3.1.2 Выбор схемы внешней водопроводной сети

Для подачи воды от водоисточников к потребителям служит водопровод. Различают наружную (внешнюю) сеть, прокладываемую вне зданий и внутреннюю сеть сооружений.

Внутреннюю распределительную водопроводную сеть выполняют из стальных труб разного диаметра. Для отключения отдельных участков в ней устанавливают арматуру (задвижки, вентили и т.д.) Схема разводки труб и номенклатура водозаборного оборудования, устанавливаемого на внутренней водопроводной сети, зависят от технологических процессов, на которые расходуется вода. В дальнейшем расчет ведется только наружной сети

Наружная водопроводная сеть может быть тупиковым или кольцевым. Тупиковой называется такая сеть, в которой от главной магистрали отходят в разные стороны не связанные между собой ветви. В них вода движется только в одном направлении. В кольцевой сети вода к любому потребителю может поступать с двух сторон, т.к. трубопровод представляет собой замкнутый контур. Каждая из этих схем имеет преимущества и недостатки. К преимуществам тупиковой схемы относится то, что она имеет малую протяженность, поэтому затрачивается при прокладке меньше капитальных вложений, а недостатком является то, что в случае аварии или ремонта приходится отключать всех потребителей, расположенных за местом аварии по направлению движения воды.

К преимуществам кольцевой схемы относится то, что она позволяет отключать поврежденные участки сети, не прекращая подачу воды к другим потребителям, в ней создается более равномерный напор по всей длине трубопровода, исключается замерзание воды в трубах, а к недостаткам относится большая протяженность сети, и вызванная с этим большие капитальные затраты.

Исходя из вышесказанного, с учетом минимальных капитальных затрат на строительство, эксплуатацию выбирается тупиковая схема внешней водопроводной сети. Эта схема вычерчивается на топографическом плане местности, учитывая при этом следующие соображения: протяженность трассы должна быть наименьшей; число узлов разветвления должно быть минимальным (Рис. 3.2).

Рисунок 3.2. Внешняя водопроводная сеть.

При расчете тупиковой водопроводной сети важно уяснить, что по всем участкам, кроме конечных, идут два потока с путевым расходом, идущим для удовлетворения потребителей, расположенных на рассматриваемом участке, и с транзитным расходом, предназначенным для потребителей, расположенных по ходу потока за рассматриваемым участком. Поэтому расход воды в начале любого участка сети равен сумме путевого и транзитного расходов.

3.1.3 Гидравлический расчет внешней водопроводной сети

Гидравлический расчет внешней водопроводной сети осуществляют с целью определения диаметров труб и потерь напора на преодоление сопротивления в трубах на расчетных участках при пропуске по ним расчетного количества воды. Значение потерь напора на расчетных участках необходимо знать также для расчета высоты водонапорной башни и для выбора водоподъемной машины с требуемым напором. Для удобства введения гидравлического расчета внешней водопроводной сети разбивают ее на расчетные участки. Расчетные участки - это такие участки внешней водопроводной сети, по которым будет течь отличающееся от соседнего участка количество воды в единицу времени. Границу таких расчетных участков нумеруется строчными буквами русского алфавита.

Для определения диаметров труб и потерь напора на участках необходимо вычислить в них секундный расход воды:

g_n= a  m  k₁  k₂/(3600  24), (3.4)

где k₂- коэффициент часовой неравномерности, равный для животноводческих объектов с автопоилками - 2,5, а без - 4,0;

3600 - количество секунд в одном часе; 24 – количество часов в сутки.

Расчет секундного расхода воды начинают с конца тупика против движения воды, учитывая при этом то, что на каждом последующем участке секундный расход воды увеличивается на величину предыдущего участка. С учетом этого, секундный расход воды на участках вычисляются:

g_а-б = 1000021,34/(360024) =1,20 л/с;

g_б-в =1,20+(501001,32,5/86400)+(200201,34/86400)+(500051,34/86400)=

= 1,2 + 0,19 + 0,24 + 1,50 = 3,13 л/с;

g_в-г=3,13+(1001001,32,5/360024)+(1001001,32,5/360024)=3,13+0,38+0,38=

= 3,89 л/с; g_г-д = 3,89 + 0,38 + 0,38 = 4,65 л/с;

g_ж-з=(1500201,32,5/360024)+(600021,34/360024) = 1,13 + 0,72 = 2,57 л/с;

g_з-е = 2,57 + 1,13 + 1,13 = 4,83 л/с;

g_е-д=4,83+(100 601,32,5/360024)+(100601,32,5/360024)= 4,83 + 0,23 + 0,23 =

= 5,29 л/с; g_д-и = q_и-к = 4,65 + 5,29 = 9,94 л/с;

Все данные секундного расхода воды по участкам заносятся в таблицу 3.1, куда кроме этого, пользуясь таблицей академика. Н. Н. Павловского (см. приложение 3), записывают величины скорости движения воды V, диаметра условного прохода или диаметра труб d, удельных потерь напора в трубах 100·i, а также вычисленные по топографическому плану местности значения длины каждого участка L, стандартной длины одной трубы l, количество использованных на расчетных участках труб n и потери напора h на расчетных участках при использовании выбранных труб.

При выборе диаметров труб по таблице академика Н. Н. Павловского необходимо руководствоваться следующими соображениями:

- при скорости движения воды в трубах менее чем 0,40 м/с поток воды имеет ламинарный характер и взвешенные частицы, которые оказываются в воде, могут оседать внутри трубы, уменьшая при этом живое сечение, что влечет за собой периодическую их промывку, что является трудоемкой работой в производственных условиях;

-при скорости движения воды в трубах более чем 1,25 м/с может возникнуть гидравлический удар при резком закрытии вентилей или задвижек, давление воды внутри трубопровода при этом может достичь десятка атмосфер и при определенных условиях может разорвать трубопровод.

Поэтому наиболее целесообразными считаются скорости движения воды трубах, которые приведенные в табл. 3.2.

Таблица 3.1

Результаты гидравлического расчета

Расчет-ный участок	Секундный расход воды q, л/с	Скорость движения воды V, м/с	Диаметр трубы d, мм	Гидравлический уклон 100 i,	Длина участка L, м	Потери напора на участке h, м	Длина одной трубы l, м	Количество труб на участке n, шт.
а - б	1,20	0,64	50	1,99	50	1,00	10	5
б - в	3,13	0,73	75	1,55	50	0,76	10	5
в - г	3,89	0,51	100	0,51	50	0,26	10	5
г - д	4,65	0,60	100	0,71	300	2,13	10	30
ж - з	2,57	0,56	75	0,92	50	0,46	10	5
з - е	4,83	0,60	100	0,71	50	0,36	10	5
е - д	5,29	0,70	100	0,96	400	3,84	10	40
д - и	9,94	0,81	125	0,96	50	0,48	10	5
и - к	9,94	0,81	125	0,96	50	0,48	10	5

Таким образом, по значениям вычисленного секундного расхода воды на расчетных участках и с учетом вышеуказанных оптимальных скоростей движения воды в трубопроводах, подбирают диаметры трубопроводов на этих расчетных участках.

Таблица 3.2

Оптимальные скорости движения воды в трубах

Диаметр трубы d, мм	50	75	100	125	150	175	200
Скорость движения воды V, м/с	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1,0	1,0-1,1