Выбор схемы водоснабжения и трассировка водопроводной сети

 

Учитывая, что территория города составляет 4,4 км², рельеф местности спокойный, перепад отметок 6 м, а требуемые напоры для различных потребителей и районов города отличаются незначительно и увеличиваются по направлению понижения рельефа, т.е. от предполагаемого движения воды от насосной станции 2-го подъема к окраине города минимальные свободные напоры уменьшаются, а рельеф местности увеличивается. Принимаем систему водоснабжения однозонной. Анализируя режим расходования воды в течение суток согласно таблице 6, коэффициенты часовой неравномерности составит , следовательно, вводим в схему регулирующую емкость – водонапорную башню. Место расположения башни принимаем на возвышенности во втором районе в узле – 4.

Производим трассировку водопроводной сети: вода от насосной станции 2-го подъема по двум водоводам протяженностью l₁ = 400 м, l₂ = 400 м, подается в водопроводную сеть в точках 1 и 2 на территории 1-го района города, и трассируются в виде трех транзитных магистралей. Основные транзитные магистрали соединяются перемычками и образуют 6 колец, что гарантирует надежную работу магистральной сети в случае аварии на каком либо ее участке.

 

3.2. Гидравлический расчет кольцевых магистральных водопроводных сетей

 

В представленной схеме водоснабжения населенного пункта водонапорная башня подключается в узле 4, т.е. рассматривается водопроводная сеть соответствует схеме с контррезервуаром. Следовательно, основными расчетными режимами работы сети будут: час максимального водопотребления и максимального транзита в башню.

Максимальный часовой отбор из сети приходится на час с 9 до 10, когда из сети забирается 2041,87 м³/час = 567,18 л/с, в том числе на нужды промпредприятий: из узла 4 – хлебзаводом 41,88 л/с, из узла 7 – винзаводом 45,21 л/с, из узла 10 – заводом эмалированных ванн 15,78 л/с. Поступление воды в сеть от НС-2 согласно ступенчтого графика в час максимального водопотребления составляет 5% Q _{сут.мах}  = 2196,31 м³/ч = 610,09 л/с. Вода в сеть поступает в узел 1. Остальное количество воды необходимое для нужд города поступает из водонапорной башни 59,97 л/с.

Максимальный транзит воды в башню приходится на час 5-6. В этот период подача воды в сеть насосами НС-2 составит 5% Q _{сут.мах}  = 2196,31 м³/ч = 610,09 л/с, а из сети забирается 1492,94 м³/ч = 414,70 л/с, в том числе на нужды промпредприятий: из узла 4 – хлебзаводом 37,63 л/с. Количество воды, транспортируемое в этот час сетью в башню составит 157,75 л/с.

Длина водопроводной сети расположенной на территории 1-го района, составляет 5390 м. Участки сети проходят по границе районов, имеют длину 2090 м. Остальные участки сети проходят по территории 2-го района и имеют длину 4850 м. Зная длину магистральной сети и величину сосредоточенных расходов, для каждого района определяем удельные расходы (т.е. расход на 1м длины сети) для режима максимального водопотребления. При расчете учитываем, что длина участков, проходящих по границам районов делится поровну между ними.

Удельный расход сети для 1-го района:

, л/с на 1 п.м.                                                (17)

Удельный расход сети для 2-го района:

, л/с на 1 п.м.                                                (18)

Удельные расходы смежных участков, проходящие по границам районов, определяем по формуле:

, л/с на 1 п.м.                           (19)

 

Путевые расходы по участкам определяем по формуле:

, л/с                                                                                      (20)

где l_уч – длина расчетного участка, м.

Узловые расходы определяем по формуле:

                                                                                     (21)

где n – количество расчетных участков, примыкающих к расчетному (i-му) узлу.

Результаты расчетов сводим в таблицу 7. Узловые расходы при максимальном транзите воды в башню можно определить также как и для режима максимального водопотребления. Для упрощения расчетов воспользуемся положением о том, что удельные расходы, а также путевые и узловые изменяются пропорционально по величине полного расхода воды на нужды города. В соответствии с этим узловые расходы для случая максимального транзита определяются по узловым расходам, вычисленным для режима максимального водопотребления умножением их на соотношение:

                                       (22)

Результаты расчетов записываем в таблицу 7. Для каждого расчетного режима составляем расчетные схемы. Потокораспределение, определение диаметров, напоров, потерь напора и увязку водопроводной кольцевой сети выполняем на ПЭВМ с применением программы «Гидравлический расчет водопроводной сети». В принимаемой программе потокораспределение выполняется с соблюдением 1-го закона Кирхгофа, т.е. выполняется условие баланса расходов в узле. Увязка сети выполнена по методу Лобачева-Кросса, полученные значения потерь напора удовлетворяют 2-му закону Кирхгофа. Программа определяет свободный напор в каждом узле из расчета, что минимальный свободный напор для 5-ти этажной застройки должен быть 26 м, а для 2-х этажной – 14 м, согласно формуле , где n – количество этажей. Напор в сети хоз.- питьевого водопровода у потребителей не должен превышать 60 м. Минимальный напор в каждом узле при режиме максимального водопотребления+пожар принимаем 10 м, из условия обеспечения требуемого напора при пожаре автонасосами. Требуемый напор при пожаре у здания , м, где Н_зд – высота здания до наивысшей точки, м; h _гидр – потери напора в пожарном рукаве, м; h _рук – потери напора в пожарном рукаве, м.

Таблица 7

 

 
РЕЗУЛЬТAТЫ ГИДРAВЛИЧЕСКОГО РAСЧЕТA(МАКСИМАЛЬНЫЙ ТРАНЗИТ)

══════════════════════════════════════════════════════════════════

Таблица 8

╒══════╤══════╤══════╤═══════╤══════╤════════╤═══════╤════════╤════════╕

│НAЧAЛО│КОНЕЦ │ D │ L │ ТИП │ Q │ V │ ПОТЕРЯ │ ПРИМ. │

│ УЧAСТКA │(мм) │ (м) │ ТРУБ │ (л/с) │ (м/с) │ HAПОРA │   │

├──────┼──────┼──────┼───────┼──────┼────────┼───────┼────────┼────────┤

│ 1 │ 2 │ 600 │ 590 │ 2 │ -376.45│ 1.33 │ 2.17 │   │

│ 1 │ 9 │ 500 │ 670 │ 2 │ -203.82│ 1.04 │ 1.99 │   │

│ 2 │ 10 │ 102 │ 950 │ 2 │ -2.56│ 0.31 │ 2.59 │   │

│ 2 │ 3 │ 600 │ 880 │ 2 │ -316.78│ 1.12 │ 2.37 │   │

│ 3 │ 11 │ 102 │ 890 │ 2 │ -1.39│ 0.17 │ 0.83 │   │

│ 3 │ 4 │ 600 │ 930 │ 2 │ -251.70│ 0.89 │ 1.65 │   │

│ 4 │ 5 │ 200 │ 480 │ 2 │ -22.97│ 0.73 │ 2.46 │   │

│ 5 │ 12 │ 200 │ 590 │ 2 │ +17.72│ 0.56 │ 1.91 │     │

│ 5 │ 6 │ 200 │ 900 │ 2 │ -11.16│ 0.35 │ 1.29 │   │

│ 6 │ 7 │ 200 │ 610 │ 2 │ +3.04│ 0.10 │ 0.09 │   │

│ 7 │ 12 │ 102 │ 850 │ 2 │ +3.02│ 0.37 │ 3.11 │   │

│ 7 │ 8 │ 200 │   910 │ 2 │ +22.34│ 0.71 │ 4.44 │   │

│ 8 │ 11 │ 102 │ 750 │ 2 │ +0.25│ 0.03 │ 0.04 │   │

│ 8 │ 9 │ 269 │ 830 │ 2 │ +45.54│ 0.80 │ 3.43 │   │

│ 9 │ 10 │ 400 │ 800 │ 2 │ -121.49│ 0.97 │ 2.78 │   │

│ 10 │ 11 │ 400 │ 350 │ 2 │ -82.67│ 0.66 │ 0.61 │   │

│ 11 │ 12 │ 269 │ 350 │ 2 │ -44.27│ 0.78 │ 1.37 │   │

╘══════╧══════╧══════╧═══════╧══════╧════════╧═══════╧════════╧════════╛

ПРИМЕЧAНИЕ:

Расход со знаком <-> -- вода движется от начала к концу участка

Расход со знаком <+> -- вода движется от конца к началу участка

 

ТAБЛИЦA НAПОРОВ (МАКСИМАЛЬНЫЙ ТРАНЗИТ)

__________________________________________________________

Таблица 9

┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬────────┬─────────┐

│ УЗЕЛ │ УЗЛОВОЙ │ ГЕОДЕЗ. │ МИН.ДОП.│ СВОБОД. │ ПЬЕЗОМ.│ НЕВЯЗКA │

│ │ РAСХОД │ ОТМЕТКA │ НAПОР │ НAПОР │ НAПОР │ В УЗЛЕ │

├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼────────┼─────────┤

│ │ (л/с) │ (м) │ (м) │ (м) │ (м) │ (л/с) │

├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼────────┼─────────┤

│ 1 │ +580.37│ 20.50 │ 26 │ 38.70 │ 59.20│ +0.091 │

│ 2 │ -57.09│ 21.65 │    26 │ 35.38 │ 57.03│ +0.024 │

│ 3 │ -63.69│ 23.75 │ 26 │ 30.91 │ 54.66│ -0.000 │

│ ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▌ ТОЧКA < 4 > - Диктующая ▐▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ │

│ 4 │ -228.65│ 24.00 │ 29 │ 29.00 │ 53.00│ +0.087 │

│ 5 │  -29.54│ 22.80 │ 26 │ 27.74 │ 50.54│ -0.020 │

│ 6 │ -14.23│ 20.80 │ 22 │ 28.45 │ 49.25│ -0.024 │

│ 7 │ -22.33│ 19.75 │ 22 │ 29.59 │ 49.34│ -0.007 │

│ 8 │ -23.46│ 19.30 │ 22 │ 34.48 │ 53.78│ -0.011 │

│ 9 │ -36.83│ 19.40 │ 26 │ 37.81 │ 57.21│ -0.045 │

│ 10 │ -41.39│ 21.40 │ 26 │ 33.03 │ 54.43│ -0.013 │

│ 11 │ -39.62│ 22.20 │ 26 │ 31.62 │ 53.82│ -0.078 │

│ 12 │ -23.53│ 22.50 │ 26 │   29.95 │ 52.45│ -0.004 │

└──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴────────┴─────────┘

 

РЕЗУЛЬТAТЫ ГИДРAВЛИЧЕСКОГО РAСЧЕТA (МАКСИМАЛЬНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ)

═══════════════════════════════════════════════════════════════════

Таблица 10

╒══════╤══════╤══════╤═══════╤══════╤════════╤═══════╤════════╤════════╕

│НAЧAЛО│КОНЕЦ │ D │ L │ ТИП │ Q │ V │ ПОТЕРЯ │ ПРИМ. │

│ УЧAСТКA │(мм) │ (м) │ ТРУБ │ (л/с) │ (м/с) │ HAПОРA │   │

├──────┼──────┼──────┼───────┼──────┼────────┼───────┼────────┼────────┤

│ 1 │ 2 │ 600 │ 590 │ 2 │ -262.26│ 0.93 │ 1.13 │   │

│ 1 │ 9 │ 500 │ 670 │ 2 │ -307.15│ 1.56 │ 4.19 │   │

│ 2 │ 10 │ 102 │ 950 │ 2 │ -5.09│ 0.62 │ 8.70 │   │

│ 2 │ 3 │ 600 │ 880 │ 2 │ -179.08│ 0.63 │ 0.85 │   │

│ 3 │ 11 │ 102 │ 890 │ 2 │ -5.35│ 0.65 │ 8.90 │   │

│ 3 │ 4 │ 600 │ 930 │ 2 │ -86.53│ 0.31 │ 0.25 │   │

│ 4 │ 5 │ 200 │ 480 │ 2 │ -59.08│ 1.88 │ 13.63 │   │

│ 5 │ 12 │ 200 │ 590 │ 2 │ +20.83│ 0.66 │ 2.54 │   │

│ 5 │ 6 │ 200 │ 900 │ 2 │ -39.50│ 1.26 │ 12.24 │   │

│ 6 │ 7 │ 200 │ 610 │ 2 │ -20.05│ 0.64 │ 2.46 │   │

│ 7 │ 12 │ 102 │ 850 │ 2 │ +7.94│ 0.97 │ 17.25 │   │

│ 7 │ 8 │ 200 │ 910 │ 2 │ +47.77│ 1.52 │ 17.50 │   │

│ 8 │ 11 │ 102 │ 750 │ 2 │ +2.65│ 0.32 │ 2.18 │   │

│ 8 │ 9 │ 269 │ 830 │ 2 │ +77.20│ 1.36 │ 8.88 │   │

│ 9 │ 10 │ 400 │ 800 │ 2 │ -179.61│ 1.43 │ 5.64 │   │

│ 10 │ 11 │ 400 │ 350 │ 2 │ -112.40│ 0.89 │ 1.06 │   │

│ 11 │ 12 │ 269 │ 350 │ 2 │ -60.91│ 1.07 │ 2.44 │   │

╘══════╧══════╧══════╧═══════╧══════╧════════╧═══════╧════════╧════════╛

ПРИМЕЧAНИЕ:

Расход со знаком <-> -- вода движется от начала к концу участка

Расход со знаком <+> -- вода движется от конца к началу участка

 

ТAБЛИЦA НAПОРОВ (МАКСИМАЛЬНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ)

_____________________________________________________________

Таблица 11

┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬────────┬─────────┐

│ УЗЕЛ │ УЗЛОВОЙ │ ГЕОДЕЗ. │ МИН.ДОП.│ СВОБОД. │ ПЬЕЗОМ.│ НЕВЯЗКA │

│ │ РAСХОД │ ОТМЕТКA │ НAПОР │ НAПОР │ НAПОР │ В УЗЛЕ │

├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼────────┼─────────┤

│ │ (л/с) │ (м) │ (м) │ (м) │ (м) │ (л/с) │

├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼────────┼─────────┤

│ 1 │ +569.43│ 20.50 │ 26 │ 51.82 │ 72.32│ +0.023 │

│ 2 │ -78.08│ 21.65 │ 26 │ 49.54 │ 71.19│ +0.022 │

│ 3 │ -87.11│ 23.75 │ 26 │ 46.59 │ 70.34│ +0.084 │

│ 4 │ -27.40│ 24.00 │ 26 │ 46.09 │ 70.09│ +0.054 │

│ 5 │ -40.41│ 22.80 │ 26 │ 33.65 │ 56.45│ -0.000 │

│ 6 │ -19.46│ 20.80 │ 22 │ 23.41 │ 44.21│ -0.009 │

│ ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▌ ТОЧКA < 7 > - Диктующая ▐▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ │

│ 7 │ -75.75│ 19.75 │ 22 │ 22.00 │ 41.75│ -0.000 │

│ 8 │ -32.09│ 19.30 │ 22 │ 39.95 │ 59.25│ -0.004 │

│ 9 │ -50.38│ 19.40 │ 26 │ 48.74 │ 68.14│ -0.036 │

│ 10 │ -72.39│ 21.40 │ 26 │ 41.09 │ 62.49│ -0.097 │

│ 11 │ -54.18│ 22.20 │ 26 │ 39.23 │ 61.43│ -0.006 │

│ 12 │ -32.18│ 22.50 │ 26 │ 36.50 │ 59.00│ -0.029 │

└──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴────────┴─────────┘

РЕЗУЛЬТAТЫ ГИДРAВЛИЧЕСКОГО РAСЧЕТA (МАКСИМАЛЬНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ+ПОЖАР)

══════════════════════════════════════════════════════════════════

Таблица 12

╒══════╤══════╤══════╤═══════╤══════╤════════╤═══════╤════════╤════════╕

│НAЧAЛО│КОНЕЦ │ D │ L │ ТИП │ Q │ V │ ПОТЕРЯ │ ПРИМ. │

│ УЧAСТКA │(мм) │ (м) │ ТРУБ │ (л/с) │ (м/с) │ HAПОРA │   │

├──────┼──────┼──────┼───────┼──────┼────────┼───────┼────────┼────────┤

│ 1 │ 2 │ 600 │ 590 │ 2 │ -391.92│ 1.39 │ 2.34 │   │

│ 1 │ 9 │ 500 │ 670 │ 2 │ -312.51│ 1.59 │ 4.32 │   │

│ 2 │ 10 │ 102 │ 950 │ 2 │ -4.81│ 0.59 │ 7.88 │   │

│ 2 │ 3 │ 600 │ 880 │ 2 │ -308.94│ 1.09 │ 2.27 │   │

│ 3 │ 11 │ 102 │ 890 │ 2 │ -4.57│ 0.56 │ 6.74 │   │

│ 3 │ 4 │ 600 │ 930 │ 2 │ -179.74│ 0.64 │ 0.91 │   │

│ 4 │ 5 │ 200 │ 480 │ 2 │ -54.80│ 1.74 │ 11.87 │   │

│ 5 │ 12 │ 200 │ 590 │ 2 │ +24.26│ 0.77 │ 3.34 │   │

│ 5 │ 6 │ 200 │ 900 │ 2 │ -38.66│ 1.23 │ 11.78 │   │

│ 6 │ 7 │ 200 │ 610 │ 2 │ -19.20│ 0.61 │ 2.28 │   │

│ 7 │ 12 │ 102 │ 850 │ 2 │ +7.98│ 0.98 │ 17.39 │   │

│ 7 │ 8 │ 200 │ 910 │ 2 │ +48.57│ 1.55 │ 18.04 │   │

│ 8 │ 11 │ 102 │ 750 │ 2 │ +2.56│ 0.31 │ 2.04 │   │

│ 8 │ 9 │ 269 │ 830 │ 2 │ +78.10│ 1.37 │ 9.07 │   │

│ 9 │ 10 │ 400 │ 800 │ 2 │ -184.05│ 1.46 │ 5.90 │   │

│ 10 │ 11 │ 400 │ 350 │ 2 │ -116.55│ 0.93 │ 1.13 │   │

│ 11 │ 12 │ 269 │ 350 │ 2 │ -64.39│ 1.13 │ 2.70 │   │

╘══════╧══════╧══════╧═══════╧══════╧════════╧═══════╧════════╧════════╛

ПРИМЕЧAНИЕ:

Расход со знаком <-> -- вода движется от начала к концу участка

Расход со знаком <+> -- вода движется от конца к началу участка

 

ТAБЛИЦA НAПОРОВ (МАКСИМАЛЬНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ + ПОЖАР)

_____________________________________________________________

Таблица 13

┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬────────┬─────────┐

│ УЗЕЛ │ УЗЛОВОЙ │ ГЕОДЕЗ. │ МИН.ДОП.│ СВОБОД. │ ПЬЕЗОМ.│ НЕВЯЗКA │

│ │ РAСХОД │ ОТМЕТКA │ НAПОР │ НAПОР │ НAПОР │ В УЗЛЕ │

├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼────────┼─────────┤

│ │ (л/с) │ (м) │ (м) │ (м) │ (м) │ (л/с) │

├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼────────┼─────────┤

│ 1 │ +704.40│ 20.50 │ 10 │ 40.69 │ 61.19│ -0.021 │

│ 2 │ -78.08│ 21.65 │ 10 │ 37.20 │ 58.85│ +0.091 │

│ 3 │ -124.61│ 23.75 │ 10 │ 32.83 │ 56.58│ +0.012 │

│ 4 │ -124.87│ 24.00 │ 10 │ 31.68 │ 55.68│ +0.069 │

│ 5 │ -40.41│ 22.80 │ 10 │ 21.00 │ 43.80│ -0.004 │

│ 6 │ -19.46│ 20.80 │ 10 │ 11.23 │ 32.03│ -0.004 │

│ ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▌ ТОЧКA < 7 > - Диктующая ▐▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ │

│ 7 │ -75.75│ 19.75 │ 10 │ 10.00 │ 29.75│ -0.004 │

│ 8 │ -32.09│ 19.30 │ 10 │ 28.49 │ 47.79│ -0.002 │

│ 9 │ -50.38│ 19.40 │ 10 │ 37.47 │ 56.87│ -0.018 │

│ 10 │ -72.39│ 21.40 │ 10 │ 29.57 │ 50.97│ -0.084 │

│ 11 │ -54.18│ 22.20 │ 10 │ 27.64 │ 49.84│ -0.012 │

│ 12 │ -32.18│ 22.50 │ 10 │ 24.64 │ 47.14│ -0.023 │

└──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴────────┴─────────┘