Гидравлический расчет водопроводной сети

 

  
   

3.2. Определение узловых  расходов воды   

Узловые расходы условно принимаются  постоянными, не зависящими от напора в водопроводной сети и определяются по формуле:   

q_уз. = 0,5* Σ q_пут.i + Q_к.п., л/с

где: Σ q_пут.i – сумма путевых расходов на i-ых участках, прилегающих к  узлу, л/с;       

Q_к.п - расход воды крупными водопотребителями из узла, л/с.                                                                                                                                           

Расчет  узловых расходов воды сводим в таблицу 3.2.      

 Таблица 3.2.  Определение узловых расходов   

№ узла	№ участков, примыкающих  к узлу	Сумма путевых  расходов, л/с	Расходы от крупных потребителей, л/с	Узловой расход, л/с
1	1-2,1-8	3,322	1,49	3,153
2	2-1, 2-3	2,718		1,360
3	3-2, 3-4, 3-9	4,533		2,2676
4	4-3,4-5	3,021		1,5116
5	5-4,5-6	3,171		1,5865
6	6-5,6-7	3,776		1,888
7	7-8,7-6,7-9	4,834		2,418
8	8-7,8-1	3,322	2,0	3,662
9	9-3,9-7	3,023		1,5125
Всего				19,36

 

  
   

Крупные потребители:   

1. Ремонтно-механические мастерские  – Qсут.макс=1,49 л/с   

2. Животноводческий комплекс –  Qсут.макс= 2,0 л/с   

Проверкой правильности нахождения узловых  расходов является равенство их суммы  расходу воды в час максимального  водопотребления:   

q max =Σ q_уз.=19,36л/с   

Зная  узловые расходы  можно сделать  предварительное потокораспределение в кольцах, по результатам которого делается гидравлический расчёт кольцевой сети.      

3.3. Предварительное потокораспределение    

После вычисления узловых расходов и определения  подачи водопитателей осуществляется предварительное потокораспределение, целью которого является выявление направлений движения воды в линиях сети и определение линейных

расходов. Количество воды, подаваемое в водопроводную сеть водопитателями должно быть равно количеству воды, отбираемое потребителями. Намечаем линейные расходы таким образом, чтобы для каждого узла было справедливо тождество:   

Σq_i=0;

где Σq_i – сумма поступающих в i-тый узел и уходящих из него расходов воды.    

Поступающие в узел расходы принимаются со знаком “+”, уходящие со знаком “-” . Результаты предварительного потокораспределения приведены на рисунке 3.1. 

3.4. Гидравлическая увязка  кольцевой водопроводной  сети.   

По  результатам предварительного потокораспределения  делается гидравлическая увязка кольцевой сети, результат которой сводится в таблицу 3.3.   

Основные  расчётные формулы:   

S=K*L*A*10^-6, м²/с²   

где: S – сопротивление участка,         

   К – поправочный коэффициент  к значениям удельных сопративле-        ний,          

 А – удельное сопротивление ,          

L – длина участка,   

h=S*q², м    

 где:  h – потери напора,       

    S – сопротивление участка,        

    Q – расход на участке,   

V=Q/ω, м/с   

где: V – скорость потока на участке,            

Q – расход на участке,           

 ω – площадь поперечного  сечения трубы,   

∆q=±Σ∆h/2*Σ(S*q), л/с    

 где: ∆q – поправочный  расход,   

q*=q±∆q*, л/с   

q**=q*±∆q**, л/с    

 где: q* - расход на участке  при первом исправлении;    

 Знак поправочного расхода  означает, какие участки сети  перегружены. Если знак «-», то перегружены участки, по которым вода течёт против  часовой стрелки, если знак «+», то перегружены участки, по которым вода течёт по часовой стрелке. Поэтому необходимо снять с перегруженных участков расход воды равный ∆q по модулю и прибавить к недогруженному участку в объёме ∆q. Расчёт проводится до тех пор, пока невязка станет допустимой в каждом кольце, то есть ∆h≤±0,5м.   

 Таблица 3.3. Гидравлический расчет  кольцевой сети

номер кольца	участок	Предварительное потокораспределение
		L, м	q, л/с	d, мм	v, м/с	К	А	S	S q	h,м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
I	3-9	200	1,8	100	0,229	1,462	300,017	0,088	0,158	-0,2851
	9-7	300	0,2875	100	0,037	1,462	300,017	0,132	0,038	-0,011
	7-6	300	7,612	100	0,970	1,000	300,017	0,090	0,685	5,215
	6-5	325	3,0	100	0,380	1,226	300,017	0,120	0,360	-1,080
	5-4	200	1,4335	100	0,183	1,462	300,017	0,088	0,126	-0,181
	4-3	300	6,7619	100	0,861	1,021	300,017	0,092	0,622	-4,207
Сумма									1,989	-0,55
II	3-9	200	1,8	100	0,229	1,462	300,017	0,088	0,158	0,2851
	9-7	300	0,2875	100	0,057	1,462	300,017	0,132	0,038	0,011
	7-8	200	5,4815	100	0,698	1,078	300,017	0,065	0,356	1,953
	8-1	350	1,8195	100	0,232	1,462	300,017	0,154	0,280	0,510
	1-2	200	1,3343	100	0,17	1,462	300,017	0,088	0,117	-0,157
	2-3	250	2,6943	100	0,343	1,317	300,017	0,099	0,268	-0,719
Сумма									1,217	1,88

 

 

 
 

 

Подолжение таблицы 3.3

1-е  исправление
^q*, л/с	q*, л/с	S q*	h*,м
12	13	14	15
-0,138 -0,770	0,892	0,078	-0,07
-0,138 -0,770	-0,621	0,082	0,05
0,138	7,75	0,70	5,4
-0,138	2,865	0,34	-0,98
-0,138	1,3	0,11	-0,15
-0,138	6,62	0,61	-4,03
		1,92	0,22
-0,138 -0,770	0,892	0,078	0,07
-0,138 -0,770	-0,621	0,082	-0,05
-0,77	4,71	0,.31	1,44
-0,77	1,05	0,16	0,17
0,77	2,10	0,19	-0,39
0,77	3,46	0,34	-1,19
		1,16	0,05

 

  

3.5. Гидравлический расчёт  тупиковой сети и напорных  водоводов     

Особенность тупиковой сети – питание  каждого узла с одной стороны. Расчёт тупиковой сети ведётся в  табличной форме. Для  расчёта используются  те же основные расчётные формулы, что и при расчёте кольцевой сети. Условием окончания расчёта является условие:  h< 6 м/км. Если условие не выполняется, то диаметр трубопровода увеличивают и производят повторный расчёт участка. Особенностью расчёта водоводов является то, что к расчёту принимается только половинный расход, так как водоводы состоят из двух трубопроводов. Материалом водоводов является сталь. Расчет  тупиковой сети сводим в таблицу3.4.  
  
  
  
     

 

 

   Таблица  3.4.Гидравлический расчёт тупиковой  сети и водоводов

№ участка	L, м	q, л/с	d, мм	V,м/с	А	К	S	S q	h, м
ВБ-4	25	3,43	100	0,437	224,249	1,113	0,006	0,021	0,071
4-ВБ	25	3,43	100	0,437	224,249	1,113	0,006	0,021	0,071
1--ЖФ	290	3,153	100	0,402	300,017	1,226	0,107	0,337	1,064
8--РММ	135	3,662	100	0,466	300,017	1,192	0,048	0,176	0,644
НС--6	310	6,250	125	0,510	74,326	1,081	0,025	0,156	0,977
6--НС	310	6,250	125	0,510	74,326	1,081	0,025	0,156	0,977

3.6. Расчет  пьезометрических  отметок и свободных  напоров   

В результате гидравлического расчета  водопроводной сети определяются потери напора на участках при экономически наивыгоднейших диаметрах, поскольку водопровод должен подавать воду не только в нужном количестве, но и под необходимым напором. И поэтому следует выполнить расчет пьезометрических отметок во всех узлах сети.   

Пьезометрические отметки в  узлах вычисляют исходя из условия  обеспечения свободного минимального напора в диктующей точке:    

Z_п.л= Z_{з. д.т} + Н_.тр+Sh, м 

где:  Z_п.л- пьезометрическая отметка в рассматриваемой точке, м;     

 Z_{з. д.т}- отметка земли в диктующей точке, м;     

 Н_.тр- требуемый напор в диктующей точке:   

Н_тр=10+4(n-1), м.   

Н_тр=10+4(2-1)=14 м.    

Sh - сумма потерь напора от рассчитанной до рассматриваемой точки, которую вычисляют по правилу: при совпадение направления от найденной до рассматриваемой точки с направление движения воды потери принимаются со знаком «-», в противном случае «+».   

Свободные напоры в узловых точках водопроводной  сети вычисляются по формуле:   

Н_.св= Z_п.л - Z_з. ,м

где:   Z_з.- отметка земли в рассматриваемой точке, м.   

Для построения карты пьезолиний и свободных напоров в масштабе вычерчивается схема водопроводной сети, затем интерполяцией определяются точки с одинаковыми значениями отметок, соединяя эти точки, получаем карту пьезолиний. Аналогично строится карта свободных напоров. Расчет пьезометрических отметок и свободных напоров приведен на рис.3.2., карта пьезолиний приведена на рис.3.3., а свободных напоров на рис. 3.4.  
  
  

 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

4. Проектирование  водонапорной башни  

 

4.1.Определение  высоты водонапорной  башни   

Водонапорная  башня предназначена для хранения регулирующего и противопожарного запаса воды, а также для создания и поддержания в сети необходимого напора.   

В баке башни размещаются необходимые  запасы воды. В плане они имеют обычно круглую форму.   

Высоту  водонапорной башни H определяют после гидравлического расчета водопроводной сети и вычисления пьезометрических отметок во всех узлах сети при расчетных случаях ее работы.   

Высоту  определяют по формуле:   

НВБ= ZПЛ.(ВБ) – ZЗ.(ВБ), м,

где: ZЗ.(ВБ) – отметка земли у водонапорной башни, снимается с генплана, м,    

ZПЛ.(ВБ) - пьезометрическая отметка водонапорной башни, м.   

Тогда   

ZПЛ.(ВБ) = ZПЛ+ h =175.284+0.071=175.355 м;

НВБ= 175.355-157=18.355 м;   

4.2.Определение объёма  бака в водонапорной башне      

 Бак водонапорной башни хозяйственно-противопожарного  водопровода должен содержать  следующий объем воды: для регулирования  неравномерности водопотребления  и неприкосновенный  противопожарный запас: для населенных мест на 10-минутную продолжительность тушения одного внутреннего и одного наружного пожаров при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды.    

При помощи совмещения графиков водопотребления  и подачи воды определяют регулирующую емкость бака водонапорной башни и результаты вычислений сводят в таблицу 4.1. 

Таблица 4.1. Определение регулирующего  объема бака водонапорной башни

Часы  суток	Потребление воды населеннным пунктом,%	Подача  воды насосной станцией 2-го подъема,%	Поступление воды в бак,%	Расход  воды из бака, %	Остаток воды в баке,%	Фактический остаток воды в баке,%
1	2	3	4	5	6	7
1	0,63	1,04	0,41		0	2,81
2	0,68	1,04	0,36		0,41	3,22
3	0,83	1,04	0,21		0,77	3,58
4	1,54	1,04		0,5	0,98	3,79
5	3,73	5,21	1,48		0,48	3,29
6	4,96	5,21	0,25		1,96	4,77
7	5,22	5,21		0,01	2,21	5,02
8	5,31	5,21		0,1	2,2	5,01
9	4,31	5,21	0,9		2,1	4,91

 

  

Продолжение таблицы 4.1

1	2	3	4	5	6	7
10	3,83	5,21	1,38		3,0	5,81
11	6,14	5,21		0,93	4,38	7,19
12	8,06	5,21		2,85	3,45	6,26
13	7,68	5,21		2,47	0,6	3,41
14	6,15	5,21		0,94	-1,87	0,94
15	5,11	5,21	0,1		-2,81	0
16	4,65	5,21	0,56		-2,71	0,1
17	3,7	5,21	1,51		-2,15	0,66
18	3,64	5,21	1,57		-0,64	2,17
19	6,05	5,21		0,84	0,93	3,74
20	6,04	5,21		0,83	0,09	2,9
21	5,73	5,21		0,52	-0,74	2,07
22	3,51	5,21	1,7		-1,26	1,55
23	1,64	1,03		0,61	0,44	3,25
24	0,86	1,03	0,17		-0,17	2,64
Сумма	100	100