РЕЖИМ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ

Расходование воды в населенных местах и на предприятиях неравномерно. Оно изменяется в течение года, суток часов. Неравномерность водопотребления в населенных местах зависит от численности населения и степени благоустройства. Так, в больших городах неравномерность водопотребления меньше, чем в городах с небольшим населением. Это объясняется тем, что с увеличением численности потребителей сглаживаются колебания водопотребления, и разница между максимальным и средним водопотреблением уменьшается.

Неравномерность водопотребления выражают графики, на которых по оси абсцисс откладывается время в часах, а по оси ординат - расход воды в процентах от полного суточного расхода. Средний часовой расход воды Q_сут.ср применительно к графикам водопотребления равен 4,17 % (определяют делением 100 % на 24 ч сут).

При расчете режимов работы системы водоснабжения (насосно-системного оборудования, регулирующих емкостей и др.) по графикам водопотребления для каждой категории потребителей, получающих воду из водопровода, строим суммарный график водопотребления и находим часовые (секундные) расходы воды в целом и по отдельным группам потребителей.

Подобные графики режима водопотребления составляют на основании информации о действующих системах, близких к проектируемой системе по условиям климата, численности населения, степени благоустройства. Это дает возможность получить предельные расчетные часовые расходы для суток наибольшего и наименьшего водопотребления.

Отношение суточного расхода в дни наибольшего водопотребления Q_{сут.макс} к среднему суточному расходу Q_сут.ср определяется коэффициентом суточной неравномерности водопотребления:

. (11.12)

Отношение расхода воды в час максимального водопотребления Q_ч.макс к среднему часовому расходу Q_ч.сут называют коэффициентом часовой неравномерности водопотребления:

. (11.13)

Графики расхода воды по часам представляют собой диаграммы, в которых отражена динамика отбора воды потребителями в течение суток. Расход воды в пределах каждого часа предполагается постоянным, а возможные изменения напора воды в пределах часа не учитываются. Такое допущение не вызывает существенных нарушений водообеспечения потребителей, так как в расчетный период сооружения системы имеют резерв для увеличения подачи воды.

Анализ режима водопотребления населенных пунктов различного типа позволил составить для них характерные графики колебания расхода воды в течение суток (рис. 11.2).

Часовые расходы здесь выражены в процентах от суточного расхода. Отношение наибольшей и наименьшей ординат к средней (4,17%) дает соответственно коэффициент часовой неравномерности K_ч.макс и K_ч.мин. В табл. 11.6 даны расходы воды в отдельные часы суток (в процентах от суточного расхода) при K_ч.макс = 1,25 - для больших; K_ч.мин = 1,35 - для средних и K_ч.макс = 1,5 - для малых городов.

Если система водоснабжения подает воду предприятиям, расположенным в городе, графики отбора воды следует сложить с графиками хозяйственно – питьевого водоснабжения.

Колебания расхода воды в течение суток на производственные нужды диктуются особенностями технологического производства и способами потребления воды. В большинстве случаев крупные промышленные объекты расходуют воду сравнительно равномерно. Изменение расходов используемой воды обычно носят сезонный характер.

Таким образом, при проектировании городского водопровода должен быть составлен общий график водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды населения и потребления воды из сети городского водопровода промышленными предприятиями.

Рис. 11.2. Примеры графиков суточного водопотребления для городов:

а - К_ч = 1,5 (малых); б - К_ч = 1,35 (средних);
в - К_ч = 1,25 (больших)

Таблица 11.6

Кроме того, должна быть обеспечена подача полного расчетного расхода воды для пожаротушения при наибольшем расходе ее на другие нужды.

11.6. ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ВОДОПРОВОДЫ НИЗКОГО
И ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ. СВОБОДНЫЕ НАПОРЫ

В зависимости от способа подачи воды на тушение пожара наружные водопроводы подразделяются на водопроводы низкого и высокого давления.

Противопожарный водопровод низкого давления (обычно в населенных местах) предусматривает подачу увеличенного в связи с пожаром расхода воды. При этом свободный напор в сети должен быть достаточным для забора воды из гидрантов передвижными пожарными насосами и, согласно нормам, его величина на уровне поверхности земли должна быть не менее 10 м. Это делается для предотвращения возможности возникновения в сети при отборе воды пожарными насосами вакуума и проникновения в трубопроводы через неплотности стыков почвенных вод.

Кроме того, запас напора необходим для преодоления потерь напора в системе отбора воды h_с.о, включающей гидрант, рукава, соединяющие колонку с насосом, т.е.

, (11.15)

где S_г, S_к, S_р - сопротивления гидранта, пожарной колонки, напорно-всасывающих патрубков соответственно.

Объединенные хозяйственно-питьевые пожарные водопроводы населенных пунктов, как правило, устраиваются по принципу низкого давления. Для предварительных расчетов минимальный свободный напор при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здание над поверхностью земли должен приниматься при одноэтажной застройке не менее 10 м, при большей этажности на каждый этаж, кроме первого, допускается принимать равным 3 м. Для отдельных многоэтажных зданий или группы их, расположенных на возвышении, допускается предусматривать местные насосные установки для повышения напора. В этом случае проектируют водопроводную сеть так, чтобы напор в сети у водопотребителей не превышал 60 м. Такое ограничение принимается для обеспечения нормального и удобного пользования бытовыми водоразборными приборами и уменьшения расхода воды из них.

В противопожарных водопроводах высокого давления напор, необходимый для тушения пожара, создается стационарными пожарными насосами, установленными на насосных станциях, а вода подается по рукавным линиям, подсоединенным непосредственно к гидрантам (через пожарную колонку). При этом свободный напор в сети должен обеспечивать высоту компактной струи не менее 10 м при полном пожарном расходе воды и расположении ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания. Таким образом, напор у гидранта, отнесенный к поверхности земли, составит

, (11.16)

где h_г, h_к, h_р - потери напора в гидранте, колонке, рукавной линии; H_ст - напор у ствола; Т - высота расположения ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания.

Выбор типа водопровода производится с учетом конкретных условий. Нормами устанавливается, что противопожарный водопровод следует принимать низкого давления. Противопожарный водопровод высокого давления допускается принимать только при соответствующем обосновании. Так, для населенных пунктов с численностью населения до 5 тыс. человек, в которых не предусматривается профессиональная пожарная охрана, должен приниматься противопожарный водопровод высокого давления. Водопроводы высокого давления также устраиваются на промышленных предприятиях повышенной пожарной опасности, таких, как предприятия химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности, лесобиржы и т.п.