Водоснабжение и водоотведения поселка

 

Полученные в таблице путевые  расходы наносят на рисунок 7.3

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 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 и идти по участкам сети к  башне против движения воды.

Из башни вытекает q_{с max} =27,54 л/с. В узле ВБ отбирается узловой расход 1,36. Следовательно, расчетный расход воды на участке Б-1 составит 27,54-1,36=26,18 л/с. Этот расход протекает в узел 1. В узле 1 отбирается расход 3,635 л/с, а из узла 1 в узлы 2 и 7 расход 26,18-3,635=22,545 л/с. Установить сразу, сколько воды будет отбираться по участку 1-2 в узел 2 и по участку 2-7 в узел 7 очень трудно. Поэтому эти расходы намечают ориентировочно, а не произвольно, с учетом вычисленных узловых расходов и принятого направления потоков по участкам сети. Ориентировочное определение расчетных расходов начнем с участков 1-2, 2-6, 2-3 и 3-4.

Из узла 1 к узлу 2 (участок 1-2) надо направить такое количество воды, чтобы её хватило на питание узлов 2 и 3 (3,065+2,27+5,07=10,405 л/с) и на питание половины расхода в узле 4 (2,27:2=1,135 л/с) и половина расхода, оттекающего из узла 4 в узел 5 по линии 4-5 (4,47:2=2,235 л/с).

Таким образом, по участку 1-2 к узлу 2 надо направить расход не менее чем 10,405+1,135 +2,235=13,775 л/с. Однако, учитывая, что из узла 2 к узлу 6

по участку 2-6 тоже вытекает некоторое  количество воды, направим ориентировочно по участку 1-2 в узел 2 расход 16,4275 л/с.

Расход на участке 1-2 равен притоку  воды к узлу 2 минус узловой расход в узле 2, то есть 16,4275 -3,065=13,3625. Отток воды из узла 2 к узлу 6 по участку 2-6 ориентировочно принимают 3,01 л/с, тогда отток воды из узла 2 к узлу 3 по участку 2-3 составит 13,3625-3,01=10,3525 л/с.

Из 10,3525 л/с воды, притекающей в  узел 3, из самого узла 3 отбирается 2,27+5,07=7,34 л/с, тогда отток воды из узла 3 к узлу 4 по участку 3-4 составит 10,3525-7,34=3,0125 л/с.

Теперь рассмотрим участки 1-7, 7-6 и 6-4. К узлу 1 по участку ВБ-1 притекает 26,18 л/с, отбор в узле 1 составляет 3,625 л/с и оттекает из узла 1 к узлу 2 по участку 1-2 расход 16,4275 л/с. Таким образом, из узла 1 оттекает к узлу 7 по участку 1-7 расход 26,18 - 3,625 -16,4275 =6,1275 л/с.

В узле 7 отбирается узловой расход 2,27 л/с, тогда отток из узла 7 в  узел 6 по участку 7-6 составит 6,1275-2,27=3,8575 л/с.

К узлу 6 из узлов 7 и 2 притекает расход воды 3,8575+3,01=6,8675 л/с, а отбирается в узле 6 расход 3,065 л/с воды. Следовательно, из узла 6 к узлу 4 по участку 6-4 оттекает расход 6,8675-3,065=3,8025 л/с.

К узлу 4 притекают расходы воды: с участка 3-4 -3,0125 л/с, с участка 6-4 – 3,8025 л/с. Таким образом, общий приток к узлу 4 будет 3,0125+3,8025= = 6,815 л/с. Отбор в узле 4 составляет 2,27 л/с, тогда из узла 4 в узел 5 оттекает 6,815 - 2,27 = 4,47 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, расчётный  расход каждой нитки:

на участке ВБ-1 26,18:2 =13,09 л/с;

на участке 4-5 4,47:2 =2,235 л/с.

После определения первых прикидочных  расчётных расходов по участкам сети выбирают материал труб. Принимаем стальные трубы (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

 

, [7.2.10]

 

где - потери напора на длине 1000 м, м; - длина участка сети, км.

На участке 1-2 q=16,4275л/с, l=175м, d=150м, 1000i=8,05

h_1-2=8,05·0,15=1,2075м

На участке 2-6 q=3,01л/с, l=325м, d=100м, 1000i=1,97 h_2-6=0,604025м

На участке 1-7 q=6,1275л/с l=325м d=125м, 1000i=3,13

h_1-7=3,13·0,325=1,01725м

На участке 7-6 q=3,8575л/с, l=175м, d=100м, 1000i=3,04

h_7-6=3,04·0,175=0,532м

На участке 2-3 q=10,3525л/с, l=175м, d=150м, 1000i=4,09

h_2-3=4,09·0,175=0,71575м

На участке 3-4 q=3,0125л/с, l=325м, d=125м, 1000i=0,850

h_3-4=0,850·0,325=0,27625м

На участке 6-4 q=3,8025 л/с, l=175м, d=100м, 1000i=3,11,

h_6-4=3,11·0,175=0,54425м

Потери напора условно будем  брать со знаком плюс на тех участках сети, где направление потока совпадает с направлением движения часовой стрелки, и со знаком минус, где движение потока направлено против часовой стрелки.

В каждом кольце расчетной схемы  сети стрелками указывают наиболее нагруженные участки - участки, сумма  потерь напора на которых по абсолютному  значению больше.

Поправочный расход (л/с) для каждого кольца, имеющего невязку (м), М. М. Андрияшев рекомендует рассчитывать по приближенной формуле:

 

, [7.2.13]

 

где - невязка потерь напора в кольце (берут с определенным знаком), м; - сумма абсолютных потерь напора по кольцу, м; - средний расход участков, входящих в кольцо, л/с; - арифметическая сумма расходов всех участков кольца, л/с; - число участков в кольце.

Невязки

для первого кольца

м; [7.2.11]

для второго кольца

м. [7.2.12]

по общему контуру

м.

М. М. Андрияшев предлагает после  первой увязки выделять контуры, охватывающие несколько колец, невязками, имеющими одинаковые знаки, и начинать с них. Такой искусственный приём оправдывается  тем, что поправочные расходы  воды на смежных участках колец выбранного контура будут иметь разные знаки  и их алгебраическая сумма будет  близка к нулю. При увязке общего контура каждый раз проверяют  невязки в отдельных кольцах. Этот метод применяют при большом  числе колец.

При небольшом числе колец после  первой увязки увязку молено вести  по “интуитивному” способу, то есть поправочные  расходы колец во второй и последующих  увязках назначают ориентировочно, и на более нагруженных линиях расход уменьшают на величину этой поправки, а на менее нагруженных - увеличивают. Пропуская увязочный расход по кольцам сети, необходимо соблюдать следующее правило: количество воды, притекающей по узлу, должно быть равно количеству воды, вытекающей из него.

В целях уменьшения арифметических вычислений М. М. Андрияшев предложил  после первой увязки колец поправочный  расход кольца (л/с) вычислять по более приближенной формуле:

 

, [7.2.14]

 

где и - соответственно поправочный расход (л/с) и невязка (м) предыдущей увязки; - невязка, которую требуется уничтожить, м.

После увязки колец подбирают диаметры водоводов (тупиков) и определяют потери напора для каждой нитки.

Расходы воды каждой нитки

 

л/с; [7.2.15]

 

л/с.

Из таблиц Ф. А. Шевелева по расходам в водоводах выбирают экономически наивыгоднейший диаметр асбестоцементных труб каждой нитки: мм; мм.

Однако, учитывая, что при расчёте  сети на пожар расходы в этих тупиках  значительно возрастут и потери напора в них увеличатся, принимаем  ближайшие большие диаметры: мм; мм. Тупиковую сеть проверяем при нормальном режиме работы и на случай аварии на одной из ниток.

Потери напора в каждой нитке  тупика при нормальном режиме:

на участке ВБ-1 при л/с, и м, мм, :

м;

на участке 4-5 при л/с, и м, мм, :

м.

При отключении одной нитки тупиковой  линии (в случае аварии) расчетные  расходы:

на участке ВБ-1

 

л/с;

 

на участке 4-5

 

л/с.

 

Потери напора при аварии на этих участках:

 

ВБ-1 м;

4-5 м.

 

Расчёт разводящей сети на пропуск  максимального секундного и пожарного  расходов воды. Расчётный расход воды на наружное пожаротушение и расчетное число одновременных пожаров в населённых пунктах зависит от числа жителей в нём и этажности зданий.

Расчётный расход воды для  тушения внутреннего пожара и  число струй определяют по СНиП 2.04.01-85. Для зданий животноводческих ферм

на промышленной основе на тушение  внутреннего пожара рекомендуют принимать - 2,5 л/с.

Порядок расчёта сети на пожар ведут  в такой последовательности.

На расчётной схеме намечают место пожара (обычно в самом удаленном  узле).

Расход в узле (узловой расход), где намечен пожар, определяют путем  прибавления расхода воды, необходимого для тушения одного наружного  и одного внутреннего пожара, к  узловому расходу, вычисленному при расчёте сети на пропуск . Если принять, что пожар в узле 5, то узловой расход в нем составит

 

[7.2.16]

 

Расходы остальных узлов остаются такими же, как и в случае расчета  сети. Для рассматриваемого примера  общий секундный расход во время  пожара

 

л/с. [7.2.18]

 

Расход воды, притекающей к узлу 1 по участку Б-1, будет

 

л/с. [7.2.19]

 

Зная общий расход, поступающий  в кольцевую сеть при пожаре, и  узловые расходы, намечают точку  схода потоков, направления движения воды по участкам сети, задаются (ориентировочно) первыми прикидочными расходами на участках сети.

Первые прикидочные расчётные  расходы участков сети определяют по методике, описанной выше.

В узле 1 отбор составляет 3,635 л/с, следовательно, общий отток воды из узла 1 составляет 38,687 – 3,635 = 35,052 л/с.

По участку 2-3 к узлу 3 направляют ориентировочно 25,052 л/с. В узле 3 отбирается 7,34 л/с, по участку 2-3 пускают расход воды 12,526 л/с, тогда расход участка 2-6 составит 25,052 – 7,34 – 12,526 = 5,186 л/с, а на участке 3-4 – 12,526 – 2,27 = 10,256 л/с.

Расход на участке 1-7: 35,052 – 25,052 = 10 л/с, на участке 7-6: 10 – 2,27 = 7,73 л/с.

Приток к узлу 6 составляет 7,73 + 5,186 = 12,916 л/с, а отбор из него 3,065 л/с, следовательно, расход на участке 6-4 будет 12,916 – 3,065 = 9,851 л/с.

Приток к узлу 4 будет 10,256 + 9,851 = 20,107 л/с, отбор из него 2,27 л/с, а расход на участке 4-5 составит 19,107 – 2,27 = 16,97 л/с, что равно расходу в узле 5.

Зная первые прикидочные расходы  на участках сети, для каждого участка  находят потери напора и увязывают сеть. Следует заметить, что выбранные ранее диаметры труб участков сети при этом расчёте не меняются.

При этом методе расчёта кольцевых  сетей потери напора (м) на участках сети и в тупиках

 

, [7.2.20]

 

где - поправочный коэффициент к значениям ; - удельное сопротивление трубопровода, (с/л)²; - длина участка трубопровода, м; - расход на участке, л/с; - сопротивление участка сети, , с²/(л∙м²).

Поправочный коэффициент  зависит от скорости (м/с) движения воды в трубе, которую при заданном в нем расходе (л/с) можно вычислить по формуле

 

, [7.2.21]

 

где - коэффициент скорости, ( - расчётный диаметр трубопровода, м).

После вычисления потерь напора на всех участках сети находят невязку в  каждом кольце и по вышеизложенному методу. Затем для каждого кольца вычисляют поправочный (увязочный) расход и (л/с):

 

, [7.2.22]

 

где - невязка потерь напора в данном кольце, м; - сумма произведений первых прикидочных расчётных расходов каждой линии кольца на соответствующие последним сопротивления.

Все расчёты по увязке сети на пропуск  максимального секундного и пожарного  расходов сведены в таблицу 2,6.

Увязку кольцевой сети на случай максимального водоразбора и пожара ведут до тех пор, пока невязка в каждом кольце не будет превышать м, а по общему контуру - менее м.

После увязки сети на случай пожара проверяют  работу тупиков при нормальном пожарном режиме и аварии во время пожара на одной из ниток.

Расходы каждой нитки тупика при  нормальном режиме во время пожара составят:

На участке Б-1

q^п_Б-1=38,687:2=19,3435 л/с;

Для участка Б-1 трубопровода, имеющего d=100 мм, по справочнику, находят m=0,127, для участка тупика 4-5 d=75 мм, m=0,471. скорости в тупиках:

υ^п_б-1=0,127·19,3435=2,45 м/с;

υ^п_4-5=0,471·8,485=3,99 м/с;

По справочнику для данных скоростей  находят поправочный коэффициент:

для υ^п_б-1=2,45 м/с; К=0,887;

для υ^п_4-5=3,99 м/с; К=0,846;

Расчет по увязке кольцевой  сети по методу В.Г. Лобачёва

м; л/с;

м; л/с; м