Определение расчетных режимов работы водопроводных сетей

Целью гидравлического расчета водоводов и магистральной водопроводной сети является определение диаметров труб и потерь напора в них. На основании гидравлического расчета и магистральной водопроводной сети определяется высота водонапорной башни и напор насосов второго подъема. В курсовом проекте водоводы и магистральную сеть следует рассчитывать на наиболее характерные режимы их работы в зависимости от принятой схемы водоснабжения.

В водопроводах с башней в начале сети на:

· максимальный хозяйственно-питьевой водоразбор;

· тушение пожара при максимальном хозяйственно-питьевом водоразборе.

В водопроводах с контррезервуаром на:

· максимальный хозяйственно-питьевой водоразбор;

· максимальный транзит воды в контррезервуар;

· тушение пожара при максимальном хозяйственно-питьевом водоразборе.

2.6. Выбор материала труб

Выбор материала труб для водоводов, магистральной и распределительной сетей осуществляется в зависимости от внутреннего рабочего давления, свойств грунта, а также требований предъявляемых к надежности работы водопровода. При выборе материала труб необходимо руководствоваться указаниями СНиП [1].

2.7. Определение секундных расходов

Для выполнения гидравлического расчета водоводов и магистральной водопроводной сети определяют расчетные часовые расходы.

Для водопроводов с башней в начале сети это секундные расходы воды в час максимального водопотребления из табл. 6.

В водопроводах с контррезервуарами дополнительно к определению секундных расходов в час максимального водопотребления следует определять также секундные расходы воды в час максимального транзита воды в контррезервуар. Час максимального транзита воды определяют по максимальному значению притока воды в контррезервуар, табл. 7. Все указанные расчеты сводятся в табл. 9 и табл. 10.

Таблица 9

Определение секундных расходов воды в городе

В результате подсчетов должны быть получены следующие равенства

· в час максимального водопотребления

q_пол=Sq_н+Sq_пред+Sq_у+Sq_зн=q_нсII+q_б, (13)

· в час максимального транзита воды в контррезервуар

q_нсII=Sq_н+Sq_пред+Sq_у+Sq_зн+q_тр, (14)

где q_пол - полный расход воды городом (поселком); Sq_н - расход воды населением районов I и II; Sq_пред – суммарный часовой расход воды промпредприятиями; Sq_у – суммарный часовой расход на поливку улиц I и II районов; Sq_зн – суммарный часовой расход воды на поливку зелёных насаждений; q_нсII – подача воды насосами второго подъёма; q_тр – максимальный транзит в контррезервуар; q_б – подача воды из водонапорной башни.

Таблица 10

Определение секундных расходов по питанию сети водой

2.8. Подготовка к гидравлическому расчету водопроводной сети

1. Водопроводную сеть разбивают на расчетные участки, ограниченные узлами. Узлы намечаются в местах соединения магистральных водопроводных линий, в точках подключения водоводов и магистральной водопроводной сети, в точке подключения водонапорной башни, в местах сосредоточенных расходов воды (точки отбора воды на пром. предприятия). При этом расстояние между узлами должно находиться в пределах 500¸1500м. При длине водопроводной линии более 1500м и отсутствии в ней точки, где назначение расчетного узла является обязательным, назначается дополнительный узел, делящий линию на два примерно одинаковых по длине участка. После разбивки сети на расчетные участки нумеруют узлы и вписывают длины участков (расстояния между узлами). При этом в каждом кольце получается от 4 до 6 и редко больше узлов.

2. Вычисляют длину магистральной водопроводной сети (сумма расчетных участков) отдельно для каждого района города. При этом, если граница городских районов проходит вдоль магистральной водопроводной линии, половину ее длины относят к одному району, а половину – к другому. Магистрали, проходящие по незастроенной территории с одной стороны, берутся равными половине их длины. В сумму длин не включаются водоводы от насосной станции, к водонапорной башне и на предприятия. Сумма длин линий по районам должна составить общую сумму длин водопроводной сети города

Sl =Sl_I+Sl_II, (15)

3. Для каждого из районов вычисляют величину удельного расхода

, л/с (16)

, л/с (17)

где q_нI, q_нII – расход в л/с от населения 1 и 2 районов соответственно; q_уI, q_уII – расход в л/с на мойку улиц 1 и 2 районов соответственно; q_знI, q_знII – расход в л/с на полив зеленых насаждений 1 и 2 районов соответственно.

Примечание: расходы на промпредприятия не учитывают.

4. Вычисляют путевые расходы на всех расчетных участках (отдельно для каждого из районов).

Район 1: q_п1-2=q_удI × l_1-2, л/с (18)

q_п2-3=q_удI × l_2-3, л/с и т.д.

Район 2: q_п6-7=q_удII × l_6-7, л/с

q_п7-8=q_удII × l_7-8, л/с и т.д.

После вычисления путевых расходов выполняют проверку правильности их вычисления.

Sq_пI+Sq_пII=q_нI+q_нII+q_уI+q_уII+q_знI+q_знII (19)

5. Вычисляют узловые расходы, определяемые как полусумма всех путевых расходов, примыкающих к данному узлу

, л/с (20)

При этом следует помнить, что полный путевой расход линии, проходящей по границе районов, вычисляется как сумма путевых расходов, полученных для этой линии (половины ее длины) в каждом из районов.

После вычисления узловых расходов выполняют проверку

Sq_пI+Sq_пII=Sq_узI+Sq_узII, (21)

Удельные, путевые и узловые расходы вычисляются для всех расчетных режимов, кроме режима пожаротушения.

6. Для каждого из расчетных режимов составляется отдельная схема сети, на которую наносятся: узловые расходы, сосредоточенные расходы, расходы водоводов от насосной станции до сети, расходы на участке от сети до водонапорной башни.

На схеме для режима пожаротушения должны быть показаны сосредоточенные расходы для пожаротушения. Расчетное месторасположение и количество одновременных пожаров принимается в наиболее удаленных и наиболее высоких точках водопроводной сети.

На расчетных схемах производят начальное потокораспределение, намечая стрелками направление движения воды по каждой из водопроводных линий; большее количество воды по диагональным направлениям водных линий; меньшее – расходы воды по поперечным линиям. При этом учитывают, что количество воды, которое подходит к каждому из узлов, должно равняться количеству воды, выходящему из узла плюс узловой расход, т. е. Должен соблюдаться баланс расходов в каждом узле

Sq=0 (22)

В водопроводной сети с башней в ее начале, баланс водоподачи и водопотребления проверяется по формулам

- для режима максимального водопотребления

q_нсII=q_н+q_у+q_зн+Sq_пр- q_б, (23)

где q_н= q_нI+q_нII; q_у =q_уI+q_уII; q_зн =q_знI+q_знII; Sq_пр – суммарный расход, подаваемый на предприятия;

- для режима пожаротушения при максимальном водопотреблении

q_нсII=q_н+q_у+q_зн+Sq_пр+Sq_пож, (24)

где Sq_пож - суммарный расход пожаротушения при расчетном количестве пожаров.

В водопроводной сети с контррезервуаром при проверке баланса водопотребления следует учитывать, что при режиме пожаротушения башня не отключается.

7. После выполнения начального потокораспределения назначают диаметры водопроводных линий. Сначала выбирают материал труб в соответствии с требованиями СНиП [1]. Затем вычисляют экономический фактор по формуле

, (25)

где m и k – показатель степени и коэффициент в формуле гидравлического уклона; G - стоимость 1 кВт. ч. электроэнергии, коп. (согласно заданию на курсовой проект); а, в – коэффициенты, определяющие строительную стоимость водопроводной сети и водоводов; Р₁ – отчисления на амортизацию, %; значения m, k, а, в, Р₁ приведены в прил. 4.

Подсчитанные значения предварительных расчетных расходов воды сводятся в табл. 11.

Таблица 11