5.6. Применение водонапорных башен для водоснабжения

Основными элементами водонапорной башни являются резервуар и поддерживающая его конструкция. Высота конструкции отсчитывается от поверхности земли до низа (днища) резервуара определенного объема. Высота поддерживающей конструкции обычно равна м.

Водонапорные башни могут использоваться для регулирования водоснабжения и аккумулирования запасов воды. В период малого водопотребления вода аккумулируется в резервуаре с последующей ее отдачей в период большого потребления. Напорные башни, применяемые в системах водоснабжения, создают напор, который необходим для обеспечения подачи воды в точки водозабора.

Рассмотрим водоснабжение объекта, расположенного в точке 3, из двух водонапорных башен А и В (рис. 5.13).

Уровни воды в башнях относительно точек 1 и 2 располагаются на расстоянии , и. Вода подается в точку3 из двух башен: из башни А по участку трубопровода длиной и диаметром и башни В по трубопроводу и. Необходимо определить расход в точке 3 при различных режимах водопотребления.

Рассмотрим следующие режимы водопотребления.

Рис. 5.13. Схема сети с двумя водонапорными башнями

Максимальное водопотребление

Максимальный расход в точке 3 будет соответствовать сумме поступающих расходов по трубопроводу:

(5.40)

Напор в точке3

.

Расходы в трубопроводах

и . (5.41)

Максимальный расход будет в случае минимального свободного напора :

.

Минимальное водопотребление

Минимальный расход имеет место, когда увеличивается, .

Расход по трубопроводу 1-3

. (5.42)

В случае вода по трубопроводу2-3 будет заполнять башню В расходом :

. (5.43)

Часть расхода, поступающая в точку 2 из башни А, будет направлена в башню В.

Следовательно, расход в точке 3 равен .

Регулирование водопотребления можно осуществить путем использования задвижки, установленной в точке 3 водозабора.

Когда задвижка полностью закрыта, вода из башни А будет питать башню В.

Расход, поступающий в башню В, будет определяться разностью напоров в точках 1 и 2, т.е. . Через определенное время разность уровней в резервуарах башни изменится, и в случае наличия запаса объема в резервуаре В уровни в башнях выравниваются, как в сообщающихся сосудах.

Путем регулирования задвижки можно получить как максимальное, так и минимальное водопотребление в точке 3.

♦ Пример 5.7

Определить диаметры отдельных участков разветвленной водопроводной сети (рис. 5.14) и напор в начальной точке 1 сети так, чтобы напоры в конечных узловых точках 5, 6, 7 и 4 были бы не меньше свободного напора м. На рисунке представлены расходы Q (л/с) и длины (м).

Рис. 5.14. К примеру 5.7

В данной задаче заданы лишь две величины (расходы и длины участков), поэтому необходимо задаться третей величиной, т.е. диаметрами участков. Удобнее задать диаметры участков исходя из предельно допустимых расходов в водопроводных трубах (см. табл. 5.3).

Главная магистраль водопроводной сети 1-2-3-4.

Расход в начальной точке 1 л/с.

Транзитные расходы отдельных участков сети, л/с:

; .

Таблица 5.5 - Результаты расчета

Q, л/с	d, м	А, с2/л6
75	0,25
40	0,2
25	0,175

По значению путевых расходов выбираем диаметры участков главной магистрали и соответствующие им удельные сопротивления. Результаты сводим в табл. 5.5.

Далее определяем потери напора на отдельных участках магистрали:

м;

м;

м.

По условию задачи в узловых точках свободный напор м.

Напоры в точках главной магистрали:

м;

м;

м.

Рис. 5.15. Пьезометрические линии сети

На рис. 5.15 показана пьезометрическая линия главной магистрали 1-2-3-4 и отводов магистрали 2-5, 2-6 и 3-7.

Расчет отводов 2-5, 2-6 и 3-7.

Для того чтобы в узле 5 иметь напор , на участке2-5 гидравлические потери напора должны равняться :

м.

Зная потери, определяем удельное сопротивление участка 2-5:

c²/л⁶.

По табл. 5.3 принимаем ближайший по значению диаметр м, для этого диаметрас²/л². Тогда действительные по значению потери напора вдоль этого участка будут равны

м,

а напор в узле 5

м.

Подобным образом рассчитываются ответвления 2-6 и 3-7. Результаты вычислений сведены в табл. 5.6.

Таблица 5.6 - Результаты расчета

Участок	, м	, л/с	А, с2/л6	, м	d, м	, м
2-5	300	20		6,0	125	7,33
2-6	500	15		5,64	125	7,69
3-7	200	15		2,26	125	7,03

В узлах 5, 6, 7 полученные напоры Н больше свободного напоpa м.