Определение расчетных расходов воды на пожаротушение

Так как водопровод в поселке проектируется объединенным, то при количестве жителей 21000 человек и трёхэтажной застройке два одновременных пожара с расходом воды 15 л/с

Расчет воды на внутреннее пожаротушение в поселке при наличии столовой, объемом до 2500 м³ , принимаем две струи производительностью 2,5 л/с каждая:

Согласно СНиП 2.04.02 -84, п. 2.22 на предприятии принимаем один одновременный пожар, так как площадь предприятия до 150 га.

Принимаем расчетный расход воды на наружное пожаротушение для здания объемом 100 тыс. м³ , и для здания объёмом до 200 тыс. м³ .

Таким образом,

.

.

Таким образом

при площади территории предприятия до 150 га и при числе жителей в населенном пункте 21 тыс. чел. — один пожар (на предприятии или в населенном пункте по наибольшему расходу воды);

Гидравлический расчет водопроводной сети

Q_пр.= 20,9 л/с

Q_об.зд.=4л/с

L=1000 м

L =1500 м

L = 1500 м

L=2000 м

L = 1500м

L = 500 м

L=1000м

L = 1000 м

1

122,57 л/с

Рис. 2. Расчетная схема водопроводной сети.

Рассмотрим гидравлический расчет водопроводной сети.

Для приведенного в разделе 1 примера общий расход воды в час максимального водопотребления составляет 122,57 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен 20,9 л/с, а сосредоточенный расход общественного здания 4 л/с.

Определим равномерно распределенный расход.

Определим удельный расход:

Определим путевые отборы:

Результаты приведены в таблице 2

Путевые расходы.

Таблица 2.

	Длина участка	Путевой отбор
№ Участка	lj, м	Qпут j, л/с
1-2	1000	9,76
2-3	1500	14,65
3-4	1000	9,76
4-5	1500	14,65
5-6	1500	14,65
6-7	500	4,88
7-1	1000	9,76
7-4	2000	19,53
	10000

Определим узловые расходы:

. Аналогично определяем расходы воды для каждого узла. Результаты приведены в таблице 3.

Узловые расходы.

Таблица 3.

	Узловой расход
№ Узла	q j, л/с
1	9,76
2	12,20
3	12,20
4	21,97
5	14,65
6	9,76
7	17,09
	Уqузл = 97,67л/с

Добавим к узловым расходам сосредоточенные расходы.

К узловому расходу в точке 5 добавляем сосредоточенный расход промышленного предприятия, а в точке 3 — сосредоточенный расход общественного здания.

Тогда q₅ = 35,55 л/с, q₃ = 16,20 л/с. Величины узловых расходов показаны на рис.3.

С учетом сосредоточенных расходов

q₄ =21,97 л/с

q₅=35,55 л/с

q₃=16,20 л/с

q₂=12,20 л/с л/с л/с л/с

q₁=9,76 л/с

q₇=17,09 л/с

q₆=9,76 л/с

122,57 л/с

Рис.3. Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами

Выполним предварительное распределение расходов по участкам сети. Сделаем это сначала для водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении (без пожара).

Выберем диктующую точку, т.е. конечную точку подачи воды. В данном примере за диктующую точку примем точку 5. предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 5 ( направления показаны на рис 4.2.) потоки воды могут подойти к точке 5 по трем направлением: первое – 1-2-3-4-5, второе –1-7-4-5, третье – 1-7-6-5.

Для узла 1 должно выполняться соотношение:

Величины q₁ = 9,76 л/с и Q_пос.пр. = 122,57 л/с известны, а q_1-2 и q_1-7 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин. Возьмем, например, q_1-2 = 60 л/с. Тогда:

Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение:

Значения q_1-7 = 52,803 л/с и q₇ = 17,09 л/с известны, а q_7-4 и q_7-6 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем, например, q_7-4 = 20л/с. Тогда:

Расходы воды по другим участкам сети можно определить из следующих соотношений:

В результате получится:

Проверка:

Можно начинать предварительно распределять расходы не с узла 1, а с узла 5. Расходы воды будут уточняться в дальнейшем при выполнении увязки водопроводной сети. Схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами в обычное время показана на рис.4.

q₄=21,97 л/с

q₅=35,55 л/с

q₃=16,20 л/с

1000;175;31,6

1500;175;29,6

1500;75;5,9

1500;200;47,8

2000;150;20

q₂=12,20 л/с

q₁=9,76л/с

q₇=17,09 л/с

q₆=9,76 л/с

1

500;125;15,7

1000;200;52,8

1000;250;60

Ключ: L,м / q л/с

122,57 л/с

Рис 4. Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при хозяйственно-производственном водопотреблении.

При пожаре водопроводная сеть должна обеспечить подачу воды на пожаротушение при максимальном часовом расходе воды на другие нужды, за исключением расходов на душ на промышленном предприятии, поливку территории и т.п. (п.2.21 СНиП 2.04.02-84), если эти расходы вошли в расходы в час максимального водопотребления.

Для данной сети расход воды на пожаротушение следует добавить к расходу в точке 5 — наиболее удаленной от места ввода (точка 1).

Однако из таблицы 1 видно, что без учета расхода воды на душ, час максимального водопотребления приходится с 9 до 10 часов

в том числе сосредоточенный расход предприятия,

сосредоточенный расход общественного здания

поэтому при гидравлическом расчете сети при пожаре

Выполним распределение расходов по участкам сети для водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении (с пожаром).

Узловые расходы при пожаре будут другие, чем в час максимального водопотребления без пожара. Определим узловые расходы так, как это делалось без пожара. При этом следует учитывать, что сосредоточенными расходами будут:

Определим равномерно распределенный расход.

Определим удельный расход:

	Длина участка	Путевой отбор
№ Участка	lj, м	Qпут j, л/с
1-2	1000	9,76
2-3	1500	14,64
3-4	1000	9,76
4-5	1500	14,64
5-6	1500	14,64
6-7	500	6,50
7-1	1000	9,76
7-4	2000	19,52
	10000

	Узловой расход
№ Узла	q j, л/с
1	9,76
2	12,20
3	12,20
4	21,96
5	14,64
6	10,57
7	17,89
	Уqузл = 99,24л/с

Выберем диктующую точку, т.е. конечную точку подачи воды. В данном примере за диктующую точку примем точку 5. предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 5 ( направления показаны на рис 3.2.) потоки воды могут подойти к точке 5 по трем направлением: первое – 1-2-3-4-5, второе –1-7-4-5, третье – 1-7-6-5.

Для узла 1 должно выполняться соотношение

Величины q₁ = 9,76 л/с и известны, а q_1-2 и q_1-7 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин. Возьмем, например, q_1-2 = 100 л/с. Тогда:

Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение:

Значения q_1-7 = 87,79 л/с и q₇ = 17,89 л/с известны, а q_7-4 и q_7-6 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем, например, q_7-4 = 35 л/с. Тогда:

В результате получится:

Проверка:

q₄=21,96 л/с

q₅=14,64 л/с

q₃=12,20 л/с

1000;250;75,6

1500;300;88,6

1500;150;24,3

1500;300;87,8

2000;200;35

q₂₌12,20 л/с

q₁=9,76 л/с

q₇=17,89 л/с

q₆=10,57 л/с

500;200;34,9

1000;300;87,8

1000;300;100

Ключ:

L;м / q;л/с / d;мм

197,56 л/с

Рис.5 .Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при пожаре.

Схема водопроводной сети с распределенными расходами при пожаре показана на рис.5.

Определим диаметры труб участков сети. Для стальных труб Э =0,5

По экономическому фактору и предварительно распределенным расходам воды по участкам сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении ( при пожаре) по приложению II определяем диаметры труб участков водопроводной сети.

d_1-2 =0,300 м d_2-3 =0,300 м d_3-4 =0,250 м

d_4-5 =0,300м d_5-6 =0,150 м d_6-7 =0,200м

d_4-7 =0,200 м d_1-7 =0,300 м

Увязка водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении

Увязку удобно выполнять в виде таблицы (табл.4).

При увязке потери напора в чугунных трубах следует определять по формуле:

Номер кольца		Участок сети	Расход воды q, л/с	Расчетный внутренний диаметр dp,м			Длина l, м	Скорость V, м/с		d1,19	Гидравлический	Потери напора
											уклон
1	2		3	4			5	6	7	8	9	10
I	1 - 2		60,00	0,30			1000	0,849	0,552	0,239	2,31	2,31
	2 - 3		47,80	0,30			1500	0,677	0,363	0,239	1,52	2,28
	3 - 4		31,60	0,25			1000	0,644	0,332	0,192	1,73	1,73
	4 - 7		20,00	0,20			2000	0,637	0,325	0,147	2,21	-4,41
	7 - 1		52,80	0,30			1000	0,747	0,436	0,239	1,83	-1,83
II	4 - 5		29,60	0,30			1500	0,419	0,151	0,239	0,63	0,95
	5 - 6		5,90	0,15			1500	0,334	0,100	0,105	0,95	-1,43
	7 - 6		15,70	0,20			500	0,500	0,208	0,147	1,41	-0,71
	7 - 4		20,00	0,20			2000	0,637	0,325	0,147	2,21	4,41

Первое исправление
h/q, (м/c)/л		∆q', л/с	q'=q+Δq' , л/с	V,м/с		i*10-3	h, м
11		12	13	14	15	16	17
0,039		-0,10	59,90	0,8478	0,550	2,31	2,306
0,048		-0,10	47,70	0,6751	0,362	1,52	2,273
0,055		-0,10	31,50	0,6419	0,330	1,72	1,716
0,221		-2,88	17,12	0,5452	0,244	1,66	-3,314
0,035		0,10	52,90	0,7488	0,438	1,83	-1,834
Δh=	0,08	∑(h/q)=	0,3961	∆q'=∆h/2∑(h/q)=	0,10
0,032		-2,99	26,61	0,377	0,124	0,52	0,780
0,242		2,99	8,89	0,503	0,211	2,01	-3,022
0,045		2,99	18,69	0,595	0,287	1,95	-0,973
0,221		-2,88	17,12	0,545	0,244	1,66	3,314
Δh=	3,22	∑(h/q)=	0,540	∆q'=∆h/2∑(h/q)=	2,987

Второе исправление
h/q, (м/c)/л		∆q'', л/с	q''=q+Δq'' ,л/с	V, м/с		i*10-3	h, м
18		19	20	21	22	23	24
0,038		-1,55	58,34	0,826	0,524	2,20	2,197
0,048		-1,55	46,14	0,653	0,340	1,43	2,138
0,054		-1,55	29,94	0,610	0,300	1,56	1,563
0,194		1,47	18,59	0,592	0,284	1,93	-3,857
0,035		1,55	54,46	0,771	0,462	1,93	-1,934
Δh=	1,146	∑(h/q)=	0,369	Δq''=	1,55	Δh=	0,107
0,029		-0,08	26,53	0,376	0,123	0,52	0,775
0,340		0,08	8,97	0,508	0,214	2,05	-3,072
0,052		0,08	18,77	0,598	0,289	1,96	-0,981
0,194		1,47	18,59	0,592	0,284	1,93	3,857
Δh=	0,099	∑(h/q)=	0,6150	Δq''=	0,08	Δh=	0,579

Таблица 4.

Как видно из табл.4 положительные результаты (величина невязки в каждом кольце должна быть менее 1м) достигнуты после второго исправления.

Следует иметь в виду, что для участка 4-7, который является общим для обоих колец, вводятся две поправки – из первого кольца и из второго. Знак поправочного расхода при переносе из одного кольца в другое следует сохранять.

Потоки воды от точки 1 к точке 5 (диктующей точке) как видно по направлениям стрелок, могут пойти по трем направлениям: первое — 1-2-3-4-5; второе — 1-7-4-5; третье — 1-7-6-5. Средние потери напора в сети определяются по формуле:

где: h₁ =h_1-2 + h_2-3 + h_3-4 + h_4-5

h₂ =h_1-7 + h_7-4 + h_4-5

h₃ =h_1-7 + h_7-6 + h_6-5.

Потери напора в сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении.

h₁ = 2,197 + 2,138 + 1,563 + 0,775 = 6,67 м

h₂ = 1,934 + 3,857 + 0,775 = 6,57 м

h₃ =1,934 + 0,981 + 3,072 = 5,99 м.

Расчетная схема водопроводной сети с окончательно распределенными расходами при хозяйственном максимальном водопотреблении показана на рис.6.

16,2

21,98

35,5

1500;175;26,53;0,775;0,376

1000;175;29,94;1,57;0,61

2000;150;18,59;3,857;0,592

1500;75;8,97;3,072;0,508

1500;200;46,14;2,138;0,653;

9,8

12,2

9,8

17,1

Ключ:

L;м / q;л/с / d;мм / h;м / V;м/с.

1000;200;54,46;1,934;0,771

500;125;18,77;0,981;0,598

1000;250;58,34;2,197;0,862

122,56

Рис.6. Схема водопроводной сети с окончательно распределенными расходами при хозяйственно-производственном водопотреблении.