4.4 Оборудование водонапорной башни

Для предупреждения использования противопожарного и аварийного объемов воды на другие нужды должны предусматриваться соответствующие мероприятия, обеспечивающие их неприкосновенность.

Обмен воздуха в баках должен обеспечиваться вентиляционными устройствами. Баки водонапорных башен оборудуются люками, скобами и лестницами, обеспечивающими проход людей и транспортирование оборудования. Баки водонапорных башен оборудуется подводящими и отводящими и подводяще-отводящими, переливными и спускными трубопроводами, запорной арматурой и другими устройствами по указаниям [9,11].

Поддерживание расчетных уровней воды в башне предусматривается соответствующими автоматическими устройствами.

На рис. 4.3 показана примерная схема оборудования башни необходимыми трубами и регулирующей арматурой.

Рисунок 4.3 - Схема оборудования водонапорной башни

5. Построение линий пьезометрического напора по внешнему контуру сети

На миллиметровой бумаге строится график напоров по внешнему контуру сети, и наносятся линии необходимых и действительных свободных напоров при максимально-хозяйственном водоразборе и при пожаре.

На продольном профиле указывают: номера узлов, длину участка, уклон, диаметр труб, глубину заложения труб, отметки поверхности земли, отметки для траншеи, отметки необходимых свободных напоров при максимальном секундном отборе воды из сети. Отметки необходимых свободных напоров при расчете сети на случай пожара, действительные отметки пьезометрической линии при расчете сети на максимально-хозяйственный расход, действительные отметки пьезометрической линии при расчете сети на пожар, план трассы.

Масштабы графика указываются вертикальные и горизонтальные.

Отметки поверхности земли (линия-1) переносятся из табл. 4.1. Глубина заложения труб (линия-2) назначается с учетом глубины промерзания грунта. В примере (рис.5.1) трубы уложены на глубине 1,5 м от поверхности земли.

Пьезометрические линии необходимых свободных напоров (линия-3) при максимально-хозяйственном водоразборе повторяют отметки поверхности земли на высоте необходимого свободного напора, при двухэтажных зданиях 14м, одноэтажных -10 м и при пожаре принимается - 10 м.

Высота ствола башни (на приведенном примере) принята из расчета сети на пожар, график действительных отметок пьезометрических напоров в узлах сети при расчете сети на пожар показан - (линия 5), а при хозяйственном расходе при q _с.макс - линия 4.

Рисунок 5.1 - График пьезометрических напоров по внешнему контуру сети

Правильность вычисления отметок пьезометрических линий контролируется тем, что действительная линия напоров обязательно должны иметь диктующую точку (это точка пересекающая линию необходимых напоров и линию действительных отметок).

5. Определение геометрических размеров резервуара чистой воды

Необходимо определить емкость и геометрические размеры подземного резервуара чистой воды при следующих условиях:

• Вода забирается из реки и подается насосной станцией первого подъема по водоводу в одну нитку на очистные сооружения;

• Очистка воды осуществляется по реагентной схеме;

• Очистные сооружения резервуар чистой воды и водонапорная башня располагается на одной строительной площадке.

При заданных условиях общий объем подземного резервуара чистой воды W в м³ определяется по формуле:

W=W_р+ W_x +W_нпз+W_a+W_ф; (6.1)

где W_р - регулирующий объем воды в м³; W_x - необходимый объем воды на контакт хлора с водой в м³; W_нпз - полный неприкосновенный противопожарный объем воды в м³; W_a - аварийный объем воды в м³; W_ф - объем воды, необходимый на промывку двух фильтров подряд в м³.

Регулирующий объем воды определяется на основании интегральных графиков поступления воды в резервуар из очистных сооружений и забора ее из резервуара насосной станции второго подъема.

Вода из очистных сооружений поступает в резервуар (РЧВ) равномерно с 0 до 24 часов (прямая 1 на рис 1.2). Насосная станция второго подъема забирает воду из резервуара чистой воды тоже равномерно с 3 до 24 часов, (прямая 2 на рис 1.2).

Регулирующий объем воды W_pег в м³ определяется по формуле:

, (6.2)

где Q_{сут.макс}- максимально-суточная водопотребность в м³ /сут; И,Н - максимальные разности ординат интегральных графиков поступления воды в резервуар и забора ее из резервуара соответственно по избытку и недостатку в процентах от расчетного суточного расхода Q_{сут.макс} ординаты И избыток и Н недостаток определяется по рис. 1.2.

Необходимый объем воды на контакт воды с хлором, м³:

. (6.3)

Объем воды W_x, допускается уменьшать на величину объема воды, необходимого на противопожарные нужды. Полный неприкосновенный противопожарный объем воды W_нпз в м³ согласно рекомендации СНиП, определяется по формуле:

. (6.4)

Если во время пожара гарантируется бесперебойная работа насосной станции первого подъема, допускается за время тушения пожара учитывать пополнение резервуара:

, (6.5)

где 3,6 - переводной коэффициент л/с в м³ /ч; t-продолжительность тушения пожара в часах, 3 ч.; q_n - расход воды на тушение пожаров в л/с, можно принять 12,5 л/с; n- расчетное количество одновременных пожаров; Q_{сут.макс} - суточная максимальная водопотребность населенного пункта в м³ /сут; а,b,с- ординаты трех смежных часов наибольшего расхода воды в % (берутся из графика суточного водопотребления населенного пункта); Т=24 часа - время работы водозаборных сооружений в сутки.

Аварийный запас воды предусматривается при прокладке водовода в одну линию, по которому вода поступает в резервуар. Аварийный запас во время ликвидации аварии на водоводе должен обеспечить:

- производственные нужды по аварийному графику;

- хозяйственно-питьевые нужды в размере 70% расчетного расхода;

- наружное пожаротушение в течение 3 часов.

Условно принимаем, что производственные нужды, по аварийному графику, как и хозяйственно-питьевые, составляют также 70% от расчетного расхода.

Тогда аварийный объем воды W_ав в м³ можно определить по формуле:

, (6.6)

где 0,7- коэффициент снижения расчетного суточного расхода воды на период ликвидации аварии; t- время, необходимое на ликвидацию аварии на водоводе 1час; q_n - расчетный расход в л/с на тушение одного наружного пожара определяется по [11]; t_n -продолжительность тушения одного пожара равна 3 часа.

Объем воды на промывку двух фильтров подряд W_пр в м³ определяется по формуле:

W_пр=2·F_ф·ω ·t·0.001, (6.7)

где F_ф- площадь одного фильтра в м²; ω- интенсивность промывки фильтров принимают равной 12-18 л/с м²; t- продолжительность промывки секции фильтра, обычно равна 300-400 с; 0,001- коэффициент перевода литров в м³.

Площадь фильтра можно определить по приблизительной формуле:

, (6.8)

где V_p – расчетная скорость фильтрования для медленного фильтра принимается 0,1 м/ч, для скорого и контактного фильтра 5-9 м/ч; – максимальное суточное потребление воды поселка (табл. 1.1); m₀ - время работы очистной станции, (24 часа); n₀ - число промывок в сутки, 0,5; t – время простоя фильтра 0,3ч.

После определения полного объема РЧВ необходимые размеры подземного резервуара выбирают по типовому проекту из приложения 12.

Общее количество резервуаров должно быть не менее двух, при этом распределение запасных и регулировочных объемов воды следует производить пропорционально их количеству или объему.

В расчетах необходимо указать типовой проект принятых резервуаров, их высоту Н_стр в м и площадь, в плане в м².

Отметка наивысшего уровня, воды в резервуаре ▽5 принимается на 0,5 м больше: отметки поверхности земли ▽₁, т.е.

▽₅= ▽₁ + 0,5^: м; (6.9)

При слое воды в резервуаре Н_в в м отметка дна его (см. рис.6.1) будет:

▽₆= ▽₅ - Н_в; (6.10)

Рисунок 6.1 - Схема подземного резервуара

Отметка высшего неприкосновенного противопожарного объема ▽₇ вычисляется по формуле:

▽₇ = ▽₆ + h_нпз; (6.11)

где h_нпз -высота слоя воды, занимаемого противопожарным объемом в м.

Если в расчетах принято два резервуара одинаковой емкости, то слой воды и в м слагаемого объема (W_р,W_x ,W_нпз,W_a,W_ф) определяется по формуле:

(6.12)

где W- слагаемый объем в м³; F -площадь в плане принятого резервуара в м².

Вычислив по формуле 6.12 значение h_нпз можно найти отметку ▽₇ по формуле 6.11. Аналогично вычисляются отметки ▽₈, ▽₉,▽_10.

Резервуары оборудуются трубопроводами и другими устройствами согласно рекомендаций [11].

7 НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ ВТОРОГО ПОДЪЕМА

7.1 График работы насосов

На насосной станции второго подъема устанавливаются хозяйственные и пожарные насосы.

Хозяйственные насосы, как установлено на примере рис. 1.2, работают в течение 21 часа (с 3 до 24 часов).

7.2 Определение расчетных параметров насосов.

Подбор насосов

Для подбора насосов, установленных на насосной станции необходимо знать их расчётные параметры:

- расчетные расходы q_н в м³/с;

- полный напор Н_п в м.

Согласно рис. 1.2 хозяйственные насосы работают с 3 до 24 часов (всего 21 час) и подают на каждый час от суточного расхода.

Расчетный расход хозяйственных насосов q_хн в м³ /с составит:

(7.1)

где Q_{сут.макс} - максимальная суточная водопотребность населенного пункта м³/сут; Р- часовая подача воды насосами в процентах от Q_{сут.макс}; 3600-перевод м³/ч в м³/с.

Расчетный расход пожарного насоса q_пн в м³/с будет:

(7.2)

где q_c.макс - секундный максимальный расход в сети в л/с; q_n -расчетный расход воды на тушение пожаров в л/с; 1000- перевод л/с в м³ /с.

Подземный резервуар чистой воды, насосная станция второго подъема и водонапорная башня, как указывалось выше, находятся на одной площадке (рис.7.1).

Полная высота подъема H_n (м) или расчетный напор насосов для водоводов с водонапорной башней определяется по формуле:

Н_n=H_г.ср+Σh; (7.3)

где H_г.ср— средняя геометрическая высота подъема в м; Σh -сумма потерь напора на пути движения воды от всасывающих отверстий насосов до бака водонапорной башни в м.

Для хозяйственных насосов геометрическая высота подъема воды Н^Х_г.ср м согласно рис. 7.2 будет:

(7.4)

Для пожарного насоса средняя геометрическая высота подъема воды Н^П_г.ср. (м)

(7.5)

Рисунок 7.1 - Схема к определению расчетного напора насосов

насосной станции II подъема в системе с башней в начале сети

Рисунок 7.2. - Схема к определению расчетного напора насосов насосной станции II подъема в системе без ВБ

Сумма потерь напора в коммуникациях Σh (м) равна:

Σh=h_к+h_в , (7.6)

где h_к – местные потери напора (м) в коммуникациях насосной станции; h_в – потери напора по длине в водоводе от насосной станции II подъема до водонапорной башни; в расчетах потери напора Σh - ориентировочно можно принять равными 1,5-2,0 м.

Рисунок 7.3 - Схема к определению расчетного напора НС- II

в системе с контррезервуаром

По полученным значениям q_n и Н_n каждой группы насосов по каталогу насосов необходимо подобрать насосы, указав их марку и основные габаритные размеры.

Выбор насоса производится при пересечении двух шкал Н и Q, что позволяет подобрать марку насоса (рис.7.4).

Рисунок 7.4 - Схема выбора насоса

При выборе насосов необходимо помнить, что количество насосов может быть 2, а способ соединений – последовательный или параллельный. Последовательное соединение насосов увеличивает напор без изменения подачи, а параллельное соединение увеличивает подачу без изменения напора. Насос выбирают по каталогам и сводному графику консольных насосов.