Vodoprovodnye_seti_Rybachuk

Б) Расчёт водопроводной сети на режим максимального транзита в бак водонапорной башни методом Лобачева–Кросса .

Первоначальное распределение потоков воды по всем участкам выполняем на схеме (рис. 5). Увязку сети по этому методу ведем в табличной форме (табл. 17). Потери напора на участках колец определяем по формуле (6.1). Поправочные расходы в кольцах вычисляем по формуле (6.4). S q – это арифметическая сумма произведений расходов каждого участка на его сопротивление в кольце. Знаки поправочных расходов определяем по правилам, приведенным в примечании к табл. 16.

В соответствии с полученными для каждого кольца поправочными расходами производим перераспределение расходов на участках и по новым расчётным расходам определяем потери напора на участках, а затем невязки в кольцах. Эти операции продолжаем до тех пор, пока невязки во всех кольцах не станут меньше допустимых. После этого вводим поправку на неквадратичность режима движения воды в трубах, для чего вычисляем потери напора на участке по формуле (6.2). Коэффициент ™ для каждого участка находим по [6, табл. 5] по скорости движения воды, определенной по [6, табл. III]. Результаты расчётов из табл. 17 выносим на схему (рис. 5).

Невязка по контуру 1-2-3-4-5-6-7-8-1 h 0,166 м

Рис. 5. Схема для режима максимального транзита воды

80

В) Увязка сети при режиме тушения пожаров и аварии. Увязка осуществлялась по программе. При режиме аварии из

работы был выключен участок 1 – 4. При этом общая подача воды в сеть была снижена на 70 % в соответствии с ранее проведёнными расчётами. Во время аварии условно была снижена подача воды в узловые точки 1, 4, 3, 5 и 7. Величина снижения подачи составила qав 53,96 л/с.

Схемы увязок представлены на рис. 6, 7.

Невязка по контуру 1-2-3-4-5-6-7-8-1 h 0,0021 м

Рис. 6. Схема потокораспределения для режима тушения пожаров

81

Невязка по контуру 1-2-3-4-5-6-7-8-1 h 0,01 м

Рис. 7. Схема потокораспределения при режиме аварии

7. РАСЧЁТ ВОДОВОДОВ

Водоводы от насосной станции до сети или водонапорной башни (если система с башней в начале сети) и от водонапорной башни до сети проектируются из стальных или железобетонных труб, обычно в две нитки (по каждой нитке проходит половина расхода). Диаметры труб принимаются экономически выгодными [6, табл. 11], но не менее 150 мм. Подбор диаметра водоводов от насосной станции ведут по режиму максимального водопотребления. При режимах пожаротушения и аварии лишь определяют потери напора при соответствующих расчётных расходах и ранее подобранным диаметрам. Диаметры водоводов от водонапорной башни до сети (если башня работает как контррезервуар) назначаются по режимам максимального водопотребления и максимального транзита воды в бак водонапорной башни и определя-

82

ются при этих режимах и аварии при принятых диаметрах. Потери напора h , м, следует определять по формуле

h i l , м

(6.5)

где i – гидравлический уклон, принимаемый по [6]; l – длина участка, м.

ПРИМЕР 12

Водоводы от НС-II до сети проектируем в две нитки из стальных труб. Расчёт водоводов производим на пропуск расходов при режимах максимального водопотребления, тушения пожаров и аварии. В каждом рассчитываемом случае по одной нитке водовода проходит половина требуемого расхода.

Диаметр водовода определяем как экономически выгоднейший, при режиме максимального водопотребления по расходу

166,32 83,16 л/с [6, табл. 11] диаметр равен 300 мм. Таким же он 2

будет и для других режимов. Длина водовода равна 700 м (в соответствии с генпланом).

Потери напора в водоводах при режиме максимального водо-

потребления (транзита) hНС С

, м, тушения пожаров h

НС С

, м, и

аварии – hНС С

макс

пож

, м, при соответствующих гидравлических укло-

авар

нах i

max

0,00592 (при Q

166,32

83,12

л/с), i

0,0114

max

2

пож

234,88

(при

Q

117,44

л/с) и

i

0,00305

(при

пож

2

авар

234,88

Q

117,44 л/с) определяем по формуле (6.5):

авар

2

hНС С

м; hНС С

0,00592 700 4,14

0,0114 700 7,98 м;

max

пож

hНС С 0,00305 700 2,135 м.

авар

Водоводы от водонапорной башни до сети проектируем в две нитки из стальных труб. Расчёт этих водоводов ведём на транспортирование воды при режимах максимального водопотребления, максимального транзита воды в бак водонапорной башни и аварии. Расчётные расходы воды по одной нитке максимального

83

водопотребления составят: 13,556 6,78 л/с, при транзите – 2

		12,92	6,46 л/с, при аварии –	9,5	4,75 л/с; по [6, табл. 11] при-
	2			2

нимаем экономически выгоднейший диаметр водоводов 100 мм (больший для двух расчётных).

При гидравлическом уклоне для режима максимального водопотребления imax 0,00874, iтранз 0,00805 для режима тран-

зита, iавар 0,00464 для режима аварии и длине водоводов
L 100	м потери напора для соответствующих режимов опреде-
ляем по формуле (6.5):
hБ С	0,00874 100 0,874 м; hБ С 0,00805 100 0,805 м;
max	транз

hНС С 0,00464 100 0,464 м.

авар

8. СВОБОДНЫЕ НАПОРЫ В СЕТИ

Для определения требуемых напоров насосов НС-II и высоты башни необходимо найти диктующие точки, т.е. узловые точки, в которых будет минимальный свободный напор.

Диктующей точкой при режиме максимального водопотребления будет точка, которая запитывается только водонапорной башней или водонапорной башней и насосной станцией одновременно (точка схода) и для которой требуется наибольшая высота водонапорной башни. Диктующей точкой при режиме максимального транзита является бак водонапорной башни со слоем воды в нем. При режиме тушения пожаров одна из наиболее удаленных от насосной станции точек будет диктующей. При режиме аварии диктующая точка обычно совпадает с диктующей точкой режима максимального водопотребления.

Для проверки правильности выбора диктующей точки, а также с целью проверки узлов, находящихся под напором, превышающим максимально допустимый в городских сетях [1, п. 2.28] (60 м), определяются свободные напоры во всех узловых точках для каждого расчётного режима работы сети.

Определение свободных напоров производится, начиная от узловых точек, принятых за диктующие. Обычно в час макси-

84

св

ДТ

мального водопотребления это одна из точек встречи потоков воды из башни и от насосов (сеть с контррезервуаром); в час максимального транзита это точка присоединения башни к сети; в остальных случаях – одна из удаленных узловых точек схода потоков. Вначале определяются свободные напоры для часа максимального водопотребления, затем после определения высоты башни – для часа максимального транзита и далее для часа тушения пожаров и часа аварии.

Расчётная величина свободного напора в диктующей точке в час максимального водопотребления назначается в зависимости от этажности застройки по [1, п. 2.26]. При этом на первый этаж назначается напор 10 м вод. ст. и на каждый последующий этаж добавляется по 4 м вод. ст. При смешанной по этажности застройке районов свободный напор определяется по большей этажности.

При аварии и пожаре допускается снижение свободных напоров в сети до 10 м вод. ст.

Для часа максимального транзита (сеть с контррезервуаром) свободный напор в точке присоединения башни к сети определяется следующим образом:

Hсв.тр HВБ hб hизл hтрБ-с , м

где H ВБ – высота водонапорной башни; hÅ – высота бака (по расчёту или из каталога [10]); hизл – напор излива, принимаемый равным 1,5–4,2 м; hтрБ-с – суммарные потери напора в водоводе

от башни до сети в час транзита.

Высоту водонапорной башни H ВБ , м, определяют для часа максимального водопотребления:

HВБ ZДТ ZВБ HДТсв hБмаксс ,

где ZДТ – отметка земли в точке присоединения башни к сети, м;

ZВБ – отметка земли непосредственно в точке расположения башни, м; H – свободный напор в точке примыкания башни к

сети, м; hБmaxс – суммарные потери напора в водоводе от башни до сети в час максимального водопотребления, м.

Диаметр водовода к башне принимается по экономическим

85

скоростям. Высота ствола водонапорной башни принимается кратной 1,5 м в большую сторону. Определение свободных напоров производится в табл. 18 и осуществляется в следующем порядке. Выбирается диктующая точка А и в графе 4 записывается

величина свободного напора в ней HсвА . Затем определяется величина пьезометрического напора в ней, для чего к отметке земли прибавляется свободный напор, т.е. HАП ZА HсвА , и записываются пьезометрические напоры в ближайших к А точках, т.е.

HБП HАП hА Б ,

где hА Б – потери напора на участке между точкой А и Б. Потери вычитают из известного пьезометрического напора,

если направление потока от А к Б, и, наоборот, прибавляют при обратном направлении потока воды. Полученную величину пьезометрического напора для точки Б заносят в графу 3, а вычтя из нее отметку поверхности земли ZБ , получают свободный напор

для этой точки HсвБ , который заносят в графу 4.

Таким же образом затем находятся пьезометрические и свободные напоры в соседних к Б точках. Если в какой-то точке Д свободный напор оказался на величину а меньше расчётного свободного напора, принятого в точке А, значит, диктующая точка выбрана неправильно, так как в действительности диктующей точкой, очевидно, будет точка Д. В этом случае ко всем значениям пьезометрических и свободных напоров, полученных в расчёте, необходимо прибавить величину h . В число узловых точек включаются НС-II и РЧВ.

Графики пьезометрических линий и линий равных напоров

После гидравлического расчёта водопроводной сети на все случаи, расчёта пьезометрических отметок и свободных напоров во всех точках сети, определения высоты ствола водонапорной башни (до дна бака) приступают к построению графиков пьезометрических линий.

Пьезометрические отметки и свободные напоры в любой i-ой точке связаны зависимостью

86

Hi zi Hсвi ,

(6.6)

где zi – отметка земли в i-ой точке, м; Hсвi – свободный напор в i-ой точке, м.

Пьезометрическая отметка в k-ой точке определяется
Hk Hi hi k ,	(6.7)
где Hi – рассчитанная пьезометрическая отметка, м; hi k	– поте-
ри напора на участке i – k, м.

При тушении пожаров в диктующей точке минимальный свободный напор должен быть не менее 10 м (если система водоснабжения низкого давления), а при остальных режимах (кроме режима максимального транзита) – в зависимости от этажности зданий.

Для построения графика пьезометрических линий выбирается один из кратчайших путей от насосной станции II подъема до водонапорной башни (желательно через диктующие точки). После построения графика пьезометрических линий необходимо уточнить необходимый полный напор и марку насоса.

Построение линий равных свободных напоров (пьезокарт) позволяет судить об условиях работы сети на всех участках. Линии равных напоров (изопьез) должны соединять точки с равными свободными напорами различных участков сети. Их построение аналогично построению горизонталей на плане местности.

ПРИМЕР 13

По результатам гидравлических расчётов строим графики пьезометрических линий и линий равных напоров для всех случаев расчёта сети.

Вначале по формуле (3.8) определяем высоту ствола водонапорной башни (до низа бака), обеспечивающей в диктующей точке требуемый свободный напор. Этот напор HСВ , м, определяем с учетом [1, п. 2.26]:

HСВ 10 4(n 1) 10 4 (5 1) 26 м,

где n – этажность зданий населенного пункта (5 по большей этажности).

Диктующей точкой может быть точка 5 или 6 (в соответствии с рис. 2).

87

Высоту ствола водонапорной башни определяем

HБ5 83,2 26 0,874 85,2 24,87 м;

HБ6 78,0 26 (0,24 0,874) 85,2 19,91 м.

Итак, диктующей точкой при режиме максимального водопотребления является точка 5, а высота ствола водонапорной башни равна 24,87 м.

Пьезометрическую отметку в диктующей точке H5 , м, определяем по формуле (6.6): HБ5 83,2 26 109,2 м.

Пьезометрическую отметку в другой (соседней) точке вычисляем по формуле (6.7), прибавляя (если šперемещениеŸ к соседней точке осуществляется против направления потока воды) или отнимая потери напора на участке сети для режима максимального водопотребления. Свободные напоры в любой точке определяются разностью между пьезометрической отметкой и отметкой земли этой точки. Пьезометрические отметки водонапорной башни и насосной станции определяются сложением потерь напора в водоводах и пьезометрических отметок в точках, с которыми связаны водоводы при каждом режиме. Расчётные данные заносим в табл. 18. Для режима максимального водопотребления заполняем столбцы 3 и 4.

									Таблица 18
			Пьезометрические отметки и свободные напоры
		м				Режим
			максимального		максимального		тушения		аварии
	узлаНомер	земли,Отметка
			водопотребления		транзита		пожаров
			Пьезо-	Свободн.	Пьезо-	Свободн.	Пьезо-	Свободн.	Пьезо-	Свободн.
			метрот-	напор,	метрот-	напор,	метрот-	напор,	метрот-		напор,
			метки, м	м	метки, м	м	метки, м	м	метки, м		м
	1	2	3	4	5	6	7	8	9		10
	НС	70	119,3	_	131,72		117,22	_	124,83		-
	1	71	115,16	44,12	127,58	56,58	109,24	38,24	122,69		51,69
	2	72	110,58	38,58	123,79	51,79	96,89	24,89	116,5		44,5
	3	74,8	104,74	29,94	118,47	43,67	85,48	10,68	107,74		32,94
	4	74	109,29	35,29	120,12	46,12	96,92	22,92	107,74		33,74
	5	83,2	109,20	26,0	116,02	32,82	93,2	10,0	109,2		26,0
	6	78	109,44	31,44	116,65	38,65	92,49	14,5	109,2		31,2
	7	74,2	109,64	35,44	119,96	45,76	96,9	22,7	114,58		40,38
	8	70,1	110,83	40,73	122,86	52,76	100,87	30,77	122,68		52,58
	ВБ	85,2	110,07	-	115,21	-	-	-	109,66		-

88

При режиме максимального транзита воды в бак водонапорной башни диктующей точкой является водонапорная башня со слоем воды в баке. Пьезометрическая отметка башни:

H 110,07 5,87 115,94 м,

где 110,07 – пьезометрическая отметка низа бака (табл. 18, столбец 3), м; 5,87 – расчётный слой воды в бака (из расчёта водонапорной башни по п. 4.1), м.

Пьезометрическая отметка в пятой точке определяется сложением пьезометрической отметки башни и потерь напора в водоводах при режиме транзита. Дальнейшие расчёты аналогичны расчётам режима максимального водопотребления. Данные этих расчётов заносим в столбцы 5 и 6 табл. 18.

Для режимов тушения пожаров и аварии расчёты аналогичны вышеприведенным. Свободный напор в диктующих точках для указанных режимов должен быть соответственно не менее 10 и 26 м. По результатам расчётов заполняем столбцы 7, 8, 9 и 10 табл. 18.

По соответствующем столбцам табл. 18 строим графики пьезометрических линий (рис. 8) и линий равных напоров (рис. 9) для всех режимов водопотребления (в данном примере приведен график только для режима максимального водопотребления). Для построения графика пьезометрических линий выбираем контур НС-1-4-5-ВБ и на график наносим пьезометрические отметки точек контура для всех режимов. Соединив соответствующие точки пьезометрических отметок, получим график пьезометрических линий.

89