Выбор схемы питания и подготовка водопроводной сети к расчету

Схема питания водопроводной сети определяется количеством и местоположением насосных станций и напорно-регулирующих сооружений. По характеру взаимного расположения насосной стан­ции, водонапорной башни и сети различают схемы с односторон­ним, двухсторонним и комбинированным питанием.

При односторонней схеме насосная станция подает воду в башню, откуда вода поступает в сеть. В часы, когда насосы подают воды больше общего водоотбора из сети, вода аккумулируется в башне. Если же отбор воды из сети превышает подачу ее насосами, то вода поступает из башни.

При двухсторонней схеме питания в часы максимального во­доотбора вода в сеть поступает с двух сторон: от насосной станции и водонапорной башни. В часы, когда подача насосов превышает водоотбор, излишек воды поступает транзитом в башню.

При комбинированном питании часть сети питается по схеме с контррезервуаром, а часть - по схеме с проходной башней. Выбор той или иной схемы питания сети зависит от рельефа местности, тока водоочистки, места расположения основных сооружений, ве­личины отборов и требуемых свободных напоров в различных точ­ках системы водоснабжения. Кроме трех основных схем питания водопроводной сети, возможны и другие, более сложные схемы, например, с несколькими насосными станциями.

После трассировки и выбора схемы питания составляют расчетную схему водопроводной сети. Для этого сеть разбивают на расчетные участки, начало и конец каждого из которых нумеруют. Точки отбора воды из сети или место разветвления потоков назы­вают гидравлическими узлами. Узлы сети намечают в точках под­ключения водоводов от насосной станции и водонапорной башни, а также в местах отбора воды крупными потребителями воды, где есть пересечения и ответвления магистральных линий.

Очевидно, для нахождения диаметров труб, напоров насосов, отметок расположения бака водонапорной башни необходимо учесть наиболее напряженные режимы работы сети. В соответствии с рекомендациями СНиП 2.04,02-84 «Водоснабжение, наружные сети и" сооружения» расчеты совместной работы водоводов, водо­проводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей вы­полняются для следующих характерных режимов подачи воды:

• максимального хозяйственно-производственного водопо-
требления из сети, для которого определяют диаметр труб участков
сети и высоту водонапорной башни;

• тушения расчетного количества пожаров при максимальном
водопотреблении, для режима которого проверяют возможность
пропуска расчетных расходов при допустимых скоростях движения
воды по трубам;

• максимального транзита воды в башню, для режима которого
определяют величину свободных напоров в узловых точках, а также
проверяют диаметр труб на участках сети, прилегающих к башне;

• питания сети только из водонапорной башни в часы, когда на­-
сосная станция не работает - это режим, при котором проверяют дос­
таточность высоты водонапорной башни для обеспечения беспере­
бойности водоснабжения при остановке работы насосной станции;

• подачи воды при аварийных выключениях участков сетей,
среднечасовых и минимальных часовых расходах воды в сутки
среднего и минимального водопотребления, при которых проверя­-
ют возможность и целесообразность работы подобранных насосов
совместно с сетью и резервуарами, а для аварийного режима - воз­
можность обеспечения потребителям расхода воды под необходи­
мым напором.

Расчет магистральной водопроводной сети заключается в ус­тановлении диаметров труб, достаточных для пропуска заданных расходов воды, и определением потерь напора, что необходимо для нахождения высоты водонапорной башни и напора, который долж­ны развивать насосы. При расчете сети предполагают, что крупным потребителям вода подается в виде сосредоточенных в узлах расхо­дов, а остальным потребителям - равномерно распределенные рас­ходы по длине магистральных линий. Поэтому сосредоточенные расходы воды относят к узлам присоединения соответствующих крупных потребителей, а остальную часть общего расхода (путевой расход) распределяют по участкам сети пропорционально их дли-

нам. Величина расчетного расхода, по которому должен находиться диаметр труб и потеря напора, определяется по формуле

где Q_Tp - транзитный, a Q_пут - путевой расход воды.

Для упрощения расчетов путевые расходы обычно заменяют сосредоточенными расходами в узлах отбора. В расчетной схеме эти расходы находят как полусумму путевых расходов участков, примыкающих к рассматриваемому узлу, и полного собственного сосредоточенного расхода:

где q_уд = Q_пут / ∑L - удельный расход воды из магистральной се­ти, л/с·м;

l_i - расчетная длина каждого i-го участка сети, м;

п - количество i-х участков, прилегающих к данному узлу;

Q_пут - путевой расход воды, равномерно отбираемый из всей магистральной сети, л/с;

∑L- расчетная сумма длин линий, из которых потребляется расход Q_пут, м;

q_кп- расход воды крупными потребителями из расчетного уз­ла сети, л/с.

При определении суммарной длины сети в нее следует вклю­чать участки, из которых вода отбирается с двух сторон. Поэтому участки, проходящие по незастроенной территории, зеленым наса­ждениям, через реки и овраги, не включаются в суммарную расчет­ную длину сети. Длины участков магистральной сети, которые про­ходят по границам застройки, учитываются в половинном размере.

Если водопроводная сеть имеет несколько зон с различной ин­тенсивностью водопотребления, то удельные и узловые отборы следует вычислять отдельно для каждой из них. Для каждого рас­четного случая работы сети определяют свои узловые отборы. При расчете водопроводных сетей узловые отборы условно принимают­ся постоянными, не зависящими от изменения давления в сети.

Далее назначают направления потоков воды, определяют рас­четные расходы воды для каждого участка и назначаются диаметры

труб. При этом необходимо руководствоваться следующими реко­мендациями:

• сумма линейных расходов воды, приходящих к любому узлу
сети, должна быть равна сумме расходов, уходящих из этого узла,
плюс узловой расход, т. е. алгебраическая сумма расходов воды в
любом узле сети должна быть равна нулю:

∑Q_i = 0 (7.3)

где Q_i - расчетный расход на i-м участке сети;

• основным потребителям воду следует подавать кратчайшим
путем, при этом основные магистральные линии с целью взаимо-
распределяемости должны иметь примерно одинаковую пропуск­
ную способность, т. е. при назначении потоков воды исходят из
равномерной загрузки магистральных линий;

• на выбор диаметра трубопровода оказывают влияние множе­
ство технических и экономических факторов, поэтому в практике
проектирования выбор экономически наивыгоднейших диаметров
производят ориентировочно по таблицам «Предельные экономиче­
ские расходы» (ГОСТ 10704-63, ГОСТ 8696-74, ГОСТ 9583-75).

Уменьшение диаметров приводит к снижению стоимости строительства сетей, но увеличение потерь напора в трубах вызы­вает рост затрат на подачу воды насосами потребителям. Следова­тельно, выбор диаметра трубопроводов — задача технико-экономи­ческая, решение которой зависит от множества технических и эко­номических условий.

Экономически наивыгоднейшим диаметром труб считается такой, при котором затраты на сооружение и эксплуатацию по ком­плексу взаимосвязанных сооружений будут минимальными. В пер­вом приближении экономически наивыгоднейший диаметр труб можно определить по формуле

d^Э = Э^А ·Q^В (7.4)

где Э - экономический фактор, учитывающий затраты на соору­жение и эксплуатацию системы водоснабжения;

Q - расчетный расход воды по трубопроводу, л/с;

А и В - показатели степени, учитывающие особенности со­оружения и эксплуатации трубопроводов.