TEMA PROIECTULUI - Sa se dimensioneze obiectele sistemului de alimentare cu apa cunoscand urmatoarele date de baza

TEMA PROIECTULUI

Sa se dimensioneze obiectele sistemului de alimentare cu apa cunoscand urmatoarele date de baza:

1.populatia actuala a localitatii:

N=(20000+450*n) locuitori n=62.5

2.rata anuala de crestere a populatiei:

r=(1+0,025*n)

3.nivelul maxim al cladirilor:

P+2

4.toate cladirile au instalatii de apa rece si mijloace de preparare a apei calde(cladirile sunt executate din materiale necombustibile);

5.in localitate sunt amplasate urmatoarele cladiri publice:

1 spital -120 paturi;

1 casa de cultura - 600 locuri;

2 scoli - 12 sali de clasa;

2 cinematografe - 400 locuri īn sala;

6.in localitate exista unitati industriale pentru a caror functionare este nevoie de un debit:

q=20 l/om*zi

7.reteaua stradala si pietele localitatii au o suprafata de:

S=300.000 m²

8.spatiile verzi in forma organizata au o suprafata de:

S=320.000 m²

9.localitatea este amplasata in zona cu clima temperat continentala: STAS 1341/1;

10.sursa de apa care poate fi luata in considerare este ap din stratul freatic aflat la circa 10 km de localitate;

11.sursa de apa luata in considerare este redata in fig.1;

12.amplasarea localitatii este data prin reteaua stradala prezentata in fig.2;

13.in zona orasului nu exista cote de teren care sa permita amplasarea unui rezervor pe sol si care sa asigure presiunea de circa 20 mcolH2O ceruta de beneficiar.

Schema de alimentare cu apa va avea urmatoarea configuratie:

captarea apei din stratul freatic;

pomparea apei in rezervor sau castel de apa;

dezinfectarea;

distributia apei la consumator.

Schema sistemului de alimentare cu apa este prezentata in fig.3.

ETAPA I

1.Determinarea debitelor de calcul

Pentru dimensionarea obiectelor sistemului de alimentare cu apa este necesara cunoasterea debitului:

1.1. stabilirea numarului de consumatori:

N

N=numar de locuitori din etapa actuala;

n=25 ani;

N=numar de locuitori dupa 25 de ani;

1.2. necesarul de apa:

-se calculeaza pe grupe de consum dupa SR 1343

a)apa pentru consum gospodaresc

Q_g=K_zi*N₂₅*q_g

K=coeficient de neuniformitate zilnica;

q=norma de consum-STAS 1343,tabelul 1,numar cartografic 4q=210 l/om*zi K=1.15

b)apa pentru consumul public:

Q_p=K_zi*N₂₅*q_p

-Stas 1343,tabelul 1q=85 l/om*zi,K=1.15

c)apa pentru stropit spatii verzi:

Q_s=A_s*q_s;

-q_s=1.6 l/m²zi

- A_s=suprafata spatiilor verzi;

d)apa pentru stropit si spalat strazi si piete:

Q_sp=A_sp*q_sp

-q=2 l/m*zi;

e)apa necesara pentru consumul industrial:

Q_l=N₂₅*q_l

-q=20 l/om*zi;

f)apa necesara pentru nevoile proprii ale sistemului:

Q_NP=(K-1)*

-K=1.05...1.1;

g)pierderi de apa tehnic admisibile:

Q_pt=(K_p-1)*

-K=1.1;

h)apa necesara pentru combaterea incendiilor:

-STAS 1343,tabelul 3→se admit 2 incendii teoretic simultane ,iar debitul incendiilor exterioare este:

Q=25 l/s

-T=3 h

i)debitul pentru stingerea incendiilor din interior-STAS 1478,tabelul 5:

-pentru casa de cultura:10 l/s;

-pentru cinematograf:5 l/s;

∑Q_ii= 15 l/s; T_i=10 min;

Cu valorile determinate in tabelul 1 se calculeaza debitul de calcul pe tronsonul captare-rezervor si debitul de calcul si de verificare pentru reteaua de distributie.

Pentru tronsonul captare-rezervor:

Q=Q

Q=Q+K*Q

In calcul se ia valoarea cea mai mare din aceste 2 formule.

-Q=debitul refacerii rezervei de incendiu;

Q= ,T=24 h

-V=volumul rezervei de incendiu;

V=V+V

-V=volum incendiu;

-V=volumul consumat in timpul incendiului;

V=nQ*T+*T

-n=numarul de incendii;

-Q=debitul incendiilor exterioare;

-Q=debitul incendiului interior;

-T=timpul incendiului exterior

V=a*Q*T ,a=0.7

-debitul de dimensionare a retelei de distributie:

Q=Q+K*;

-debitul de verificare pe reteaua de distributie:

Q=0.7*Q+K*n*Q

ETAPA I

Rezolvare

(Numar de ordine N=74.5)

1)Populatia actuala a localitatii:

N=(20.000+250*62.5)=35625 [locuitori]

2)Rata anuala de crestere a populatiei:

r=(1+0,025*62.5)=2.56

3)Nivelul maxim al cladirilor: p+2

1.Determinarea debitelor de calcul

1.1. Stabilirea numarului de consumatori:

N₂₅=(1+0,01*r)*N=(1+0,01*2.56)²⁵*35625=67020 [locuitori]

1.2. Necesarul de apa

a)apa pentru consum gospodaresc:

Q_g=K_zi*N₂₅*q_g=1,3*67020*210=18296.46 mc/zi

b)apa pentru consum public:

Q_p=K_zi*N₂₅*q_p=1.3*67020*85=7405.71 mc/zi

c)apa pentru stropit spatii verzi:

Q_s=A_s*q_s=320.000*1,7=544 mc/zi

d)apa pentru stropit si spalat strazi si piete:

Q_sp=A_sp*q_sp=340.000*2.4= 816 mc/zi

e)apa necesara pentru consumul industrial:

Q_I=N₂₅*q_l =67020*24=1608.48 mc/zi

f)necesarul de apa pentru nevoi proprii ale sistemului:

Q_NP=(K_p-1)∑Q_a-e=(1,02 -1)*28670.65=573.41 mc/zi

g)pierderi de apa tehnic admisibile:

Q_PT=(K_p-1) ∑Q_a-f =(1,08 - 1)*29244.06=2339.525 mc/zi

h)apa necesara pentru combaterea incendiilor-conform STAS 1343,tabelul 3:

Q=25 l /s , T=3 h

i)debitul pentru stingerea incendiilor din interior-STAS 1478,tabelul 5:

- Q_{iicasa cult}=10 l/s;

- Q_{ii cinema}=5 l/s;

∑Q_ii= 15 l/s , T_i=10 min

V_i = n*Q_ie*T_e+∑Q_ii*T_i = 2*25*10800+20*600 = 552 mc

Debite caracteristice

-debitul mediu zilnic Q_zi-med = 1/1000*∑Ni* q_si

-debit maxim zilnic Q_zi-max = 1/1000*∑Ni* q_si * K_zi

_- debit maxim orar Q_orar-max = 1/1000*1/24*∑ Ni* q_si *K_zi * K_o

K_o = 1.15 , K_zi = 1.3 , K_s = 1.02 , K_p = 1.08

Centralizare date Etapa 1

ETAPA a II-a

Calcul de dimensionare si verificare

1.Sursa - Rezervor

Q₁ = Q_zi-max = 33347.4 m³/zi

V_consum = a* Q_orar-max * T_e a=0.7

=0.7*1597.87*10800=12079.89 m³

V_inc = n* Q_ie * T_e + ∑ Q_ii * T_i = 2*25*10800+20*600= 552 m³

V_Ri = V_inc + V_cons = 12079.89 + 552 = 12631.89

Q_Ri = V_Ri / T_Ri * 24 = 6315.94 m³ / zi = 263.16 m³ / h . T_Ri = 48h

Q^d₁ = K_p * K_s * Q_zi-max + K_p * K_s * Q_Ri =1.08*1.02*33347.4+1.08*1.02*263.16=

= 37025.38 m³ / zi

2.Rezervor - Retea de distributie

Q^d₂ K_p Q_orar-max K_p∑ Q_ii 1.08*1597.87+1.08*20=41934.96m³ / zi.

Verificare

Q^v₂ = a* K_p* K_s* Q_orar-max +3.6n* K_p* Q_ii +3.6(n-1) K_p* Q_ie = 0.7 * 1.08 *1.02 * *1597.87+3.6*2*1.08*0.005+3.6*1.08*0.006=29573.04 m³ / zi.

Q^v₂ = K_p* K_s* Q_orar-max +3.6 n * K_p * Q_ie = 1.08*1.02*1597.87+3.6*2*1.08*0.006=

= 1760.26 m³ / h = 42246.24m³ / zi.

Q^v₂ = 0.7* Q_orar-max+ K_p * n Q_ie = 0.7*1597.87+1.08*2*0.006=26844.52 m³ / zi.

ETAPA a III-a

Inmagazinarea apei

Continutul etapei:

-sa se dimensioneze instalatiile si constructiile de inmagazinare a apei considerand ca schema de alimentare este retea de distributie cu contrarezervor.

Se vor stabili:- amplasamentul rezervorului;

- capacitatea totala a rezervorului;

- forma, nr. si dimensiunile geometrice ale rezervorului;

- cotele absolute ale rezervorului.

1. Alegerea amplasamentului(schema nr.3)

La amplasarea rezervorului se au in vedere urmatoarele distante:

-20 m pana la locuinte sau blocuri;

-50 m fata de cladiri industriale, reteaua de canalizare sau reteaua de canalizare pentru ape uzate;

-200 m fata de depozite de gunoi, statii de epurare sau cimitire.

2. Dimensionarea capacitatii rezervorului

Se determina cunoscand legea de variatie a alimentarii si consumului in 24 ore.

Q=Q

3. Stabilirea formei,nr. si dimensiunilor geometrice ale rezervorului

-inaltimea utila:

-h= 3-4 m pentru rezervoare din beton armat cu V>250 m³

-h= 8-15 m pentru rezervoare din beton armat precomprimat

-inaltimea de siguranta:

-h_s=min 30 cm si reprezinta inaltimea dintre nivelul preaplinului si tavanul rezervorului

4. Determinarea cotelor absolute ale rezervorului

Pentru determinarea cotelor rezervorului se considera urmatoarele:

- inaltimea de acoperire cu pamant a rezervorului este functie de adancimea de inghet:

h_a= 0,8 ÷ 1,4 m

- inaltimea golurilor de aerisire ale rezervorului:

h_ga= 0,5 ÷ 0,7 m

- cota radier rezervor:

C_R= 135,00 m

Algoritmul de calcul

1. Determinarea capacitatii rezervorului

V_t= V_c+V_inc+V_a [m³]

-V=volumul maxim al valorii pozitive+volumul maxim al valorii negative din curba alimentarii:

V_c= + [m]

V_zimax= 1zi*Q_szimax [m³]

V_a= *V_zimax [m³]

A=*V [m]

C= [m³]

unde:

V_zimax - volumul de apa din ziua de maxim consum;

A,C - cantitatile orare de apa care alimenteaza si se consuma din rezervor;

V=volumul total de apa al rezervorului;

V=volumul de compensare al rezervorului;

V=volumul de incendiu;

V=volumul de avarie;

a,c -procentele orare ale alimentarii si consumului;

- este valoarea maxima din sirul volumelor din coloana 8;

- valoarea maxima din sirul volumelor din coloana 9;

OBS Coloana 10 se completeaza adunānd la coloana 8 si respectiv scazānd din coloana 9.

Se vor trasa curbele alimentarii,consumului si apei in rezervor.

2. Stabilirea formei,nr. si dimensiunilor geometrice ale rezervorului

Formule utilizate:

S= [m²]

L= 1.33*l [m]

V₁= [m³]

H= h_u+h_s [m]

l= [m]

unde: n- numarul de capacitati identice;

L,l- dimensiunile in plan ale rezervorului;

S- suprafata totala a cosurilor de aerisire;

3. Determinarea cotelor absolute ale rezervorului

Sa se dimensioneze inaltimea turnului unui rezervor de 300 m amplasat in centrul de greutate al retelei de distributie avand rolul de a mentine o presiune constanta in reteaua de distributie si de a satisface cerinta de apa la consumator.

C= C+H_b+h_re [m]

h=i*L

H_b= H_c+h_ri+h_b+p_s [m]

H_c= n_e*3 [m]

H=C [m]

unde: p=presiunea de serviciu;

H=pierderea pe bransament;

i =0,005-panta hidraulica medie;

L=lungimea de la rezervor pana in punctul de consum considerat;

C=cota radierului rezervorului;

C=cota terenului pe care se afla bransamentul;

H=presiunea necesara la bransament;

h=pierderea reala de sarcina;

H=inaltimea celui mai inalt robinet din constructia considerata;

h=pierderea de sarcina in instalatia interioara;

h=2 mHO

A = a/100* V_zi-max [mc]

C = c/100* V_zi-max [mc]

V_zi-max = 38570.34 [mc]

ETAPA a III-a

(Rezolvare)

I.

V_R= V_c+V_i+V_a= +552+8336.85 =15448.3m³

V_zimax = 1*Q_zimax= 33347.4 m³/zi = 1389.47m³/h

V_c= = m³

V_a = 0.25* Vs_zimax = 0.25*33347.4 = 8336.85 m³

II. S= [m²]

l= = 29 [m] V₁= = =

L= 1.33*l= 1.33*29= 39 m

H = h_u+h_s = 9.5m+0.3m = 9.8 m

ETAPA a IV-a

Calculul etapei de distributie

Continutul etapei

Sa se determine diametrul si pierderile de sarcina pe conductele retelei de distributie astfel incat sa se asigure debitele necesare si presiunile de serviciu necesare in toate nodurile retelei stiind ca alimentarea retelei se face gravitational din sursa subterana cu compensarea debitelor orare din contrarezervorul R,conform planului de situatie si tramei retelei de distributie.

Debitul de calcul: Q_c= Q_sorarmax [l/s]

Lungimile tronsoanelor Q si Q pe zone cu grad de dotare diferit sunt prezentate in tabelul 1:

Q= 40%Q_c;

Q= 60% Q.

Debitul aferent tronsonului

Calculul: q=; q

Q;

Q [l/s]

Verificare:

Unde: -q^A_s ,q^B_s =debitul specific zonei A sau B;

-Q_sorarmax^A,Q_sorarmax^B =debitul orar maxim uniform distribuit pe zonele A sau B;

-Q_aij =debitul aferent tronsonului ij;

-L_ij=lungimea aferenta tronsonului ij;

-∑L_ij =suma tronsoanelor aferente zonei A,B;

Calculul debitelui consumat in nod

Q_i = +Q   [l/s]

-Q_i =debitul din nodul curent;

- suma debitelor aferente de pe cele m tronsoane care concura in nodul curent;

-Q=debitul concentrat in nodul curent.

Calculul debitului tronsonului

1.Stabilirea numarul de sectiuni fictive:

F=I+(S-1)

unde: F - nr. de sectiuni fictive;

I - nr. de inele;

S - nr. surselor(=2-sursa+contrarezervor).

2.Stabilirea sensului de curgere al apei dupa sectionarea fictiva:

Q_ij =

Verificare:

Q_ij - debitul de calcul pe tronsonul ij:

Q_aij - debitul aferent pe tronsonul curent;

- suma debitelor aferente de pe tronsoanele din avalul tronsonului curent indicate de sensul de curgere al apei.

ETAPA a-IV-a

Rezolvare

Calculul retelei de distributie:

Q_sorarmax =1597.87mc/h=443 l/s

Q_sorarmax^A=0.4*443=177.2 l/s

Q_sorarmax^B=0.6*443=265.8 l/s

Q_szimax=33347.4mc/zi=385.96 l/s

Q_szimax^A=0.4*386 =154.4l/s

Q_szimax^B =0.6*386=231.6l/s

q^A_s = Q_sorarmax^A* ∑L _ij^A=154.4/3.6=42.88 [l/s*km]

q^B_s = Q_sorarmax^B* ∑L _ij^B =231.6/3.48=66.55[l/s*km]

q^AB_s =109.43[l/s*km]

Debitele consumate in noduri:

Q₁=( Q_1-2+ Q_1-11)/2=33.27 l/s

Q₂=(Q_1-2+ Q_2-3)/2=33.27 l/s

Q₃=(Q_2-3+ Q_4-3+ Q_12-3)/2=37.70 l/s

Q₄=(Q_3-4+ Q_5-4)/2=25.72 l/s

Q₅=(Q_4-5+ Q_6-5+ Q_13-5)/2=48.57 l/s

Q₆=(Q_5-6+ Q_7-6)/2=35.93 l/s

Q₇=(Q_6-7+ Q_8-7)/2=49.91 l/s

Q₈=( Q_6-7+ Q_13-8+ Q_7-8)/2=22.31 l/s

Q₉=(Q_8-9+ Q_10-9)/2=12.86 l/s

Q₁₀=(Q_9-10+ Q_11-10)/2=18.43 l/s

Q₁₁=(Q_10-11+ Q_12-11+ Q_1-11)/2=45.70 l/s

Q₁₂=(Q_11-12+ Q_3-12+ Q_13-12)/2=31.04 l/s

Q₁₃=(Q_12-13+ Q_5-13+ Q_8-13)/2=31.05 l/s

∑Q_i=426.76 l/s

Q_sorarmax=385.96 l/s

Debitele de calcul pe tronsoane:

Q_1-2 = Q_1-2/2+ Q_2-3+ Q_4-3+ Q_3-12+ Q_5-13+ Q_13-12+ Q_8-13=154.12l/s

Q_2-3= Q_2-3/2+ Q_4-3+ Q_3-12+ Q_5-13+ Q_13-12+ Q_8-13=120.85 l/s

Q_3-4= Q_3-4/2=12.86 l/s

Q_4-5= Q_4-5/2=12.86 l/s

Q_5-6= Q_5-6/2+ Q_5-4=45.01 l/s

Q_6-7= Q_6-7/2+ Q_7-8+ Q_8-9=44.96 l/s

Q_7-8= Q_7-8/2+ Q_8-9=20.01 l/s

Q_8-9= Q_8-9/2=7.78 l/s

Q_9-10= Q_9-10/2=7.99 l/s

Q_10-11= Q_10-11/2+ Q_9-10=28.63 l/s

Q_11-12= Q_11-12/2=16.41 l/s

Q_12-13= Q_12-13/2+ Q_5-13+ Q_8-13=50.16 l/s

Q_3-12= Q_3-12/2+ Q_5-13+ Q_13-12+ Q_8-13=70.29 l/s

Q_5-13= Q_5-13/2=16.41 l/s

Q_8-13= Q_8-13/2=8.20 l/s

Q_1-11= Q_1-11/2+ Q_11-12+ Q_10-11+ Q_9-10=90.73 l/s