2.9. Водопроводная сеть

Для транспортировки воды от источников к объектам водоснабжения служат водопроводы, наполняемые из двух и более ниток.

Для подачи воды непосредственно к местам ее потребления служат водопроводные сети. При проектировании водопроводной сети учитывается планировка объекта водоснабжения, размещение потребителей воды, рельеф местности.

Различают водопроводные сети разветвленные (тупиковые) и кольцевые. Разветвленные сети выполняют для небольших объектов водоснабжения, позволяющих перерывы в работе. Кольцевые сети водоснабжения выполняют при необходимости бесперебойного водоснабжения (возможность двухстороннего питания).

В хозяйственно-питьевых и производственных водопроводах, как правило, применяют кольцевые сети. В противопожарных сетях их применение обязательно.

2.9.1. Расчет водопроводных сетей

При расчете водопроводных сети учитывается, что вода на промпредприятиях (для производственных нужд и для хозяйственно-питьевых целей) подается в виде сосредоточенных расходов. Для хозяйственно-питьевых целей в населенных пунктах вода подается равномерно по длине магистральных линий.

Равномерно распределяемый (путевой) расход воды на 1 м линии называют удельным расходом и определяют по формуле:

, (2.20)

где q_об – общий расход воды;

l – протяженность магистральной линии.

Диаметр труб магистральных линий находят по формуле:

, (2.21)

где q – расчетный расход;

 - скорость движения воды в трубе.

Для труб малого диаметра скорость движения воды принимают равной  = 0,6…0,9 м/с, большого диаметра -  = 0,9…1,5 м/с.

Расчетный расход определяется по формуле:

q = q_т + 0,5, (2.22)

где q_т – транзитный расход;

q_п – путевой расход.

Расчет водопроводных сетей проводят для случая максимального водоразбора.

Удельные потери напора в стальных и чугунных трубах определяют:

при  < 1,2 м/с

, (2.23)

при  > 1,2 м/с

. (2.24)

Здесь q – расход воды;

d_p – расчетный внутренний диаметр трубы, м.

Потери напора в местных сопротивлениях ввиду их малости при расчете водопроводных сетей не учитываются.

2.9.2. Гидравлический расчет водопроводной сети

Гидравлический расчет для разветвленных водопроводных сетей проводят как для системы последовательно соединенных трубопроводов с раздачей воды по пути в виде сосредоточенных расходов в боковых ответвлениях. Потери напора в таком трубопроводе определяются как:

h_l = i₁l₁ + i₂l₂ +… i_ml_m (2.25)

или

. (2.26)

Гидравлический расчет кольцевых водопроводных систем проводят с учетом следующих двух положений:

- расходы определяются по ветвям кольцевой сети так, чтобы потери напора по одной ветви кольца были равны потерям напора по другой ее ветви, т.е. алгебраическая сумма потерь по кольцу ;

- сумма расходов, притекающих к узлу со знаком плюс, а расходы, оттекающие от него – со знаком минус, т.е. алгебраическая сумма расходов в узле .

Алгоритм расчета следующий: вначале по схеме намечают распределение расходов, исходя из баланса расходов в узлах, и назначают диаметры труб участков сети, затем определяются потери напора от начальной точки до расчетной и корректируются ранее определенные расходы и диаметры труб. Таким образом, расчет ведется методом последовательных приближений, достаточно громоздок и трудоемок. На практике этот расчет осуществляется с помощью специальных программ на ЭВМ.

По данным расчета водопроводной сети определяется необходимый напор насосов и высота водонапорной башни, рис. 2.13.

Рис. 2.13 – Железобетонная водонапорная башня с цилиндрическим стволом: 1 – защитная железобетонная оболочка; 2 – кирпичный цоколь

Высота водонапорной башни определяется по следующей формуле:

H_б = H_св + h_пот.с - (Z_б - Z_д), (2.27)

где H_св –свободный напор в диктующей точке (самой удаленной и самой высокой);

h_пот.с – сумма потерь напора в сети;

Z_д и Z_б – отметки поверхности земли в диктующей точке и месте расположения башни.

Напор насосов определяется по формуле:

H = H_б + H_бака + h_пот.в + h_пот.вс + (Z_б - Z_о), (2.28)

где H_бака – высота воды в баке водонапорной башни;

h_пот.в – сумма потерь напора в водоводе (башня располагается в конце сети);

h_пот.вс – сумма потерь напора во всасывающей трубе;

Z_о – отметка самого низкого уровня воды в водоеме.