1. Инженерная постановка задачи.

Указываются физические параметры, характеризующие задачу, исходные данные, описывается конечная цель расчетов, и формируются способы определения этой цели.

Для водопроводной сети: исходные данные – это геометрия сети, расход в узлах, значения диаметров труб, характеристики водопитателей; конечная цель – это расходы на всех участках, напоры во всех узлах. При решении задач используются 1 и 2 законы Кирхгофа, законы гидравлики.

2. Создание математической модели.

Составление и решение систем уравнений, связывающих исходные и искомые параметры задачи.

Для водопроводной сети: 1 и 2 законы Кирхгофа являются математическим представлением задачи, позволяющим делать некоторые упрощения и допущения.

3. Выбор численного метода.

Указывается способ решения задачи с помощью элементарных арифметических действий.

При ручном счете отдают предпочтение методам, которые могут быть сложны по структуре, но требуют небольшого числа операций.

При машинном расчете удобнее пользоваться сравнительно простыми универсальными методами, которые состоят из совокупности однообразных действий, легко поддающихся программированию.

Для водопроводных сетей: используют метод Лобачева-Кросса.

4. Программирование задания.

Составляется алгоритм и программа решения задачи на ЭВМ. Программа является подробным перечнем всех операций, которые необходимо выполнить. Обычно составляют блок-схемы задачи.

5. Отладка программы.

Осуществляется поиск ошибок, имеющихся в программе. Ошибки могут быть в формальном написании программ и ошибки в записи алгоритма или блок-схемы, т.е. смысловые ошибки. Также ошибки можно обнаружить при пробном расчете простых задач с уже известными результатами.

6. Проведение расчетов и анализ результатов.

Получив решение небольшого числа тщательно подобранных вариантов и проанализировав их, следует определить, соответствует ли построенная математическая модель исследуемому физическому явлению и насколько правильно сделан выбор числового метода.

7. Распечатка результатов.

Повторяют исходные данные, расходы на участках, потери напора, свободные напоры в узлах.

12. УСТРОЙСТВО ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ: МАТЕРИАЛЫ ТРУБ, СТЫКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, УСТРОЙСТВО ОСНОВАНИЙ ПОД ТРУБОПРОВОДЫ. ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ. РАЗМЕЩЕНИЕ СЕТtЙ ПО ГОРИЗОНТАЛИ И ВЕРТИКАЛИ В СВЕТУ, В ОТНОШЕНИИ УЛИЦ, СТРОЕНИЙ И КОММУНИКАЦИЙ.

Основные требования, предъявляемые к конструкции водопроводных сетей.

В соответствии с условиями работы водопроводных сетей в процес­се их эксплуатации к ним предъявляются следующие основные требо­вания:

• прочность, т.е. хорошее сопротивление всем возможным внутренним и внешним нагрузкам;

• герметичность (водонепроницаемость);

• гладкость внутренней поверхности их стенок, обеспечивающая наименьшие потери напора на трение

• долговечность;

• легкие, простые, быстрые и на­дежные соединение (монтаж стыков) на строительной площадке.

• водопроводные линии должны удовлетворять требованиям наибольшей экономич­ности.

Естественно, что в различных условиях целесообразно использовать различные типы труб.

В современной практике строительства водоводов и наружных водопроводных сетей широко применяются трубы чугунные, стальные железобетонные. Ранее некоторое применение имели деревянные трубы (различных конструкций). В настоящее время все более широкое применение в мировой практике получают предваритель­но напряженные железобетонные трубы и трубы из синтетических ма­териалов (пластмассовые), являющиеся весьма перспективными.

ЧУГУННЫЕ ВОДОПРОВОДНЫЕ ТРУБЫ являются в настоящее время наиболее распространенным типом труб, применяемых при устройстве наружных водопроводных сетей, принадлежат к типу раструбных (рис. 1 а), т. е. имеют на одном конце раструб. Чугунные трубы изготовляют путем стационар­ного литья в песчаные формы, а также методом цент­робежного и полунепрерывного литья.

В зависимости от толщины стенок (и, следовательно, допустимого внутреннего давления) чугунные трубы, изготовляемые по первому из указанных методов, выпускаются двух классов (А и Б), а изготовляе­мые по второму методу — трех классов (ЛА, А и Б). Трубы изготовля­ются внутренним диаметром (условным проходом) от 50 до 1200 мм. Для предохранения от коррозии чугунные водопроводные трубы при их изготовлении на заводе внутри и снаружи покрывают нефтя­ным битумом.

Стыковое соединение труб должно быть прочным и водонепроница­емым. Вместе с тем стыки уложенных в землю труб должны обладать не­которой гибкостью, допускающей возможность поворота соседних труб на незначительный угол между их осями (при просадках грунта по дли­не линии) без нарушения прочности и герметичности стыка.

Используемые соединения чугунных труб:

• Раструбные с заполнителем - гладкий конец одной трубы 1 вво­дят в раструб 2 другой (оставляя зазор 3—5 мм) и заполняют образо­вавшееся кольцевое пространство уплотняющими материалами 3(жгут смоленой или битумизированной пряди (каната) для герметичности) и 4 (свинец, цемент, асбестоце­мент, сернистые сплавы и др. для прочности) (рис. 1 б).

• Раструбные с резиновыми уплотнительными кольцами (рис. 2) В стыке, показанном на рис. 2б, резиновое уплотнительное кольцо 4 (круглого сече­ния) вводится в раструбную щель и удерживается там упорной металли­ческой муфтой 5, которая ввинчивается в раструбную щель при помо­щи специального приспособления.

• фланцевые соединения (рис. 1в) – для обеспечения герметичности применяют резиновую прокладку, сжимаемую при стягивании фланцев болтами.

• муфтовые соединения - муфты на­движные и свертные, употребляемые главным образом при ремонтных работах на сети.

Преимущества чугунных: а) большой ассортимент фасонных частей к ним об­легчает монтаж узлов сети и установку арматуры; б) осуществляемые на заводе противокоррозионные покрытия обычно достаточно хорошо за­щищают чугунные трубы от коррозии и обеспечивают их долговеч­ность.

Недостатки: а) относительно плохое сопротивление динамическим нагрузкам; б) больший расход металла на изготовление по сравнению с расходом металла на стальные трубы; в) в случае нарушения при аварии целостности трубы могут выпадать куски ее стенок, что вызывает весьма значительные потери воды, особен­но на линиях большого диаметра; г) применение чугунных труб для высоконапорных водоводов ограни­чивается допустимыми для них значениями внутренних дав­лений.

СТАЛЬНЫЕ ТРУБЫ. Применяют для наружных водопроводных линий трубы стальные электросварные диаметром до 1600 мм и трубы стальные водогазопроводные. Все эти трубы изготовляются с гладкими концами. В системах водоснабжения стальные трубы применяют в основном для водоводов, работающих при значительных внутренних давлениях, а также для водопроводных линий при укладке их в макропористых грунтах, в сейсмических районах, по мостам и эстакадам и при устрой­стве дюкеров, т.е. в условиях, где требуется хорошая сопротивляемость труб динамическим нагрузкам и изгибающим усилиям.

Соединения:

• Сварные - стальные трубы, имеющие гладкие концы, соединяют в нашей прак­тике почти исключительно путем сварки;

• Муфтовые и раструбные – также применяются, как правило, в зарубежной практике.

Стальные трубы выпускаются без покрытия внешней и внутренней поверхностей их стенок каким-либо составом, предохраняющим металл от коррозии. Поэтому изоляцию стальных труб, укладываемых в землю, необходимо производить при их прокладке.

АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ ТРУБЫ изготовляются заводским способом из сме­си 75—80% (по массе) портландцемента и 20—25% асбестового волок­на. Трубы имеют вид гладких цилиндров, концы их на длине l обточены (рис.3а).

К числу преимуществ относятся: а) малая теплопроводность; б) стойкость в отношении коррозии; в) диэлектричность, выгодно отличающая эти трубы от металличе­ских, подверженных разрушающему действию блуждающих токов от электротранспорта; г) малая объемная масса, облегчающая транспортирование и ук­ладку труб; д) сохранение в условиях эксплуатации гладкой и некорродирую­щей внутренней поверхности.

Недостатком асбестоцементных труб является их плохая сопротив­ляемость ударам и динамическим нагрузкам.

Асбестоцементные водопроводные трубы изготовляют четырех марок (ВТ3, ВТ6, ВТ9 и ВТ 12) с различной толщиной стенок, допускающих различное внутреннее давление (рабочее давление соответственно 3, 6, 9 и 12 кгс/см2).

Соединение труб:

• асбестоцементные муфты (рис 3б) - для ВТЗ и ВТ6. б);

• специальные чугунные муфты (рис.3в) для ВТ9 и ВТ12.

Указанные типы стыков обладают достаточной эластичностью, что особенно важно для относительно хрупких асбестоцементных труб. Уст­ройство жестких стыков для этих труб не должно допускаться, так как это может привести к авариям.

Ж ЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ТРУБЫ. Железобетонные напорные трубы находят все более широкое при­менение в системах водоснабжения. Они изготовляются в большом диа­пазоне диаметров и на различные внутренние давления. Для изготовления таких труб с успехом используется метод пред­варительного напряжения арматуры, в результате чего увеличивается не только прочность, но и герметичность железобетонных труб.

Соединение труб раструбное с использованием резиновых уплотняю­щих колец (рис.4).

Железобетонные трубы по сравнению с металлическими (особен­но стальными) имеют ряд преимуществ: а) стойкость в отношении кор­розии; б) диэлектричность; в) способность сохранять в условиях эксплуатации гладкую поверхность, что обеспечивает постоянство их пропускной спо­собности. Недостатки: огромный вес.

В ряде стран напорные железобетонные трубы применяются не толь­ко для водоводов, но и для магистральных линий водопроводных сетей.

ПЛАСТМАССОВЫЕ ТРУБЫ. В настоящее время в промышленных масштабах изготовля­ются пластмассовые трубы:

1. из полиэтилена высокой плотности с внут­ренним диаметром до 300 мм — четырех классов прочности;

2. из полиэтилена низкой плотности с внут­ренним диаметром до 150 мм - четырех классов прочности;

3. из винипласта диаметром до 250 мм;

4. из поливинилхлорида

Полиэтиленовые трубы имеют гладкие концы и имеют следующие способы соединения:

• контактная сварка торцов;

• сварка с использованием специальных соединительных муфт

• раструбные соединения

• склеиванием (с помощью сое­динительных муфт) для поливинилхлоридных.

Преимущества: а) высокая стойкость против коррозии (а следовательно, и долговечность); б) небольшой вес; в) диэлектричность; г) гладкость стенок (а следовательно, малые гидравличе­ские сопротивления); д) малая теплопроводность; е) простота механической обработки (резка, сверление и т. п.).

Недостатки: а) высокий коэффициент линейного расширения; б) невозможность монтажа при низких температурах; в) небольшая механическая прочность