7. Гидравлический расчет магистральной водопроводной сети.

Гидравлический расчет магистральной водопроводной сети в случае расположения водонапорной башни в начале сети проведем для двух основных режимов работы системы водоснабжения:

1. Максимальный часовой расход воды на все нужды населенного пункта в сутки максимального водопотребления;

2. То же, но при тушении пожаров.

7.1. Подготовка к гидравлическому расчету.

Потребление воды жилым сектором в городских водопроводах обычно принимают по упрощенной схеме, которая условно допускает, что отбор воды в жилые здания происходит равномерно по длине сети. Тогда количество воды, отбираемое на каждом расчетном участке, будет пропорционально его длине и наличию жилой застройки. Оба эти фактора учитывает так называемая «условная длина» участка. При отсутствии жилой застройки условную длину участка принимают равной нулю. Если жилая застройка имеется только с одной стороны участка, то условную длину участка принимают равной геометрической длине этого участка. Если жилая застройка имеется с двух сторон от участка, то условную длину участка принимают равной удвоенной геометрической длине этого участка.

Исходя из вышеизложенных допущений, можно вычислить удельный путевой расход воды, т.е. расход воды, отбираемый с единицы условной длины магистральной сети:

q_уд.пут. = q^жил.с. / L _усл. , (14)

где q^жил.с. – расчетный расход воды жилого сектора населенного пункта; L _усл. – сумма условных длин всех участков магистральной водопроводной сети.

Расход воды, забираемый на нужды жилого сектора на каждом конкретном участке, носит название путевого расхода воды. Путевые расходы воды определяем по формуле:

q^m-n_пут. = q_уд.пут. L^m-n_усл. , (15)

где L^m-n_усл. – условная длина участков сети.

Отбор воды из магистральной сети в общественные здания и промышленные предприятия осуществляют из конкретных узлов сети. Такие отборы называют сосредоточенными отборами, а расходы воды – сосредоточенными расходами воды. Перенесем в виде схемы с рис.5 трассу магистральной водопроводной сети с основными сооружениями. На этой схеме для двух расчетных режимов работы системы укажем все расчетные отборы воды из сети (табл.3), кроме жилого сектора. Отбор воды на тушение пожаров наметим в самой неблагоприятной точке. Такой точкой будет наиболее удаленный узел сети – узел 6.

Полученная схема представлена на рис 6.

Рис.6. Расчетная схема магистральной водопроводной сети (сосредоточенные расходы воды): а – режим максимального водопотребления; б – то же, при тушении пожаров.

Для удобства ведения расчетов путевые расходы воды также заменяют сосредоточенными, т.е. условно считают, что половину путевого расхода забирают в начале участка, а половину в конце. Эти фиктивные сосредоточенные расходы воды называют условными узловыми расходами воды.

Q^m_у.узл. = 0,5(q^l-m_пут. + q^m-n_пут.). (16)

Расчетный узловой расход воды:

Q^m_р.узл. = Q^m_у.узл. + Q^m_соср. (17)

Результаты вычислений заносим в табл.5 и представляем в виде расчетной схемы на рис.7.

После вычисления узловых водоотборов производим предварительное (в первом приближении) потокораспределение по участкам магистральной сети. Направление потоков в кольце задаем согласно схеме. Точку встречи потоков намечаем в узле 6, как наиболее удаленном от начала сети. В дальнейшем этот узел будем именовать диктующим узлом.

При определении расчетных расходов воды по участкам сети следует руководствоваться следующим положением:

- для всех узлов сети должно выполняться условие (первый закон Кирхгофа):

Q _i = 0 (18)

Количество воды, приходящее в узел, должно быть равно количеству воды, выходящему из этого узла.

Расчетные расходы воды по участкам сети будем определять, двигаясь от диктующего узла к началу сети. Предварительно выпишем на расчетную схему значения расчетных узловых расходов. В диктующем узле значения расчетных узловых расходов в рассматриваемом примере равны 7,65 л/с для первого расчетного случая и 37,65 л/с для случая пожаротушения. В соответствии с первым законом Кирхгофа расход воды, забираемый из узла, равен сумме расходов воды, поступающих в узел. В первом приближении

Таблица 5. Определение расчетных узловых расходов для режимов максимального часового водоразбора и максимального часового водоразбора с пожаротушением в сутки максимального водопотребления

Номера узлов	Номера участков	Длина участков м	Раздача	Условная длина участков м	Путевой расход л/с	I расчетный случай			II расчетный случай
						q усл.узл л/с	q соср л/с	q р.узл л/с	q усл.узл л/с	q соср л/с	q р.узл л/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1						6,11	0,26	6,37	6,11	0,26	6,37
	1-2	190	1	190	3,04
2						3,04	2,39	5,43	3,04	2,39	5,43
	2-3	190	1	190	3,04
3						3,04		3,04	3,04		3,04
	3-4	190	1	190	3,04
4						4,57		4,57	4,57		4,57
	4-5	190	2	380	6,10
5						7,64	2,93	10,57	7,64	2,93	10,57
	5-6	285	2	570	9,185
6						7,65		7,65	7,65	30	37,65
	6-7	190	2	380	6,10
7						4,57	0,1	4,67	4,57	0,1	4,67
	7-8	190	1	190	3,04
8						3,04		3,04	3,04		3,04
	8-9	190	1	190	3,04
9						4,57		4,57	4,57		4,57
	9-10	190	2	380	6,10
10						7,64		7,64	7,64		7,64
	10-1	285	2	570	9,185
Итого:				3230	51,87	51,87	5,68	57,55	51,87	35,68	87,55

Рис.7. Расчетная схема магистральной водопроводной сети (расчетные узловые расходы воды): а – режим максимального водопотребления; б – то же, при тушении пожаров.

будем считать, что половина расчетного узлового расхода, забираемого в диктующей точке, приходит по участку 5-6 и половина по участку 6-7. Тогда расчетный расход воды на участках, примыкающих к диктующему узлу составит 3,825 л/с для первого расчетного случая и 18,825 л/с для случая пожаротушения. Двигаясь от диктующего узла к началу сети, расчетные расходы воды на каждом участке получаем как сумму транзитного расхода, уходящего в последующий участок, и расчетного узлового расхода в концевом узле данного участка. Полученные в первом приближении значения расчетных расходов по участкам сети записываем на расчетную схему (рис.8).