4. Проектирование и расчет водопроводной сети
Водопроводная сеть должна удовлетворять следующим основным требованиям:
- обеспечивать подачу заданного количества воды к местам ее потребления под требуемым напором;
- обладать достаточной надежностью в снабжении водой потребителей.
Выполняя поставленные требования, сеть должна быть запроектирована наиболее экономично, то есть обеспечивать наименьшие приведенные затраты на строительство и эксплуатацию как самой сети, так и неразрывно связанных с ней в работе других сооружений системы. Выполнение этих требований достигается правильным выбором конфигурации сети, материала труб, а также правильным определением диаметров труб с учетом технико-экономических показателей.
4.1. Трассировка водопроводной сети в плане
Первой задачей, которую решают при проектировании сети, является ее трассировка, то есть придание ей определенной геометрической формы в плане.
Начертание в плане водоводов и водопроводной сети определяется взаимным расположением источника и объекта водоснабжения, планировкой застройки, рельефом местности, грунтовыми условиями, наличием искусственных и естественных препятствий, требованиями к обеспечению бесперебойного снабжения водой потребителей, кратчайшими путями транспортировки воды.
По конфигурации водопроводные сети бывают тупиковые (разветвленные) и кольцевые.
При трассировке водопроводной сети выделяется система так называемых магистральных линий. В качестве магистрали намечается линия трубопроводов, начинающаяся от водонапорной башни и заканчивающаяся в одной из концевых точек (диктующей точке) тупиковой сети, наиболее нагруженная расходами, самая длинная, характеризуемая максимальными пьезометрическими напорами, благодаря чему от магистральной сети можно подать расход в любую концевую точку ответвления с необходимым свободным напором.
Ответвления - это трубопроводы, отходящие от магистрали. При гидравлическом расчете их делят на простые и сложные ответвления. Простые ответвления состоят из одного, а сложные - из двух и более участков трубопровода. Линию сложного ответвления выбирают исходя из тех же условий, что и магистраль.
4.2. Гидравлический расчет водопроводной сети
Действительная картина отбора воды из сети городского водопровода весьма сложна. Фактический отбор воды из сети происходит в огромном числе точек с неизвестной и непрерывно меняющейся интенсивностью.
В практике проектирования применяют упрощенную расчетную схему водоотбора, основанную на условном предположении, что общий отбор воды с каждого участка городской сети при одинаковой плотности застройки и одинаковой норме водопотребления пропорционален его длине. При этом все крупные и известные по величине отборы (подача воды промышленным предприятиям, подача воды в емкости и др.) вычитают из общего количества отдаваемой воды и учитывают в виде сосредоточенных отборов в соответствующих точках сети. Тогда суммарный отбор воды остальными потребителями на единицу длины сети, л/(с·м), определяется по формуле:
,
(13)
где Q - полный расход воды, отдаваемой потребителям в данный расчетный момент, л/с;
- сумма
отборов воды крупными потребителями,
л/с;
- длина всех линий
водопроводной сети, м.
Суммарный отбор воды с каждого участка сети (путевой расход) равен
(14)
где l - длина участка городской сети, м.
Приведенная схема может быть упрощена без какого-либо существенного изменения точности. Для этого путевые расходы QП всех линий делят пополам и половины их присоединяют в качестве сосредоточенных расходов в граничных узлах участка. В результате такой операции в каждом узле сети появляется фиктивный сосредоточенный расход
(15)
где
- сумма путевых расходов участков,
примыкающих к узлу i,
л/с.
Фактические узловые расходы, соответствующие отборам крупных потребителей, остаются сосредоточенными в соответствующих узлах. Таким образом, в подобной расчетной схеме все мелкие отборы воды «сгоняются» к узлам и присоединяются к ним в качестве сосредоточенных отборов.
Узловые расходы водопроводной сети определяют в виде таблицы 3.