4. Визначення висоти стовбура й об’єму бака водопровідної башти

4.1. Визначення висоти стовбура бака

При визначені висоти бака водонапірної башти (ВБ) виходячи з умови забезпечення необхідного вільного напору в диктуючій точці. Висоту (від поверхні води до дна бака) водонапірної башти можна знайти, використовуючи рівняння Бернулі, а саме:

Н_Б + Z_Б = Н_СВ + Z_Д + h_БД, (4.1)

Звідси,

Н_Б =h_БД + Z_Д - Z_Б, (4.2)

де Н_СВ- вільний напір, м;(прийнятий за СНиП 2.04.02.81).

Z_Д , Z_Б - геодезичні відмітки розташування водонапірної башти до диктуючої точки, м;

h_БД - сума втрат напору від водонапірної башти до диктуючої точки, м.

В даному випадку висота водонапірна башти становить:

Н_Б = 12 + 17,6 – 2,40 = 27,2 м.

Висота наповнення бака повинна бути не менше 2,5 м 3, тоді загальна висота ВБ визначається по формулі

Н_Бмах = Н + 2,5; (4.3)

Н_Бмах = 27,2 + 2,5 = 29,7 м.

4.2. Визначення об’єму баку водопровідної башти

Водонапірна башта повинна містити визначений регулюючий об’єм води, а також, що використовує на нестатки пожежогасіння. Виходячи з цього об’єм бака ВБ визначається по формулі:

W_Б = W_рег.+ W_пож., (4.4)

де W_рег.,W_пож - регулюючий і пожежний об’єм, м³.

Основою для визначення регулюючого об’єму служать графік водоспоживання і графік водоподачі, для чого сполучають режим водоспоживання і режим водоподачі. Режим водоспоживання і режим водоподачі не збігаються: коли насосна станція подає води більше, ніж споживається, надлишок води надходить у бак водонапірної башти, у годину ж найбільшого споживання води, коли подача менше водоспоживання, що бракує кількість води надходить з бака в мережу. Для визначення регулюючого об’єму графічним способом, будують інтегральні криві споживання і подачі води. Регулюючу ємність можна визначити графічним (по інтегральних кривих) і табличним методами. З графіка беремо значення більшої ординати по надлишку – b = 2,13 % і по недоліку – а = 15,9 %.

Регулюючий запас води визначаємо по формулі

, (4.5)

де Q_{мах.доб.} - максимальна добова витрата води на потреби населеного пункту, м³/добу;

Q_{мах.доб.} = 1507,3 м³/с;

a, b – максимальні різниці ординат інтегральних графіків і споживання по недоліку і надлишку відповідно, % від розрахункової добової витрати. Регулюючий об’єм води визначений графічним методом у даному випадку складає

W_рег. = м³.

Табличний спосіб визначення регулюючого об’єму також базується на сполучені режиму водоспоживання і водоподачі. Розрахунок по визначенню регулюючого об’єму ведемо в табличній формі (табл.4.1).

Графи 2 і 4 (табл.4.1) заповнюємо за даними графіків водоспоживання і водоподачі насосом, графа 6 і 7 – це різниця граф 2 і 4 (якщо перевищує споживання, то різницю заносимо в графу 7, якщо ж подача то в графу 6). Для обчислення графи 8 намічаємо годинну, коли бак буде порожній, тобто W_Б = 0. Намітивши годинну, коли W_Б = 0, додаючи чи віднімаючи відповідно значення з граф 6 і 7, для кожної години одержимо кількість води, що залишається в баці до кінця кожного годинного проміжку. Найбільше значення в графі 8 – регулюючий об’єм Р_{мах.рег.}(%).

Результати розрахунку табличного способу визначення W_рег. заносимо в табл. 4.1.

Таблиця 4.1

Визначення регульованого об’єму бака водонапірної башти.

Час доби	Спожив води насел. пунктом, %	Споживання води насел. пунктом, зростаючим підсумком, %	Подача води насосом, %	Подача води зростаючим підсумком, %	Постачання води в бак, %	Використання води з бака, %	Розрахунковий залишок води в баці, %
1	2	3	4	5	6	7	8
0-1	1,27	1,27	2,5	2,5	1,23	-	1,23
1-2	1,14	2,42	2,5	5,0	1,36	-	2,59
2-3	1,05	3,47	2,5	7,5	1,45	-	4,04
3-4	9,42	12,92	2,5	10,0	-	6,92	-2,88
4-5	9,6	22,62	2,5	12,5	-	7,1	-9,98
5-6	10,17	32	5,0	17,5	-	5,17	-15,15
6-7	1,07	39	5,0	22,5	3,93	-	-11,22
7-8	3,31	43,57	5,0	27,5	1,69	-	-9,53
8-9	4,16	48,48	5,0	32,5	0,84	-	-8,69
9-10	4	57,64	5,0	37,5	1	-	-7,69
10-11	3,84	62,54	5,0	42,5	1,16	-	-6,53
11-12	3,47	66,04	5,0	47,5	1,53	-	-5
12-13	3,57	69,54	5,0	52,5	1,43	-	-3,57
13-14	3,15	73,69	5,0	57,5	1,85	-	-1,72

Продовження таблиці 4.1

14-15	3,35	77,04	5,0	62,5	1,65	-	-0,07
15-16	3,26	80,34	5,0	67,5	1,74	-	1,67
16-17	4,13	84,47	5,0	72,5	0,87	-	2,54
17-18	3,7	85,1	5,0	77,5	1,3	-	3,84
18-19	3,75	88,43	5,0	82,5	1,25	-	5,09
19-20	3,22	89,65	5,0	87,5	1,78	-	6,87
20-21	3,08	94,21	5,0	92,5	1,92	-	8,79
21-22	2,36	97,13	2,5	95,0	-	0,14	8,65
22-23	1,94	98,51	2,5	97,5	-	0,56	8,09
23-24	1,49	100	2,5	100	-	1,01	7,08
	100	100	100	100

Регулюючий об’єм W_рег (м³) обчислимо по формулі:

= , (4.6)

де Р_{мах.рег.}- найбільший регулюючий об’єм, визначений по графі 8 (табл.4.1), %.

Пожежний об’єм W_пож. (м³) визначаємо згідно СНиП 2.04.02-84 з умови збереження запасу води на гасіння пожежі протягом 3-х годин, тобто

W_пож. = Q_пож. ∙ t_пож.∙ 3600, (4.7)

де Q_пож - витрата на гасіння пожежі, л/с;

t_пож - час гасіння пожежі, приймаємо 3 год.

Визначаємо регулюючий об’єм бака водонапірної башти табличним методом. З табл. 4.1. величина Р_{мах.рег} = 8,79 %, тоді, W_рег = м³.

Значення регулюючого об’єму бака, отримані графічним і табличним способом приблизно рівні, для розрахунків приймаємо більше значення:

W_пож. = 0,010 ∙ 3 ∙ 3600 = 108 м³. Загальний об’єм баку водонапірної башти дорівнює W_Б = 132,5 + 108 = 240,5 м³.

Конструкцію водонапірної башти приймають у залежності від висоти стовбура башти і загального об’єму бака по типових проектах.