Расчет системы водоснабжения населенного пункта (стр. 4 )

Недостаток такой схемы – необходимость строительства водонапорной башни – сооружения достаточно сложного и дорогого.

Достоинством безбашенной схемы является отсутствие башни, при этом неравномерность водопотребления обеспечивается ступенчатой работой насосов второго подъема. В ночные часы потребность в воде минимальная и обеспечивается, как правило, работой одного насоса, а в утренние и дневные часы – работой двух насосов.

Производительность насосов при безбашенной схеме определяется по максимально-часовой производительности системы, которая больше среднечасовой в среднем в 1,5 раза.

Однако характеристики насосов станции второго подъема при любой схеме подачи воды зависит не только от производительности, но и от требуемого напора, который определяется при гидравлическом расчете системы.

Рассмотрим сначала, как проводится расчет водонапорной башни, а затем – магистральных водоводов и подбор насосов.

5.1. Расчет водонапорной башни

Водонапорная башня может быть установлена в любом месте населенного пункта или приближена к насосной станции второго подъема.

Для уменьшения строительной высоты башни ее желательно устанавливать в наиболее высокой точке местности. Исходя из этих условий, целесообразно расположить ВБ в узле 1 (рис. 1).

Высота ВБ определяется по формуле, м:

, (25)

где: – потребный свободный напор в наиболее удаленном от ВБ узле;

– сумма потерь напора в магистрали на пути от ВБ до наиболее удаленного узла (принимается наибольшая величина из вычисленных по возможным направлениям движения воды), м;

– отметка земли у водонапорной башни, м;

– отметка земли в наиболее удаленном узле, м.

Величина свободного напора зависит от этажности застройки населенного пункта и определяется по формуле, м:

, (26)

где: 10 – величина свободного напора при одноэтажной застройке, м;

– количество этажей (этажность застройки); принимается по заданию.

Объем бака водонапорной башни согласно [1, п.9.1] должен включать регулирующий и пожарный объем воды. Таким образом, объем бака ВБ определяется как, м3:

, (27)

где – регулирующий запас воды, сглаживающий неравномерность подачи воды насосами и потребления ее в населенном пункте, м3;

– неприкосновенный запас воды в ВБ на противопожарные нужды в количестве, необходимом на десятиминутное тушение одного наружного и одного внутреннего пожара [1, п.9.5], м3.

Регулирующий объем водонапорной башни при отсутствии графиков поступления и потребления воды рекомендуется определять по [1, формула (33)] при Кн = 1, т. е. при равномерной круглосуточной подаче воды насосами первого подъема на водоочистные сооружения, м3:

, (28)

где – суточный расход воды в населенном пункте в сутки максимального водопотребления, м3/сут; принимается по п.1.1 ;

– коэффициент часовой неравномерности водопотребления; принимается , определенным по формуле (13).

Объем воды на противопожарные нужды определяется по формуле, м3:

, (29)

где – расход воды на наружное пожаротушение, л/с; согласно [1, табл.6] при этажности застройки от 2 до 12 этажей = 10 - 20 л/с;

– расход воды на внутреннее пожаротушение, л/с; согласно [2] принимаем = 5 л/с;

В качестве материала для баков водонапорных башен согласно [1, п.14.18] рекомендуется использовать сталь, при этом применяются баки круглой формы в плане, а диаметр бака принимается равным высоте слоя воды в нем . Тогда диаметр бака через его объем выражается следующей формулой:

. (30)

Строительная высота бака принимается на 0,2 - 0,3 м больше, чем высота слоя воды в нем :

. (31)

Конструктивные размеры бака следует принимать кратными 0,2 м.

5.2. Гидравлический расчет магистральных водоводов

Гидравлический расчет магистральных водоводов, транспортирующих воду от НС-II в населенный пункт, выполняется аналогично кольцевой сети, однако значения используемых при расчете величин зависят от типа выбранной системы подачи воды: башенной или безбашенной.

При башенной схеме водоснабжения расчетный расход в каждом магистральном водоводе (обычно принимается две линии) равен половине среднечасового расхода в сутки максимального водопотребления (см. табл.1), м3/ч:

, (32)

где – число линий магистрального водовода, = 2.

Расчетный секундный расход по каждой линии водовода при башенной схеме составит, л/с:

. (33)

При безбашенной схеме расчетный расход воды в каждом магистральном водоводе будет равен половине максимального секундного расхода (также см. табл.1), л/с:

. (34)

Вычислив расчетный секундный расход по одной линии водовода для башенной и безбашенной схем, руководствуясь таблицами [3] или приложением указаний, определяют для каждой схемы: диаметр магистральных водоводов dм. в., скорость движения воды Vм. в.. и удельные потери напора на трение 1000iм. в.

В связи с тем, что максимальная производительность насосов второго подъема приблизительно в 1,5 раза выше, чем средняя, диаметр магистрального водовода при безбашенной схеме получается на 1-2 сортамента больше, чем при схеме с водонапорной башней.

Потери напора в магистральном водоводе для каждого рассматриваемого случая (при башенной и безбашенной схемах) определяются аналогично формуле (22), м:

, (35)

где: – длина одной нитки магистрального водовода, км.

5.3. Подбор насосов станции НС-II

Подбор насосов осуществляют, зная их производительность и требуемый напор. Производительность насосов станции второго подъема в каждом из рассматриваемых случаев равна общему расходу, перекачиваемому соответственно по линиям магистральных водоводов. Требуемый напор для каждой из рассматриваемых систем подачи определяется в соответствии с расчетными схемами, представленными на рис.4 и 5.

Рис. 4. Расчетная схема для системы с водонапорной башней в начале сети.

Производительность насосов для схемы, представленной на рис.4, составит, м3/ч:

. (36)

Требуемый напор насосов в данном случае определяют по формуле, м:

(37)

где – геометрическая высота подачи воды, м:

(38)

здесь – отметка земли у насосной станции второго подъема, м.

Остальные пояснения см. формулу (25).

Рис. 5. Расчетная схема для безбашенной системы

подачи воды в населенный пункт.

Производительность насосов для схемы, представленной на рис.5 составит, м3/ч:

. (39)

Требуемый напор насосов для безбашенной схемы составит, м:

(40)