6.3 Розрахункова схема віддавання води з мережі

Для визначення витрат води на ділянках мережі необхідно знати про потреби у воді споживачів та схему водопровідної мережі. Але в населених місцях велика кількість споживачів: житлові будинки, промислові підприємства, комунальні, культурно-побутові заклади тощо. Недоцільно на схемі водопровідної мережі міста вказувати й обчислювати витрату води кожним споживачем, тим більше, що окрема ділянка матиме однаковий діаметр труби.

Виходячи з цього, вибирають спрощену схему віддавання води з водопровідної системи міста.

1 Із маси всіх споживачів виділяють найвагоміші – наприклад, промислові підприємства. Цих споживачів відносять до зосереджених у деяких вузлах мережі.

2 Витрату води споживачами, що залишилися, вважають рівномірно розподіленою по всій довжині ділянок водопровідної мережі, а інколи – пропорційно площі, що прилягає до ділянок мережі.

Таким чином, можна обчислити питому витрату води на 1 м погонної довжини мережі, л/с:

q_п=(Q-Q_зо)/Σl_пр=Q_рр/Σl_пр, (6.1)

де Q – загальна витрата води з мережі, л/с; Q_зос– зосереджені витрати води (витрати промислових підприємств та ін.), л/с; Q_рр– рівномірно розподілена витрата, л/с; Σl_пр– сума приведених довжин ділянок мережі, м:

l – при двосторонній забудові;

l_пр= l/2 – при односторонній забудові; (6.2)

0 – при відсутності забудови,

де l – фактична довжина ділянки мережі на плані міста, м.

Далі можна обчислити витрати води на кожній ділянці мережі (так звану шляхову витрату води), л/с.

Рисунок 6.6 – Вибір схеми трасування магістральної водопровідної мережі

Q_ш=q_пl_пр, (6.3)

де l_пр – приведена довжина ділянки, м.

Шляхова витрата води змінюється від 100% на початку ділянки до 0% на її кінці, причому згідно з формулою (6.3) за лінійною залежністю, яка схематично показана на рисунку 6.7, а. Але якщо витрата води змінюється вздовж ділянки, то очевидно, що розрахункова витрата води на ділянці Q_р:

Q_тр<Q_р<Q_тр+Q_ш , (6.4)

де Q_тр – транзитна витрата води для живлення споживачів, розташованих на наступних ділянках мережі.

За розрахункову витрату води Q_р ділянки беруть таку постійну за довжиною ділянки витрату води, яка дає такі самі втрати напору, що й сума постійної транзитної води та змінної шляхової витрати:

Q_р=Q_тр+αQ_ш , (6.5)

де α – коефіцієнт, який на основі законів гідравліки змінюється від 0,5 до 0,58; для початкових і коротких ділянок α=0,5; для кінцевих і довгих α=0,58.

М.М.Андріяшев для спрощення розрахунків замінив змінні шляхові витрати води ділянок на постійні, а останні – на умовні вузлові витрати води (схема такого спрощення наведена на рис. 6.7), узявши коефіцієнт α=0,5. Розрахункова витрата води стала постійною за довжиною ділянки величиною:

Q_р=Q_тр+0,5Q_ш . (6.6)

Далі він шляхову витрату води ділянки поділив на дві рівні частини, одну з яких відніс у кінець ділянки, а другу залишив на початку. Провівши таку операцію для всіх ділянок, учений з’ясував, що у вузлах мережі розрахункова витрата води зробила стрибок на величину півсуми шляхових витрат ділянок, що прилягають до вузла (рис. 6.7, б). Такі стрибки назвали вузловими витратами. Це фіктивні витрати води, оскільки насправді їх немає, але така схема заміни витрат води дала змогу перейти до схеми мережі зі стрибками у вузлах на величину фіктивних вузлових витрат (рис. 6.7, в):

Q_в=0,5ΣQ_ш. (6.7)

вузла

Після такого перетворення фізичний зміст процесу не змінився, а розрахункові витрати води на ділянках обчислюються дуже просто – як транзитні витрати води зі стрибками у вузлах.

Р исунок 6.7 – Схема зведення шляхових витрат води до умовних вузлових: а – змінні шляхові витрати; б – постійні шляхові витрати; в – умовні вузлові витрати