8.2 Режим роботи водопроводу з баштою на початку мережі

Розглянемо поздовжній розріз системи водопостачання від НС другого підйому до водопровідної мережі (рис. 8.2). На розрізі показано розташування лінії потрібного вільного напору і п`єзометричної лінії для періоду найбільшого водорозбору. Найбільш несприятливими щодо водозабезпечення є ті місця на водопровідній мережі, які розташовані найдальше від водонапірної башти і на найвищих геодезичних позначках. Саме в цих місцях у разі зниження вільних напорів у водопровідній мережі в першу чергу зникне вода на верхніх поверхах будинків.

Для визначення розрахункового напору, який потрібно мати на початку водопровідної мережі, необхідно проаналізувати положення п’єзометричної лінії у критичний період найбільшого водорозбору. У цей період втрати напору Σh у водопровідній мережі найбільші, а також найбільші втрати напору h_B у напірних водогонах. Розглянемо два перерізи : I-I та II-II. Теорему Бернуллі для цих перерізів слід записати так:

Z_I-I+P_I-I/γ+αv²_I-I/(2g)= Z_II-II+P_II-II/γ+αv²_II-II/(2g)+Σh . (8.4)

Для перерізу I-I Z_I-I = Z_ВБ ; P_II-II/γ =Н_ВБ .

Для перерізу II- II Z_{II II} = Z_Д ; P_I-I/γ =Н_В .

Ураховуючи те, що величини αv²/(2g) незначні, несуттєво відрізняються і знаходяться у різних частинах рівності, їх можна скоротити. Тоді

Z_ВБ + H_ВБ = Z_Д + Н_В + h. (8.5)

Звідси висота водонапірної башти

Н_ВБ = Н_В + h – (Z_ВБ - Z_Д ), (8.6)

де Н_В – потрібний вільний напір, м; Σh – втрати напору у водопровідній мережі від водонапірної башти до диктуючого споживача, м; Z_ВБ, Z_Д – геодезичні позначки землі у підніжжя водонапірної башти й у диктуючого споживача, м.

Формула (8.6) дозволяє виконати нескладний аналіз. Очевидно, чим менша висота водонапірної башти, тим менші капітальні вкладення в неї. Тому потрібно визначити умови, за яких вона найменша. Через те, що Н_ВБ визначається як різниця величин при сталому зменшуваному, потрібно збільшувати від’ємник. Тобто необхідно збільшувати величину в дужках (Z_ВБ – Z_Д). І якщо Z_Д є величина зафіксована, то вихід один – збільшувати Z_ВБ. А це означає, що водонапірну башту слід розташовувати на найбільш високих позначках місцевості у межах об’єкта водопостачання.

Очевидно, що Н_ВБ може бути більше від нуля, менше від нуля або дорівнювати нулю. Якщо Н_ВБ > 0 , то потрібно знаходити в межах населеного місця такі високі геодезичні позначки землі, на яких висота башти буде найменшою. Якщо Н_ВБ = 0 , це означає, що є такі геодезичні позначки землі, де підтримуюча конструкція для бака не потрібна і бак можна розташувати на поверхні землі. У цьому випадку водонапірна башта перетворюється на так званий “нагірний резервуар”. Коли Н_ВБ < 0 , то це означає, що знайшовся у межах населеного місця такий пагорб, що, розташувавши на ньому “нагірний резервуар”, одержимо навіть надлишкові напори на водопровідній мережі. В цьому разі слід “нагірний резервуар” розташувати на схилі цього пагорба, позбувшись таким чином надлишкових напорів.

Окрім викладеного, слід мати на увазі, що розташування п’єзометричної лінії потрібно розглядати в період, коли вода у баці водонапірної башти відсутня. Саме в цей період положення п’єзометричної лінії найнижче.

Для перерізів 0-0 і II-II слід зробити такий запис:

Z_НС + Н_НС = Z_Д + Н_В + h + Н₀ + h_В . (8.7)

Звідки можна визначити потрібний напір насосної станції другого підйому:

Н_НС = Н_В + Σh + h_В + Н₀ + ( Z_Д – Z_HC ), (8.8)

де Н_В – потрібний вільний напір; Σh – втрати напору у водопровідній мережі; h_В – втрати напору у напірних водогонах; Н₀ – висота бака водонапірної башти; Z_Д – геодезична позначка землі в диктуючому місці на мережі; Z_HC – геодезична позначка осі насосів НС другого підйому.