Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
А.М. Калякин, Т.Н. Сауткина, Е.В. Чеснокова
Гидравлика.
Водоснабжение.
Водоотведение
Учебно-методическое пособие
для студентов направления 08.03.01 «Строительство»
всех форм обучения
Саратов 2015
ВВЕДЕНИЕ
Задачник содержит сборник задач для студентов обучающихся по направлению «Строительство» для всех профилей и всех форм обучения, изучающих дисциплину «Водоснабжение и водоотведение с основами гидравлики». Данный задачник предназначен для занятий с преподавателем и самостоятельной работы студентов, а так же может служить, как задание для студентов заочного обучения при выполнении контрольных работ.
Особое внимание студенты должны уделить пониманию физической сущности явлений и процессов, теоретических основ курса и поэтому не должно быть простого механического запоминания формул.
Гидравлика изучает законы равновесия и движения капельных жидкостей. Для ее усвоения необходимо иметь представление об основных законах и уравнениях физики, теоретической механики, владеть методами математического анализа. Знание законов гидравлики необходимо для решения многих задач водоснабжения, водоотведения, санитарной техники и строительного дела. Расчет различных трубопроводов, конструирование гидравлических машин, расчет отопительных и вентиляционных устройств требует глубокого понимания законов гидравлики. Знание гидравлики позволит студентам сознательно и творчески подойти к изучению специальных дисциплин и в будущей инженерной практике даст возможность самостоятельно решать многие задачи.
Задачи разработаны по тематике и уровню сложности, их решение позволяет более глубоко освоить лекционный материал. Структура задачника отражает тематическое содержание и последовательность изучения основных разделов дисциплины. Цель предлагаемых задач – закрепить и расширить теоретические сведения о законах гидравлики, технологических процессах водоснабжения и водоотведения, развивать у студентов способности к комплексной оценке показателей различных систем водоснабжения и водоотведения.
I. ВОДОСНАБЖЕНИЕ
Водоснабжение являются важнейшей санитарно-технической системой, которая обеспечивает нормальную жизнедеятельность населения и всех отраслей народного хозяйства страны.Системы водоснабжения – это комплекс сооружений, ктрорые предназначены для снабжения потребителей водой в необходимых количествах, требуемого качества и под требуемым напором. Системы состоят из водозаборных сооружений из источника водоснабжения, ее дальнейшей обработки, перекачки воды к потребителю и сооружений для ее хранения.Расчетные расходы воды определяют с учетом числа жителей населенного места и норм водопотребления. Нормой хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных местах называют количество воды в литрах, потребляемой в сутки одним жителем на хозяйственно-питьевые нужды. Норма водопотребления зависит от степени благоустройства зданий и климатических условий.НАСОСЫИ НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
, кВт; 
, кВт; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
;
–лошадиные силы; 
; 
– формулы подобия;
, кВт; 
; 
– коэффициент быстроходности;
для насосов типа «Д»: 
;
для бензина:
Задача 1.1. Определить предельную высоту установки насоса над поверхностью воды в колодце 
(рис. 1). Насос перекачивает воду с температурой 
= 20 °C. в количестве 
. Длина всасывающего трубопровода 
; его диаметр 
= 200 мм. Коэффициент гидравлического трения 
= 0,035. Коэффициенты местных сопротивлений: 
= 0,3; 
= 0,4; 
= 3.
Рис. 1. Схема насосной установки
| № варианта | ||||||||||
| , л/с
| ||||||||||
| , м
|
Задача 1.2. Определить напор насоса проектируемой насосной установки и подсчитать потребляемую мощность, если геометрический напор 
(рис. 2), диаметр трубопровода 
= 150 мм, длина трубопровода 
, производительность насоса , полный КПД насоса 
. Коэффициент гидравлического трения = 0,035. Коэффициенты местных сопротивлений: = 10,0; = 0,3; 
= 4,5. Насос перекачивает воду с удельным весом 
= 1 г/см3.
Рис. 2. Схема насосной установки
| № варианта | ||||||||||
| , м
| ||||||||||
| , м
| ||||||||||
| , л/с
| ||||||||||
|
| 0,8 | 0,76 | 0,78 | 0,7 | 0,72 | 0,74 | 0,76 | 0,78 | 0,8 | 0,82 |
ВОДОПРОВОДНЫЕ СЕТИ
Коэффициенты суточной неравномерности:
; 
= 1,1…1,3
; 
= 0,7…0,9
Коэффициенты часовой неравномерности:
,
где 
– зависит от степени благоустройства зданий, = 1,2…1,4; 
– зависит от числа жителей, = 1 при 
≥ 1 млн.чел.;
; 
= 0,2…0,4.
Среднесуточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды:
; 
Часовой максимальный расход: 
.
Секундный максимальный расход: 
.
Расход воды для поливки зеленых насаждений: 
.
Потери напора на участке сети:
; 
,
где 
– удельное сопротивление 1 погонного метра.
Пьезометрическая отметка в точке, м:
; 
;
где 
– отметка поверхности земли, м.
.
Необходимая емкость водонапорной башни (ВБ): 
,
где 
– аккумулирующая емкость ВБ; 
– емкость для хранения неприкосновенного запаса воды для пожара.
Высота ВБ:
,
где 
– разница отметок поверхностей земли 1 и 2 точек; 
– потери напора от точки 1 до точки 2.
Расчётный суточный расход на хозяйственно-бытовые нужды 
, м3/сут, и расход на пользование душами 
, м3/сут, рабочих промышленных предприятий определяются согласно требованиям СНиП 2.04.01-85 и СНиП 2.09.02-85.
Считают, что расход воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих на производстве, а также расход воды на приём душей в течение года не изменяются, т.е. коэффициент суточной неравномерности водопотребления принимают равным 1.
Расход воды на производственные нужды промышленных предприятий Qпр, м3/сут, принимается на основании технологических данных. Для предварительных расчётов водопотребления на производственные нужды могут использоваться удельные нормы расхода воды на единицу продукции на различных промышленных предприятиях, полученные из опыта эксплуатации.
Суммируя все вышеперечисленные расходы воды, можно определить полный максимальный суточный расход воды, Q max, м3/сут, в городе
.
Задача 1.3. В соответствии со схемой движения потоков воды (рис. 3) определить расход 
и 
, если 
, 
. Материал труб везде одинаков.
Рис. 3. Схема движения потоков воды
| № варианта | ||||||||||
| 0,81 | 0,82 | 0,83 | 0,84 | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,9 |
 , л/с
|
Задача 1.4. Уровень воды в водонапорной башне на 
выше уровня воды в РЧВ. Определить необходимый напор насосов насосной станции 2 подъема, подающей воду с расходом по 2 стальным водоводам диаметром = 700 м. Длина водовода – . Потери во всасывающих водоводах, насосной станции 2 подъема и водомере – 
.
| № варианта | ||||||||||
|
| ||||||||||
| , л/с
| ||||||||||
| , км
| 4,5 | 5,5 | 4,5 | 5,4 | 4,5 | |||||
| , м
| 2,5 | 3,5 | 3,5 | 2,5 | 3,5 |