Гидравлический расчет тупиковой водопроводной сети

Генплан населенного пункта

Масштаб 1:25000

Рисунок 3. Генплан населенного пункта

1 – прачечная; 2 – больница; 3 – молочный завод; 4 – ферма;5 – водозабор;

6 – водонапорная башня.

Нанесем на план населенного пункта схему тупиковой водопроводной сети, стремясь к минимальной длине труб. После нанесения тупиковой водопроводной сети на генплан населенного пункта, разделяем её на участки, в пределах которых расход не имеет резких изменений. Участки нумеруем. Используя масштаб генплана и горизонтали, определяем длины участков l_ijи отметки узловых и тупиковых точек . 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. Схема тупиковой водопроводной сети показана на рисунке 3 и продублирована на рисунке 4.

условно принимаем 100 метров.

Рисунок 4. Геометрические параметры сети, нанесены:

длины участков, м

отметки тупиковых точек, м

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

Гидравлический расчет сети сводится к определению диаметра труб dна отдельных участках и высоты водонапорной башни H, при которых подача воды будет обеспечена всем потребителям в заданном количестве с минимальными экономическими затратами.

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

;

Анализ показывает, что для каждого расхода в трубе Qможно выбрать такой диаметртрубы d, при котором сумма строительных и эксплуатационных затрат будет минимальной. Такой результат получается, если принять скорость движения воды в трубах равной экономически эффективной скорости, которую для средних условий строительства можно принять равной.

V= 1 м/с

Тогда, используя уравнение расхода

; ,

получим

Окончательно принимают ближайшее большее стандартное значение диаметра трубы. 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 водопроводной сети, т.е. диаметры труб принимаются по расходу.

Общие потери напора в трубопроводах:

где h_l – потери напора по длине трубопровода; - сумме потерь на всех местных сопротивлениях.

При расчете водопроводных сетей учет местных потерь напора приводит к неоправданному усложнению гидравлического расчета. Поэтому местными потерями напора пренебрегают, полагая трубопроводы гидравлически длинными. И определения потерь напора, используют основную водопроводную формулу

где удельное сопротивление трубопровода, зависящее от диаметра трубы и её материала и определяемое по водопроводным таблицам;

длина трубопровода;

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:

где потери напора в трубах до й точки сети по кратчайшему расстоянию от водонапорной башни; свободный напор в й точке сети, обеспечивающей нормальную работу водоразборной арматуры.

Свободный напор напор, воды в й точке сети, отсчитываемый от поверхности земли; зависит от этажности здания, технологического процесса, вида водоразборной арматуры и её назначения. Так, для жилых зданий в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения

где число этажей. Принимая двухэтажную застройку , получим

Для вычисления высоты водонапорной башни определяют необходимый напор в начале сети для всех её точек.

За высоту водонапорной башни принимают максимальную величину этого напора . Точка сети, для которой высота водонапорной 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, т.к. уровень воды в баке может 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, что на таких участках не могут прокладываться трубы переменного по длине диаметра. Поэтому, на таких участках вводится понятие «расчетного» расхода, по которому определяется диаметр трубы и потери напора в ней

Расчетный расход является как бы средним расходом на данном участке водопроводной сети.

В результате все путевые отборы исчезают и остаются только узловые.

Расчет водопроводной сети ведется на час максимального водоразбора (таблица 3, время с 19 до 20 часов).

Для определения путевых и транзитных расходов на отдельных участках поступаем следующим образом:

Наносим на сеть сосредоточенные расходы в час максимального водоразбора (молочный завод, ферма и т.д.).

Путевые расходы на отдельных участках распределяем пропорционально соответствующим длинам труб, вдоль которых находятся распределенные потребители. Для их определения находим погонный (удельный) расход, то есть расход с 1 метра трубопровода.

где сумма длин участков, на которых есть распределенные потребители.

Далее находим путевые отборы на каждом участке сети (рисунок 5):

Рисунок 5. Распределение путевых отборов по участкам сети,

значения приведены в л/с

Используя метод узловых отборов, переводим путевые отборы в узловые (рисунок 6) и (рисунок 7) определяем расчетные расходы на каждом участке сети.

Рисунок 6. Определение расходов в узловых и тупиковых точках по способу узловых отборов, значения приведены в л/с

Рисунок 7. схема узловых отборов и расчетных расходов на участках сети, значения приведены в л/с

Далее определяем потери напора на каждом участке, предварительно найдя соответствующие диаметры труб. Результаты сводим в таблицу 5.

Таблица 5