Общие сведенья об инженерных сетях. По дисциплине Общие сведения об инженерных сетях территорий и зданий
 Скачать 3.96 Mb.
|
|
Обоснование принятой схемы системы водоснабжения. Систему водоснабжения городов выбирают на основании данных о водопотребителях, водопотреблении и сведениях об имеющихся источниках водоснабжения. Система водоснабжения населенного места должна обеспечивать получение воды из природных источников, ее очистку, если это необходимо, и передачу к месту потребления. Для выполнения этих задач служат следующие сооружения, входящие обычно в состав системы: водозаборные сооружения, с помощью которых осуществляют захват воды из природных источников; водоподъемные сооружения, то есть насосные станции, подающие воду к местам ее очистки, хранения и потребления; сооружения для улучшения качества воды; водоводы и водопроводные сети, служащие для транспортирования воды к местам потребления и распределения; башни и резервуары, играющие роль регулирующих и запасных емкостей. Выбор схемы системы водоснабжения населенного зависит от вида источника воды. В данном случае этим источником является река, протекающая вне территории города. Следовательно, наиболее оптимальным является использование системы водоснабжения с забором воды из реки (поверхностного источника). Эта система является групповой, так как предназначена для обслуживания нескольких рядом 19 расположенных объектов (город и два предприятия). Устройство этой системы водоснабжения позволяет сократить число очистных сооружений, насосных станций, водоводов, тем самым уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты. Рис. 1. Схема системы водоснабжения с забором воды из реки: 1 – водоприемник; 2 – самотечная труба; 3 – береговой колодец; 4 – насосы станции первого подъема; 5 – отстойники; б – фильтры; 7 – запасные резервуары чистой воды; 8 –насосы станции второго подъема; 9 – магистральные водопроводы; 10 – водонапорная башня; 11 – магистральные трубопроводы; 12 – распределительные трубопроводы Речная вода поступает в водозаборное сооружение, из которого насосами станции первого подъема подается на очистные сооружения. Очищенная вода поступает в резервуары чистой воды, откуда забирается насосами станции второго подъема для подачи по магистральным водопроводам и трубопроводам в водопроводную сеть, распределяющую воду по отдельным районам и кварталам населенного места. Водозаборные сооружения (водозаборы) предназначены для забора расчетного расхода воды из источника, защиты системы водоснабжения от засорения и подачи воды в систему водоснабжения. Водозаборные сооружения для приема воды из поверхностных источников в зависимости от вида водоема бывают речные, водохранилищные, озерные и морские. По производительности водозаборы подразделяются на малые (< 1 м 3 /с), средние (1-6 м 3 /с) и большие (> 6 м 3 /с). На реках наибольшее распространение получили два типа водозаборов – береговые и русловые. 20 В примере используются водозаборные сооружения берегового типа, это объясняется сравнительно крутыми берегами реки. Они состоят из водоприемного берегового колодца и насосной станции первого подъема. Водозаборы совмещенного типа, как правило, оснащаются насосами марки Д и В и имеют производительность более 3 м 3 /с. Насосные станции обеспечивают транспортирование воды от сооружения к сооружению и ко всем потребителям. По своему назначению и расположению в общей схеме городского водопровода насосные станции подразделяются на станции первого и второго (иногда третьего) подъема, повысительные станции (подкачки). Станции водоподготовки предназначены для обработки природной воды перед подачей ее потребителям. Метод обработки воды, состав и расчетные параметры очистных сооружений, а также расчетные дозы реагентов устанавливают в зависимости от качества воды в источнике водоснабжения, назначения водопровода, производительности станции и местных условий. Наиболее распространенными методами очистки воды является осветление и обеззараживание. Осветление может осуществляться отстаиванием воды в отстойниках, пропуском ее через взвешенный слой осадка в осветлителях и фильтрованием через зернистую загрузку в фильтрах. Для улучшения процесса отстаивания применяют коагулирование, то есть вводят в воду химические реагенты (коагулянты), которые, взаимодействуя с мельчайшими коллоидными частицами, находящимися в воде, образуют агрегаты слипшихся частиц в виде хлопьев, быстро впадающих в осадок. Обеззараживание воды осуществляют с целью уничтожения бактерий, главным образом патогенных. Наиболее распространенными способами обеззараживания являются хлорирование и бактерицидное облучение. Иногда применяется специальная обработка воды (в основном подземных вод). Таким образом, очистная станция (станция водоподготовки) представляет собой комплекс сооружений, в которых вода подвергается очистке, приобретая качества и свойства, необходимые потребителю. Для получения воды питьевого качества при использовании поверхностных источников, как правило, необходимо осветление, обесцвечивание и обеззараживание воды. В настоящее время наиболее распространены три технологические схемы осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды, этими схемами предусматриваются следующие сооружения. 21 Схема (а): смеситель; камера хлопьеобразования; горизонтальный отстойник; фильтры; резервуар чистой воды Схема (б): смеситель; осветлитель со взвешенным слоем осадка; фильтры; резервуар чистой воды Схема (в): смеситель; контактный осветлитель; резервуар чистой воды Рис. 2. Реагентные технологические схемы улучшения качества воды с отстойниками (а), осветлителями со слоем взвешенного осадка (б), микрофильтрами и контактными осветлителями (в): 1, 11 – подача исходной воды отвод обработанной воды; 2 – контактная камера; 3 – установка для углевания и фторирования воды; 4 – хлораторная; 5 – баки коагулянта; 6 – вертикальный смеситель; 7 – камера хлопьеобразования; 8 – горизонтальный отстойник со встроенными тонкослойными модулями; 9 – скорый фильтр; 10 – резервуар чистой воды; 12 – осветлитель со слоем взвешенного осадка и его рециркуляцией; 13 – микрофильтр; 14 – контактный осветлитель КО-3 Все три схемы предусматривают в составе станции водоподготовки наличие реагентного цеха. Из него в смеситель поступают реагенты для осуществления коагуляции. 22 Обеззараживание воды во всех трех схемах осуществляется путем ее хлорирования перед поступлением в резервуар чистой воды. Станции водоподготовки с горизонтальными отстойниками имеют производительность, как правило, свыше 30000 м 3 /сут. и применяются для обработки исходной воды с мутностью до 1500 мг/л. При этом в большинстве случаев камеры хлопьеобразования предусматриваются встроенными в горизонтальный отстойник. По второй схеме рекомендуется устраивать станции производительностью свыше 5000 м 3 /сут. при мутности исходной воды в пределах от 50 до 150 мг/л. Станции водоподготовки по третьей схеме можно устраивать любой производительности. При этом исходная вода должна иметь мутность не более 120 мг/л. Исходная вода во всех трех случаях должна характеризоваться цветностью до 120 °С. Запасные и регулирующие емкости в системах водоснабжения предназначаются для хранения запасов воды, регулирования подачи и расхода воды, а также обеспечения необходимых напоров. В зависимости от места расположения в системе водоснабжения емкости могут выполнять одну или несколько функций. В системах водоснабжения населенных пунктов в качестве емкостей, как правило, применяют резервуары и водонапорные башни. Водонапорная башня состоит из следующих основных элементов: водонапорного бака, поддерживающей конструкции ствола и утепляющего шатра вокруг бака. Водонапорные башни могут быть железобетонные, кирпичные, металлические и деревянные. Роль водонапорных башен могут выполнять пневматические водонапорно- регулирующие установки. Но из-за больших эксплуатационных затрат их применяют редко. Резервуары служат для хранения запасов воды и в зависимости от назначения могут быть расположены в различных местах системы водоснабжения. Резервуары сооружают преимущественно в целях: приема и хранения воды, поступающей от насосных станций первого подъема, фильтровальных станций или районных водопроводов и подаваемой далее насосными станциями второго подъема; приема свежей воды, питающей системы оборотного водоснабжения; хранения регулирующего объема воды и поддержания напора в сети; хранения противопожарных и аварийных запасов воды. Емкость резервуара зависит от его назначения и производительности систем водоснабжения. Резервуары выполняют преимущественно из железобетона круглой или прямоугольной формы в плане. 23 Для транспортирования воды от источников к объектам водоснабжения служат водоводы. Их выполняют из двух или более ниток трубопроводов, укладываемых параллельно друг другу. Для подачи воды непосредственно к местам ее потребления (жилым зданиям, цехам промышленных предприятий) служит водопроводная сеть. По конфигурации в плане водопроводные сети подразделяются на кольцевые (замкнутые) и тупиковые (разветвленные). При трассировке линий водопроводной сети необходимо учитывать планировку объекта водоснабжения, размещение отдельных потребителей воды, рельеф местности и т. д. Тупиковые водопроводные сети выполняют для небольших объектов водоснабжения, допускающих перерывы в снабжении водой. Кольцевые водопроводные сети выполняют при необходимости бесперебойного водоснабжения, что гарантируется в данном случае возможностью двустороннего питания водой любого потребителя. Протяженность и стоимость кольцевых сетей больше, чем тупиковых. В городских и производственных водопроводах, как правило, применяют кольцевые сети благодаря их способности обеспечивать бесперебойную подачу воды. В противопожарных водопроводах устройство кольцевой сети обязательно. В водопроводной сети различают магистральные (главные) и распределительные (второстепенные) линии. Расчет проводят только для магистральных линий. В кольцевых сетях устраивают также перемычки, предназначенные в основном для перераспределения воды между магистралями при аварии на одной из них. В соответствии с указанием СНиП 2.04.02-84 (пункт 8.5) водопроводные сети должны устраиваться кольцевыми. Тупиковые линии водопроводов допускается применять: для подачи воды на производственные нужды при перерыве на время ликвидации аварии; для подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды при диаметре труб не выше 100 мм; для подачи воды на противопожарные или хозяйственно- противопожарные нужды при длине линий не выше 200 м (независимо от расхода воды на пожаротушение). Водоводы, как правило, должны прокладываться вблизи дорог с учетом границ землепользования и севооборотов. При этом для снижения напоров водоводы (а также магистральные линии сетей) в пределах трассы рекомендуется прокладывать по относительно возвышенным отметкам местности. Уклон водоводов и линий водопроводной сети должен быть не менее 0,001 по направлению к выпуску; при плоском рельефе местности уклон трубопроводов можно уменьшать до 0,0005. 24 Трубопроводы водопроводной сети следует прокладывать вдоль проездов прямолинейно, параллельно линиям застройки, по возможности вне бетонных и асфальтовых покрытий; пересечение проездов следует осуществлять под прямым углом. Водопроводная сеть состоит из: труб; фасонных частей; арматуры. Для устройства сети применяют следующие типы труб: чугунные – получили наиболее широкое использование (0,65-300 мм (ГОСТ 21053-75); 0,65-1200 мм (ГОСТ9583-75) для давления до 1 МПа). Их применение допускается для сетей в пределах населенных пунктов, территорий промышленных и сельскохозяйственных предприятий; стальные – применяют в исключительных случаях и при соответствующем технико-экономическом обосновании. Их устанавливают на участках с давлением более 1,2 МПа, а также под железной дорогой; асбестоцементные диаметром до 500 мм – применяют при рабочем давлении Рр = 0,6; 0,9; 1,2 МПа. Их преимущества состоят в следующем: прочность, стойкость к коррозии, небольшая масса, гладкие стенки. Недостаток заключается в их малой сопротивляемости ударам и динамическим нагрузкам; железобетонные – применяют для устройства водопроводов (500- 1600 мм). Они обладают коррозионной устойчивостью, являются диэлектриками, способны сохранять в условиях эксплуатации гладкую поверхность, что обеспечивает постоянство их пропускной способности, имеют меньшую металлоемкость и значительную долговечность. Но они имеют недостатки: тяжелые, толстостенные; пластмассовые – имеют ряд преимуществ: небольшая масса, небольшое гидравлическое сопротивление, большая коррозионная стойкость, достаточная прочность, долговечность. В качестве недостатка этих труб следует отметить их большой коэффициент линейного расширения, подверженность старению, невысокое сопротивление раздавливанию. В настоящее время для сетей хозяйственного водоснабжения разрешено применение труб из полиэтилена высокой (ПВП) и низкой (ПНП) плотности, полипропилена (ПП). Промышленность выпускает трубы из ПВП (ГОСТ 18599-73) и ПНП с диаметром условного прохода d = 10-150 мм, давлением Рр = 0,6; 0,9; 1,2 МПа. 25 Для нормативной эксплуатации водопроводной сети на ней устанавливают следующую арматуру: запорно-регулирующую (задвижки, вентили), водозаборную (водозаборные колонки, краны, пожарные гидранты), предохранительную (предохранительные клапаны и воздушные вантузы). Задвижки служат для регулирования распределения расходов воды по сети и отключения участков сети для осмотра и ремонта. Применяемые в практике задвижки подразделяют на параллельные и клиновые, оба типа могут быть с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Для забора воды из сети с целью пожаротушения применяют гидранты, они бывают подземные и наружные. Гидранты устанавливают в смотровых колодцах на фасонных частях (пожарных подставках). Расстояние между гидрантами на сети должно быть не более 100 м. Скопление воздуха в водопроводной сети нарушает ее работу. Для выпуска воздуха в возвышенных точках сети устанавливают вантузы. В пониженных местах сети устанавливают выпуски, представляющие собой патрубки, примыкающие к нижней части труб. На выпусках устанавливают вентили. Выпуски служат для опорожнения труб и отвода воды при промывке. На водопроводной сети устанавливают также предохранительные клапаны, исключающие повышение давления сверх допустимого, обратные клапаны, допускающие движение воды только в одном направлении, и редукционные клапаны, служащие для понижения давления на отдельных участках сети. Основными сооружениями на водопроводной сети являются: смотровые колодцы; переходы под железными и автомобильными дорогами; дюкеры (переходы под реками); надземные переходы. Для пересечения автомобильных или железных дорог трубопроводы, как правило, должны прокладываться по мостам или в трубах под насыпями. При невозможности или нецелесообразности использования этих сооружений трубы размещаются в футлярах с установкой задвижек по обе стороны от перехода. 26 Рис. 3. Переход водопроводом в футляре под железнодорожными путями Глубина заложения водопроводных труб зависит от глубины промерзания грунта, температуры воды в трубах и режима ее подачи. Глубина заложения труб должна быть больше расчетной глубины промерзания грунта: при d ≤ 300 мм на d + 0,2 м; при d ≤ 600 мм на 0,3d; при d > 600 мм на 0,5d. Ориентировочно глубину заложения труб можно принять: в северных районах – 3-3,5 м; в средней полосе – 2,5-3 м; в южных районах – 1-1,5 м. Выбор режимов потребления и подачи воды. Определение расчетных расходов воды. Размеры отдельных сооружений, число и мощность насосов, объем напорно-регулирующих емкостей, диаметр труб в системе водоснабжения определяют исходя из заданных нагрузок для этих элементов. Нагрузки представляют собой расчетные количества воды, которые эти элементы должны подавать или транспортировать в единицу времени, аккумулировать или хранить. Нагрузку того или иного элемента рассчитывают исходя из общего количества воды, подаваемой системой водоснабжения и режима работы этого элемента. Общий расход воды, подаваемой системой водоснабжения, находится в результате учета всех видов водопотребителей. К этим потребителям относятся: население, потребляющее воду для удовлетворения хозяйственно-питьевых нужд; промышленные предприятия, использующие воду в технологических процессах, для санитарно-гигиенических, питьевых и хозяйственных нужд; жилищно-коммунальные предприятия, потребляющие воду на мойку улиц и площадей, а также на поливку зеленных насаждений; предприятия местной промышленности; служба пожаротушения. 27 Расчетный (средний за год) суточный расход Qcyт. воды (м 3 /сут.) на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте определяется по формуле: Значение величины (чел.) определяется по выражению: , где – плотность населения в отдельных районах населенного пункта (чел./га); F – площадь территории отдельных районов населенного пункта (га). Fo6щ = 279 га; F1 : F2 = 2 : 3 – по заданию, следовательно, F1 = 112 га; F2 = 167 га. Число жителей каждого района вычисляется по формуле: Nж = 112 360 = 40320 чел. Nж = 167 280 = 46780 чел. Удельное водопотребление (норма) (л/сут.чел.) принимается по СНиП 2.04.02-84. q1 = 340 л/сут.чел. q2= 220 л/сут.чел. Расчетный суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды равен: Q1сут.т. = 340 40320/1000 = 13708,8 м 3 /сут. Q2сут.т. = 220 46760/1000 = 10287,2 м 3 /сут. Q сут.т.общ = 23996 м 3 /сут. Для проектирования системы водоснабжения сведений о среднесуточном водопотреблении мало. Система должна обеспечивать потребности населения в любой момент времени, в том числе и в сутки максимального водопотребления. 28 Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления следует определять по формулам: , где Ксут – коэффициент суточной неравномерности водопотребления, определяется по СНиП 2.04.02-84. = 1,2, 0,8 = 1,2 * 13708,8=16450,56 м 3 /сут., = 0,8 * 13708,8 = 10967,04 м 3 /сут. = 1,2 * 10287,2=12344,6 м 3 /сут., = 0,8 * 10287,2 = 8229,76 м 3 /сут. м 3 /сут., м 3 /сут. Результаты расчета заносим в таблицу 1. Таблица 1. Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды населения Районы города Плотн ость район а, га Плотно сть Населе ния, га Расчетное число жителей, чел. Норма водопот реблени я Коэффициенты суточной неравномернос ти Суточные расходы воды 1 12 360 40320 340 1,2 0,8 13708,8 16450,56 10967,04 2 167 280 46760 220 1,2 0,8 10287,2 12344,64 8229,76 всего 279 87080 23996,0 28795,2 19196,8 29 Расчетные часовые расходы воды необходимо определять по формулам: , где Кч – коэффициент часовой неравномерности, определяется по выражениям: , где а – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия; принимается: = 1,2 – 1,4 = 0,4 – 0,6 = 1,15 – 1,16 =0,6 – 0,7 Находим часовые расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды населения для каждого района: м 3 /ч, м 3 /ч, м 3 /ч м 3 /ч, м 3 /ч, м 3 /ч. Расход воды на поливку улиц, проездов, площадей и зеленых насаждений в населенных пунктах и на территории промышленных предприятий определятся с использованием норм, приведенных в СП31.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84). 30 , где = 0,75 – норма расхода воды на поливку (л/сут.м 3 ); – поливаемая площадь (га). Тогда: м 3 /сут., м 3 /сут., м 3 /сут. Расход воды на нужды предприятий местной промышленности принимается следующим образом: , где – коэффициент, принимаемый равным 0,01, тогда: м 3 /сут., м 3 /сут., м 3 /сут. Расход воды на нужды предприятий местной промышленности принимается следующим образом: , м 3 /сут., м 3 /сут., м 3 /сут. 31 Приняв режим водопотребления, осуществляется затем распределение суточных расходов воды по часам суток. Результаты расчетов заносятся в таблицу 2. Таблица 2. Распределение расходов воды по часам суток Часы суток Хозяйственно-питьевое водоснабжение Расход воды на полив Расход воды из нужд местной промышле нности Расход воды промышленными предприятиями Суммарные часовые расходы в % qч, м 3 /ч № 1 № 2 Qsmax, м 3 /ч в % 0-1 2,5 719,88 26,156 119,98 13,71 61,72 941,44 2,76 1-2 2,65 765,07 26,156 119,98 13,71 61,72 984,64 2,89 2-3 2,2 633,49 26,156 119,98 13,71 61,72 855,06 2,51 3-4 2,25 647,89 26,156 119,98 13,71 61,72 869,46 2,55 4-5 3,2 921,45 26,156 119,98 13,71 61,72 1143,02 3,35 5-6 3,9 1123 26,156 119,98 13,71 61,72 1344,57 3,94 6-7 4,5 1295,8 26,156 119,98 13,71 61,72 1517,34 4,45 7-8 5,1 1468,6 26,156 119,98 13,71 61,72 1690,12 4,95 8-9 5,35 1540,5 26,156 119,98 13,71 61,72 1762,1 5,17 9-10 5,85 1684,5 26,156 119,98 13,71 61,72 1906,08 5,59 10-11 5,35 1540,5 26,156 119,98 13,71 61,72 1762,11 5,17 11-12 5,25 1511,8 26,156 119,98 13,71 61,72 1733,34 5,08 12-13 4,6 1324,6 26,156 119,98 13,71 61,72 1546,15 4,53 13-14 4,4 1267 26,156 119,98 13,71 61,72 1488,56 4,36 14-15 4,6 1324,6 26,156 119,98 13,71 61,72 1546,15 4,53 15-16 4,6 1324,6 26,156 119,98 13,71 61,72 1546,15 4,53 16-17 4,9 1411 26,156 119,98 13,71 61,72 1632,53 4,79 17-18 4,8 1382,2 26,156 119,98 13,71 61,72 1603,74 4,7 18-19 4,7 1359,4 26,156 119,98 13,71 61,72 1574,94 4,62 19-20 4,5 1295,8 26,156 119,98 13,71 61,72 1517,35 4,45 20-21 4,4 1267 26,156 119,98 13,71 61,72 1488,55 4,36 21-22 4,2 1209,4 26,156 119,98 13,71 61,72 1430,96 4,19 22-23 3,7 1065,4 26,156 119,98 13,71 61,72 1286,98 3,77 23-24 2,5 719,88 26,156 119,98 13,71 61,72 941,44 2,76 Всего 100% 28795 627,75 2879,52 329 1481,96 34112,8 100% 32 Рис. 4. График водопотребления населенного пункта Выбор режимов работы отдельных сооружений системы водоснабжения. При назначении режимов работы необходимо иметь в виду, что все сооружения системы водоснабжения должны быть рассчитаны на работу в сутки максимального водопотребления (при (Qsmax). Режим работы водоприемных сооружений, насосной станции первого подъема и станции водоподготовки назначается равномерным. Для насосных станций второго подъема принимается ступенчатый график работы. Режим работы водоводов определяется режимом работы насосных станций. Вопрос 8. Гидравлический расчет водопроводной сети и водоводов. Определение узловых расходов воды. Целью выполнения гидравлического расчета водопроводной сети и водоводов является определение экономически наиболее выгодных диаметров труб и потерь напора в этих трубах. При расчете водопроводной сети предполагается, что промышленным предприятиям вода подается в виде сосредоточенных расходов, а в городах для хозяйственно-питьевых целей – равномерно по длине магистральных линий. Равномерно распределяемый (путевой) расход воды, приходящийся на один метр длины линии, называют удельным расходом и определяют по формуле: 33 , где – максимальный часовой расход воды, отбираемой всеми потребителями из сети (м 3 /ч) (принимается по таблице 2, колонка 8); – сосредоточенные расходы воды, отбираемые на нужды промышленных предприятий (м 3 /ч) (принимается по таблице 2, колонки 6, 7), l – длина участков, образующих магистральную сеть (м). Тогда расход воды, отдаваемой каждым участком сети (путевой расход), определяется по формуле: где – удельный расход (л/с); l – длина участка, водопроводной сети (м). Результаты расчета путевых расходов на участках сети заносятся в таблицу 3. Таблица 3. Путевые расходы Номер участка Длина участка l, м Путевой расход qп, л/с 1-2 520 30,69 2-3 380 18,81 1-4 550 27,225 4-5 560 27,72 2-5 550 27,225 3-6 510 25,245 5-6 320 15,84 6-9 310 15,345 5-8 440 21,78 4-7 550 27,225 7-8 520 25,74 8-9 330 16,335 7-10 510 25,245 8-11 480 29,76 9-12 430 21,285 10-11 480 23,76 11-12 400 19,8 34 Номер участка Длина участка l, м Путевой расход qп, л/с 10-13 500 24,75 11-14 500 24,75 12-15 500 24,75 13-14 430 21,285 14-15 400 19,8 Всего 10270 508,365 Фиктивные узловые расходы определяются по формуле: Результаты расчетов узловых расходов заносятся в таблицу 4, а также на расчетную схему сети. Таблица 4. Узловые расходы Номер узла Номер участков, примыкающих к узлу 1 1-2; 1-4; 1170 57,92 28,96 2 1-2; 2-3; 2-5; 1550 76,73 38,37 3 2-3; 3-6; 890 44,06 22,03 4 1-4; 4-5; 4-7; 1660 82,17 41,08 5 2-5; 4-5; 5-8; 5-6; 1670 92,57 46,29 6 3-6; 5-6; 6-9; 1140 56,43 28,22 7 4-7; 7-10; 7-8; 1580 78,21 39,11 8 5-8; 8-9; 7-8; 8-11; 1770 87,62 43,81 9 6-9; 8-9; 9-12; 1070 52,97 26,49 10 7-11; 10-11; 10-13; 1490 73,76 26,88 11 10-11; 8-11; 11-12; 11-14; 1860 92,10 46,05 12 9-12; 11-12; 12-15; 1330 65,84 32,92 13 10-13; 13-14; 930 46,04 23,02 14 13-14; 11-14; 14-15; 1330 65,84 32,02 15 14-15; 12-15; 900 44,56 22,28 Итого 1017 508,43 35 Рис. 5. Схема системы водоснабжения города Предварительное потокораспределение в кольцевой сети. Предварительное потокораспределение служит для определения диаметров труб на участках сети. При назначении расходов воды на участках сети должно учитываться требование обеспечения бесперебойности подачи воды потребителям. Для этого воду от места присоединения водоводов к сети необходимо распределять по основным магистральным линиям примерно равными потоками. Предварительное потокораспределение осуществляется с соблюдением баланса расходов воды в узлах сети (первого закона Кирхгофа): где – расход воды по участкам сети (л/с) (принимаются в результате предварительного потокораспределения); – фиктивные узловые расходы; i– номер рассматриваемого узла сети; к– номер соседнего узла по отношению к узлу 1. Результаты назначения расходов воды по участкам сети заносятся в таблицу 4. Значения расходов и их направление указываются также на расчетной схеме сети. 36 Вопрос 9. Определение диаметров труб. Значения экономически более выгодных диаметров труб можно определить по таблицам предельных расходов, вычислив предварительно предельный расход. При этом определяются сразу стандартные значения этих диаметров. Рис. 6. Схема системы водоснабжения города Приведенный расход на участке определяется следующим образом: , где Эт – экономический фактор, принятый при составлении таблицы предельных расходов (в примере имеем Э/Эт = 1); Э – экономический фактор (для южных районов Э = 1); b – показатель степени (для чугунных труб b = 2); qc – полный (суммарный) расход воды, поступающей в сеть (м 3 /ч); – коэффициент, показывающий какая доля воды от общего расхода транспортируется по данному участку сети, = 1; – расходы воды по участкам сети (л/с) (принимаются в результате предварительного потокораспределения). 37 Скорость движения воды в трубах рассматриваемого участка определяется по формуле: , Диаметры труб определяются по таблицам. Диаметр перемычек обычно принимается на один порядок ниже диаметра труб на соответствующих участках магистралей. Данные вычислений заносим в таблицу 5. Таблица 5. Определение диаметров труб на участках № участка , л/с л/с dу. мм 1-2 12,79 0,33 13,662 2,37 30,31 200 2-3 12,79 0,33 13,662 2,37 30,31 200 1-4 41,75 0,33 4,185 1,604 66,97 300 4-5 - - - - - 350 2-5 12,79 0,33 13,662 2,37 30,31 200 3-6 51,96 0,33 3,363 1,492 77,52 350 5-6 - - - - - 300 6-9 80,18 0,33 2,179 1,293 103,67 350 5-8 59,08 0,33 2,958 1,43 84,48 350 4-7 82,83 0,33 2,11 1,279 105,94 400 7-8 - - - - - 400 8-9 - - - - - 350 7-10 121,94 0,33 1,433 1,126 137,3 450 8-11 102,89 0,33 1,698 1,191 122,54 400 9-12 106,67 0,33 1,638 1,177 125,55 400 10-11 - - - - - 400 11-12 - - - - - 400 10-13 158,82 0,33 1,1 1,032 163,9 450 11-14 148,94 0,33 1,173 1,054 156,98 450 12-15 139,59 0,33 1,252 1,077 150,34 450 13-14 185,88 0,33 0,94 0,98 182,16 500 14-15 161,87 0,33 1,079 1,025 165,92 450 Вопрос 10. Определение потерь напора в трубах системы водоснабжения. Вода потребителям должна подаваться в требуемом количестве и под требуемым напором. Полный напор Н – это удельная механическая энергия, которой обладает жидкость в данном сечении потока относительно некоторой плоскости сравнения. 38 При движении реальной жидкости в трубопроводах имеют место потери ее механической энергии. Эти потери энергии связаны с наличием трения и местных сопротивлений по длине потока жидкости. К местным сопротивлениям относятся колена, тройники, задвижки, вентили и т. д. В общем случае потерю напора на любом участке трубопровода можно представить следующим образом: , где потеря напора на трение (м); – сумма местных потерь напора на участке (м). В инженерных расчетах = 0. Для расчета потерь напора на участках кольцевой сети при ее внутренней гидравлической увязке пользуются формулой: , где – удельное сопротивление (гидравлическое) участка сети (с2/м6); – полное гидравлическое сопротивление участка сети (с2/м 6 ). Как известно, при действительном распределении воды по участкам сети одновременно соблюдаются первый и второй законы Кирхгофа. Первый – это уравнение баланса расходов воды в узлах сети. Второй – это уравнение баланса потерь напора в элементарных кольцах сети: При проведении начального потокораспределения первый закон Кирхгофа соблюдается, так как он лежит в основе первичного распределения воды по участкам магистральной сети. Но практически невозможно сразу назначить такие значения расходов воды по участкам сети, при которых бы соблюдалось уравнение. Поэтому задачей внутренней увязки сети является такое перераспределение расходов воды по участкам сети, при котором бы одновременно удовлетворялись оба уравнения Кирхгофа. 39 В инженерной практике для выполнения внутренней увязки кольцевой сети широко используется приближенный метод Лобачева- Кресса. При этом истинные расходы qjk находятся путем добавки поправочных (контурных) расходов Д к предварительно намеченным расходам Значение истинных расходов на участках того или иного кольца получаются, как правило, после двух-трех последовательных приближений. Значения поправочных (контурных) расходов для отдельных колец сети определяются по формуле: , где – неувязка потерь напора в кольце при первоначально принятых расходах; i – порядковый номер кольца. Величины неувязок не должны превышать ± 0,5 м по отдельным кольцам и ± 1,5 м по объемлющему контуру сети. Результаты расчетов по увязке сети занесены в таблицу 6. 40 Таблица 6. Внутренняя гидравлическая увязка кольцевой сети 41 Вопрос 11. Определение напоров в узловых точках сети. Построение пьезометрических линий Напор, необходимый в узлах сети для снабжения потребителей водой, обычно называется свободным (гарантийным) напором (Нсв). Свободный напор в сети водопровода населенного пункта при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здание должен приниматься следующим образом: 42 Нсв = 10 + 4 (nэ – 1) где nэ– число этажей в здании. Нсв = 10 + 4(8 – 1) = 38 м Нсв = 10 + 4(6 –1) = 30 м Берем свободный напор – 38 м. Требуемое значение расчетного напора, которое необходимо обеспечить в начале сети, определяют применительно к расчетному направлению движения воды. Чтобы иметь необходимое представление о соотношении напоров в различных точках системы водоснабжения, необходимо построить пьезометрические линии по выбранному расчетному направлению. Пьезометрический напор представляет собой сумму геодезической отметки (Z) рассматриваемой точки и свободного напора (Нсв) в ней: П = Z + HM Требуемая высота водонапорной башни, расположенной в начале сети, определяется по выражению: , где Нсв – требуемый свободный напор в выбранной критической точки сети, м; hee– потеря напора в водоводах, соединяющих водонапорную башню с сетью (м); – потери напора на участках сети по расчетному направлению (м); Z6 – отметка поверхности земли в месте расположения башни (м) (принимаются по генплану города); Z– отметка поверхности земли в месте расположения критической точки (м). 43 Напор, развиваемый насосной станцией второго подъема, определяется из условия возможности подачи воды на отметку максимального уровня воды в баке водонапорной башни: HH = (Zб – ZH) + (Hб + Ho) + Hвв, где Zб – отметка поверхности земли в месте расположения башни; ZH– отметка уровня воды в резервуарах чистой воды (м); Н0 – расчетная высота бака башни (м); Hвв– потеря воды в водоводах, соединяющих насосную станцию второго подъема с водонапорной башней. = 0,45 +1,417 + 0,9033 + 0,99 +1,91 = 5,67 м, По таблицам для гидравлического расчета Шевелева А. Ф. 1000i = 4,72, тогда: м Н6 = 38 + 0,944 + 5,67 – (58,5 – 48,5) = 34,62 м = 34,65 – 0,944 – 5,67 + (58,5 – 48,5) = 38 м = 34,62 – 0,944 – (5,67 – 0,455) + (58,5 – 48) = 38,96 м = 34,62 – 0,944 – (5,22 – 1,41) + (58,5 – 50,2) = 38,17 м = 34,62 – 0,944 – (3,80 – 0,90) + (58,5 – 52,2) = 37,08 м = 34,62 – 0,944 – (2,9 –0,99) + (58,5 – 54) = 36,27 м = 34,62 – 0,944 – (0,99 – 1,91) + (58,5 – 57,5) = 35,59 м = 34,62 – 0,944 + 0,92 + (58,5 – 58,5) = 34,61 м Данные вычислений приведены в таблицу 7. 44 Таблица 7. Определение свободных напоров Номер узловой точки Отметка поверхности земли (геодезическая) Zi Отметка пьезометрическая Свободный напор Hсв.i 3 48,5 86,5 38 2 48 87 39 5 50,2 88,4 38,2 8 50,2 89,2 37 11 54 90,3 36,3 14 57,5 93,1 35,6 6 58,5 93,1 34,61 |