Гидравлический расчёт водоводов.

В соответствии с принимаемой системой водоснабжения необходимо рассчитать: водоводы, соединяющие водопроводную башню с сетью, и водоводы, соединяющие насосную станцию второго подъёма с сетью. Для обеспечения надёжности подачи воды принимают водоводы из двух линий. Материал труб – чугун. Длину водоводов определяют по генплану водоснабжения города.

Диаметр водоводов принимают с учётом экономического фактора, равного приближенно Э=0,75. Водоводы рассчитываем на характерные случаи их работы, соответствующие режимам работы сети.

Определение1 потерь напора в водоводах приведено в табл. 5.1

Таблица 5.1 – Определение потерь напора в водоводах

 

Расчетные режимы работы сети	Расчётный расход, л/с	Экономичный диаметр, мм	Длина, м	Потери напора, м
Мах водоразбор	72,6 5,45	300	360	1,35 2,94
Мах транзит	72,6 30,25	300	260	1,35 2,19
Пожар при мах водоразборе	115,57 -	400 -	260 -	0,8 -

Построение пьезометрических линий и определение фактических свободных напоров в сети

Требуемые свободные напоры.

Определяются исходя из этажности застройки района жилых домов.

 

Выбор диктующей точки и определение высоты водонапорной башни.

В результате гидравлического расчёта магистральные сети намечают самую неблагоприятную точку на сети в части обеспечения требуемым свободным напором, так называемую диктующую точку. Чаще всего ей оказывается самая удалённая от начала сети или расположенная на самой высокой отметке водоснабжаемой территории точка. Принимаем диктующую точку 10 с отметкой 102,5 м.

Высота водонапорной башни определяется по формуле:

 

 

где - требуемый свободный напор в диктующей точке, м;

- сумма потерь напора по пути движения воды от башни до диктующей точки (для случая максимального водоразбора);

- отметка земли в месте расположения башни, м;

- отметка земли в диктующей точке, м.

м

 

Определение пьезометрических напоров в узловых точках и построение пьезометрических линий.

Пьезометрическая отметка диктующей точке равна

 

П_д=Z_д+ H_тр, м

 

где Z_д ¾ отметка земли в диктующей точке, м

H_тр ¾ требуемый свободный напор.

Если при дальнейшем расчёте фактических свободных напоров не выполняется условие , то следует заново проанализировать результаты гидравлического расчёта, т.е. выбрать новую диктующую точка с наименьшим . Затем определяют пьезометрическую отметку П_i для точки, расположенной на противоположном от диктующей точки конце участка:

П_i =П_д±h_д-1,м

где h_д-1 ¾ потеря напора на участке.

 

При вычислении пьезометрических отметок учитывают направления движения воды на участках. Направления движения воды на участках определяют по расчетным схемам сети (рис. 4.1).

Для случая максимального транзита в башню диктующей точкой является сама башня. Пьезометрическая отметка в точке расположения башни определяется по формуле:

П_б= Z_б+H_б+ h_б, м

где Z_б ¾ отметка земли в месте расположения башни, м

H_б ¾ высота водонапорной башни, м

h_б ¾ высота слоя воды в баке водонапорной башни, м

П_б=209+25,78+10=244,78 м.

Для случая «пожар» пьезометрическая отметка равна:

П_д=Z_м+10, м

где Z_м – самая высокая отметка местности в городе. П_д=209+10=219 м.

Фактический свободный напор в узлах сети определяется по формуле:

 

H^ф_св= H_i –Z_i,м

 

где H_i¾ пьезометрическая отметка i-той точки,м

Z_i¾ отметка земли в i-той точке, м.

Результаты вычислений пьезометрических и отметок фактических свободных напоров во всех точках сети приводится в табл.5.2:

 

 

Таблица 5.2 – Пьезометрические отметки и фактические свободные напоры в узловых точках сети

Максимальный водоразбор
№ узл	№ расч. учас.	Потери напора, м	Треб.своб. напор, м	Отметки, м	Факт.своб. напор, м
пьезом.	повер.
нс					144,77	53,77
	6-нс	4,35
				94,9	140,42	45,52
	12-6
				96,5	140,42	41,92
	7-12	0,06
					140,48	34,48
	1-7	0,45
				106,9	140,93	32,03
	8-1	2,03
				112,9	138,9
	8-9	0,47
					139,37	30,37
	9-10	0,88
				102,5	138,49	35,99
	10-11	0,06
					138,55	41,55
	11-4	1,14
				99,1	139,69	40,59
	4-5	0,38
				95,1	140,07	44,97
	5-6	0,35
				94,9	140,42	45,52
	6-нс	4,35
нс					144,77	53,77
Максимальный транзит в башню
№ узл	№ расч. учас.	Потери напора, м	Треб.своб. напор, м	Отметки, м	Факт.своб. напор, м
пьезом.	повер.
нс			33,4		150,88	59,88
	6-нс	4,45
				94,9	146,43	51,53
	12-6
				96,5	146,43	49,93
	7-12	0,36
					146,79	42,79
	1-7	0,28
				106,9	147,07	40,17
	8-1	0,77
			33,4	112,9	146,3	33,4
	8-9	0,51
					146,81	38,81
	9-10	0,44
				102,5	146,37	43,87
	10-11	0,45
					145,92	48,92
	11-4	0,03
				99,1	145,95	46,85
	4-5	0,22
				95,1	146,17	51,07
	5-6	0,26
				94,9	146,43	51,53
	6-нс	4,45
нс					150,88	59,88
Максимальный водоразбор при пожаре
№ узл	№ расч. учас.	Потери напора, м	Треб.своб. напор, м	Отметки, м	Факт.своб. напор, м
пьезом.	повер.
нс					130,08	39,08
	6-нс	5,8
				94,9	124,28	29,38
	12-6	0,34
				96,5	124,62	28,12
	7-12	0,16
					124,78	20,78
	1-7	0,74
				106,9	125,52	18,62
	8-1	2,62
				112,9	122,9
	8-9	2,45
					125,35	17,35
	9-10	1,06
				102,5	124,29	21,79
	10-11	0,57
					123,72	26,72
	11-4	0,18
				99,1	123,9	24,8
	4-5	0,01
				95,1	123,91	28,84
	5-6	0,37
				94,9	124,28	29,38
	6-нс	5,8
нс					130,08	39,08

5.4. Определение напора насосов и подбор насосов.

 

Определение требуемых напоров насосов производят для трех случаев работы сети.

 

Напор насосов для случая максимального хозяйственного водоразбора определяется по формуле:

 

H_нх =H_св +åh_c +h_в + h_нc +(Z_д –Z_в), м

 

где H_св ¾ требуемый свободный напор в диктующей точке, м

åh_c ¾ потери напора в сети от начала сети до диктующей точки, м;

h_в ¾ потери напора в водоводах при подаче максимального хозяйственного расхода;

h_нс – потери напора в НС, м

Z_д ¾ отметка поверхности земли в диктующей точке, м;

Z_в ¾ отметка пожарного уровня в резервуарах чистой воды, м

 

Тогда H_нх =26+0+ 1,35+3+(102,5-89,79)=43,06 м

 

Необходимый напор для случая максимального транзита в башню определяется по формуле:

 

H^т_н=H_б +h_б+åh^т_c +h^т_в + h^т_нc +(Z_б –Z_в), м

 

где H_б ¾ высота башни, м

h_б ¾ расчетная глубина воды в баке башни, м

åh^т_c ¾ потери напора в сети от начала сети до башни, м

h^т_в ¾ потери напора в водоводах, м

h^т_нс – потери напора в НС, м

Z_б ¾ отметка поверхности земли в точке расположения башни,м

Z_в ¾ отметка расчетного уровня в резервуарах чистой воды, м

 

Тогда H^т_н=26+7,2+0+1,35+3+(117-91)=63,55 м

 

Необходимый напор для случая пожара при максимальном водоразборе определяется по формуле:

 

H_н.пож =H^п_св.+åh^п_c +h^п_в + h^п_нc +(Z^п_д –Z_o), м

 

где H^п_св. ¾ требуемый свободный напор в диктующей точке, м

H^п_св.=10 м (для систем низкого давления)

åh^п_c ¾ потери напора в сети от начала сети до диктующей точки, м;

h^п_в ¾ потери напора в водоводах при подаче пожарного расхода, м

h^п_нc¾ потери напора в НС при подаче пожарного расхода, м

Z^п_д¾ отметка поверхности земли в диктующей точке, м

Z_o¾ отметка дна резервуара, м

 

H_н.пож =10+0+0,8+5+(102,5-87,35)=30,95 м

 

Подбор насосов производят с учетом изменения расходов и напоров в сети на основные случаи ее работы. Результат сводят в таблицу.

 

Режим работы сети	Производ-ть насосов, л/с	Напор насосов	Число рабочих насосов
Водоразбор максимальный		43,06
Максим.транзит в башню		63,55
Пожар при макс. водоразборе		30,95

 

Выбираем насос марки БА-8-25-70, n=1450об/мин. Это центробежный горизонтальный одноступенчатый насос. Предназначен для перекачивания воды и жидкостей, имеющих сходные с водой свойства по вязкости, химической активности, температуру до 85^о С, содержащих не более 0,05 % по массе твердых включений размером до 0,2 мм и микротвердостью не более 650 кгс/мм².

6.Конструирование сети.

 

Конструирование водопроводной сети заключается в выборе материала и класса прочности труб, фасонных частей, арматуры и сооружений согласно принятой схеме и гидравлическому расчету сети.

В пределах населенного пункта для сети и водопроводов принимаются чугунные напорные трубы под резиновую манжету класса А.

Стальные трубы применяются для устройства переходов под автодорогами, через водные преграды и овраги, в местах пересечения хозяйственно-питьевого водопровода с сетями канализации, при прокладке в туннелях и по эстакадам, а также на участках сетей водоводов при рабочем давлении более 1,2 МПа.

Глубина заложения, считая до низа труб, на 0,5 м больше расчетной глубины промерзания грунта. Минимальная глубина заложения, считая до верха трубы, должна быть не менее 0,5 м из условия предупреждения нагрева воды в летнее время. Трубы укладываются с уклоном не менее 0,001 по направлению к выпуску.

Для обеспечения нормальной и надежной эксплуатации водопроводной сети и водоводов устанавливается арматура. Для выделения ремонтных участков, присоединения ремонтных линий, а также регулирования подачи воды устанавливаются задвижки с ручным приводом с таким расчетом, чтобы отключалось не более пяти пожарных гидрантов и длина ремонтного участка не превышала 5 км.

В повышенных точках сети и водоводов устанавливаются вантузы для впуска и выпуска воздуха в целях исключения образования в трубах вакуума при их опорожнении и скопления воздуха выделяющегося из воды.

В пониженных точках каждого ремонтного участка устанавливаются выпуски, диаметр которых принимается из условия опорожнения труб в течении не более двух часов.

Тушение наружных пожаров осуществляется с помощью пожарных гидрантов, устанавливаемых на сети на расстоянии не более 150 м друг от друга. На поворотах трубопроводов в вертикальной или горизонтальной плоскости, когда возникающие усилия не могут быть восприняты стыками труб, устраивают упоры из бетона, бутобетона или бутовой кладки.

Компенсаторы устанавливают на трубопроводах в условиях возможной просадки грунта, а также когда стыковые соединения трубопроводов не компенсируют осевые перемещения, вызываемые изменением температуры воды, воздуха или грунта и на стальных трубопроводах, прокладываемых в тоннелях, каналах или на эстакадах. Для нормальной эксплуатации водопроводных сетей и водоводов, а также для установки водопроводной арматуры на сетях устраивают водопроводные колодцы.

Водопроводные колодцы проектируются из сборного железобетона. При их диаметре до 2 м - круглые, свыше 2 м – прямоугольные.