Расчет водопроводных сетей

2)Определение секундного среднего расхода воды в сутки наибольшего водопотребления.

Для расчета водозаборных сооружений, насосной станции первого подъема и водоводов необходимо вычислить секундный средний расход (л/с) в сутки наибольшего водопотребления.

= 9013.533/24*3.6=104.32,

где Т - число часов работы сооружений в сутки; 3,6 - переводной коэффициент м³/сут в л/с.

3)Определение суточных расходов воды коммунальными предприятиями.

Суточные расходы воды (м³/сут) коммунальными предприятиями (включены в норму водопотребления на одного жителя) определяют по формуле:

в прачечной

= 3880*40*75*100/100*1000*200=58.2

,где N — расчетное число людей, пользующихся водоразборными колонками; N — общая расчетная численность населения в данном пункте; Р'.Р" — соответственно процент жителей, пользующихся баней и прачечной; -  соответственно нормы расхода воды, л: на одну помывку одним человеком (q₀ =180 л), не стирку 1 кг сухого белья (q₀^’’ = 75 л); п', п" — соответственно число помывок в году одним человеком (40), норма сухого белья на одного человека в год, кг (= 100 кг); T — число дней работы в году бани и прачечной (T = 200 дней).

4)Определение годового водопотребления.

Годовое водопотребление (м³/год) населенного пункта.

= (410.41+8400)*365 + 8400*261 + 80*150 = =5420199.65

где - соответственно расчетное (среднее за год) суточное водопотребление коммунального сектора и промышленного предприятия, /сут; t₁ — число дней в году, t₁ = 365 дней; среднее суточное водопотребление промышленным предприятием, м³/сут; t₃ – число

рабочих дней в году промышленного  предприятия, принимают t₂ = 261 день; - среднее суточное водопотребление на полив зеленых насаждений, м³/сут; t₃ — число дней поливок в году (из расчета, что поливают пять месяцев в году, принимают округленно в месяце 30 дней, тогда (t₃ = 150 дней).

Полученные расчетом расходы  сводят в таблицу 2 (Приложение 3).

5)Режим расходования воды в сети. Определение максимальных часового и секундных расходов воды.

Распределение расходов воды по часам суток в коммунальном секторе зависит от коэффициента часовой неравномерности водопотребления.

Для коммунального сектора  определяют только максимальный коэффициент  часовой неравномерности водопотребления

 

где - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий и другие местные условия, коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, определяют по нормативным документам. Мы принимаем = 1.7.

Поподбирают типовой график распределения воды по часам суток в коммунальном секторе (см. приложение 2.1 Н.В. Оводова).

Предприятие работает в две  смены с 7 до 23 ч. Воду на технологические нужды расходуют равномерно по 6,25% в час от расчетного суточного расхода воды предприятия.

Распределение расходов воды по часам суток в прачечной  по приложению 2.1- Оводова Н.В.. Прачечная работает с 8 до 24 ч. Зеленые насаждения поливают равномерно 2 раза в сутки: с 5 до 8 и с 17 до 20 ч.

Колонка №3: Итого населенного  пункта (м³/ч) / 100* населенный пункт %.

Колонка №5: Итого прачечной (м³/ч) / на кол–во % прачечной.

Колонка №7: Итого полива зеленых насаждений (м³/ч) / на кол-во % полива зелёных насаждений.

Колонка №8: 100 / 24 часа.

Колонка №9: Итого промышленного  предприятия / на 24.

Колонка №10: Населенный пункт(м³/ч)  – прачечная(м³/ч)  + полив зеленых насаждений(м³/ч).

Колонка №11: Прачечная (м³/ч)  + промышленное предприятие (м³/ч).

Колонка №12: Путевой расход воды населенным пунктом (м³/ч)  + сосредоточенный расход воды населенным пунктом(м³/ч).

Колонка №13: Общий расход воды населенным пунктом (м³/ч) * 100 / .

Колонка №14: Ордината интегральной кривой водопотребления (%) + общий расход воды населенным пунктом (%).

Все расчеты по определению  часовых расходов воды в сети сводят в таблицу 3 (Приложение 4). Сводный суточный график водопотребления населенного пункта дан на рисунке 6.

 

Рис. 6

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              Гидравлический расчёт наружной сети трубопроводов

Гидравлический расчет сети проводят на пропуск максимального  секундного расхода воды; на пропуск максимального секундного расхода с учетом подачи воды в расчетные точки пожаротушения.

Увязку сети на пропуск  максимального секундного расхода (в качестве примера) осуществляют по методу М. М. Андрияшева, а на пожар - по методу В. Г. Лобачева.

Для расчета разводящей сети труб необходимо вычертить генеральный план заданного населенного пункта.

Расчет разводящей сети труб начинают с выбора схемы питания  и вычерчивания сети водоснабжения.Схема питания сети зависит от рельефа местности, на которой находится населенный пункт, его конфигурации в плане, а также от места расположения источника водоснабжения.

Принимают генплан населенного  пункта. Выбирают схему питания сети через башню. Так как источником водоснабжения будет р. Учебная, башню располагают на наиболее высокой отметке (517.00) поверхности земли (северная окраина населённого пункта).

Водопроводная сеть с учетом конфигурации населённого пункта запроектирована из двух колец и двух тупиков. Для гидравлического расчета сеть разбивают на отдельные участки. Начальные и конечные точки каждого участка обозначают номерами и называют их узлами, а расстояние между ними - расчетными участками. Длину участков принимают 600...800 м. Более длинные участки снижают точность расчета сети и приводят к увеличению ее стоимости.

Для бесперебойной подачи воды в сеть участок от башни до узла i, как правило, прокладывают в две нитки. Длину тупиков допускают не более 200 м. В противном случае устраивают противопожарный резервуар или прокладывают сеть в две нитки (если перерыв в подаче воды потребителю за время ликвидации аварии не допускается).

В пояснительной записке  приводят схему разводящей сети с  указанием номеров узлов и  длины участков, которые определяют по планшету. Схема разводящей сети представлена на рисунке 7 (Приложение 5).

Гидравлический расчет разводящей сети труб сводится к определению диаметров труб отдельных ее участков и потерь напора в них. Для гидравлического расчета сети необходимо знать не только конфигурацию сети и протяженность всех линий, но также и в каких узлах и как разбирают воду население и крупные водопотребители. Точно определить отбор воды из сети различными потребителями трудно. Поэтому в расчетах условно принимают упрощенную схему водоразбора, допуская, что часть воды, поступающей в сеть, забирают в определенных (заданных) узлах, а остальная расходуется равномерно подлине сети.

Расходы воды, отбираемые в  определенных узлах сети, называют сосредоточенными. К ним относят расходы воды таких потребителей, как промышленное предприятие, животноводческий сектор, баня, прачечная, больница и др.

Расход воды, отбираемой равномерно по всей длине сети - путевой расход. К нему относят расходы воды коммунальным сектором и на полив зеленых насаждений.

Для определения расчетных  путевых и сосредоточенных расходов воды из сети необходимо знать режим отбора ее различными водопотребителями.

Наибольшее часовое водопотребление  отмечено с 7 до 8 ч и составляет 392.911 м³/ч, или 4.359%,  (см. гр. 12 и 13 табл. 3)

Расчетные секундные расходы  воды (л/с) в сети в час максимального водопотребления (см. табл. 4, приложения 7):

максимальный

 

              путевой

 

сосредоточенный прачечной

 

сосредоточенный промышленным предприятием

 

Аналогично   вычисляют   сосредоточенные   секундные расходы  предприятий, бани, больницы (если они даны в задании).

Проверяют расчет

q_сmax = q_{с. пут} += 11.92+97.22+1.01 = 110.15 л/с,

1)Расчет разводящей сети на пропуск максимального секундного расхода воды.Предположим, что q_c-пут сети разбирается равномерно по всей длине. Общая длина сети ∑l, из которой воду разбирают равномерно по всей длине,

∑l =l_вб-1+l_1-2+ l_2-3+l_3-4+l_7-3+l_6-4+l_7-6+l_7-1= 300+350+225+225+350+350+225+225м.=2250

Удельный расход на один метр сети

 

где все обозначения известны.

Путевой расход (л/с) для каждого  участка

 

где - длина участка сети, м.

Расход воды (л/с) в любом  узле сети

 

где — сумма путевых расходов на участках сети, примыкающих к данному узлу, л/с.

Номера узлов, из которых  отбирают сосредоточенные расходы (прачечная, промышленное предприятие), определяются местом их расположения на генплане населенного пункта.

Вычисление путевых расходов участков сети и узловых расходов сводят в таблицу 5 (Приложение 7).

Полученные в таблице  путевые и узловые расходы  наносят на рисунок 7 (Приложение 5).

После определения узловых  расходов задаются точкой схода потоков  и на схеме сети намечают стрелками  направление движения воды по всем участкам.

Ориентировочно распределяют расходы воды по отдельным участкам (линиям) сети, обращая при этом внимание на соблюдение условия: приток воды к узлу равен оттоку из него по прилегающим к узлу линиям плюс сосредоточенный расход воды в данном узле.

Распределение расходов можно  начинать от башни и идти далее  по направлению движения воды к узлу 5, а можно начать с самого удаленного от башни узла сети (узел 5) и идти по участкам сети к башне против движения воды.

Из башни вытекает q_cmax = 109.3 л/с. В узле ВБ (башня) отбирается узловой расход 0.735 л/с. Следовательно, расчетный расход воды на участке Б-1 составит 109.3-0.735=108.565 л/с. Этот расход протекает в узел 1. В узле 1отбирается расход 2.15 л/с, а из узла 1 в узлы 2 и 7расход 108.565-2.15=106.415 л/с. Установить сразу, сколько воды будет отбираться по участку 1-2 в узел 2 и по участку 2-7 вузел 7 (чтобы сеть сразу увязалась) очень трудно. Поэтому эти расходы намечают ориентировочно, а не произвольно, с учетом вычисленных узловых расходов и принятого направления потоков по участкам сети. Ориентировочное (прикидочное) определение расчетных расходов начнем с участков 1-7, 7-3, 7-6 и 6-4.

Из узла 1к узлу 7(участок 1-7) надо направить такое количество воды, чтобы ее хватило на питание узлов 7и 6(1.97+1.415=3.385 л/с) и на питание половины расхода в узле 4(1.415/2=0.708 л/с) и половина расхода, оттекающего из узла 4в узел 5 по линии 4-5 (97.22/2=48.61 л/с).

Таким образом, по участку  1-7к узлу 7надо направить расход не менее чем 3.385+0.708+48.61=52.703 л/с. Однако, учитывая, что из узла 7к узлу 3по участку 7-3тоже вытекает некоторое количество воды, направим ориентировочно по участку 1-7в узел 7расход 56.596 л/с.

Из 56.596 л/с воды, притекающей  в узел 7, из самого узла 7отбирается 1.97 л/с. Отток воды из узла 7к узлу 3по участку 7-3ориентировочно принимают 12.22 л/с, тогда отток воды из узла 7 к узлу 6по участку 7-6составит 56.596-1.97-12.22=42.406 л/с. Расход на участке 6-4равен притоку воды к узлу 6минус узловой расход в узле 6,то есть 42.406-1.415=40.991 л/с.

Теперь рассмотрим участки  1-2, 2-3 и 3-4. К узлу 1по участку ВБ-1притекает 108.565 л/с, отбор в узле 1 составляет 2.15 л/с и оттекает из узла 1к узлу 7по участку 1-7расход 56.596 л/с Таким образом, из узла 1 оттекает к узлу 2 по участку 1-2расход 108.565-2.15-56.596=49.819 л/с.

В узле 2 отбирается узловой  расход 1.415+1.01=2.425 л/с, тогда отток  из узла 2 в узел 3по участку 2-3составит 49.819-2.425=47.394 л/с.

К узлу 3 из узлов 2 и 7притекает расход воды 47.394+12.22=59.614 л/с, а отбирается в узле 3расход 1.97 л/с воды. Следовательно, из узла 3к узлу 4по участку 3-4оттекает расход 59.614-1.97=57.644 л/с.

К узлу 4 притекают расходы воды: с участка 6-4 –40.991 л/с, с участка 3-4– 57.644 л/с. Таким образом, общий приток к узлу 4будет 40.991+57.644=98.635 л/с. Отбор в узле 4составляет 1.415 л/с, тогда из узла 4в узел 5 оттекает 98.635-1.415=97.22 л/с воды, что равно узловому расходу в узле 5. Следовательно, ориентировочное распределение расходов воды по участкам сети сделано правильно.

Учитывая, что водоводы от башни к узлу 1 и от узла 4 к узлу 5 прокладывают каждый в две нитки, расчетный расход каждой нитки:

на участке ВБ-1 108.565/2=54.283л/с;

на участке 4-5     97.22/2=48.61 л/с.

После определения первых прикидочных расчетных расходов по участкам сети выбирают материал труб. Принимаем асбестоцементные трубы класса ВТ9 (на давление 0,9 МПа).

По ориентировочно намеченным расходам каждого участка сети из таблиц Шевелева подбираем диаметры труб.

При увязке сети по методу М. М. Андрияшева потери напора (м) по участкам

h = 1000il,

где 1000i — потери напора на длине 1000 м, м; l — длина участка сети, км.

Так, на участке 1-2при q = 48.819 л/с и l = 350 м экономически выгодный диаметр d= 250 мм, 1000i = 5.74 м, потери напора: h_1-2 +1000il= 5.74*0,35 = 2.01 м.

На участке 2-3при q= 47.394 л/с и l = 225 м d= 250 мм, 1000i = 4.39, потери напора: h_2-3= 4.39*0.225=0.98 м.

На участке 1-7 при q= 56.596 л/с и l = 225 м d= 250 мм, 1000i = 4.39, потери напора: h_1-7 = 4.39*0.225=0.98 м.

На участке 7-3при q= 12.22 л/с и l = 350 м d= 250 мм, 1000i = 6.5, потери напора: h_7-3= 6.5*0.35=2.3 м. Аналогично вычисляют потери напора на участках второго кольца, которые составили: h_3-4= 1.37 м, h_6-4= 2.77 м, h_7-6= 1.12 м. Потери напора на смежном участке 7-3подсчитаны в первом кольце. Вычисленные потери напора на участках сети наносят на схему сети (см. рис. 8, приложение 8).