Водоснабжение населенного пункта

1. равномерный круглосуточный одним насосом
2. двухсменный одним насосом (16 часов)
3. неравномерный круглосуточный тремя одинаковыми насосами
4. одним насосом с остановками.

  Изменяя режим работы насосной станции, необходимо сохранить подачу насосов постоянной для сохранения высокого КПД их работы. Это достигается предварительной подачей воды в водонапорную башню, откуда она поступает потребителю.

  График  работы хозяйственных насосов устанавливается  окончательно по минимальной регулирующей емкость бака водонапорной башни.

  Необходимый напор бака Wб водонапорной башни определяют по формуле:

  Wб = Wрег. + Wпож.

  где:  Wрег. – регулирующий объем, м³

  Wпож. – неприкосновенный пожарный запас на 10 минут тушения пожара.

  Регулирующий  объем определяют по максимальным отклонениям кривой подачи от кривой водопотребления в положительную и отрицательную стороны.

  Wрег. = (Δ+) + (Δ-) х Q сут. мах. / 100

  где: (Δ+) и (Δ-) – максимальные разности ординат  интегральных графиков подачи и потребления  соответственно по избытку и недостатку;

  Qсут. мах. – расчетный суточный расход населенного пункта  в сутки наибольшего водопотребления.

  График  работы насосной станции второго  подъема выбирают таким, чтобы сумма  максимальных разностей по избытку  и недостатку была бы наименьшей.

  В режимах  3 и 4 желательно так выбирать время включения и выключения насосов, чтобы кривые подачи и водопотребления между собой не пересекались. В этом случае Δ- = 0, то есть кривая подачи расположена выше кривой водопотребления. Одновременно желательно иметь меньшее количество включений-выключений насосов агрегатов, что уменьшает износ насосного оборудования и улучшает эксплуатационные характеристики системы водоснабжения.

  В двухсменном  режиме работы одним насосом время начала работы выбирают по минимальной регулирующей емкости бака водонапорной башни; при этом начало смены желательно сдвигать на более удобное для оператора время, если это не приводит к существенному увеличению регулирующего объема.

  Графически  подача насоса определяется тангенсом угла наклона кривой подачи воды 2 к горизонту.

  После выбора режима работы насосной станции 2го подъема, уточняют регулирующий объем. По таблице  №4 можно получить более точные максимальные значения (Δ+) и (Δ-), чем при графическом  определении. Величины (Δ+) и (Δ-) определяются по графе 6 по максимальной величине воды в баке (Δ+) или недостатку воды в баке (Δ-).

  В баке водонапорной башни должен храниться неприкосновенный запас воды, рассчитанный на 10-минутную продолжительность тушения пожара. Данный запас воды предназначен и  для тушения пожара и для обеспечения хозяйственных нужд при пожаре в час максимального водопотребления. Определяется по формуле:

  Wпож. = t х 60 х (qпож х n + q мах. сек.)/1000,

  где t – продолжительность тушения пожара из башни =10 минут;

  q пож = qпож. нар. + q пож. внутр. – расход воды на тушение пожара, л/сек;

  n – число одновременных пожаров;

  q мах. сек. – максимальный секундный расход воды в сети на хозяйственные нужды, л/сек.

  Расчетный расход воды на наружное пожаротушение  и расчетное количество одновременных  пожаров в населенных пунктах  следует принять согласно приложению 7. Расчетный расход воды на внутреннее пожаротушение принимают = 5 л/сек.

  Полученный  общий объем водонапорной башни  округляют до типовых размеров, которые  указаны в приложении 8.

  Расчет  регулирующего объема бака при следующих  режимах работы насосной станции.

  Определяем  регулирующий объем бака для равномерной работы насосной станции одним насосом круглосуточно (Qн = 4,17%):

  Wрег. =                                                                                         м³.

  Определяем  регулирующий объем бака для двухсменной  работы насосной станции одним насосом :

  Wрег. =                                                                                         м³.

  Определяем  регулирующий объем бака для неравномерной  работы тремя насосами            (Q1=      %, Q2 =               %, Q3 =           % ):

  Wрег. =                                                                                         м³.

  Определяем  регулирующий объем бака для работы одним насосом с остановками(Qн =        %) :

  Wрег. =                                                                                         м³.

  Наименьший регулирующий объем бака водонапорной башни обеспечивает режим работы одним насосом с остановками. Его принимаем за рабочий режим.

  Определяем объем неприкосновенного пожарного запаса воды в водонапорной башне:

  t = 10 мин.; q пож. вн. = 5 л/сек.; n = 2 (приложение 7).

  q мах. сек. =                                           л/сек.

  W пож. =                                                        м³.

  Определяем  общий необходимый объем бака Wб водонапорной башни:

  Wб. = W рег. + Wпож. =                                                                                   м³.

  Полученный  объем округляем до типового размера  Wб =                         м³.

    
 
 
 

  Схема бака водонапорной башни:

  Dвн – внутренний диаметр бака;

  d – диаметр днища бака;

  hкб – высота конуса бака;

  H – строительная высота бака;

  Wрег – уровень регулирующего объема;

  hпож – высота уровня объема пожарного запаса;

  hрег – высота уровня регулирующего объема. 
 
 
 
 
 
 

  миллиметровка(4графика)

  Гидравлический  расчет тупиковой водопроводной  сети. 

  Нанесем на генплан населенного пункта  схему тупиковой водопроводной  сети, стремясь к минимальной длине  труб. Далее разделяем сеть на участки, в пределах которых расход не имеет резких изменений. Нумеруем участки. Используя масштаб генплана, определяем длины участков lij и отметки узловых и тупиковых точек ▼ij. Водонапорную башню устанавливают на наивысшей отметке населенного пункта. При этом она должна быть максимально приближена к водозабору и населенному пункту, что обеспечивает минимальную длину труб.

  Водопроводная сеть проектируется таким образом, чтобы обеспечить более или менее  равномерную нагрузку на трубы. Всех потребителей воды делят на сосредоточенных, которые локально требуют значительных расходов воды и распределенных по сети, которые боле или менее равномерно потребляют воду по длине трубопровода. К распределенным потребителям обычно относят население и скот в личном пользовании, а так же полив зеленых насаждений. При этом для упрощения гидравлического расчета сети полагают, что потребление воды распределенными посетителями пропорционально длине трубопровода, на котором они расположены.

  Гидравлический  расчет сети сводится к определению  диаметра труб dij на отдельных участках и высоты водонапорной башни Нб, при которых будет обеспечена подача воды всем потребителям в заданном количестве с минимальными экономическими затратами как строительными так и эксплатационными.

  Заданные  расходы воды можно подавать по трубам разного диаметра. При малых диаметрах труб уменьшаются строительные затраты, но возрастают эксплуатационные затраты, связанные с потерями напора в трубопроводах:

  He = λ x l/d x V²/ 2g = 8 λ/П²gd³ x l x Q² = A x l x Q²

  he – потери напора по длине;λ –коэффициент Дарси; l – длина трубы; d – диаметр трубы; V – скорость движения воды в трубе; g – ускорение свободного падения; A – удельное сопротивление.

  Уменьшение  диаметра трубы в 2 раза увеличивает  потери напора по длине трубопровода примерно в 36 раз при пропуске одинакового расхода. Потери напора должны быть скомпенсированы увеличением водонапорной башни. При малом диаметре труб высота водонапорной башни принимает большие значения, техническая реализация которых практически невозможна. Кроме того возрастают эксплуатационные затраты, связанные с подачей воды насосами на значительную высоту.

  Анализ  показывает, что для каждого расхода  в трубе Qij можно выбрать такой диаметр трубы, при котором сумма строительных и эксплуатационных затрат будет минимальной. Такой результат будет если принять скорость движения воды в трубах равной экономически эффективной скорости, которую для средних условий строительства можно принять = 1 м/с.

  Тогда, используя  уравнение расхода Qij = Vij x Wij и зная площадь поперечного сечения трубы Wij= Пd²ij/4 получим диаметр труб dij = √4 x Qij/П x Vij

  Окончательно  принимаем ближайшее большое  стандартное значение диаметра труб. При этом следует иметь в виду что для наружной водопроводной сети не допускается применение труб диаметром менее 100 мм при любых расчетных расходах.

  Таким образом  каждому расходу соответствует  определенный диаметр трубопровода.

  Общие потери напора в трубопроводах:

  hпот. = he + ∑(n до i=1) x h(i до м)

  где          he - потери напора по длине трубопровода;

   ∑(n до i=1) x h(i до м) – сумма потерь на всех местных сопротивлениях.

  При расчете  водопроводных сетей учет местных  потерь напора приводит к неоправданному усложнению гидравлического расчета. Поэтому местными потерями напора пренебрегают. Для определения потерь напора используют формулу:

  hпот = Aij x lij x Qij²

  где Aij – удельное сопротивление трубопровода, зависящее от диаметра трубы, ее материала и определяется по водопроводным таблицам

  lij – длина трубопровода

  Qij² - расход воды в трубопроводе.

  Для подачи воды потребителям в различные тупиковые точки сети требуются различные напоры в начале сети при выбранных диаметрах труб.

  В общем  случае для подачи заданного расхода  в произвольную точку сети требуется напор в начале сети:

  Hбi = (▼i - ▼б) + h пот oj + Hсв

  где ▼i – отметка земли в i  точки земли

  ▼б – отметка земли в точке установки водонапорной башни

  h пот – потри напора в трубах

  Hсв – свободный напор, обеспечивающий нормальную работу водозаборной арматуры.

  Свободный напор – это напор воды в  точке сети, отсчитываемый от поверхности земли. Зависит от этажности здания, технологического процесса, вида водозаборной арматуры и ее назначения. Для жилых домов в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения Hсв = 10 + 4 (n - 1)

  где n – число этажей.

  Принимая  двухэтажную застройку получим Нcв = 14 м.

  Для определения  высоты водонапорной башни Нб рассчитывают необходимый напор в начале сети для всех точек сети.

  За высоту водонапорной башни принимают максимальную величину этого напора. Точка сети, для которой высота башни получается максимальной, называется диктующей. Обычно диктующая точка наиболее удалена от водонапорной башни или в ней необходимо создать значительный свободный напор. Высота водонапорной башни обычно определяется относительно дна бака, так как уровень воды в баке постоянно изменяется.

  Определение диаметров труб водопроводной сети и потерь напора в трубах требует  знания расходов воды на отдельных участках. Наличие распределенных потребителей приводит к изменению расхода по длине отдельных участков. Естественно на таких участках не могут прокладываться трубы переменного по длине диаметра. Для них вводится понятие расчетного расхода, по которому определяется диаметр трубы и потери напора в ней.

  Qijрасч = 0,5 Qijпут + Qijтр

  где Qijпут – путевой отбор на участке

  Qijтр – транзитный расход через участок. 

  Qijрасч является как бы средним расходом на данном участке водопроводной сети.

  Для расчета  водопроводных сетей предложен  метод узловых отборов, который  значительно упрощает определение  расчетных расходов. По этому методу путевые отборы на отдельных участках превращают в узловые, отнеся половину путевого отбора на начало участка и половину на конец участка.