5.Водоводы. Определение материала и диаметра труб, трассировка водоводов
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВОДОВОДАХ
Назначение водоводов - подача расчетных расходов воды с заданной степенью надежности при минимальной приведенной стоимости комплекса сооружений.
П
ри
проектировании водоводов важно обеспечить
надежность и бесперебойность их
нормального функционирования.
Водоводы бывают следующих типов: напорные, самотечные, гравитационно-напорные .
К водоводам предъявляются следующие требования:
обеспечение подачи требуемого количества воды;
сохранение качества воды в процессе транспортирования;
минимально возможные потери воды;
обеспечение надежности и экономичности работы.
При проектировании водоводов должны быть решены следующие вопросы:
трасса водоводов;
число ниток;
материал и толщина стенок труб;
диаметр;
глубина заложения труб;
число переключений и места их расположения;
сооружения на водоводах и их оборудование;
мероприятия по защите от коррозии;
защита водоводов от гидравлических ударов.
ТРАССИРОВКА ВОДОВОДОВ
Трасса водоводов должна быть выбрана на основании технико-экономического сравнения вариантов. Оптимальным считается вариант, для которого приведенные затраты минимальны. Минимизация капитальных затрат связана с уменьшением длины и диаметра водоводов. А минимизация эксплуатационных расходов – с уменьшением высоты подъема воды, которая в свою очередь зависит от геодезических отметок и потерь напора в водоводах.
Поэтому назначение вариантов трассы водоводов производится с учетом следующих факторов:
Топографических и геодезических условий. На рис. 37.1 и 37.2 показаны варианты прокладки водоводов по трассе с возвышенными отметками. Хотя трасса 2 более длинная, однако, за счет уменьшения напора насосов второй вариант может оказаться более выгодным.
В некоторых случаях, чтобы избежать излишнего напора насосов при трассе с возвышенными отметками (если обход слишком велик), проектируют прокладку водоводов в тоннелях (рис.37.2.).
Обеспечение свободного доступа к водоводам, как при строительстве, так и при эксплуатации. Для этого стараются избегать пересечений водоводов с водными преградами и прокладывать водоводы вдоль существующих дорог.
Учет размещения попутных потребителей.
Охрана окружающей среды. Если по трассе водоводов имеются сельскохозяйственные угодья, то в некоторых случаях их целесообразно обходить, т.к. в противном случае возрастает стоимость прокладки из-за необходимости компенсации ущерба.
Гидрогеологические и геологические условия. При трассировке по возможности обходят участки с тяжелыми условиями (плывуны, скальные грунты, просадочные грунты, участки с высокими грунтовыми водами и т.д.).
Санитарные условия. Запрещается прокладка водоводов по территории свалок, полей орошения и фильтрации, кладбищ, скотомогильников, промышленных предприятий, животноводческих ферм и т.п.
При проектировании трассу вначале намечают на карте в масштабе 1:25000; 1:10000 (делают при необходимости технико-экономическое обоснование принятого решения), затем проверяют все в натуре.
Трассу водоводов согласуют со всеми заинтересованными организациями.
ВЫБОР МАТЕРИАЛА ТРУБ ВОДОВОДОВ
Выбор материала труб производится так же, как и для водопроводных сетей, т.е. в первую очередь должны применяться неметаллические трубы, а затем, при обосновании, металлические.
С
ледует
отметить, что давление по трассе водоводов
может существенно изменяться, что иногда
требует применения труб из разных
материалов (рис. 39.1).
Трубопроводы следует рассчитывать на воздействие внутреннего давления воды, давления грунта, временных нагрузок от транспорта, атмосферного давления при образовании вакуума, внешнего гидростатического давления.
Для напорных водоводов и сетей, как правило, следует применять неметаллические трубы – железобетонные напорные, асбестоцементные водопроводные и другие.
Чугунные трубы допускается использовать для сетей в пределах населенного пункта.
Применение стальных труб допускается для переходов под железными и шоссейными дорогами, через водные преграды и овраги.
В случае макропористых просадочных грунтов в сейсмических районах следует руководствоваться указаниями п.15 СНиП /1/.
ДИАМЕТР ВОДОВОДОВ
Диаметр водоводов выбирается на основании технико-экономического расчета. При увеличении диаметра труб увеличивается строительная стоимость водоводов (капитальные затраты) однако, уменьшаются потери напора, следовательно, снижается мощность насосной станции и ее стоимость, а также стоимость электроэнергии, затраченной на перекачку воды (эксплуатационные затраты).
Сущность технико-экономического подбора диаметров водоводов заключается в том, что при заданном расходе воды соотношение стоимости строительства и стоимости эксплуатации были наивыгоднейшими. Иными словами, экономичность варианта определяется соотношением двух параметров – строительной стоимости К и эксплуатационных затрат Э.
По найденным предварительным расчетным расходам участков сети намечают диаметры труб, исходя из условий наиболее экономичных скоростей потока. Предварительно могут быть рекомендованы следующие скорости для труб диаметрами:
от 200 до 300 мм – 0,6-1,0 м/с
от 400 до 600 мм – 1,0-1,3 м/с
от 700 и более мм – 1,5-2,0 м/с
Большие скорости принимаются для больших диаметров.
В зависимости от тарифов на электроэнергию, экономические скорости в трубах могут изменяться как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.
В отдельных случаях, когда по условиям рельефа местности представляется возможность использования избыточного напора в сети, скорости в трубах следует принимать значительно выше экономических – порядка 2,0-3,0 м/с.
Для предварительного определения общей потери напора в сети или водоводах ее можно принимать равной 3-4 м на один километр длины, что примерно соответствует средним экономическим скоростям.
При подборе диаметров необходимо учитывать, что бестранзитные магистрали, соединяющие основные транзитные, получают обычно незначительные расходы. Однако эти диаметры должны быть конструктивно приняты достаточно большими (даже в ущерб экономическим соображениям) с учетом того, что эти линии могут получить значительную нагрузку при пожаре и аварии на одной из транзитных магистралей