.
Расчетно-графическая работа состоит из пояснительной записки с расчетами, схемами и соответствующими обоснованиями объемом 15-20 стр.
В пояснительной записке должны быть обоснованы следующие конструктивные решения:
5
1.Выбор и обоснование мест расположения водозаборных, водоочистных сооружений и очистных сооружений канализации.
2.Определение расходов воды и количества сточных вод в населенном пункте.
3.Определение расходов воды и количества сточных вод на промышленном предприятии.
4.Расчет водохозяйственного баланса.
5.Оценка рациональности использования водных ресурсов в населенном пункте и на промышленном предприятии.
В графической части работы на листе формата А2 или А1 выполняется генплан населенного пункта, промышленного предприятия, схема водоснабжения и водоотведения.
3. ВЫБОР МЕСТ РАСПОЛОЖЕНИЯ ВОДОЗАБОРНЫХ, ВОДООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ КАНАЛИЗАЦИИ
На стадии проектирования населенного пункта необходимо оценить район застройки по основным географическим, геологическим и гидрологическим условиям.
Физико-географические условия района строительства оцениваются с учетом заданной области строительства по географическим картам.
Необходимо указать:
−физико-географическое положение (возвышенность, низменность и т.д. с абсолютными отметками над уровнем моря);
−климат в районе застройки;
−среднегодовую температуру наружного воздуха;
−температуру наиболее холодной пятидневки;
−глубину промерзания грунтов в районе строительства;
−количество атмосферных осадков за год:
−повторяемость направлений ветров, с построением розы ветров.
Водообеспеченность территории оценивается по заданию. Необходимо указать имеющиеся источники водоснабжения, качество воды, уровни воды (средний, минимальный).
По имеющимся показателям выбираем наиболее приемлемый вариант водоснабжения и возможность водоотведения стоков. С учетом розы ветров
6
и рельефа местности планируем место расположения водозаборных сооружений, водопроводных и канализационных очистных сооружений.
Выбор мест расположения водозабора и водоочистных сооружений производится в соответствии с рекомендациями [1] с учетом зон санитарной охраны.
Выбор мест расположения площадки канализационных очистных сооружений относительно населенного пункта производится в соответствии с рекомендациями [2] с учетом санитарно-защитных зон.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ В НАСЕЛЕННОМ ПУНКТЕ
Определение расчетных расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте производится на основании исходных данных в соответствии с [1].
Расчетное число жителей в населенном пункте определяется с учетом площади жилой застройки и плотности населения:
N=Fнп × n0 , чел, |
(1) |
где:
Fнп – расчетная площадь населенного пункта, га; n0 – плотность населения, чел/га.
Среднесуточный хозяйственно-питьевой расход:
Qср.сут. |
= |
qж × N |
, м3/сут. |
(2) |
|
||||
|
1000 |
|
|
где:
qж – норма водопотребления, л/(сут.× чел.)
Расход воды на нужды коммунально-бытовых предприятий (КБП) и административных зданий определяется согласно прил. 3 [2].
Общее количество воды, расходуемое коммунально-бытовыми предприятиями, определяется:
|
Qср.сут. = t × N × q , м3/сут. |
(3) |
где: |
|
|
N – |
количество водопотребителей или |
производительность |
коммунально-бытовых предприятий; |
|
7
q – |
норма водопотребления в л на ед. изм. по прил. 3 [3]; |
|||||
t – |
время работы предприятия, ч. |
|
|
|
||
Результаты вычислений заносят в табл. 1. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
Таблица 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
Норма |
Суточный |
|
|
|
Количество |
водопотребления |
объем |
|
|
Наименование |
работы, |
|
||||
водопотребителей |
на ед. изм. |
водопотребления |
|
|||
|
|
ч/сут. |
|
|||
|
|
|
м3/(сут.-место) |
м3/сут. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Баня |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Больница |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Школа |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гостиница |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общежитие |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход воды на полив зеленых насаждений и мойку асфальтовых покрытий определяется с учетом площади населенного пункта согласно п. 2.3 [1].
Минимальная площадь зеленых насаждений должна составлять 10 %. Площадь определяется по генплану. Расчет проводится в форме табл. 2.
|
|
|
Таблица 2. |
|
Определение годовых поливочных расходов воды в населенном пункте |
||||
|
|
|
|
|
Виды поливаемой территории |
Твердые |
Зеленые |
Газоны, |
|
покрытия |
насаждения |
цветники |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Поливаемая площадь, % от площади |
мин. 15 % |
мин. 10 % |
мин. 10 % |
|
населенного пункта (Fнп), Р |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поливаемая площадь, га: |
|
|
|
|
Fпол = Fнп× Р/100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Норма на мойку, л/м2: qм |
|
|
|
|
Количество моек в год: Км |
60 |
– |
– |
|
Норма на поливку, л/м2: qп |
|
|
|
|
Количество поливок в год: Кп |
100 |
60 |
60 |
|
Поливочный расход по видам |
Qнп тп (моек) |
|
|
|
покрытий, м3/год: |
|
Qнп зн |
Qнп г |
|
Qнп тп (поливок) |
|
|||
Qпол = Fпол×q м(п) × Км(п) ×10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общий поливочный расход, м3/год: |
|
|
|
|
Qнп пол = ∑Qнп тп + Qнп зн + Qнп г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение годовых хозяйственно питьевых расходов воды в населенном пункте.
Максимальный годовой расход:
8
Qгод. max . = (Qср.сут.kсут. max + QКБП ) ×365 , м3/год |
(4) |
где:
kсут. max – коэффициент суточной неравномерности, определяется по [1].
Общий максимальный расход хозяйственно-питьевой воды в населенный пункт (QНП.год.max) поступает от водозабора и водопроводных очистных сооружений.
Неучтенные расходы (10-15 % от максимального расхода) компенсируют безвозвратные потери воды с утечками.
Таким образом, из максимального расхода какая-то часть безвозвратно теряется (QНП бп), часть поступает на нужды населения (QНП max), часть – на полив в летнее время улиц, зеленых насаждений, газонов и цветников
(QНП пол).
Неучтенные расходы или безвозвратные потери воды в населенном
пункте определяются: |
|
QНП неучт = QНП бп = (Qгод. max + Q НПпол) . (0,1÷0,15) , м3/год. |
(5) |
Общий годовой максимальный расход: |
|
QНП год. max = Qгод. max + Q НПпол + Q НП бп , м3/год. |
(6) |
5. ВОДОСНАБЖЕНИЕ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА
5.1. Источники водоснабжения
Качество воды в источнике водоснабжения определяется составом и содержанием примесей, которые определяют её пригодность для конкретного вида водопользования.
Для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения из подземных и поверхностных источников установлены три класса качества, для которых рекомендуются следующие методы обработки вод:
Подземные источники водоснабжения:
1-й класс – качество воды по всем показателям удовлетворяет требованиям [5] – не требуется очистка;
2-й класс – качество воды имеет отклонения по отдельным показателям, которые могут быть устранены: аэрированием, фильтрованием, обеззараживанием;
9
3-й класс – доведение качества воды до необходимых требований, методами обработки, предусмотренными во 2-ом классе, с применением дополнительных методов − фильтрование с предварительным отстаиванием, использование реагентов и т.д.
Поверхностные источники водоснабжения:
1-й класс – для получения воды, требуется обеззараживание, фильтрование с коагулированием или без него;
2-й класс – для получения воды, требуется коагулирование, отстаивание, фильтрование, обеззараживание; при наличии фитопланктона – микрофильтрование;
3-й класс – доведение качества воды методами обработки, предусмотренными во 2-м классе, с применением дополнительной ступени осветления, окислительных и сорбционных методов, обеззараживания и т.д.
5.2. Водозаборные сооружения
Забор воды из источника водоснабжения и подача ее на очистные сооружения или непосредственно в сеть потребителя осуществляется с помощью водозаборных сооружений, состоящих из водоприемных устройств и насосной станции I-подъема. От правильности принятых при этом решений в части расположения и производительности зависит бесперебойность водоснабжения потребителей.
Производительность водозаборных сооружений для населенного пункта (м3/сут). В работе необходимо описать принятые водозаборные
сооружения по приведенной классификации.
Водозаборные сооружения могут различаться по следующим основным признакам:
−по виду источника – речные, водохранилищные, озерные, канальные, морские;
−по назначению – хозяйственно – питьевые и производственные;
−по требуемой категории надежности подачи воды. Все категории надежности водозаборов соответствуют категориям надежности подачи воды, систем водоснабжения объектов и принимаются по табл. 9 п. 4.4 [1];
−по производительности: малой - меньше 1 м3/с, средней – от 1 до 6 м3/с, большой – больше 6 м3/с;
10