Расчет системы водоснабжения населенного пункта (стр. 3 )

Рис. 3. Расчетная схема кольцевой водопроводной сети.

3.4.  Предварительное потокораспределение

Прежде чем приступить к гидравлическому расчету сети, производят первоначальное потокораспределение, в результате которого по всем участкам кольцевой сети намечают расчетные расходы воды, как по величине, так и по направлению.

Сначала на расчетной схеме водопроводной сети указывается направление движения потоков воды по расчетным участкам и определяется "точка встречи" потоков, к которой вода подается с двух противоположных направлений. Как правило, это наиболее удаленный узел на кольцевой сети относительно точки подачи воды в сеть.

При принятой схеме кольцой водопроводной сети "точка встречи" потоков намечается в узле 3.

Далее производится предварительное потокораспределение, в результате которого по всем участкам сети намечаются расчетные расходы воды с соблюдением условия "баланса воды в узле" – сумма расходов воды, притекающих к данному узлу, должна быть равна сумме расходов, вытекающих из данного узла (включая отбор воды в узле): .

Намечать распределение потоков воды по участкам сети следует с наиболее удаленного узла 3, при этом узловой расход q3 делится на два и направляется по двум прилегающим расчетным участкам, л/с, т. е.:

.

Расчетные расходы на участках 1-2 и 1-4 составят:

, .

Проверка выполненных расчетов заключается в следующем:

Определенные таким образом расчетные расходы наносятся на участки расчетной схемы водопроводной сети (рис.3).

4. Гидравлический расчет кольцевой сети

Гидравлический расчет водопроводной сети производится для суток максимального водопотребления при подаче воды в сеть из водонапорной башни, когда потери напора в трубопроводе имеют наибольшую величину.

Цель гидравлического расчета – определение экономически наивыгоднейших диаметров труб водопроводной сети и потерь напора в трубопроводе.

Для определения диаметров труб на каждом расчетном участке используют «Таблицы для гидравлических расчетов водопроводных труб» и [3, 4], выдержки из которой приводятся в приложении указаний. При этом ориентируются на экономически наивыгоднейшие скорости движения воды по участкам м/с.

Для пропуска противопожарного расхода в случае пожара в населенном пункте независимо от величины расхода на участках сети диаметр труб водопроводной сети следует назначать не менее 100 мм.

Потери напора h на участках кольцевой сети определяются по формуле, м:

, (22)

где: – удельные потери напора по длине в м на 1 км; определяются по таблицам [3, 4] или приложению в зависимости от расхода на участке и принятом диаметре трубы;

– коэффициент, учитывающий местные сопротивления; принимается равным ;

– расчетная длина участка, км.

Гидравлический расчет кольцевых водопроводных сетей выполняется в табличной форме (см. табл. 4).

Выравнивание потерь напора в кольце сводится к определению алгебраической суммы потерь напора на участках с движением воды по часовой стрелке, которые принимаются как положительные (со знаком «+»), и против часовой стрелки, которые принимаются как отрицательные (со знаком «–»).

Разница между положительными и отрицательными значениями потерь напора образует невязку , м:

. (23)

При значении абсолютной величины невязки м, принятое предварительное потокораспределение расходов по участкам отличается от действительного, т. е. водопроводная сеть не увязана.

Если невязка в кольце положительная (со знаком «+»), то участки сети с движением воды по часовой стрелке перегружены, а участки сети с движением воды против часовой стрелки недогружены. Если невязка отрицательная (со знаком «–») – наоборот.

Для нахождения действительного потокораспределения по расчетным участкам сети производят перераспределение ранее принятых расходов воды без изменения принятых диаметров труб. Для этого увеличивают расходы воды на недогруженных участках на величину и уменьшают расходы на перегруженных участках на такую же величину .

Величина увязочного расхода определяется по формуле, л/с:

, (24)

где: – средняя величина расхода воды для всех входящих в кольцо участков k, л/с:

, (25)

– абсолютная величина невязки по кольцу, м;

– сумма абсолютных величин потерь напора по кольцу, м:

. (26)

Вычислив увязочный расход , определяют новые расчетные расходы воды по каждому участку кольцевой сети для первого исправления, л/с:

, (24)

После корректировки расходов на каждом участке, не изменяя уже назначенных диаметров труб, по таблицам [3] или прил.1 указаний вновь определяют на расчетных участках сети удельные потери напора и потери напора и вычисляют . Исправление расходов на участках производится до тех пор, пока невязка в кольце не будет м. Только в этом случае водопроводная сеть считается увязанной, а гидравлический расчет законченным.

Все вычисления сводят в табл. 4.

Таблица 4

Гидравлический расчет кольцевой водопроводной сети

Номер участка	Длина участка, м	Предварительное потокораспределение	1-е исправление
Расход q, л/с	Диаметр d, мм	Скорость V, м/с	Удельные потери напора на трение 1000i	Потери напора h=1000iКмсL,м	Увязочный расход Δq, л/с	Расход q1 испр=q±Δq л/с	Удельные потери напора на трение 1000i1 испр	Потери напора h1 испр=1000i1 испр КмсL,м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1 – 2
2 – 3
1 – 4
4 – 3

Среднее значение потерь напора в кольцевой сети при заданных исходных данных в настоящей работе не должно превышать 3÷5 м. Результаты гидравлического расчета в дальнейшем используются при определении высоты водонапорной башни и требуемого напора насосов НС-II.

5. Подача воды в сеть водоснабжения населенного пункта

Подача воды в сеть водоснабжения согласно рис.1 осуществляется насосами НС-II по магистральным водоводам, при этом система водоснабжения населенного пункта может быть решена по башенной или безбашенной схеме.

Достоинством башенной схемы является равномерная подача воды насосами второго подъема от резервуаров чистой воды до водонапорной башни со среднечасовым расходом, что позволяет использовать на насосной станции, как правило, один рабочий насос. Неравномерность водопотребления жителями населенного пункта обеспечивается за счет регулирующего объема в баке водонапорной башни, который составляет около 15% от суточной производительности. В этом случае подача воды должна производиться по магистральным водоводам от насосной станции до водонапорной башни в две линии.