Выбор расчетных случаев работы системы водоснабжения

Под расчетными случаями работы системы водоснабжения понимаются такие возможные сочетания отбора воды потребителями и подачи ее насосными станциями, при которых имеют место наибольшие нагрузки для отдельных сооружений системы. К нагрузкам относятся расходы воды и напоры (давления).

Можно считать, что в пределах срока каждой рассматриваемой очереди (этапа) развития системы отдельные ее элементы не претерпевают существенных изменений и лишь постепенно увеличиваются их нагрузки. В этом случае «расчетным годом» для системы будет, очевидно, последний год рассматриваемой очереди ее развития.

Для этого года принимаются средние нормы водопотребления q, расчетное число жителей N и величины среднего (за год) S, наибольшего SМакс и наименьшего SМин суточного расхода воды объектом.

Очевидно, что все сооружения системы должны быть рассчитаны на работу в сутки наибольшего водопотребления (при SМакс) в соответствии с графиками, принятыми (заданными) для работы отдельных сооружений.

При этом водопроводные сети должны быть рассчитаны на работу в час наибольшего водопотребления, т.е. на

QМакс=амакс Sмакс/24.

Сети с контррезервуарами, кроме того, должны быть рассчитаны на работу в час наибольшего превышения подачи воды насосами над ее потреблением, т. е. в час наибольшего транзита воды в напорно-регулирующие емкости.

При одноступенчатом графике подачи воды насосами второго подъема этот расчетный случай равноценен расчету сети на час наименьшего водопотребления (суток наибольшего водопотребления), т. е. на час водопотребления

Qмин=аМин SМакс/24.

Кроме того, сеть, водовод и насосные станции второго подъема должны быть рассчитаны (проверены) на одновременную подачу наибольшего часового и противопожарного расхода в сутки наибольшего водопотребления, и на подачу воды при аварии в час наибольшего водопотребления.

Целесообразно также проведение расчетов системы подачи и распределения воды на минимальный часовой расход в дни наименьшего водопотребления QМин = aминSмин/24, при котором могут иметь место наибольшие величины давлений в сети, а также расчетов на средний часовой расход в сутки среднего водопотребления, который дает возможность ориентировочно определить осредненные за расчетный срок (для данного этапа развития системы) величины затрат энергии на подъем воды.

Методы определения требуемого объема регулирующих и запасных емкостей

При помощи совмещенных графиков водопотребления и

водоподачи (т. е. графика работы насосов, подающих воду в сеть) может быть легко определена расчетная регулирующая емкость бака водонапорной башни или напорного резервуара.

Таблица 2.9

Покажем это на примере графика, приведенного на 2.4, а, при ступенчатой работе насосов. Результаты вычислений сведены в табл. II.3, где значения часовых расходов даны в процентах от суточного расхода. В графах 2 и 3 приведены данные, взятые непосредственно с графика (см. 2.4, а). В графах 4 и 5 даны разности значений, приведенных в графах 2 и 3. Эти разности представлены на графике отрезками ординат между кривыми подачи и потребления.

Для заполнения графы 6 следует наметить час, когда бак будет пуст. Этого можно ожидать после периода подачи воды баком в течение более или менее значительного промежутка времени. В нашем случае при ступенчатой работе насосов таким периодом может быть промежуток от 7 до 12 ч. Предположим, что к 12 ч бак башни будет пуст, т. е. в графе 6 против промежутка 11 —12 ч будет стоять 0. Далее, прибавляя или вычитая соответственно значения, приведенные в графе 4 или 5, будем для каждого часа получать количество воды, остающейся в баке к концу каждого часового промежутка. Наибольшая из цифр графы 6, получившаяся в результате подсчета, даст требуемую регулирующую емкость бака башни.

Если допущена ошибка при назначении часа, к концу которого бак будет пустым, то некоторые из цифр графы 6 получат отрицательные значения. В этом случае нет необходимости в пересчете, так как емкость бака может быть получена как сумма абсолютных значений наибольшей положительной и наибольшей отрицательной цифр в графе 6. В рассмотренном случае регулирующая емкость бака башни Wp при ступенчатой работе насосов получилась равной 2,5% суточного расхода. Если принять равномерную круглосуточную работу насосов, то ступенчатый график подачи получит вид горизонтальной прямой с постоянной ординатой

QH= 100/24 = 4,17%.

Этот график дает большие отклонения от графика потребления, чем рассмотренный ступенчатый график работы насосов,

а следовательно, объем и стоимость башни при равномерной работе насосов должны возрасти. Действительно, в этих условиях = 6,98%.

Регулирующая емкость водонапорных башен зависит как от графика водопотребления, так и от принятого графика работы насосной станции. Регулирующая емкость бака башни может быть определена также графическим путем при помощи так называемых интегральных графиков. Ординаты интегральных графиков дают суммарное количество воды, израсходованной с начала суток до каждого данного часа.

Следует иметь в виду, что при определении регулирующей емкости бака башни был принят график работы насосов, предполагающий постоянную величину подачи воды данным насосом (или данной группой параллельно работающих насосов) в течение всего намеченного периода их работы. В действительности непрерывное изменение количества воды, забираемой из сети потребителями, и соответствующее изменение потерь напора и давлений в сети будут вызывать также непрерывное изменение подачи воды насосами. Это изменение обусловливается свойством «саморегулирования» центробежных насосов, у которых, как известно, подача и создаваемый напор связаны определенной характеристикой Q—Н. Кроме того, изменение уровня воды в баке башни будет вызывать также изменение требуемой высоты подачи воды, а следовательно, и количества воды, подаваемой насосом.

В силу сказанного действительный график подачи воды насосами

будет несколько отличен от первоначально принятого при расчете.

Путем последовательного приближения могут быть найдены уточненный график подачи воды насосами и уточненная величина емкости бака башни.

Практика показывает, что регулирующая емкость баков башен в городских водопроводах составляет обычно от 2,5—3 до 5—6% при неравномерной (ступенчатой) работе насосов и 8—15% и более при равномерной круглосуточной работе насосов.

Действующие нормы строительного проектирования требуют, чтобы баки водонапорных башен в поселках сверх их регулирующей емкости вмещали запас воды на тушение одного внутреннего и одного наружного (а для промышленных предприятий одного внутреннего) пожара в течение 10 мин.

Как было сказано, в некоторых случаях рельеф местности позволяет строить вместо водонапорной башни напорный резервуар, располагаемый на возвышенных отметках вблизи территории города. Емкость таких водонапорных резервуаров определяется по тем же принципам, что и емкость баков водонапорных башен. Однако, учитывая меньшую стоимость резервуара, иногда считают целесообразным хранить в них полный пожарный запас воды вместо использования для этих целей резервуара чистой воды (при насосной станции второго подъема).