Определение объемов расходуемой воды

ИСТОЧНИКИ СНАБЖЕНИЯ ВОДОЙ И ОБЪЕМЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ

Требования, предъявляемые к источникам водоснабжения

 

Оценка и прогноз мощности и качества источников водоснабжения являются ответственной задачей. Правильное ее решение гарантирует получение необходимых количеств воды в течение рассматриваемого периода эксплуатации с учетом предполагаемого роста водопотребления при соблюдении требований технологической и санитарной надежности.

Во все времена требования, предъявляемые к питьевой воде, сводились к тому, что­бы она не вредила здоровью потребителей. Требования к качеству воды, идущей на технологические нужды, чрезвычайно разнообразны. При этом происходит постоянное изменение нормативных требований, предъявляемых как к объему потребления, так и к качеству водных ресурсов. При оценке качества воды используются государственные стандарты «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора» (ГОСТ 2761-84), «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (СанПиН 2.1.4.1074-01) и другие нормативные документы.

От качества воды в источнике во многом зависят условия эксплуатации как очист­ных сооружений, так и систем подачи и транспортирования воды. Качество воды должно соответствовать требованиям потребителя или достигаться индустриальными методами технологии ее подготовки.

При выборе источника необходима оценка комплексного использования водных ре­сурсов всех видов, имеющихся в регионе. Поэтому при выборе источника водоснабжения вопрос целесообразности их размещения является одним из важнейших в ряде задач рационального водопользования.

Все используемые для целей водоснабжения источники могут быть разделены на две группы: поверхностные - реки, озера, водохранилища, моря; подземные - артезианские и грунтовые воды. Трудности в обеспечении потребителей водой во многом возникают из-за неравномерности распределения как водных ресурсов по территории страны, так и самих потребителей и пользователей воды. Кроме того, существенны колебания во времени объемов водных ресурсов, пригодных для использования.

Характеристика источников водоснабжения

 

При количественной оценке водных ресурсов используют два понятия: статические (вековые) запасы и возобновляемые водные ресурсы. При современных климатических условиях вековые запасы считаются постоянными.

Возобновляемые водные ресурсы изменяются во времени. В результате круговорота воды и водообмена между океаном и сушей они ежегодно восстанавливаются. Суммарный годовой сток рек определяет ве­личину возобновляемых водных ресурсов.

Потребность в воде народного хозяйства в основном удовлетворяется за счет возобновляемых ресурсов поверхностных и подземных вод.

Реки.

Речной сток формируется под влиянием всего комплекса природных условий -климата, рельефа, почвенного и растительного покрова и др. Основным фактором, влияющим на величину стока, являются атмосферные осадки.

По преобладающему источнику питания и основной фазе водного режима реки страны делятся на три группы: с весенним половодьем, обусловленным таянием снегов на равнинах и невысоких горах; с весенне-летним половодьем, формирующимся в основном за счет таяния сезонных и весенних снегов и ледников в горах; с паводковым режимом, вызванным дождевыми осадками.

Реки характеризуются изменчивостью состава воды во времени. Он зависит от ряда факторов: изменения погодных условий, неоднородности состава солей в горных породах и почвах, слагающих русла; воздействия растительности и животных организмов, наличия растворенного кислорода и т.д. Они подразделяются на три гидрохимических класса:

•гидрокарбонатные;

• сульфатные;

• хлоридные.

По минерализации реки классифицируют следующим образом: малой (до 200 мг/л); средней (200-500 мг/л); повышенной - (500-1000 мг/л) и высокой - (свыше 1000 мг/л) минерализации.

Озера.

На гидрохимический состав озер значительное влияние оказывают их размеры, глу­бина, конфигурация и замедленный водообмен. Они влияют на температурную стратификацию, неоднородность химического состава по глубине, интенсивность биологических процессов, газовый состав воды, концентрацию биогенных веществ, перемешивание. Химический состав воды в озерах зависит от состава воды рек и подземных источников, их питающих. По минерализации озера принято относить к одной из следующих трех групп: пресные (не более 1 г/кг); солоноватые (1-35 г/кг); соленые (более 35 г/кг). В засушливых районах, где наблюдается повышенное испарение, озера имеют более высокую минерализацию, чем озера, расположенные в зоне избыточного увлажнения.

Водохранилища аккумулируют сток половодий и паводков. Они позволяют ис­пользовать его в межень. При их помощи речной сток становится более равномерным как в течение года, так и от года к году.

Водохранилища существенно увеличивают объем водных ресурсов, доступных для использования, повышают долю стока для обеспечения потребностей в воде народного хозяйства, в том числе и водоснабжения..

Благодаря использованию водохранилищ имеется возможность решения ряда на­роднохозяйственных задач: повышение надежности водоснабжения, снижение концентрации загрязняющих веществ в реках в результате разбавления стока, создание условий для гидроэнергетического строительства, борьба с паводками, улучшение условий судоходства, рыборазведения, рекреации и др.

Водохранилища, создаваемые в бассейне рек, увеличивают объем статических запа­сов вод в руслах, но уменьшают интенсивность водообмена в речных системах. Это отрицательно сказывается на состоянии качества воды. Их создание связано со значительными потерями земельных ресурсов из-за затопления земель. Они могут оказывать негативное влияние на гидрологический режим в верхнем и нижнем бьефах гидроузла, на водные и наземные экосистемы, хозяйственные объекты, а также социальные усло­вия жизни людей.

Гидрохимический режим водохранилищ устанавливается через некоторое время по­сле их заполнения, когда произойдет разложение растительности, загрязнений и т.п., оставленных на месте их устройства. Вода в них обогащена минеральными и органиче­скими веществами, ухудшающими ее физические свойства, а также их санитарное со­стояние и кислородный режим. В водохранилищах развиваются планктон и высшая водная растительность, повышается температура воды на поверхности, увеличивается испарение влаги с поверхности, возникает температурная стратификация, уменьшается количество взвешенных веществ в воде. Изменение химического состава в них происходит в более узких пределах, чем в реках.

Моря при отсутствии пресных вод могут служить источником водоснабжения для целей питьевого и промышленного водоснабжения. На йодный, термический, ледовый и гидрохимический режимы на материковой отмели морей воздействует сток крупных рек северной части европейской территории и особенно рек Сибири.

К особенностям морской воды следует отнести: значительную минерализацию, однородность и постоянство химического состава. Минерализация морской воды в сред­нем составляет 32-35 г/кг.

Роль подземных вод в общем балансе водопотребления как в нашей стране, так и за рубежом постоянно возрастает. Возможность рационального отбора подземных вод зависит не только от количества воды, находящейся в водонос­ных горизонтах, но и от фильтрующих свойств водовмещающих пород. Количественные категории подземных вод определяются рядом показателей, среди которых наиболее значимыми являются:

• естественные запасы (статические и вековые запасы) - объем гравитационной, во­ды, заключенный в порах и трещинах водовмещающих пород;

• естественные ресурсы (динамические запасы) - величина питания водоносного горизонта в гидрогеологических условиях, не нарушенных эксплуатацией подземных вод;

• эксплуатационные запасы или эксплуатационные ресурсы - количество подземных вод, которое может быть получено рациональными в технико-экономическом отношении способами без ухудшения качества воды в течение всего расчетного срока водопотребления.

ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ

Виды потребления воды

 

Первоочередной задачей при создании систем водоснабжения является нахождение объемов воды, подаваемых потребителям. Для нахождения суммарных расходов используемой воды требуется более полный учет всех абонентов. Городская или поселковая система водоснабжения подает воду на различные нужды абонентов.

Все виды потребления воды сводятся к нескольким основным категориям.

К первой категории относится хозяйственно-питьевое потребление воды. Оно связано с жизнедеятельностью людей в период их нахождения в домашних условиях, а также в общественных зданиях.

Ко второй категории относится потребление воды в коммунально-бытовом секторе. К коммунально-бытовому сектору относятся все потребители (объекты), которые не входят в жилищно-коммунальный сектор и не являются промышленными предпри­ятиями.

К третьей категории относится потребление воды в технологических процессах производств.

Четвертая категория предусматривает использование воды для целей пожаротушения.

Кроме того, имеет место расходование воды на собственные нужды самой системы водоснабжения. Например, для целей промывки трубопроводов перед пуском их в эксплуатацию, промывки фильтров и т.п.

Учет всех видов потребления невозможен без учета требований к качеству используемой воды для различных- нужд и степени централизации системы водоснабжения. Если для хозяйственно-питьевых нужд требуется вода, отвечающая определенным санитарно-гигиеническим свойствам, определяемым государственным стандартом на питьевую воду, то для других потребителей эти требования могут носить специфический характер. Требования к воде для хозяйственно-бытовых нужд, как правило, отвечают требованиям к качеству питьевой воды. В настоящее время для полива территорий и зеленых насаждений в большинстве городов используется вода питьевого качества. Очевидно, экономически целесообразно применять для этих целей воды другого качества, разрешенные к использованию органами Минздрава.

Многообразие условий использования воды в производстве обусловливает и многообразие требований к ее качеству.

В общем случае вода, используемая в технологических процессах, не должна: ухудшать качества выпускаемой продукции и нарушать технологический режим эксплуатации оборудования; оказывать агрессивное воздействие на трубопроводы и оборудование водоснабжения и водоотведения; способствовать развитию биологических обрастаний (бактерий, водорослей, инфузорий, червей, коло­враток, грибков и т.п.); создавать опасность для здоровья человека; вызывать загрязне­ния воздушного бассейна.

Указанные условия заставляют задуматься о возможности и целесообразности использования воды питьевого качества для технологических нужд производства.

Существуют производства, предъявляющие более высокие требования к качеству воды. Так, вода для паросиловых установок должна иметь очень низкое солесодержание; текстильные производства не допускают содержания в используемой воде железа и т.п. Для ряда производств необходима вода такого качества, которое не может обеспечить ни один природный источник водоснабжения.

В системах противопожарного водоснабжения вода используется для обеспечения пожарной безопасности людей, технологического оборудования, материальных ценностей, а также зданий и сооружений.

Вода для целей пожаротушения не должна содер­жать механические примеси, загрязняющие элементы противопожарной системы, а также химические вещества, отрицательно влияющие на эффект использования воды. Вода питьевого качества отвечает этим требованиям. Однако это не означает, что вода иного качества не может быть использована для указанных целей. Очевидно, что для собственных нужд системы водоочистных комплексов (промывка трубопроводов и т.п.) должна использоваться вода питьевого качества.

 

Определение объемов расходуемой воды

Первоочередной задачей проектирования системы водоснабжения является опреде­ление количества воды, которое она должна подавать. Для этого необходимо знать перечень и количество всех потребителей, получающих воду от рассчитываемой системы водоснабжения. В городах и поселках, как правило, устраивается объединенная хозяй­ственно-противопожарная система водоснабжения. Этой же системой подается вода на хозяйственно-питьевые нужды промышленных предприятий, расположенных в черте города, а также на производственные нужды производств, потребляющих воду питье­вого качества в силу технологической необходимости или экономической целесооб­разности.

При отсутствии самостоятельной системы поливного водопровода (вследствие невозможности ее устройства или экономической неэффективности) вода для мойки улиц и полива зеленых насаждений подается также объединенной системой.

При проектировании системы водоснабжения промышленной зоны или отдельного объекта, не имеющих связи с городским водопроводом, необходимо учесть все виды потребления воды, существующие на их территории. Эти системы рассчитываются самостоятельно. Целесообразность устройства таких систем определяется из условия технологической, экономической и экологической целесообразности, а также требова­ний рационального использования водных ресурсов.

Для правильного расчета систем водоснабже­ния необходимо, знать очередность развития объекта и соответствующее этим очередностям водопотребление. На рис. 1 приведена предпо­лагаемая кривая 2 роста водопотребления, отве­чающая развитию всех составляющих структур снабжаемого водой объекта, а также ломаная ли­ния 1, характеризующая рост очередей развития системы водоснабжения.

Рост водопотребления в городе во времени происходит вследствие увеличения численности населения, повышения степени благоустройства, развития промышленности и т.д.

Линия 1 определяет максимальную произво­дительность системы за расчетный период

t = t_K-t_A,

где t_H - начальный момент пуска новых сооружений; t_K - момент окончания срока расширения или реконструкции.

Водопотребление, соответствующее конечному моменту рассчитываемой очереди развития, определяется точкой пересечения линий 1 и 2.

Расчетный расход воды каждого из потребителей определяется на основании норм, получаемых путем обработки статистических данных о фактическом потреблении или технологическим расчетом. Нормы периодически пересматриваются с учетом измене­ний, происходящих в технологии производств, эффективности санитарно-технического оборудования, комфортности жилища, плотности его заселения, тарифов на воду и др.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения по объекту в целом зависит от ряда факторов. Зная расход, приходящийся на 1 чел/сут, который носит название удельного хозяйственно-питьевого водопотребления, можно определить суточное потребление воды. Оно будет тем больше, чем больше число жителей в населенном пункте.

Удельное водопотребление учитывает количество воды, потребляемое 1 чел. на хо­зяйственно-питьевые нужды не только дома, но и в общественных зданиях. Оно зави­сит от степени благоустройства районов жилой застройки. Очевидно, что при более комфортабельных условиях удельное потребление воды выше.

 

Рис. 1.4. График роста водопотреб­ления Q и очередей развития систем водоснабжения

 

В значительной мере на него влияют климатические условия (в районах с жарким климатом воды потребляется больше, чем в холодных районах), а также местные условия, качество воды, этажность застройки. Определить удельное водопотребление можно путем анализа фактических данных о расходовании воды в действующих системах водоснабжения, а также на ос­нове санитарных и других требований.

При проектировании систем водоснабжения населенных пунктов удельное среднесуточное (за год) водопотребление на одного жи­теля определяют по СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооруже­ния» (табл. 1.1).

Таблица 1.1

 

Степень блаугоустройства районов жилой застройки	Удельные среднесуточное хозяйственно- питьевое водоснабжение в населенных пунктах на одного жителя (за год) qж л/сут
Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией: без ванн с ваннами и местными водонагревателями с централизованным горячим водоснабжением	125-160 160-280   280-350

 

 

Для районов, где водопользование предусмотрено из водоразборных колонок, удельное среднесуточное водопользование на одного жителя принимается равным 30-50 л/сут.

Количество воды на нужды местной промышленности, обслуживающей население продуктами, и неучтенные расходы допускается принимать в размере 10-20% суммарного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта.

В том случае, если в городе число жителей более 1 млн. чел., удельное водопотребление допускается увеличивать, но для этого требуется согласование с органами Государственного надзора. Выбирая норму водопотребления, необходимо предусматривать мероприятия по сокращению утечек в системе и нерационального расходования воды в зданиях. К ним следует отнести организацию зонирования системы, улучшение се эксплуатации, регулирование давления и т.п.

Расход воды на производственные и бытовые нужды промышленных пред­приятий.

Расходы воды на технологические нужды зависят от вида производства, при­нятого технологического процесса, вида системы водоснабжения, качества воды и т.д.

Расходы воды на производственные нужды определяют по удельным нормам водопотребления на единицу продукции. Эти нормы задаются на основе технологических расчетов работниками той или иной области промышленности. Они назначаются из условия применения наиболее прогрессивных технологий, предусматривающих маловодные про­цессы, устройство оборотных и замкнутых систем водоснабжения.

В соответствии с существующими нормами, расход воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих во время их пребывания на производстве учитывается дополнительно к тем хозяйственно-питьевым расходам, которые рассматривались выше.

Они зависят, как от численности работающих, так и от вида производства. Их значения определяются в соответствии со СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Кроме того, на произ­водствах, требующих определенного режима, вода расходуется на прием душа.

Расход воды на поливку и мойку улиц и площадей, а также на поливку зеле­ных насаждений зависит от размеров поливаемых площадей, способа поливки, типа покрытий и т.п.

В СНиП 2.04.02-84 предусмотрены следующие удельные нормы рас­хода воды, л/м², на одну мойку или одну поливку:

механизированная мойка усовершенствованных

покрытий проездов и площадей 1,2 -1,5

механизированная поливка усовершенствованных

покрытий проездов и площадей 0,3-0,4

поливка вручную (из шлангов) усовершенствованных

покрытий тротуаров и проездов 0,4-0,5

поливка городских зеленых насаждений 3-4

поливка газонов и цветников 4-6

 

При отсутствии данных о площадях по видам благоустройства удельное среднесуточное за поливочный сезон потребление воды принимается равным 50-90 л/сут в расчете на одного жителя. При назначении нормы поливки учитывают климатические условия, мощность источника водоснабжения, степень благоустройства населенных пунктов и другие местные условия. Число поливок в зависимости от климата принимается равным 1 -2 в сутки.

Расход воды на тушение пожара зависит от характера развития пожара и условий подачи воды в очаг горения. Чем выше пожарная опасность объекта, тем больше требуется воды для тушения пожара. Подавая в очаг пожара значительное количество воды, можно ликвидировать его в течение короткого промежутка времени. Однако для строительства водопроводов, рассчитанных на пропуск большего количества воды, необходимы значительные материальные средства. Поэтому расход воды для тушения пожаров назначают в зависимости от пожарной опасности объекта и его значимости.

Расходы воды для тушения пожара приведены в нормативных документах (СНиП 2.04.02-84). Они составлены на основании обработки статистических данных о фак­тических расходах воды с учетом создания требуемых условий тушения пожаров на различных объектах. Расход воды для тушения пожаров в населенных местах зависит от численности населения и характера застройки (табл. 1.2).

 

Таблица 1.2

Число жителей в населенном пункте, тыс. чел.	Расчетное число одновременных пожаров	Расход, л/с, на один пожар (независимо от огнестойкости здания) при высоте застройки
до двух этажей включительно	три этажа и более
до 1		- - - - - - - -

 

 

Продолжительность тушения пожара в большинстве случаев принимается равной 3 ч. Расход воды для наружного пожаротушения в производственных зданиях с фонарями и в зданиях шириной до 60 м без фонарей зависит от объема здания, степени огнестойкости его строительных конструкций, а также категории пожарной опасности производства, размещенного в здании (табл. 1.3). Норма расхода воды, для наружного пожаротушения в производственных зданиях без фонарей шириной 60 м и более, не­сколько иная (табл. 1.4).

Таблица 1.3

Степень огнестойкости зданий	Категория производства по пожарной опасности	Расход воды, л/с на один пожар при обьеме здания, тыс. м3
до 3	более 3 до 5	более 5 до 20	более 20 до 50	более 50 до 200	более 200 до 400	более 400
I и II	Г,Д,Е, А,Б,В
III	Г,Д, В						- -	- -
IV и V	Г,Д, В					- -	- -	- -

 

Степень огнестойкости зданий	Категория производства по пожарной опасности	Расход воды, л/с на один пожар при обьеме здания, тыс. м3
до	от 50 до 100	от 100 до 200	от 200 до 300	от 300 до 400	от 400 до 500	от 500 до 600	от 600 до 700	от 700 до 800
I и II	А,Б иВ Г,Д иЕ

 

Число одновременных пожаров на промышленном предприятии определяется в зависимости от занимаемой ими площади. При площади предприятия до 150 га в расчете предполагается возможность возникновения одного пожара и двух пожаров - при большей площади.

Для крупных промышленных предприятий (например, нефтепере­рабатывающие и химические комбинаты.) создаются самостоятельные системы водоснабжения, не связанные с городскими водопроводами.

Расход воды на наружное тушение пожаров в таких случаях определяется в соответствии с Противопожарными техническими условиями строительного проектирования (ПТУСП).

Противопожарные водопроводы этих предприятий обычно рассчитывают исходя из условия подачи воды в пожарные автомобили, подачи воды пожарными гидрантами и лафетными стволами, а также тушения пожаров внутри зданий с помощью внутренних пожарных кранов и стационарных систем водяного или пенного тушения.

Суммарный суточный расход воды, определяемый по отдельным категориям водо-потребления, зависит от вида и числа потребителей, снабжаемых водой рассчитываемой системой водоснабжения.

 

Режим потребления воды

 

Определенный по нормам средний суточный за год расход воды населенным пунктом или промышленным предприятием дает лишь общую характеристику масштабов водопотребления рассматриваемого объекта.

Режим потребления воды на хозяйственно-питьевые нужды населением является в значительной мере случайным и мало поддающимся управлению процессом.

Поэтому для возможности получения достаточно точного и экономичного проектного решения системы водоснабжения необходимо знать расчетные графики потребления воды населением.

Потребление воды на хозяйственно-питьевые нужды неравномерно как в течение года, так и в течение суток. Наблюдаются изменения расхода: сезонные, вызванные изменением температуры и влажности воздуха, недельные, обусловленные особенностями жизнедеятельности людей в различные дни недели, а также суточные.

Последние характеризуются неравномерностью потребления воды в отдельные часы суток, что в значительной мере зависит от степени благоустройства и изменения давления в водопроводной сети.

Изменение часовых расходов может вызываться и такими случайными факторами, как показ популярных телепрограмм, спортивных мероприятий и т.п. Значительное влияние на режим водопотребления оказывает социальный и демографический состав населения.

Для получения указанных графиков необходим ряд наблюдений за потреблением воды в населенных пунктах, близких по численности населения, климатическим условиям, санитарно-техническому благоустройству районов жилой застройки, демографическому составу.

Пути подхода к изучению процесса водопотребления населением зависят от типа решаемых задач.

Требования к информации об изменении часовых расходов воды могут быть различны.

Прогноз режима водопотребления необходим для определения таких величин, как водопотребление, регулирующие объемы воды в емкостях, затраты энергии на транспортирование воды и др.

В этом случае необходимо, чтобы сведения о расходах характеризовали всю совокупность их значений, ожидаемую в расчетном году.

При эксплуатации системы водоснабжения, особенно при функционировании АСУ, а также для расчета систем подачи и распределения воды необходим прогноз расходов на короткие периоды (несколько часов, суток).

В этом случае помимо ожидаемых расходов нужно знать и ожидаемое время появления того или иного расхода, т.е. требуется прогноз графика часовой неравномерности водопотребления. Эти графики должны служить основой для решения задач управления: оптимального распределения нагру­зок между источниками питания, выбора работающих агрегатов и т.п.

Методы разработки графиков неравномерности можно разделить на эмпирический, аналитический, статистический и вероятностный методы моделирования.

Эмпириче­ские методы получения графиков неравномерности водопотребления наиболее просты и наглядны. Широко распространенным методом является получение графика для отдельного объекта путем осреднения ординат, полученных в различные дни наблюдений.

Недостатком этого графика является «сглаживание» часовых расходов, в том числе и «пиковых» расходов из-за их несовпадения в различные дни и часы.

Существует способ построения типового графика объекта с предварительным ранжированием в порядке возрастания ординат исходных графиков. При использовании графиков за п суток ранжированный ряд разделяется на 24 части по п членов в каждой и часовые расходы в каждой из них усредняются. Затем производится обратная расстановка расходов по часам суток так, чтобы их номера совпадали с номерами часов, полученными при ранжировании обычного усредненного графика.

Простейшим типом такого графика является условный трехступенчатый график, характеризующийся только минимальным, средним и максимальным режимами водопотребления. Он разрабатывается из условий:

q_чmin·T_чmin+ q_чm·T_m+ q_чmax·T_чmax= q_чm·24

T_чmin+ T_m+ T_max= 24

где q_чmim q_чm, q_чmах - соответственно минимальный, средний и максимальный часовые расходы; T_min, T_m, T_max - соответственно время продолжительности минимального, среднего и максимального режимов водопотребления.

Аналитические методы заключаются в математическом описании ранжированного ряда часовых расходов в течение суток.

Для упрощенного аналитического описания часовых расходов воды дано предложение перейти к понятию «расчетного режима во­допотребления». Расчетный режим водопотребления является упрощенным математи­ческим описанием всей упорядоченной (ранжированной в порядке возрастания) сово­купности часовых расходов, ожидаемых в расчетном году работы системы. Иными словами, это функция распределения вероятности часовых расходов. Она может быть получена в результате анализа обширных данных о фактических режимах водопотребления. Расчетный режим водопотребления определяется формулой вида:

q = q_чm ·K_OЧ ·T^Ко.ч-1

где q - часовой расход воды в момент времени Т;

q_чm - средний за рассматриваемый период (год) часовой расход воды;

К_ОЧ - коэффициент общей часовой неравномерности;

T^Ко.ч-1 - текущее время, которое выражается в долях общего периода водопотребления и изменяется от 0 до 1.

В этой формуле коэффициент К_оч не относится к каким-либо конкретным суткам, а определяется из всего ряда часовых расходов за рассматриваемый период (год). Он определяется с заданной степенью обеспеченности.

Под обеспеченностью понимается вероятность появления случайных расходов, не превышающих заданного значения. Так, если значение К_оч задано с 98%-ной обеспеченностью, то это означает, что вероятность его превышения в течение рассматриваемого периода равна 0,02. Обеспечен­ность должна задаваться на основании требований по обеспечению определенного уровня надежности систем водоснабжения.

Приведенное аналитическое описание расчетных режимов водопотребления может быть использовано для долгосрочного прогнозирования при проектировании.

Для этого достаточно иметь прогноз двух величин - среднего часового расхода q_чm в расчетном году работы системы и коэффициента К_оч. Значения q_чm определяются в зависимости от принятого для системы удельного среднесуточного водопотребления q_ж и ожидаемой численности населения.

Величина К_оч определяется при обработке данных экспериментального изучения фактического водопотребления населением.

Статистический метод позволяет охарактеризовать суммарное действие всех случайных факторов. Использование этого метода основано на представлении часового расхода воды как о независимой случайной величине. При этом не учитываются корреляционные связи между значениями часовых расходов в реальных графиках.

Непосредственное изучение вероятностного характера последовательных случайных изменений часовых расходов воды во времени обеспечивается применением методов вероятностного моделирования (теории случайных процессов и случайных импульсных потоков).

С их помощью могут быть получены прогнозы, отличающиеся оп­ределенностью и точностью. Это подтверждается опытом использования указанных методов при изучении электрических нагрузок. Из-за сложности методов вероятностного моделирования их использование в инженерной практике можно считать обоснованным при прогнозировании режимов работы систем подачи и распределения воды в процессе оперативного управления.

На рис. 1.2 приведен график суточного водопотребления на хозяйствен­но-питьевые нужды населения за год. Площадь S, ограниченная осями коор­динат и волнистой линией, определяет годовое потребление воды (100%). Отношение площади S к числу дней в году (365) соответствует среднесуточному за год расходу Q_cym.т - S/365.

Удельное водопотребление q_ж определяется отношением Q_cym.т./N_ж,

где N_ж, число жителей в данном населенном пункте. Тогда общий среднесуточный расход Q_сут.т м³ /сут, на хозяйственно-питьевые цели определяется по формуле

Q_сут.т =Σ q_жi·N_жi /1000.

где q_жi - удельное водопотребление, л/сут, принимаемое по СНиП 2.04.02-84*; N_жi -расчетное число жителей в районе жилой застройки на конец, рассчитываемой очереди развития.

В этой формуле q_жi и N_жi принимаются для отдельных районов города с разной степенью санитарно-технического оборудования зданий.

Для проектирования системы водоснабжения сведений о среднесуточном водопотреблении недостаточно. Система должна обеспечивать потребности населения в любой момент времени, в том числе и в сутки максимального водопотребления. Для определения расходов воды в городе в различные сутки года, по данным среднесуточного за год расхода воды, необходимо знать коэффициенты суточной неравномерности водопотребления К_сут. Они могут быть получены по графикам суточного водопотребления (рис. 2).

 

 

Коэффициенты суточной неравномерности соответствуют:

 

наибольший К_сут.max = Q _сут.max / Q _сут.m > 1

 

наименьший K_cym.min = Q _сут.min / Q _сут. < 1

Действующими нормами коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни, режим работы, степень благоустройства, изменение водопо­требления по сезонам года и дням недели, принимается равным:

K_cym.max= 1,1- 1,3; K_cym.min = 0,7- 0,9.

Расчетные суточные расходы воды являются основой для расчета всех элементов водоснабжения.

Как уже указывалось при расчете систем подачи и распределения воды, помимо изменений потребления воды по дням в течение года необходимо учитывать изменения водопотребления в отдельные часы расчетных суток.

Данные СНиП 2.04.02-84, полученные на основании опыта эксплуатации и анализа колебаний расходов воды в течение суток для реальных систем, позволяют приближенно определить максимальные q_ч.max и минимальные q_ч.min расчетные расходы воды по формулам:

для суток наибольшего водопотребления максимальный часовой расход

q_ч.max= K_ч.max· Q _сут.max /24

для суток наименьшего водопотребления минимальный часовой расход

q_ч.min= K_ч.min· Q _сут.min /24

где К_ч.тах и К_{ч min.}- максимальный и минимальный коэффициенты часовой неравномерности водопотребления.

Коэффициенты часовой неравномерности хозяйственно-питьевого водопотребления населенных пунктов определяют по следующим формулам:

K_ч.max=α _max·β _max

K_ч.min=α _min·β _min

 

Коэффициент α учитывает степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия. Он принимается равным:

α _тах = 1,2- 1,4; a_min = 0,4 -0,6.

Коэффициент β учитывает влияние численности населения объекта.

С ростом населения неравномерность водопотребления уменьшается. Ниже приводятся значения коэффициентов β_тах и β_min в зависимости от числа жителей N:

N, тыс. чел.	до 0,1	0,15	0,2	0,3	0,5	0,75		1,5	2,5
βтах

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: