Водоснабжение города и промышленных предприятий (стр. 9 из 26)
2. Сети водопровода должны иметь возможно наименьшую строительную стоимость, для чего подачу воды в заданные точки необходимо производить по кратчайшим направлениям, с тем чтобы обеспечить наименьшую длину водопроводных сетей.
3. Водопроводная сеть должна обеспечивать бесперебойность подачи воды потребителям, как при нормальной работе, так и при возможных авариях на отдельных участках.
На территории города главные магистрали водопроводной сети трассируем по основному направлению движения воды. Магистрали соединены перемычками, обеспечивающими перераспределение воды между магистралями при авариях.
Транзитные магистрали предусмотрены для транспортирования воды от точки питания сети к наиболее удаленным ее точкам, а так же в распределительную сеть.
6.2. Расчет водопроводной сети на случай максимального водозабора
6.2.1. Расчетная схема отбора воды.
Водопроводная сеть – кольцевая с водонапорной башней в начале сети; башня располагается на естественной возвышенности на отметке 107,3 м.
Максимальное водопотребление приходится на промежуток времеми с 21 до 22 часов. В этот час город потребляет 5,28% от Qсут.мах, т.е.2238,57 м3/ч = 622 л/с, в том числе предприятия:
Qпр№1 = 162 м3/ч = 45 л/с
Qпр№2 = 208 м3/ч = 58 л/с
Суммарное потребление воды предприятиями: Qпр = 103 л/с
Тогда расход воды, равномерно распределенного по территории города, составит:
Q = Qрасч – Qпр = 622 – 103 = 519 л/с
Удельный отбор, т.е. отдача воды сетью на 1 м ее длины, определяем по формуле:
где ∑l – сумма длин участков сети, м.
Путевые расходы воды по участкам сети:
или заменяя их узловыми расходами воды:
где lузл – сумма длин участков, приходящих к узлу.
Результаты определения узловых расходов приведены в табл. 6.1 и на рис.6.1.
Узловые расходы воды.
Таблица 6.1
| Номер узла | Номера участков, примыкающего к узлу | Сумма длин участков, примыкающих к узлу Sl | Qузл | Qпр | |
| м | л/с | л/с | |||
| 1 | 1-2,1-5 | 1375 | 22 | ||
| 2 | 2-1,2-3,2-7 | 2065 | 33,04 | ||
| 3 | 3-2,3-8 | 1190 | 19,04 | 45 | |
| 4 | 4-5,4-9 | 1300 | 20,8 | ||
| 5 | 5-1,5-4,5-6,5-10 | 2650 | 42,4 | ||
| 6 | 6-5,6-7,6-12 | 1375 | 22 | ||
| 7 | 7-2,7-6,7-8 | 1315 | 21,04 | ||
| 8 | 8-3,8-7,8-14 | 1615 | 25,84 | ||
| 9 | 9-4,9-10,9-16 | 1925 | 30,8 | ||
| 10 | 10-5,10-9,10-11,10-17 | 2775 | 44,4 | ||
| 11 | 11-10,11-12,11-18 | 1575 | 25,4 | ||
| 12 | 12-6,12-11,12-13 | 1315 | 21,04 | ||
| 13 | 13-12,13-14,13-19 | 1265 | 20,24 | ||
| 14 | 14-8,14-13,14-15 | 1095 | 17,52 | ||
| 15 | 15-14,15-20 | 970 | 15,52 | ||
| 16 | 16-9,16-17 | 1350 | 21,6 | ||
| 17 | 17-10,17-16,17-18 | 2240 | 35,84 | ||
| 18 | 18-11,18-17,18-19 | 2170 | 34,72 | 58 | |
| 19 | 19-13,19-18,19-20 | 1825 | 29,2 | ||
| 20 | 20-15,20-19 | 1020 | 16,32 | ||
| Итого: | 32410 | 519 | 103 | ||
| Всего: | 622 | ||||
Определение расчетных расходов воды по участкам сети.
При начальном потокораспределении должны быть выполнены два основных требования:
1. обеспечение надежности работы сети путем распределения воды по основным параллельным магистралям примерно равными потоками, что, в свою очередь, обеспечивает взаимозаменяемость этих участков в случае аварии;
2. соблюдение баланса расходов воды в узлах, чтобы сумма всех расходов, приходящих к узлу, равнялась сумме расходов, вытекающих из этого узла, включая собственно узловой расход.
Начальное потокораспределение представлено на рис.6.1.
Определение диаметров труб участков сети.
Максимальная надежность сети обеспечивается путем назначения равных диаметров в пределах каждого характерного сечения сети, что обеспечивает взаимозаменяемость транзитных магистралей.
Диаметры перемычек, осуществляющих переброску транзитных расходов воды при авариях на магистралях, назначаются конструктивно и принимаются равными диаметрам магистральных участков, следующих за данными перемычками.
Для водопроводной сети применяются чугунные водопроводные трубы (ГОСТ 21053-75).
Наивыгоднейшие диаметры участков сети вычисляется с помощью компьютера. Данные диаметры принимаются одинаковыми и для случая максимального водоразбора при пожаротушении.
Учитывая экономический фактор и предельно-допустимые значения скоростей течения воды подобраны экономически наивыгоднейшие диаметры труб участков сети.
Потери напора в трубах определяем по формуле:
h = S0*L*Q2 = S* Q2
где S0 – удельное сопротивление трубопровода, При скорости движения воды в трубах < 1,2 м/с, вводится поправочный коэффициент δ ,
L – длина трубопровода;
Q – расчетный расход воды в трубопроводе;
S – полное сопротивление трубы длиной l;
Диаметр труб и потери напора при первоначальном потокораспределении приведены на рис.6.1.
6.3. Гидравлическая увязка сети на случай максимального водоразбора.
Гидравлическая увязка кольцевой водопроводной сети с водопроводной башней (контур 1) в начале производится на компьютере. Результаты вычислений сводим в табл. 6.2.
Гидравлическая увязка сети на случай максимального водоразбора.
Таблица 6.2.
| № контура | № участка | Длина участка | Диаметр | Расход | Скорость течения воды | Потери напора |
| номер | номер | м | мм | л/с | м/с | м |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | В.Б-4 | 250 | 600 | 310,78 | 1,1 | 0,69 |
| В.Б-4 | 250 | 600 | 310,78 | 1,1 | 0,69 | |
| ∆h =0 | ||||||
| 2 | 5-1 | 500 | 350 | 103,18 | 1,07 | 2,65 |
| 1-2 | 875 | 300 | 81,18 | 1,15 | 6,5 | |
| 7-2 | 450 | 150 | 2,65 | 0,5 | -1,2 | |
| 6-7 | 125 | 300 | 87,12 | 1,15 | -1,07 | |
| 5-6 | 875 | 350 | 126,11 | 1,21 | -6,96 | |
| ∆h =-0,08 | ||||||
| 3 | 7-2 | 450 | 150 | 2,65 | 0,5 | 1,2 |
| 2-3 | 740 | 250 | 50,79 | 1,03 | 5,66 | |
| 8-3 | 450 | 150 | 13,25 | 0,75 | -3,51 | |
| 7-8 | 740 | 300 | 63,43 | 0,9 | -3,36 | |
| ∆h =-0,01 | ||||||
| 4 | 4-5 | 700 | 600 | 302,12 | 1,07 | 1,83 |
| 5-10 | 575 | 200 | 30,43 | 0,97 | 5,15 | |
| 4-9 | 600 | 600 | 298,64 | 1,06 | -1,53 | |
| 9-10 | 725 | 400 | 175,26 | 1,25 | -5,46 | |
| ∆h = -0,01 | ||||||
| 5 | 5-6 | 875 | 350 | 126,11 | 1,21 | 6,93 |
| 6-12 | 375 | 150 | 16,99 | 0,96 | 4,8 | |
| 11-12 | 200 | 250 | 34,27 | 0,7 | -0,7 | |
| 5-10 | 575 | 200 | 30,43 | 0,97 | -5,15 | |
| 10-11 | 875 | 350 | 116,55 | 1,21 | -5,92 | |
| ∆h = -0,04 | ||||||
| 6 | 6-7 | 125 | 300 | 87,12 | 1,23 | 1,07 |
| 7-8 | 740 | 300 | 63,43 | 0,9 | 3,36 | |
| 8-14 | 425 | 200 | 24,35 | 0,77 | 2,43 | |
| 6-12 | 375 | 150 | 16,99 | 0,96 | -4,8 | |
| 12-13 | 740 | 250 | 30,22 | 0,62 | -2 | |
| 13-14 | 100 | 200 | 7,68 | 0,38 | -0,06 | |
| ∆h = 0 | ||||||
| 7 | 9-10 | 725 | 400 | 175,26 | 1,31 | 5,46 |
| 10-17 | 600 | 300 | 44,74 | 0,63 | 1,33 | |
| 9-16 | 600 | 350 | 92,58 | 0,96 | -2,56 | |
| 16-17 | 750 | 300 | 70,98 | 1 | -4,26 | |
| ∆h = -0,03 | ||||||
| 8 | 10-11 | 875 | 350 | 116,55 | 1,21 | 5,92 |
| 11-18 | 500 | 300 | 57,08 | 0,81 | 1,84 | |
| 10-17 | 600 | 300 | 44,74 | 0,63 | -1,35 | |
| 17-18 | 890 | 300 | 79,88 | 1,13 | -6,4 | |
| ∆h = -0,01 | ||||||
| 9 | 11-12 | 200 | 250 | 34,27 | 0,7 | 0,7 |
| 12-13 | 740 | 250 | 30,22 | 0,62 | 2 | |
| 13-19 | 425 | 100 | 2,29 | 0,34 | 0,85 | |
| 11-18 | 500 | 300 | 57,08 | 0,81 | -1,84 | |
| 18-19 | 780 | 300 | 44,24 | 0,63 | -1,72 | |
| ∆h = -0,01 | ||||||
| 10 | 13-14 | 100 | 200 | 7,68 | 0,24 | 0,06 |
| 14-15 | 570 | 200 | 14,51 | 0,46 | 1,16 | |
| 13-19 | 425 | 100 | 2,29 | 0,34 | -0,85 | |
| 19-20 | 620 | 300 | 17,33 | 0,25 | -0,21 | |
| 15-20 | 400 | 100 | 1,01 | 0,13 | -0,16 | |
| ∆h = 0 |
Невязка по внешнему контуру: