2. Трассировка магистральных водопроводных сетей и составление их расчётных схем
Магистральная водопроводная сеть проектируется в виде системы 4 замкнутых колец, охватывающих целые группы кварталов (рис. 2.1). Кольца расчётной сети должны быть по возможности вытянутыми вдоль преобладающего направления течения воды. Длина расчетных участков колец магистральной сети находится в пределах 400-1000 м. Узловые точки сети нумеруются, проставляются длины каждого участка между узловыми точками, а также намечается место сосредоточенного расхода воды - промпредприятия.
Определяем удельный расход воды по формуле:
,
л/с.м (2.1)
где Q - общий секундный расход, л/с;
qсоср - расход воды на промпредприятии, л/с;
l - суммарная длина участков магистральной сети, м.
л/с.м.
Для каждого участка магистральной сети определяем путевые расходы по формуле:
л/с, (2.2)
где qуд - удельный расход, л/с.м; l - расчётная длина участка сети, м.
л/с;
л;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
Qп=589,2336 л/с, что равно Q-qсоср
Вычисленные путевые расходы воды отдельных участков заменяем узловыми расходами по формуле:
,
л/с, (2.3)
т.е. узловой сосредоточенный расход в каждом узле сети равняется полусумме путевых расходов всех участков сети, примыкающих к данному узлу.
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
л/с;
Правильность вычисления узловых расходов проверяем по формуле:
,
589,2336=589,2336=589,2336
Вычисленные путевые и узловые расходы выписываем на расчётную схему (рис. 2.2). На расчётной схеме указываем стрелками направления движения воды, с целью подачи ёё по кратчайшему расстоянию к наиболее отдалённым точкам сети, а затем предварительно намечаем количество воды, которое должен пропустить каждый расчётный участок магистральной сети. При этом подсчёт начинаем от конца сети к началу ёё, соблюдая в каждом узле баланс расхода воды, поступающих к узлу и отходящих от него, т.е. Q=0.
3. Гидравлический расчёт кольцевой водопроводной сети
В основе гидравлического расчёта кольцевой водопроводной сети лежат два следующих закона движения воды: первый закон устанавливает зависимость расходов, приходящих к узлу и уходящих от него, т.е. алгебраическая сумма расходов в каждом узле сети равна нулю: q=0. Второй закон движения воды устанавливает зависимость между потерями напора в каждом замкнутом контуре сети, т.е. алгебраическая сумма потерь напора в каждом замкнутом контуре равна нулю: h=0.
Имея узловые расходы и точки питания сети, намечаем распределение потоков воды по всем участкам сети, соблюдая для каждого узла сети условие: Qузл=0.
Распределение потоков воды следует производить, идя от конца сети к началу. Далее по намеченным расходам всех участков подбираем диаметры участков сети, после чего производим собственно гидравлический расчёт сети, в результате которого определяем потери напора и диаметры, соответствующие действительным расходам участков сети.
Основными факторами, определяющими диаметр участка водопроводной сети, является расчётный расход и скорость:
;
(3.1)
где Q - расчётный расход, м3/с;
V - средняя экономическая скорость, м/с.
Потери напора во всех линиях определяем по формуле
,
(3.2)
,
(3.3)
где - удельное сопротивление для чугунных водопроводных труб;
Kч - поправочный коэффициент при скоростях V<1,2 м/с.
Путём арифметического суммирования определяем для каждого кольца SQ2 и путём алгебраического суммирования - невязки потерь напора в кольцах h=SQ2. Величину потери напора считаем положительной на том участке, где направления потока совпадает с ходом часовой стрелки, и отрицательным там, где направление потока противоположно ходу часовой стрелки. Если невязка потерь напора в отдельных кольцах получилась недопустимой (>0,5), производим исправление предварительно намеченных расходов отдельных линий.
Для увязки сети предложено много способов, из которых широкое применение получил метод проф. В.Г.Лобачёва, величина увязочного расхода по которому
,
(3.4)
где h - невязка кольца;
S - сопротивление участка;
Q - расчётный расход участка.
Расчёт сети по методу проф. В.Г.Лобачёва сводим в табл. 3.1.
Таблица 3.1- Гидравлический расчёт сети по методу В.Г.Лобачёва
№ ко-льца |
№ уч-ка |
Длина уч-ка l, м |
Диа-метр D, мм |
Уд. сопро-тивл. А.10-6 |
Предварительное распределение расходов |
1 исправление |
|||||||||||||||||||
q, л/с |
V, м/с |
К |
S=A. K. .l .10-3 |
h=s.q2 |
S.q .10-3 |
q, л/с |
q, л/с |
h=s.q2 |
S.q .10-3 |
||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|||||||||||
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||
Продолжение табл. 3.1 |
|||||||||||||||||
№ ко-льца |
№ уч-ка |
Длина уч-ка l, м |
Диа-метр D, мм |
Уд. сопро-тивл. А.10-6 |
Предварительное распределение расходов |
1 исправление |
|||||||||||
q, л/с |
V, м/с |
К |
S=A. K. .l .10-3 |
h=s.q2 |
S.q .10-3 |
q, л/с |
q, л/с |
h=s.q2 |
S.q .10-3 |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|||
Ш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
= =
|
|||||||||||||||||
IV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
= =
Δq=
|
|||||||||||||||||
Продолжение табл. 3.1 |
||||||||||
2 исправление |
3 исправление |
|
||||||||
№ кольца |
q, л/с |
q, л/с |
h=s. q2 |
S. q . .10-3 |
№ кольца |
q, л/с |
q, л/с |
h=s. q2 |
S. q . .10-3 |
|
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Δq= ∑= ∑= Δq= ∑= ∑= |
|||||||||
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Δq= ∑= ∑= Δq= ∑= ∑= |
|||||||||
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Δq= ∑= ∑= Δq= ∑= ∑= |
|||||||||
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Δq= ∑= ∑= Δq= ∑= ∑= |
|||||||||