Гидравлические расчеты сети и водоводов

Гидравлический расчет сети на случай максимального водоразбора

 

Гидравлический расчет сети на случай максимального водоразбора произведен по методу Лобачева-Кросса.

Расчетные расходы для данного режима работы сети, а также начальное потоко - распределение приведены в п. 7.2, в приложении Б и в таблице 10.

Результаты гидравлического расчета приведены в таблице 11.

Потери напора определены по формуле:

 

                                                      h = S · q²                                                                        (25)

                                                S = A · K · L                                      (26)

 

Удельное сопротивление А принято по таблице Шевелёва, поправочный коэффициент К вводится при скоростях движения воды, отличающихся от V = 1 м/с.

 

Таблица 12- Увязка кольцевой сети по методу В.Г. Лобачева, случай максимального водоразбора

№ участка			Дли-на ли-ний, м	Предварительное распределение расходов
				q, л/с	d, м	V, м/с	А	К	S = А·К·l	S·q	h = S·q^2	Δq, л/с
1			2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	-	2	861	180,07	0,455	1,11	0,00000007	0,96	0,0000579	0,010418706	1,876	5,767
2	-	3	218	175,07	0,455	1,08	0,00000007	0,97	0,0000148	0,002591421	0,454
3	-	4	272	170,07	0,455	1,05	0,00000007	0,98	0,0000187	0,00317337	0,540
4	-	5	224	165,07	0,4	1,31	0,00000007	0,92	0,0000144	0,002381234	0,393
5	-	6	229	159,86	0,4	1,27	0,00000007	0,92	0,0000147	0,002357551	0,377
6	-	7	217	156,21	0,4	1,24	0,00000007	0,92	0,0000140	0,002183004	0,341
7	-	8	111	151,84	0,4	1,21	0,00000007	0,92	0,0000071	0,001085413	0,165
8	-	9	203	91,94	0,315	1,18	0,00000007	0,97	0,0000138	0,001267273	0,117
9	-	9a	188	87,46	0,315	1,12	0,00000007	0,97	0,0000128	0,001116444	0,098
9a	-	10	278	83,09	0,315	1,07	0,00000007	0,98	0,0000191	0,001584593	0,132
10	-	11	226	78,09	0,315	1,00	0,00000007	0,99	0,0000157	0,00122303	0,096
11	-	12	370	73,09	0,315	0,94	0,00000007	0,96	0,0000249	0,00181731	0,133
12	-	13	329	69,96	0,28	1,14	0,000000434	0,96	0,0001371	0,009589736	0,671
13	-	14	207	65,44	0,28	1,06	0,000000434	0,98	0,0000880	0,005761419	0,377	22,318
14	-	15	554	60,92	0,25	1,24	0,00000223	0,92	0,0011366	0,069240843	4,218
15	-	16	439	55,61	0,25	1,13	0,00000223	0,97	0,0009496	0,052807306	2,937
16	-	17	536	51,23	0,25	1,04	0,00000223	0,98	0,0011714	0,060009511	3,074
17	-	18	279	46,13	0,225	1,16	0,00000223	0,96	0,0005973	0,027552674	1,271
18	-	19	299	41,65	0,225	1,05	0,00000223	0,98	0,0006534	0,027215551	1,134
19	-	20	278	41,65	0,2	1,33	0,00000223	0,92	0,0005703	0,023754861	0,989
20	-	21	52	36,96	0,2	1,18	0,00000223	0,95	0,0001102	0,004071588	0,150
21	-	22	304	33,00	0,18	1,30	0,00000415	0,92	0,0011607	0,038302176	1,264
22	-	23	146	28,42	0,18	1,12	0,00000415	0,97	0,0005877	0,016703088	0,475
23	-	24	354	24,46	0,15	1,38	0,0000062	0,90	0,0019753	0,048316327	1,182
24	-	25	193	19,56	0,14	1,27	0,0000077	0,92	0,0013672	0,026742667	0,523
25	-	1	2210	16,00	0,125	1,30	0,0000098	0,92	0,0199254	0,31880576	5,101

 

 

Гидравлический расчет водоводов

 

Главные напорные водоводы от насосной станции 2-го подъема до города запроектированы из полиэтиленовых водопроводных труб в две нитки длиной 1000 м каждая. Для повышения надежности работы на водоводах предусмотрена одна перемычка, разделяющая их на два участка: 1-1а и 1а-2, длиной 500 м каждый. Расход воды, пропускаемый одним водоводом, составляет 50 % от расчетного расхода воды, подаваемого насосной станцией 2-го подъема. В режиме максимального водоразбора расход воды по каждому из водоводов составляет 90,05 л/с. По таблице предельных расходов [11.9] для экономического фактора Э = 0,5 принимаем диаметр каждой нитки водоводов 315 мм. Гидравлический расчет водоводов для всех расчетных случаев приведен в таблице 13.

Напорные водоводы от башни до сети запроектированы из полиэтиленовых водопроводных труб в две нитки длиной 1600 м. Ввиду малой длины водоводов перемычки не устраиваются. В режиме максимального водоразбора расчетный расход по одному водоводу составляет 96,285 л/с. Для данных расходов принят диаметр водоводов 280 мм. Гидравлический расчет водоводов для указанных расчетных случаев приведен в таблице 14.

Таблица 13 - Гидравлический расчет главных напорных водоводов

Расчетный случай	№ участков	Кол-во работ. водоводов	Длина водовода, м	d, мм	Расход л/с		Потери напора		V, м/с
					Общий	В 1 нитке	На 1 длины, мм	На участке, м
Макс. водоразбор.	1-2	2	1000	315	152,07	76,04	1,52	1520	0,94
Пожар	1-1а	2	1000	315	180,07	90,05	1,83	1830	1,04
Авария на участке	1а-2	2	1000	280	102,37	51,19	2,34	2340	1,03
	1-1а	1	500	315	102,37	102,37	2,76	1380	1,31

 

 

Таблица 14 - Гидравлический расчет напорных водоводов от водонапорной башни до сети

Расчетный случай	Длина водовода, м	d, мм	Расход л/с		Потери напора		V, м/с
			общ.	в 1 нитке	на 1 м длины, мм	на участке, м
Макс. водоразбор	500	280	180,07	90,05	9,19	4,595	1,73

 

Определение пьезометрических напоров в сети и водоводах

Случай максимального водоразбора

 

Диктующей точкой для данного расчетного случая является точка 13, наиболее высоко расположенная и наиболее отдаленная от насосной станции 2-го подъема. Высота ствола водонапорной башни Н до низа бака:

 

Н_б= Н₁₃+ Н_б-13- (Z_б – Z₁₃),                             (29)

 

где Н₁₃- свободный напор в диктующей точке (35 м);

Н_б-13- потери напора на участке 13… ВБ (35,49 м);

Z_б - отметка земли в точке ВБ (143 м);

Z₁₃ - отметка земли в точке 13 (143 м).

 

Н_б= 35 + 35,49 - (143-143) = 70,49 м

 

Принимаем водонапорную башню с высотой ствола 71 м, при этом свободный напор в диктующей точке 8 составит:

 

                      Н_нас= (Z₁₃ - Z_н) + Н₁₃+ h_1-13+ h_в + h_нас.ст                   (30)

 

где Z_н-отметка оси насосов, принята 143 м;

h_1-13- потери напора в сети по расчетному направлению (35,49 м);      

h_в - потери в водоводах (4,864м);

 h_нас.ст- потери напора в насосной станции, ориентировочно 2 м.

 

Н_нас= (143-143) + 35 + 35,49 + 4,864 + 2 = 77,354 м

 

Полученная величина напора насосов соответствует моменту, когда бак водонапорной башни пуст, при полном баке требуемая величина напора составит:

77,354 + 35,49 = 112,844 м,

где 35,49 м - полезная высота бака водонапорной башни.

 

Случай пожаротушения при максимальном водоразборе

 

Диктующей точкой для данного случая является также точка 9. Потребный напор насосов при пожаре составит:

 

                             Н_нас= (Z₈ -Z_н) + Н'_св+ h'_1-8+ h'_в + h_нас.ст                 (31)

где Z₈; Z_н; h_нас.ст, см. в п. 8.1;

Н'_св- свободный напор при пожаре, равный 10 м

h'_1-8- потери напора в сети по расчетному направлению (35,49 м);

h'_в- потери напора в водоводах от насосной станции до сети при пожаре (5,856м).

 

Н_нас= (143-143) + 10 + 35,49 + 5,856 + 2 = 53,35 м.

 

Конструирование сети

 

 В проектируемой системе водоснабжения водоводы, магистральные и распределительные сети приняты из полиэтиленовых труб. Распределительные сети рассчитывают обычно на пропуск пожарного расхода, в данном проекте диаметр их принят  455 мм.

 Глубина заложения труб, считая до низа труб, принята на 0,5 м ниже глубины промерзания грунта. Для условий Южного Урала глубина промерзания грунта составляет 1,8 - 2,0 м.

Размещение водопроводной арматуры производится при деталировке сети. Деталировка начинается с расстановки пожарных гидрантов, которые устанавливают вдоль проездов на расстоянии не более 150 м друг от друга, желательно на перекрестках. Задвижки устанавливают на магистральных линиях для выключения участков, на ответвлениях распределительных линий. Максимальную длину ремонтного участка выбирают такой, чтобы одновременно отключалось не более пяти пожарных гидрантов.

В повышенных точках магистральной сети устанавливают вантузы для выпуска воздуха (за исключением участков, прилегающих к водонапорной башне или другим резервуарам), в пониженных точках - выпуски для опорожнения сети при ремонте или промывке. Соединения труб и арматуры производят при помощи стандартных фасонных частей из стали. Монтаж узлов производят до устройства колодцев.

Арматуру водонапорной сети размещают в колодцах, форму и размеры которых устанавливают с учетом типа и размеров арматуры и фасонных частей. Монтажные расстояния от труб и фасонных частей до стенок и днища колодцев принимают в соответствии с нормами. Колодцы размерами до 2,0 м выполняют круглыми из стандартных железобетонных колец, более 2,0 м прямоугольными - из сборного железобетона. Основанием колодцев является щебеночная подготовка и бетонная плита.                    

 

Список литературы

 

10.1 Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения: Учеб. Для вузов. - М.: - Стройиздат, 1988.

10.2 СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: - Стройиздат, 1985.

10.3 Абрамов Н.Н. Водоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982.

10.4 СНиП 2.07.01-89. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. - М.: Стройиздат, 1977.

10.5 СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий. - М.: Стройиздат, 1986.

10.6 Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. - М.: Стройиздат, 1977.

10.7 Абрамов Н.Н., Поспелова М.П. Расчет водопроводных сетей. - М.: Стройиздат, 1988.

10.8 Зацепин В.Н. Курсовое и дипломное проектирование водопроводных и канализационных сооружений. - Л.: Стройиздат, 1978.

10.9 Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. - М.: Стройиздат, 1984.

    10.10 Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации /Под ред. Перешивкина А.К. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1988.      

    10.11 Васильев В.И. Методические рекомендации по организации выполнения и защиты курсового проекта - Челябинск 2002.