Проектирование и расчет водопроводной сети города из поверхностного источника

 

где  Q_пож – часовой расход воды на тушение пожаров;

 

             Q_пож = 3,6*65 = 234 м³/ч;                                         (16)

 

           Q_ср.ч. – часовой расход воды, поступающей в резервуары со стороны очистных сооружений,

   Q_ср.ч. =                                                  (17)

где Q_{макс.сут.} – максимальный суточный расход (табл. № 4)

 
                      

 

      q_макс.ч – суммарный расход воды за 3 часа наибольшего водопотребления (с 8 до 11 часов);

 

∑q_макс.ч = 5638,218 м³.                                             (18)

 

W_н.з = 3 (306-1156,12)+5638,218 = 10024,578 м³

 

       Объем  воды на собственные нужды  очистной станции W_ст рассчитывается на две промывки при промывке одного фильтра или три промывки при одновременной промывке двух фильтров. Величину W_ст определяют после расчета водоочистной станции с учетом типа и площади фильтров, а также интенсивности их промывки. Ориентировочно ее можно принимать равной:

 

W_ст = (0,01 … 0,015) Q_{сут.макс}.                                      (19)

 

W_ст = 0,0127746,893 = 332,96м³.

 

Общий объем резервуаров  составит:

 

 W_рез = 3609,32+10024,578 +332,96= 13966,858 м³.

 

       Исходя  из противопожарных требований, принимаем два резервуара марки  PE-IOOM-70 вместимостью 7000 м³,выполненный по типовому проекту 90I-4-62,83  и PE-IOOM-70 вместимостью 7000 м^3, выполненный по типовому проекту 901-4-62,83.

7 Расчетные режимы работы  в сети

 

       Водопроводная сеть рассчитывается из условия наиболее напряженных режимов ее работы. При расположении башни в начале сети города, расчет сети производится на два основных режима ее работы [2]:

       I – режим максимального водоразбора;

       II – режим пожаротушения в час максимального водоразбора    

   

 7.1 Составление расчетных схем

 

        Расчетные схемы составляются одновременно для 2 случаев работы водопроводной сети (приложения В, Г). На эти схемы нанесены точки питания сети – места примыкания водоводов, места расположения и точки присоединения крупных потребителей воды: т. 2 -«СПЗ». Сеть разбита на расчетные участки, границами которых являются узлы сети и точки присоединения крупных потребителей воды. На участках без ответвлений расчетные точки устанавливаются на расстоянии не более 1 … 1,5км. Нумерация узлов  начинается с точки питания сети насосной станции 2-го подъема. На данных схемах принято  расчетных точек и  расчетных участков (приложение В).

 

 7.2 Расчетные расходы в сети   

      

  В водопроводной сети имеется два вида расходов:

            1)  сосредоточенные в отдельных точках сети;

            2) равномерно-распределенные по длине магистральных линий.

     В данном примере сосредоточенными являются расходы «СПЗ». Эти расходы на расчетных схемах показаны стрелками  в соответствующих точках сети и очерчены в виде прямоугольника (приложения В, Г). Остальная часть общего расхода воды города, располагается равномерно-распределенной по длине сети.

        Для гидравлического расхода сети величины часовых расходов в расчетные периоды должны быть переведены в л/с. Режим максимального водоразбора в городе наблюдается с 8 до 9 часов (таблица 5). Расчетные расходы в час максимального водоразбора составляют:

        

- общий расход воды – 1891,426 м³/ч, или 525,396 л/с, в том числе:

         - равномерно-распределенный расход –486,696 л/с;

            - сосредоточенные расходы – 139,24 м³/ч, или 38,7 л/с.

        В час максимального водоразбора насосная станция 2-го подъема подает в сеть 5 % от суточного расхода воды, т.е. 1597,378 м³/ч, или 443,716 л/с; от водонапорной башни поступает 1,12 % суточного расхода, т.е. 321,518 м³/ч, или 89,31 л/с. Общий расход воды, подаваемый в сеть в час максимального водоразбора, составляет 533,026 л/с.

        Режим пожаротушения принимается в час максимального водоразбора [2]. Расчетный расход воды на тушение наружных пожаров в городе и на предприятии, а также на внутреннее пожаротушение составляет 85 л/с (гл.4.4). Учитывая, что от башни вода может поступать в сеть только 10 минут, до включения пожарных насосов, далее тушение пожаров будет осуществляться полностью от насосной станции 2-го подъема, подача воды в город при пожаре составляет 485,8 +85 = 509,8 л/с. Пожары намечены в точках: 1 (5л/с), 2 (5л/с), 3 (5л/с), 4 (5 л/с), 6 (5 л/с), 7(5 л/с),   8 (5 л/с), 9 (5 л/с), 10 (5 л/с), 11 (20 л/с), 12 (5 л/с), 13 (5 л/с), 15 (5 л/с), 16 (5 л/с). Пожарные расходы нанесены на расчетную схему (приложение В). 

 

 7.3 Расчетные расходы на расчетных участках сети

 

       Для определения расчетных расходов на каждом расчетном участке водопроводной сети равномерно-распределенные расходы заменяются на узловые. Удельный расход воды на 1 м длины сети определяются по формуле:

 

                                       q_уд = ,                                                (20)

 

где Qравн.распр. – равномерно-распределенный расход воды для каждого расчетного случая, л/с;

      ∑l – длина линий, отдающих воду, м.

 

 

 

 

 При максимальном водоразборе:

 

=.

 

  При  пожаре в час максимального водоразбора:

 

q_уд = = 0,07 л/с · м.

 

      По удельному расходу определяются путевые расходы, т.е. величины отдачи равномерно-распределенного расхода каждым расчетным участком. Путевые расходы определяются по формуле:

 

q_пут = q_уд · l_уч ,

 

где l_уч – длина расчетного участка.

    Результаты определения путевых расходов приведены в таблице 6

    Результаты определения  узловых расходов (q_узл = 0,8 * ∑q_пут ) приведены в таблицах 7, 8. Здесь же указаны и общие расходы в узлах с учетом сосредоточенных расходов, в том числе расходов на пожар (таблица 8).

       Точность определения узловых расходов проверяются соблюдением равенства ∑q_пут = ∑q_узл . Узловые расходы наносятся на соответствующие схемы.

       Затем намечаются возможные направления потоков воды по сети и определяются расходы воды на участках с соблюдением правила баланса расходов в узлах. При распределении потоков необходимо учитывать следующие условия:

           а) при выключении одной линии кольцевой сети подачу воды по остальным допускается снижать на 30 % (п.8.6 [2]);

    б) направления движения воды по участкам одного кольца должны иметь разные знаки (по часовой стрелке «+», против часовой стрелке «-»), при этом желательно, чтобы количество участков сети со знаком «+» и со знаком «-» было одинаково;

                  в) по участкам одного кольца, имеющим большие длины, следует направлять меньший расход, а имеющим меньшие длины – больший. Расход воды, определенные для всех расчетных режимов, и направления потоков наносятся на соответствующие расчетные схемы (приложения В ,Г).

 

   7.4 Выбор материала и диаметров труб

   Нормы рекомендуют для устройства водопроводной сети в первую очередь использовать неметаллические трубы: асбестоцементные, железобетонные и пластмассовые (п.8.21 [2]). В данном проекте приняты асбестоцементные напорные трубы по ГОСТу 539 – 65.

       В связи с тем; что технико-экономические расчеты по определению экономически наивыгоднейших диаметров трубопроводов очень трудоемки, их можно производить по упрощенным способам, изложенным в литературе [6]. Диаметры участков сети определяем с учетом экономического фактора. Согласно рекомендациям Ф.А.Шевелева [9] при современных стоимостях строительства и тарифах на электроэнергию принимаем без расчета значение экономического фактора для условий Урала, равное 0,5. В соответствии с расходами воды на участках по таблице предельных экономических расходов [9] определяем диаметры труб с учетом Э = 0,5.

    Диаметры перемычек,  соединяющих магистральные линии,  принимаются конструктивно из  соображений переброски необходимых  расходов воды с одной линии  на другую во время аварийных  отключений. Их диаметр принимается  обычно равным меньшему диаметру  соединенных магистралей. При  одинаковых диаметрах этих линий  диаметр перемычек принимается  на один сортамент ниже, чем  диаметр соединяемых магистралей.  Желательно в одном кольце  назначать не более 2 … 3 разных  диаметров труб. При этом необходимо  следить, чтобы скорости не  превышали 2,5 м/с.

    Предварительное  распределение расходов по участкам  сети и принятые диаметры труб, а также соответствующие им  скорости движения воды для  всех расчетных режимов приведены в таблице 11

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7 – Определение путевых расходов на расчетных участках

№	Длина	Путевые расходы, л/с
участка	участка,  м	при максимальном водозаборе	при пожаре
1-2	230	16,1	16,1
2-3	260	18,2	18,2
3-4	340	23,8	23,8
4-5	510	35,7	35,7
5-6	510	35,7	35,7
6-7	100	16,1	16,1
7-8	470	32,9	32,9
8-16	470	32,9	32,9
16-15	250	17,5	17,5
15-14	500	35	35
14-13	530	37,1	37,1
13-12	460	32,2	32,2
12-1	490	34,3	34,3
1-11	480	33,6	33,6
11-10	510	35,7	35,7
10-9	500	35	35
9-8	200	14	14
Итого:	6810	485,8	485,8

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 8 – Узловые расходы при максимальном водоразборе

№ узловых точек	№ прилегающих участков	Расходы, л/с			Потребители сосредоточенных расходов
		узловой	сосредоточенный	общий узловой
1	1-2; 1-12; 1-11	42		42
2	2-1; 2-3	17,15		17,15
3	3-2; 3-4	21		21
4	4-3; 4-5	29,75		29,75
5	5-4;5-6	35,7		35,7
6	6-5; 6-7	25,9		25,9
7	7-6; 7-8	24,5		24,5
8	8-7; 8-9; 8-16	39,9		39,9
9	9-8; 9-10	24,5		24,5
10	10-9; 10-11	35,35		35,35
11	11-10; 11-1	34,65		34,65
12	12-1; 12-13	33,25		33,25
13	13-12; 13-14	34,65		34,65
14	14-13; 14-15	36,05		36,05
15	15-14; 15-16	26,25		26,25
16	16-15;16-8	25,2	38,7	69,9
Итого:		485,8		524,5