§ 66. Гидравлический расчёт водопроводных сетей

Разветвленные водопроводные сети рассчитывают как системы последовательно соединенных трубопроводов, осуществляющих раз­дачу воды по пути и в виде сосредоточенных расходов в боковые от­ветвления. Потери напора в таких трубопроводах могут быть опре­делены по формуле  (II.22) или  (II.24) т. е. как сумма потерь напора в последовательно соединенных учас­тках трубопровода. Расчет кольцевых водопроводных сетей значительно сложнее. Основная трудность заключается в определении направления дви­жения и расходов по отдельным ветвям сети. Закономерности движения воды в кольцевой сети сводятся к двум положениям. 1. Расходы распределяются по ветвям кольцевой сети таким об­разом, чтобы потери напора по одной ветви кольца были равны поте­рям напора по другой его ветви. Для условий работы сети, представленных на рис. II.26, б: h_abcd=h_aed; h_cfg=h_cdhg и т.д. Принимая потери напора в ветвях кольца с движением воды по часовой стрелке со знаком плюс и с движением воды против часовой стрелки со знаком минус, изложенный вывод можем записать так:  (II.25) где h_пот— алгебраическая сумма потерь напора по кольцу. 2. Сумма расходов, притекающих к узлу, должна быть равна сумме расходов, оттекающих от него(включая расход в узле). Для условий работы сети, представленных на рис. II.26, б: q_ab=q_cd+q_cf; q_ed+q_cd=q_dh и т.д. Принимая расходы, притекающие к узлу, со знаком плюс, а рас­ходы, оттекающие от него, со знаком минус, изложенный вывод можно записать так:  (II.26) где ,q — алгебраическая сумма расходов, притекающих к узлу и оттекаю­щих от него (включая расход в узле) Расчет кольцевой водопроводной сети сводится к назначению диаметров труб, определению расх'одов, протекающих по отдельным ветвям сети, и подсчету потерь напора от места подачи воды до рас­четной точки сети. В начале расчета на схеме сети намечают распределение расхо­дов исходя из баланса расходов в узлах. По намеченным расходам назначают диаметры труб участков сети, пользуясь графиками так называемых «экономичных диаметров» или соблюдая значения «экономичных скоростей». Для подсчета потерь напора от начальной точки сети до расчет­ной необходимо произвести «увязку сети», т. е. откорректировать Распределение расходов по участкам сети таким образом, чтобы для всех колец и узлов сети были соблюдены условия (II.25) и (II.26). При увязке сети приходится иногда изменять ранее назначенные диаметры труб на отдельных участках сети. Существует несколько методов расчета (увязки) кольцевых во­допроводных сетей. Все они, по существу, сводятся к тем или иным способам приближенного решения системы квадратных уравнений и поэтому достаточно трудоемки, особенно при расчете больших многокольцевых сетей. В настоящее время разработаны способы расчета кольцевых во­допроводных сетей с применением вычислительных или аналоговых машин. Кольцевые водопроводные сети рассчитывают несколько раз: на максимальный хозяйственный водоразбор, на пропуск пожарных расходов, а сети с контррезервуаром (с водонапорной башней, рас­положенной в конце сети) рассчитывают и на пропуск максимально­го транзитного расхода в башню. По данным расчетов водопроводной сети определяют напор, ко­торый должны развивать насосы, и высоту водонапорной башни. Высоту водонапорной башни определяют по формуле (рис. II.27)  (11.27) где H_св — свободный напор в диктующей точке; h_Пот.с — сумма потерь напора в сети; z_д и zб— отметки поверхности земли в диктующей точке и в месте расположения водонапорной башни. Рис. II.27. Схемы определения высоты водонапорной башни и напора насосов а — водонапорная башня в начале сети; б — водонапорная башня в конце сети (контр­резервуар) В качестве диктующей принимают точку, при расчете по которой высота водонапорной башни получается наибольшей. Обычно это наиболее высокорасположенная и удаленная от башни точка. Напор насосов определяют по формуле (см. рис. II.27)  (II.28) где Hбака — высота бака (слоя воды в баке) водонапорной башни; h_ПОТ.В — сумма потерь напора в водоводе (при расположении башни в конце сети hпот.в — сумма потерь напора в водоводе и в сети); hпот.вс — сумма потерь напора во всасывающей трубе; Z₀ — отметка самого низкого уровня воды в водоеме.