10. Гидравлический расчет водопроводных внешних сетей в гористой местности для сельских населенных пунктов. Удельный расход и метод определения.

Если территория населенного пункта имеет резко выраженный рельеф со значительной разницей высотных отметок отдельных районов (40-60 м. и более). В данном случае водопроводная сеть разбивается на отдельные зоны в каждую из которых вода подается отдельными населенными пунктами с различными характеристиками (Q-H), что уменьшает параметры одной НС на всю

территорию данного объекта и устраняет повышенные напоры в трубопроводах в пониженных участках. Данная схема называется схемой вертикального зонирования.

При гидравлическом расчете сети невозможно учесть все реальные точки отбора воды потребителями, поэтому реальная схема заменяется условной с узловыми точками отбора воды, расположенными (в основном) на пересечениях магистральных линий. При этом соблюдаются следующие условия: - вода по участкам сети расходуется равномерно;

- в расчетный период интенсивность отбора воды постоянна и не зависит от колебаний напора в сети.

Для характеристики интенсивности расхода вводится понятие удельного расхода: это расход в л/с, приходящийся на 1м сети:

,

Где Q – общий расход воды, отбираемой из сети при расчетном режиме, л/с

∑l – суммарная длина участков сети, отдающих воду, м.

Значения удельных расходов по участкам поселка или города непостоянны и зависят прежде всего от плотности населения, поэтому рассчитываются для каждого участка или района.

11. Расчет тупиковых водопроводных сетей (расчетная схема). Транзитные и путевые расходы на участках сети. Их физический смысл, размерность и определение.

Гидравлический расчёт разводящей сети проводят для определения диаметров труб на всех её участках и потерь напора в них при подаче расчётного расхода. Если водопровод предназначен также для противопожарного водоснабжения, то делают поверочный расчёт сети на подачу противопожарного расхода воды при одновременно хозяйственно-питьевом водопотреблении.

Н.С. - насосная станция , Б - водонапорная башня

Рисунок - Схема начертания тупиковой водопроводной сети

После проведённой трассировки тупиковой разводящей сети необходимо определить расчётные расходы на всех её участках. Расчётным расходом называют расход, по которому рассчитывается диаметр трубопровода.

Максимальные секундные расходы промышленных предприятий, животноводческих комплексов и других крупных водопотребителей объекта водоснабжения будут являться расчётными расходами на участках, подводящих к ним воду, при условии, что эти трубопроводы не служат для путевой раздачи воды, а являются транзитными трубопроводами.

Для определения расходов, проходящих по всем остальным участкам разводящей сети, условно считают, что хозяйственный расход равномерно распределяется по длине хозяйственных участков сети. Под хозяйственным расходом понимается расход воды, поступающий на чисто хозяйственные нужды (для питья, приготовления пищи, стирки, умывания и других санитарно-гигиенических и бытовых нужд, а также для удовлетворения нужд скота, находящегося в личном пользовании). Хозяйственный расход определяется по следующей зависимости:

где qX03. - хозяйственный расход, л/с;

q max с. бани - максимальный секундный расход бани, л/с;

q max с больн. - максимальный секундный расход больницы, л/с.

Если в жилищно-коммунальный сектор входят ещё водопотребители нехозяйственного назначения (школы, детские сады, интернаты, административные учреждения и пр.), то их расходы также вычитаются из расхода коммунального сектора.

Под хозяйственными участками сети следует понимать те участки трубопроводов, на которых происходит раздача воды водопотребителям.

Находим удельный расход по формуле:

где qуд. - удельный расход, л/с на 1 п.м.;

qхоз- хозяйственный расход, л/с;

∑lхоз- суммарная длина хозяйственных участков сети, м.

Таким образом, об удельном расходе можно сказать, что это условный расход, который приходится на 1 погонный метр водопроводной сети.

Зная удельный расход сети, определяются путевые расходы на соответствующих участках разводящей сети.

Путевым расходом называется количество воды, забираемое на данном участке трубопровода водопотребителями в секунду. Путевые расходы определяются по формуле:

где qпут. - путевой расход на участке, л/с; lуч- длина хозяйственного участка, м.

Проверка. Сумма всех путевых расходов должна быть равна хозяйственному расходу.

Очень важной задачей является определение расчётных расходов, по которым производят расчёт диаметров труб. Расчётный расход определяется на каждом участке разводящей сети, причём его определение начинают вести с самого последнего участка сети по формуле:

где qpaсч. - расчётный расход на участке, л/с; q транз.- транзитный расход, проходящий через расчётный участок, л/с; q пут. - путевой расход на данном участке, л/с.

Транзитным расходом называется расход, идущий для питания последующих участков сети, который не расходуется на данном участке.

Проверка. Расчётный расход, проходящий по начальному участку разводящей сети, должен быть равен максимальному секундному расходу населённого пункта.

12. Расчет кольцевых водопроводных сетей (расчетная схема). Расчетный расход. Его физический смысл, размерность и метод определения.

№ узла	Путевые участки сети, примыкающие к узлу		Узловой расход qузл. л/с	Крупные водопотреб., примыкающие к узлу		Полный узловой расход, л/с
	обозна­чение	длина, It, м		наимено­вание	расход, л/с
1	2	3	4	5	6	7
1
2
3
и т.д. •

Кольцевую сеть применяют в населённых пунктах близких по очертанию к квадрату или прямоугольнику. В этих сетях трубопроводы образуют один или несколько замкнутых контуров - колец. Благодаря кольцеванию каждый участок получает питание от двух или нескольких линий, что значительно повышает надёжность работы сети и создаёт ряд других преимуществ. Кольцевые сети обеспечивают бесперебойную подачу воды даже при авариях на отдельных участках: при выключении аварийного участка подача воды к другим линиям сети не прекращается. Они меньше подвержены авариям, т.к. в них не возникает сильных гидравлических ударов. При быстром закрытии какого-либо трубопровода поступавшая к нему вода устремляется в другие линии сети и действие гидравлического удара уменьшается. Вода в сети не замерзает, т.к. даже при небольшом водоразборе она циркулирует по всем линиям, неся с собой тепло. Кольцевые сети обычно несколько длиннее тупиковых, но устроены из труб меньшего диаметра. Стоимость кольцевых сетей немного выше тупиковых. Благодаря высокой надёжности они находят широкое применение в водоснабжении. Они полностью отвечают требованиям противопожарного водоснабжения.

После того, как выполнен расчёт водопотребления населённого пункта, производится трассировка кольцевой разводящей сети. В настоящем разделе предлагается рассчитать двухкольцевую разводящую сеть. С этой целью на территории объекта водоснабжения (плане посёлка) вычерчивают трубопроводы, соединяют их концы и начала, образовывая замкнутые контуры -кольца, и подводят воду к крупным объектам.

Н.С. - насосная станция Б - водонапорная башня Рисунок - Схема начертания кольцевой водопроводной сети

Затем, как и в варианте с тупиковой сетью, на кольцевой сети намечаются узлы и участки. Каждый участок сети анализируется и замеряется. Все результаты сводятся в таблицу 3.

Следует заметить, что особенностью кольцевых сетей является то, что раздача воды водопотредителям происходит практически на всех её участках, а это значит, что все они являются участками с путевыми расходами. Исключение составляют лишь те участки, где явно нецелесообразно разбирать воду. Это могут быть участки, подводящие воду к крупным водопотребителям (например, бане, больнице, МТФ и пр.).

Далее при расчёте кольцевых сетей для упрощения и облегчения гидравлических расчётов предполагают, что потребители отбирают воду только в узлах сети. Это означает, что равномерно распределённые по длине путевые расходы заменяют эквивалентными им сосредоточенными узловыми расходами.

Таким образом, узловые расходы для каждого узла кольцевой водопроводной сети определяются по формуле:

где qуд. - удельный расход сети, л/с на 1 п.м;

∑l - суммарная длина путевых участков сети, примыкающих к данному узлу, м.

То есть узловой расход qузл. равен полусумме путевых расходов всех участков, прилегающих к узлу.

Подсчёт узловых расходов сводим в таблицу 4.

Проверить правильность расчётов и заполнения таблицы можно следующим образом: сумма всех узловых расходов в колонке 4 таблицы должна быть равна хозяйственному расходу - qxo3., а сумма всех полных узловых расходов в колонке 7 должна быть равна максимальному секундному расходу посёлка. Таблица

Вычерчивается расчётная схема кольцевой разводящей сети (рисунок 11), на которую во всех её узлах на стрелках, направленных вниз, наносятся значения полных узловых расходов из таблицы 4.

На этой же схеме, только в узлах колец, на стрелках, направленных вверх, наносятся значения суммарных узловых расходов с учётом расхода воды, потребляемого отдельными крупными потребителями. Затем на расчётной схеме стрелками намечают направление движения воды по ветвям сети таким образом, чтобы вода к объектам водоснабжения двигалась по кратчайшему пути (без возвратного движения).

Очень важной задачей является определение расчётных расходов на всех участках кольцевой разводящей сети, по которым впоследствии будут определятся диаметры труб и потери напора. Устанавливая величины расходов, проходящих по участкам сети, руководствуются двумя основными правилами: - по равнозначным магистралям следует направлять примерно одинаковое количество воды; - приток к узлу равен оттоку из этого узла плюс узловой расход.

Назначенные таким образом расходы принято называть первыми прикидочными расходами. Они наносятся на расчётную схему сети.

По первым прикидочным расходам рассчитываются диаметры труб и потери напора по формулам, приведённым в разделе «Расчёт тупиковых сетей».

После этого проверяют соблюдено ли известное гидравлическое условие равенства потерь напора в ветвях колец, а именно в каждом кольце водопроводной сети потери напора по ветви, где вода движется в одном направлении, должны равняться потерям напора в другой ветви, где вода движется в противоположном направлении.

Алгебраическая сумма потерь напора в кольце называется невязкой кольца. На практике для сокращения расчётов допускают некоторую погрешность, а именно невязку считают допустимой, если её величина не превышает ± 0,5 м. Если величина полученной невязки превышает допустимую величину, то кольцевую сеть необходимо увязать.

Чтобы увязать сеть, т.е. найти истинные расходы по линиям, следует перебросить часть первоначального прикидочного расхода из перегруженной ветви, где потери напора больше, в недогруженную. Для соблюдения баланса расходов в узлах (приток к узлу должен оставаться равным оттоку из узла) необходимо исправлять расход в обеих ветвях на одинаковую величину, т.е., если в недогруженной ветви расчётный расход увеличивают на величину Aq, то на эту же величину Aq следует уменьшить расход проходящий по перегруженной ветви. Расход Aq принято называть поправочным расходом. Новые расходы, проходящие по участкам кольцевой сети, называют исправленными расходами. По исправленным расходам определяются новые потери напора на участках кольца и вычисляется новая невязка.

Если поправочный расход установлен правильно, то после исправления первоначальных расходов кольцо увяжется, т.е. алгебраическая сумма потерь напора в кольце не будет превышать допустимую. Если после первого исправления кольцо не увязалось, продолжают увязку.