3.7 Водопроводная сеть. Конструкция и гидравлический расчет

Водопроводная сеть запроектирована из полиэтиленовых и стальных труб ПЭ 80 SDR 21-110х5.3 «питьевая» ГОСТ 18599-2001г. диаметром 110мм, ПЭ 80 SDR 21-63х3.0 «питьевая» ГОСТ 18599-2001г диаметром 63 мм из стальных труб диаметром 114х4 мм ГОСТ 10704-91 общей протяженностью 9169 м в однотрубном исчислении.

Проектируемый водовод в 2 нитки позволяет уменьшить объем напорных резервуаров чистой воды, так как выполнение данного условия позволяет не хранить аварийный запас воды.

Переходы через внутрипоселковую автодорогу выполняются открытым способом из полиэтиленовых труб.

Для гарантированной бесперебойной подачи воды потребителям при авариях, выходе из строя и ремонте отдельных участков сети, обеспечения постоянной циркуляции воды, предотвращения образования отложений и обрастаний и их выноса к потребителям, водопроводная сеть запроектирована кольцевой.

Глубина заложения труб, считая до низа принята на 0,5 м больше расчётной глубины проникания в грунт нулевой температуры, т.е. на 2,3 м от поверхности земли по [1] и инженерно - геологических изысканий.

На водопроводной сети предусматривается: устройство водопроводных колодцев из сборных железобетонных колец диаметром 1,0м, 1,5м по типовому проекту 901-09-11.84, серии 3.900.1-14-1 выпуск 1, в которых устанавливаются задвижки для отключения отдельных ремонтных участков, вентили для удаления и впуска воздуха из трубопровода в период его опорожнения, заполнения и эксплуатации.

В качестве водоразборных устройств на сети, проходяшей по деревни, запроектированы водоразборные колонки Воронежского типа.

Основная задача расчета водопроводной сети – определение диаметров трубопроводов и потерь напоров на участках водопроводной сети с целью обеспечения наиболее экономичного режима работы и минимальной стоимости строительства водопроводных сетей.

3.7.1 Трассировка водопроводной сети

Трассировка водопроводной сети заключается в придании ей определенного геометрического начертания. Она зависит от планировки населенного пункта, размещения отдельных крупных потребителей, наличия естественных и искусственных препятствий при прокладке труб (рек, каналов, оврагов, ж/д путей), рельефа местности. Недопустима трассировка водопроводной сети по территории кладбищ, свалок.

Водопроводные линии необходимо трассировать по проездам прямолинейно и параллельно линиям застройки, избегая по возможности бетонные и асфальтовые покрытия.

В данном проекте водопроводная сеть - кольцевая, состоящая из 6 колец замкнутых контуров и 8 тупиков.

3.7.2 Определение расходов разводящей сети

Расчет кольцевых сетей заключается в определении экономически наивыгоднейших диаметров труб на участках, потерь напора в них, а также напоров в узловых точках. При любых методах определения диаметров, прежде всего, необходимо найти расчетные расходы на участках.

Для определения расчетных расходов по отдельным линиям и участкам сети необходимо установить наиболее близкую к действительности модель отбора воды. Участки сети между ее узловыми точками являются расчетными. На каждом расчетном участке расход воды будет состоять из расхода, отбираемого потребителем в конечной точке рассматриваемого участка и расхода, который проходит транзитом по участку к более удаленным потребителям. Интенсивность отбора, то есть расхода воды, приходящегося на единицу длины, называется удельным расходом в л/с и определяется по формуле

(3.9)

где – расход равномерно распределенный по сети, который равен расходу воды коммунального сектора, л/с;

– суммарная длина участков, проходящая по жилой застройке, м.

В суммарную длину не включены участки линий, проходящих по незастроенной территории, по площадям, мостам.

Расход воды в л/с, отбираемый равномерно по всей длине сети называется путевым и вычисляется по формуле

(3.10)

где – удельный отбор воды на 1 погонный м длины разводящей сети;

– длина участка, м.

Расчет путевых расходов приведен в таблице 3.3.

Для упрощения определения расчетных расходов на участках, особенно в кольцевой сети, путевые расходы приводят к узловым, рисунок 3.7.

В общем случае приведенный узловой расход Q_пр.узл в л/с равен полусумме путевых расходов участков, примыкающих к узлу

(3.11)

где _. – сумма путевых расходов участков сети, примыкающих к данному узлу, л/с.

Полный узловой расход в л/с определяется по формуле

(3.12)

где – приведенный узловой расход, л/с;

– сосредоточенный расход в узле, л/с.

В кольцевых сетях воду к узлу можно подавать по разным направлениям и вариантов распределения может быть несколько. Поэтому исходным распределением потоков обычно задаются и расчет ведут с соблюдением двух условий:

- для каждого узла Σq= 0;

- для каждого кольца Σh= 0.

Первое условие выражает баланс расходов в узловой точке, а второе – баланс потерь напора в кольце.

После определения узловых расходов, приведенных в таблице 3.4, расчет кольцевой водопроводной сети выполняем в следующей последовательности

1) Назначаю направление движения воды по участкам так, чтобы к любой точке она подавалась кратчайшим путем;

2) Намечаю первоначальное распределение потоков по участкам (т.е. определяю прикидочные расчетные расходы), исходя из условий соблюдения баланса расходов в узлах (Σq = 0) и взаимозаменяемости линий, т.е. расходы на участках должны распределяться так, чтобы при отключении одной из линий обеспечить подачу расхода по другой линии. Для этого участки, прилегающие к узлу, должны иметь примерно одинаковые диаметры труб. В моём случае: из двух водонапорных башен вытекает . Из 1 и 2 водонапорной башни в узел 1 и 2 вытекает и поступает по 2,985 л/с. В узле 1 отбирается расход 0,06 л/с и поступает из 2 узла расход 0,435 л/с, а из узла 1 в узел 6 поступает расход 3,42 – 0,06 = 3,36 л/с, где отбирается узловой расход 0,08 л/с, полученный расход 3,28 л/с идет к узлу 5. В узле 5 отбирается узловой расход: 3,28 – 0,09 = 3,19 л/с. Из этого расхода в узел 4 поступает 1,15 л/с, в узле 13 остается 2,04 – 0,08 = 1,96 л/с, значит в узле 12: 1,96 – 0,18 = 1,78 л/с, в узле 11: 1,78 – 0,17 = 1,61 л/с. Из этого расхода в узел 30 поступает 0,3 л/с, а в узел 10: 1,31 л/с, где расходуется 0,2 л/с. С узла 9 в узел 8 поступает 1,11 – 0,62 = 0,49 л/с. В узле 2: 2,985 – 0,05 = 2,935 л/с, из них в узел 1 поступает 0,435 л/с, а в узел 3: 2,5 – 0,08 = 2,42 л/с. Этот расход идет в узел 4, где отбирается 0,09 л/с и поступает с 5 узла 1,15 л/с, то есть в узле 4 будет: (2,42 + 1,15) – 0,09 = 3,48 л/с, этот расход поступает в узел 7, где расходуется узловой расход 0,2 л/с. Из полученного расхода 3,28 л/с в узел 8 поступает 1,14 л/с, в узел 14 поступает и отбирается 2,14 – 0,2 = 1,94 л/с, в узле 15 становится 1,94 – 0,24 = 1,17 л/с, в узле 16 будет 1,17 – 0,11 = 1,59 л/с, в узле 17: 1,59 – 0,17 = 1,42 л/с, в узле 18: 1,42 – 0,25 = 1,17 л/с, в узле 19: 1,17 – 0,2 = 0,97 л/с. В узле 8: (0,49 + 1,14) – 0,08 = 1,55 л/с, этот расход поступает в узел 20, сюда же от узла 19 поступает 0,97 л/с и отбирается расход 0,11 л/с. Полученный расход 2,41 л/с поступает в узел 21. В узле 21 будет 2,41 – 0,15 = 2,26 л/с, аналогично в узле 22: 2,13 л/с, в узле 23: 2,05 л/с, в узле 24: 1,96 л/с, в узле 25: 1,87 л/с, в узле 26: 1,66 л/с, в узле 27: 1,55 л/с, в узле 28: 1,41 л/с, в узле 29: 1,3 л/с. В узле 30 будет (0,35 + 0,3) – 0,2 = 0,45 л/с, в узле 32: 0,17 л/с, в узле 31: (0,95 + 0,27) = 0,68 л/с. В узле 36: 0,17 – 0,05 = 0,12 л/с, в узле 34: 0,4 – 0,3 = 0,1. в узле 35 будет (0,1 + 0,12) – 0,22 = 0 л/с – расход в конечной, самой удаленной точке.

3) Определяю по прикидочным расходам диаметры труб d на участках сети;

4) Вычисляю потери напора на участках;

5) Произвожу увязку кольцевой сети, т.е. проверяю выполнение условия Σh= 0 и уточняю расчетные расходы на участках сети.

Направления движения воды, узловые и прикидочные расходы для часа максимального водопотребления показаны на рисунке 3.8.