Гидравлический расчет водопроводной сети

Гидравлический расчет водопроводной сети выполняется с учетом неравномерности водопотребления, т. е. для самых неблагоприятных условий ее работы. Такие условия возникают в часы и сутки максимального водопотребления с учетом того, что в это же время осуществляется тушение расчетного количества пожаров. При этом в самой неблагоприятной точке сети (самой далекой или самой высокой) должен обеспечиваться необходимый для нормальной работы сети свободный напор H_св, величина которого определяется по формуле: м.

Определение максимального водопотребления.

Максимальные размеры водопотребления, необходимые для расчета сети определяем по всем рассмотренным категориям с учетом коэффициентов суточной и часовой неравномерности водопотребления. При этом не учитываем расход воды на прием душа, поливы территории промпредприятия и поселка, мойку оборудования и другие нужды предприятия, что является допустимым.

Учитываем основные категории водопотребления.

Хозяйственно-питьевые нужды в районе жилой застройки определим по формуле:

.

где , — коэффициенты суточной и часовой неравномерности водопотребления, определяемые по СНиПу в зависимости от характеров объектов водопотребления (п. 3.3). Для рассматриваемого случая данные коэффициенты равны, (при и).

Окончательно получаем:

2. Использование воды на благоустройство территории согласно п. 3.4 и таб.5 СНиПа в период максимального водопотребления не допускается. Поэтому .

Хозяйственно-питьевые нужды на промышленном предприятии определим по формуле:

.

где , — коэффициенты часовой неравномерности водопотребления соответственно в холодных и горячих цехах (определяется по таблице 7 СНиПа), — длительность рабочих смен в цехах.

Подача воды в душевые сетки в час максимального водопотребления не предусматривается согласно табл.5 СНиПа. Подставляя расчетные значения имеем:

4. Расход воды на наружное пожаротушение при одновременном возникновении расчетного количества пожаров определяется в предположении, что загорание произойдет в час максимального водопотребления по формуле:

Тогда в рассматриваемой ситуации.

5. Режим подачи воды, используемой на технологию промышленного производства в техническом задании специально не оговаривается. В данном случае принимаем расходование воды равномерным в течении всего периода работы предприятия и определяем по формуле:

.

подставляя расчетные значения получаем.

6. Общая величина расхода воды в час максимального водопотребления определяется по формуле:

Определение расчетных расходов на участках водопроводной сети.

Для выполнения гидравлического расчета водопроводная сеть разбивается на участки аналогичные по условиям их работы, для каждого из которых определяем так называемый расчетный расход, учитывающий отдачу воды непосредственно в пределах рассматриваемого участка (путевой расход) и транспортировку воды, предназначенной для отдачи на последующих участках. Считаем, что водоотдача происходит равномерно по всей длине водопровода.

Расчет ведем на расходы воды в час максимального водопотребления. Величину расчетного расхода определяем по общей формуле:

Очевидно, что на участках где нет потребителей (1—2, 2—3, 5—7) весь расчетный расход будет транзитным. На участках водопроводной сети, где происходит потребление воды, расчетный расход определяется как сумма по общей формуле.

На участке 3—4 происходит потребление воды для хозяйственно-питьевых нужд поселка. Расход воды, идущий на потребление в пределах расчетного участка, выступает как путевой расход. Весь расход воды на нужды промышленного предприятия проходит через водоводы в поселке транзитом. Транзитным следует считать расход воды для пожаротушения, так как наиболее неблагоприятной при возникновении пожара является самая удаленная точка в поселке, в которую воду необходимо транспортировать через весь поселок. Кроме того транзитным для расчетного участка в пределах поселка является также расход воды, который будет использован на участке следующим за расчетным.

Магистральный водовод в пределах поселка запроектирован кольцевым. При нарушении водовода на одном участке обеспечение водой должно оставаться не ниже 70% максимальной часовой потребности (п. 1.3,табл.1 СНиПа). Поэтому при определении расчетных расходов на участках сети необходимо выполнить два расчета: 1) на полную нагрузку сети при работе всех участков и 2) на 0,7 от полной нагрузки при условии возникновения аварийной ситуации в наиболее неблагоприятном участке. Наиболее неблагоприятным с точки зрения аварийной ситуации в рассматриваемой кольцевой сети является участок 3—6 (или 3—4). При нарушении водовода на этом участке водовод между точками 3—4—5 оказывается наиболее нагруженным транзитным расходом для подачи его в район участков 3—6.

Расчетный расход при нормальной работе сети на участке 3—4 будет рассчитываться по формуле:

Величина потребления на предприятие и на пожаротушение берется с коэффициентом 0,5, так как транспортировка осуществляется по двум водоводам 3—4—5 и 3—6—5. Здесь и величина потребления воды для хозяйственно-питьевых нужд на участках 3—4 и 4—5. Учитывая, что вода в поселке для хозяйственно-питьевых нужд в поселке используется равномерно в пределах всей его территории, считаем, что величина потребления на разных участках пропорциональна длине этих участков. Тогда.

Расчетный расход в аварийной ситуации рассчитаем как.

Подставляя все расчетные значения получаем:

Учитывая, что расход в аварийной ситуации больше, чем расход при нормальной работе сети, окончательно принимаем .

В дальнейшем определяем расчетные расходы только в аварийной ситуации.

.

Выбор диаметров труб и расчет потерь напора на выбранных участках.

Подбор диаметров водопроводных труб в зависимости от расчетных расходов на выделенных участках сети производим используя таблицы Шевелева, обобщающие результаты специальных исследований и расчетов потерь напора в трубах различных диаметров. При подборе диаметра труб по известной величине расчетного расхода ориентируемся на обеспечение движения воды в трубах со средней экономичной скоростью, отвечающей минимальному значению суммарных затрат на строительство водоводов и подачу по ним воды (в нашем случае, при диаметре труб до 400 мм). В таблицах так же указанны потери напора на 100 м длины водовода.

Результаты выполненного подбора диаметров и расчета потерь напора сведены в таблице № 2. Для участка 2—3 расчетный расход указан для одной трубы, т. е. для .

Таблица № 2. Выбор диаметров труб и расчет потерь напора.

Определение параметров отдельных элементов водопроводной сети.

1. Для компенсации несовпадения в режимах подачи и потребления воды в систему водоснабжения вводят регулирующие резервуары, в нашем случае эта роль отведена баку водонапорной башни, который должен иметь достаточную емкость. При определении емкости бака Vб водонапорной башни учитываем необходимость хранения в нем пожарного запаса воды и содержание регулировочного объема Vб (обычно принимается в размере среднечасового расхода воды с учетом обеспечения всех видов водопотребления, т. е. Vб). Таким образом.

V_б

V_б

2. При известной емкости бака и его форме (принимаем цилиндрическую) легко определяем его размеры. В данном случае диаметр бака можно определить по формуле:

Подставляя расчетные значения получаем:

При этом высота столба воды в баке по конструктивным соображениям принимается в размере, т. е.

3. Гидравлический расчет водопроводной сети выполняется с учетом неравномерности водопотребления, т. е. для самых неблагоприятных условий ее работы. Такие условия возникают в часы и сутки максимального водопотребления с учетом того, что в это же время осуществляется тушение расчетного количества пожаров.

При этом в самой неблагоприятной точке сети (самой далекой или высокой) должен обеспечиваться необходимый для нормальной работы свободный напор, величина которого определяется по формуле:

.

где — этажность зданий в жилом поселке, тогда.

4. Напоры насосных станций и высота башни определяем исходя из функций этих узлов в системе водоснабжения.

Высота водонапорной башни, основной задачей которой является подача воды потребителям в часы максимального водопотребления при обеспечении свободного напора во всех точках сети, определяется по формуле:

.

где — сумма потерь напора в трубах водопроводной сети от башни до расчетной точки, м; - разность отметок поверхности земли в расчетной точке и у башни.

Рассчитаем Н_б в самой удалённой точке. Такой точкой будет промышленное предприятие (точка 7).

Тогда.

5. Высота напоров в насосах, устанавливаемых в скважинах (I подъем) и подающих воду непосредственно к водонапорной башне определяется по формуле:

Расход воды при работе насосов на станции I подъема в течение 23 часов в сутки равен:

6. Высота напора на насосах в насосной станции после сооружений по обработке воды (II подъем) определим по формуле:

Расход воды при работе насосов на станции II подъема в течение 23 часов в сутки (1 час — ремонт и профилактика) составляет: