3.3 Расчет тупиковой водопроводной сети

Тупиковые участки целесообразно проектировать состоящими из двух ниток трубопровода для обеспечения бесперебойной работы объектов водоснабжения в период аварии на сети. Необходимый расход подается в нормальном режиме по двум ниткам. В аварийном случае - по одной, с понижением пропускаемого секундного максимального расхода до 70 % [5].

Расчетные расходы участков разветвленной сети можно определить следующим способом. На схеме сети показывают направление токов воды. Особенность тупиковой сети - питание каждого узла с одной стороны (рисунок 3.2).

Расходы определяют, исходя из правила баланса, то есть сумма расходов, притекающих (+) к узлу, равна сумме расходов, вытекающих (-) из него. \ \

Пользуясь правилом баланса, вычисляют расчетные расходы на участках - q_pac4.

Если в тупиковой сети, кроме сосредоточенных расходов, имеются распределенные, то расчетный расход на участке вычисляют по формуле:

Ярасч = Чтр+а q_Vm_ _Уч., л/с, (3.13)

где q_mp - транзитный расход, то есть расход, пропускаемый данным участком сети на последующие, л/с; а — коэффициент, учитывающий соотношение путевого и транзитного расходов, <з=0,5; q_nym.y4 - путевой расход данного участка, л/с.

Для упрощения путевые расходы (л/с) можно привести к узловым:

q_yj =0,5£ q_nyn_ _уч +£ q_COc_P., л/с. (3.14)

Определив расчетные расходы на участках, подбирают диаметры труб d и вычисляют потери напора к

11

4 Деталировка сети

Деталировка сети необходима для того, чтобы знать необходимое ко­личество и размеры фасонных частей, арматуры, труб и материалов, необхо­димых для устройства сети. При составлении деталировки необходимо поль­зоваться условными обозначениями, принятыми в соответствии с методиче­ским пособием [3].

Деталировка сети начинается с определения мест установки задвижек, пожарных гидрантов, водоразборных колонок. Водоразборные колонки размещаются на расстоянии не более 200 м. Пожарные гидранты устанавливаются на расстоянии 150^200 м друг от друга. Колодцы с водоразборными колонками должны быть расположены от колодца с пожарными гидрантами на расстоянии не менее чем 5 м. В каждом узле необходимо устанавливать число задвижек, равное числу примыкающих к узлу линий минус одна (рисунок 4.1). Если из узла отбирают воду такие предприятия как баня, прачечная или животноводческий комплекс, то количество задвижек соответствует числу примыкающих линий.

На деталировке сети указывают все применяемые диаметры трубопроводов, а также проставляют позиции всех фасонных частей и арматуры. На основании произведенной деталировки сети составляется таблица спецификации на фасонные части и арматуру, требуемые для устройства сети (рисунок 4.1, таблица 4.1").

1- тройник с пожарной подставкой; 2 - заглушка; 3 - задвижка; 4 - патрубок;

5 - муфта Рисунок 4.1 - Пример детализации узла сети

Таблица 4.1 - Спецификация на фасонные части и арматуру, требуемых для

устройства сети

№ позиции	Наимено­вание	Условные обозначения			ГОСТ		Количество'		Масса в кг
		на схеме	в доку­ментах	единицы					общая
1	2	3	4	5		6		7		8
i				v.- • ■		/				I
	'

12

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЁМКОСТИ, ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ БАКА И ВЫСОТЫ СТВОЛА ВОДОНАПОРНОЙ БАШНИ

5.1 Определение ёмкости, геометрических размеров бака водонапорной /«л - башни

О У Общую ёмкость бака определяют по формуле (5.1):

W=W_pee+W_Hn3,u\ (5.1)

где Ш_рег - регулирующая ёмкость, м³;

W„_m - неприкосновенный противопожарный запас воды, м³.

Регулирующую емкость можно определить следующими методами: графическим (по интегральным кривым); табличным, при отсутствии графиков, по формуле, рекомендуемой СНиП 2.04.02-84 .

Основой для определения регулирующего объема служат график водопотребления и график водоподачи (рисунок 5.1), для чего совмещают режим водопотребления и режим водоподачи. Режим водопотребления и режим водоподачи не совпадают, когда HC-II подает воды больше, чем потребляется. В этом случае избыток воды поступает в бак водонапорной башни. В часы наибольшего потребления воды, когда подача меньше водопотребления, недостающее количество воды поступает из резервуара (бака) в сеть.

По совмещенным графикам видно, когда вода поступает в бак водонапорной башни (резервуар) и когда из него расходуется. Соблюдается суточный баланс: площадь водопотребления равна площади водоподачи. Чем ближе режим водоподачи к режиму водопотребления, тем меньше будет объем бака водонапорной башни (резервуара).

Для отыскания наименьшего регулирующего объема варьируют временем и продолжительностью работы насосной станции. Графически наименьший объем можно отыскать, построив кривую объемов при разных режимах работы насосной станции. Графический метод наиболее простой, но менее точный, чем другие. Однако, как показывает практика, эта точность вполне достаточна.

Для определения оптимального регулирующего объема задаются разными режимами.подачи. Меньший объем бака соответствует ступенчатой работе насосов. В этом случае режим подачи, в интегральной форме, выражен ломаной линией, которая совмещается с кривой водопотребления. Точки излома соответствуют моментам изменения подачи воды, то есть пуску или остановке отдельных насосных агрегатов. Интегральный график очень удобен для выбора и назначения режима работы насосов.

На основании графика требуется определить значения наибольшей ординаты по избытку И (%) и по недостатку Я(%).

^р" Too *■ '

И, Н - Максимальные разности ординат интегральных графиков (см. рисунок 4.1) подачи и потребления соответственно по избытку и недостатку, в % от расчётного суточного расхода воды.

1- график водопотребления, 2 — график водоподачи HC-1I Рисунок 5.1 - Пример интегральных графиков водоподачи 1IC-II и водопо- . требления населенным пунктом По ординатам интегральной кривой водопотребления (таблица 3.1, гр. 14) строят график водопотребления по часам суток, в % от Qcym мах- На основании построенного графика водопотребления назначается оптимальный режим работы НС-П.

Максимальный часовой отбор воды из регулирующей емкости насосами для подачи в водопроводную сеть, при наличии на сети регулирующей емкости, вычисляют по максимальной часовой производительности насосной станции:

^W"^ Ш '^м' ⁽⁵-³⁾

где - /=10 мин - нормативное время включения пожарных насосов на насосной станции; q_Hap, q_eH - принятые расчетные расходы воды на тушение наружного (10 л/с) и внутреннего (2,5 л/с) пожаров; п -количество одновременных пожаров.

Допустим, что величины W_pel=\25 м³, a W_Hn3=\5 м³. Полученную ёмкость необходимо округлить до типовых размеров (Приложение Д).

Принимаем: типовой проект 901-5-9/70; бак стальной, емкость бака — 150 м³; внутренний диаметр бака Д_т = 6,0 м; строительная высота бака Н_стр = 7,18 м; высота конуса бака h_K0H= 2,69 м; диаметр днища бака а = 0,63 м; емкость конической части бака W_KOM = 28,32 м³; ствол - кирпичный.

Расчет высот регулирующих объемов производится следующим образом. По графику 5.3 (Приложение Е) определяется высота наполнения бака W„_m (И_пож - 2,35 м); высота регулирующего объема в конической части бака Н_ктрег= h_KOI,- /2_лож=2,69-2,35=0,34м; регулирующий объем в конической части бака W_KOHpei=W_KOH-W_Hra=2%,32-\5=\3,'i2b^; регулирующий объем в цилиндрической части бака W_4Ull__pee'=W_pei-W_KO,_Lpe=l25-\?>,32 = 111,68 м³. Высота регулирующего объема в цилиндрической части бака определяется по формуле (5.4):

14

^г1цил.рег гт ^г

где ж - отношение длины окружности к ее диаметру = 3,14.

h_uwl пег^{= !} =3,95М.

_Чш.рег 344-36

Полная высота, W^, равна И_рег= И_Ц1ирег+И_к0„,_рег = 3,95+0,34=4,29м, а высота бака - Н= И_рег+ й_лаж.=4,29+2,35=6,64м.

\ ) Рисунок 5.3 - График зависимости высоты наполнения бака водонапорной башни от его объема, типовой проект 901-5-9/70

5.2 Определение высоты ствола водонапорной башни

При определении высоты ствола водонапорной башни исходят из условия обеспечения необходимого свободного напора в диктующей точке. При этом учитывают геодезические отметки расположения диктующей точки, водонапорной башни и сумму потерь напора при движении воды от водонапорной башни до диктующей точки. За диктующую точку принимают самую удаленную от источника водопитания (водонапорной башни) точку на водопроводящей сети. Высоту (от поверхности земли до дна бака) водонапорной бапгни Н_б можно найти по следующей формуле (5.5):

V H₆=IJce+Zh₆._dm+Z_dn- Z_BE, m, (5.5)

где Н_св - величина необходимого свободного напора в сети - зависит от этажности застроек в населенном пункте. Для одно и двухэтажных застроек необходимый свободный напор в диктующей точке сети при максимально - хозяйственном водозаборе принимается равным Я_с/⁰³=14м, при пожаре - Н_св^пож=10м; Eh₆._dm - сумма потерь напора от водонапорной башни до диктующей точки; 2_дт - отметка земли диктующей точки; Zbe ~ отметка земли водонапорной башни.

1 5

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЁМКОСТИ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ РЕ­ЗЕРВУАРА С ЧИСТОЙ ВОДОЙ

Необходимо определить ёмкость и геометрические размеры подзем­ного резервуара чистой воды (Приложение Ж) при следующих условиях:

• вода забирается из реки и подаётся насосной станцией по водоводу в одну нитку на очистные сооружения;

• очистка воды осуществляется по реагентной схеме;

- очистные сооружения, резервуары чистой воды и водонапорная башня располагаются на одной строительной площадке.

Объём подземного резервуара определяется по формуле (6.1):

Ж= W_p+ W_x+ Ж_нт+ W_a+ Ж_ф, м\ (6.1)

где W_p - регулирующий объём воды, м ;

Ж_х - необходимый объём воды на контакт с хлором, м³;

Ж_ит - полный неприкосновенный противопожарный объём воды, м³;

Ж_а — аварийный объём воды, м ;

Жф - объём воды на промывку двух фильтров подряд, м³. Резервуары, расположенные за очистными сооружениями или после водозаборных скважин, разграничивают систему водоснабжения на две группы. До резервуара режим работы сооружений определяется режимом работы насосной станции I подъема, а после - режимом работы насосной станции II подъема. Насосная станция I подъема связана с водоприемными и очистными сооружениями, размеры которых зависят от количества воды^ проходящей через них в единицу времени. Это количество воды будет тем меньше, чем больше указанные сооружения будут работать в сутки. Чтобы снизить стоимость водоприемных и очистных сооружений, насосная станция I подъема обычно работает на протяжении возможно большего числа часов в сутки (на станциях средних и крупных водопроводов насосная станция I подъема равномерно работает практически круглосуточно).

Режим работы насосной станции II подъема выбирают из условия обеспечения минимального объема в баке водонапорной башни в соответствии с режимом водопотребления.

Регулирующий объем резервуара определяют совмещением графиков работы насосных станций I и II подъема, которое можно выполнить в интегральной форме. Регулирующий объём воды:

Ж„=—- ,м, (6.2)

^р 100 ^V '

где И, Н - максимальные разности ординат интегральных графиков поступ­ления воды в резервуар и ее забора из него (рисунок 6.1).

Часы суепон, I,

1 - график подачи воды в резервуар, 2 - график забора воды из резервуара

НС-П Рисунок 6.1 - Пример графиков поступления и забора воды из резервуара Необходимый объём воды на контакт с хлором:

_w Qc^^_ з_ ₍₆₃₎

24 ^v '

Полный неприкосновенный противопожарный объём воды:

W_Hm^\b-t_A):K-q_n^r=r _ш ,и\ (6.4)

где t_no3K - продолжительность тушения пожара, час;

q_n — расход воды на тушение пожара, л/с;

п — количество пожаров, шт;

а, б, с - ординаты трёх смежных часов наибольшего водопотребления (таб­ лица 3.1, гр. 13),%; ₍ уУ^ Аварийный объём воды: , ^ \

W_a=0,70^^t, м³, (6.5)

где t — время, необходимое на ликвидацию аварии, часР ^- ,- ^

Объём воды на промывку двух фильтров подряд:

^=2.F₀ W-0,001, м³,^_г4 (6.6)

где F$ - площадь одного фильтра (20 м );

ш - интенсивность промывки фильтров; принимают равной 12^-18 л/м²;

t — продолжительность промывки секции фильтра; принимают равной

300-400 с;

0,001 - коэффициент перевода литров в м³. Общее количество резервуаров в одном узле должно быть не менее двух, при этом распределение запасных и регулирующих объемов воды сле­дует производить пропорционально их количеству или объему. Слой воды hi слагаемого объёма (Ж_Р,Ж_Х, Ж_нпз ,Ж_а, Жф):

где п - количество резервуаров; F-площадь резервуара.

Отметка наивысшего уровня воды в резервуаре |₂ принимается на 0,5 м выше отметки поверхности земли Ь.

17 Вычислив слои воды, резервуар оборудуют трубопроводами и другими устройствами согласно рекомендаций [1,4].

7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ

Водоотводящими сетями называется система труб и каналов, предна­значенных для сбора и отведения с территории населенного пункта (предприятия) сточных вод (СВ). Для обеспечения нормальной работы и облегчения эксплуатации водоотводящие сети оборудуются смотровыми колодцами, при необходимости - насосными станциями перекачки СВ с низких отметок на более высокие (при глубоком заложении сети), главной насосной станцией (ГНС) для подачи сточной воды на очистные сооружения.

Сточными считаются воды, образующиеся в процессе хозяйственно-бытовой и производственной деятельности человека, а также поверхностные воды (дождевые, талые, поливомоечные), отводимые с территории населен­ных пунктов и предприятий.

Проектирование водоотводящей сети заключается в выборе системы водоотведения и схемы сети, трассировки сети (нанесении на генплане НП конфигурации сетей), размещении смотровых колодцев, насосных станций и канализационных очистных сооружений (КОС).