4.3 Побудова п’єзометричної лінії

У всій водопровідній мережі вода повинна знаходитись під напором, який буде забезпечувати вільне надходження її на всі поверхи будинків. Напір у точці приєднання вводу у будинок має дорівнювати необхідній геометричній висоті підйому води, до якої додаються усі втрати напору на шляху руху води (рисунок 4.5).

Цей напір носить назву вільного напору.

, (м), (4.2)

де , – геодезичні відмітки поверхні землі відповідно біля будинку та в точці приєднання до мережі будинкового вводу, м;

– геометрична висота найвище розташованого водорозбірного крана в будинку над рівнем землі біля нього, м;

– втрати напору в будинковому вводі, м;

– втрати напору у внутрішньобудинковій мережі та водомірному вузлі, м;

– втрата напору на вилив з найвище розташованого водорозбірного крана, м.

У проектах внутрішнього водопроводу виконують гідравлічний розрахунок, на підставі якого визначають достатність наявного вільного напору в міській мережі. При проектуванні зовнішніх мереж водопостачання такий підхід є надто трудомістким (водою забезпечується велика кількість будинків), тому не застосовується.

Діючими нормами [1] необхідні вільні напори передбачається визначати таким чином: при одноповерховій забудові – не менше 10 м, при двоповерховій – не менше 12 м, при більшій поверховості на кожний поверх належить додавати ще 4 м, але не більше 60 м. Якщо в окремих ділянках мережі напір перевищує 60 м, то на вводах окремих будівель необхідно передбачати індивідуальні регулятори напору, які будуть його знижувати.

Якщо за поверховістю будівель потрібен вільний напір (розрахунковий) 60 м, то потрібно передбачити у схемі водопостачання місцеві потужніші насосні станції чи спеціальні заходи щодо підвищення напору.

Вільні напори в зовнішніх водопровідних мережах визначають на рівні землі (дивись рисунок 4.5).

Для визначення необхідного напору, який має створювати джерело водопостачання (водонапірна башта чи насосна станція), необхідно побудувати лінію п’єзометричного напору в спроектованій мережі.

В реальних проектах водопровідних мереж побудова п’єзометричної лінії виконується на окремо накресленому профілі, але у спрощеному варіанті – без нанесення колодязів, таблиць та інше. В розрахунково-графічній роботі, як уже зазначалось, допускається виконувати побудову поздовжнього профілю та п’єзометричної лінії на об’єднаному кресленні.

Перед тим як розпочати побудову, потрібно знайти таку точку на мережі, яка вимагає найбільшого напору насосів чи найбільшої висоти водонапірної башти. Її називають «диктуючою» точкою. Для визначення «диктуючої» точки немає чіткої формули. Її потрібно визначати з аналізу генплану території та траси водопровідної мережі.

При розміщенні джерела водопостачання на початку мережі «диктуючою» точкою може виявитися будь-яка точка з найбільшою геодезичною відміткою і найвіддаленіша від джерела. Напір у початковому вузлі мережі тобто вузлі «0» (дивись рисунок 3.5) повинен дорівнювати сумі визначеного вільного напору у диктуючій точці та сумарної втрати напору у мережі в цілому (визначеної раніше).

Цей потрібний напір визначає також і необхідний напір насосної станції або ж необхідну висоту башти (розраховуючи від поверхні землі біля диктуючої точки). Оскільки, як правило, водонапірну башту розташовують на найвищій точці місцевості (вищій за диктуючу точку), то висота башти визначиться так

, (м), (4.3)

де – сумарна втрата напору в мережі від джерела водопостачання до диктуючої точки;

– геодезична відмітка землі біля водонапірної башти;

– геодезична відмітка землі біля диктуючої точки.

Необхідний напір насосної станції визначають аналогічно

, (м), (4.4)

де – геодезична відмітка осі насосів.

Як було сказано раніше, під профілем та п’єзометричною лінією розміщують таблицю основних даних (таблиця 4.1).

При виконанні розрахунково-графічної роботи побудову профілю та п’єзометричного графіка потрібно виконувати на міліметровому папері в такій послідовності. Внизу сторінки розмістити таблицю основних даних з боковою шапкою в лівій її частині (дивись таблицю 4.1). В правій частині позначити місця розташування вузлів усією траєкторією руху води від джерела водопостачання до диктуючої точки, витримуючи відстань між цими вузлами у вибраному масштабі (1:10 000 – 1:20 000). Номери вузлів вказати у першому рядку таблиці.

Таблиця 4.1 – Основні дані для прокладання трубопроводу

Номер вузла
Проектна відмітка землі
Відмітка низу труби
Нахил трубопроводу Довжина ділянки
Необхідний вільний напір
Втрати напору на ділянці
Розрахунковий вільний напір

Над таблицею провести лінію умовного горизонту, вибравши для нього геодезичну відмітку на кілька метрів нижчу найнижчої відмітки траси трубопроводу. За умовний горизонт можна брати також верх таблиці. На початку траси від умовного горизонту вертикально вверх нанести лінійку з висотною шкалою. Провести від умовного горизонту тонкі вертикальні лінії, прив’язані до кожного вузла траси. Відкласти на цих лініях проектні відмітки землі у кожному вузлі, зобразивши їх точками. Цифрові значення занести у другий рядок таблиці. З’єднати точки тонкою суцільною лінією, отримавши проектний профіль землі.

Нанести проектний профіль труби, намагаючись не повторювати усіх дрібних видозмін профілю землі, слідкуючи за тим, щоб заглиблення низу труби по усій трасі водопроводу не було менше розрахункової глибини закладання (дивись формулу 4.1). При цьому потрібно намагатись, щоб заглиблення було якомога ближчим до розрахункового.

Розрахувати проектні відмітки низу труби в кожному вузлі, визначивши їх за формулою

, (м), (4.5)

де – проектна відмітка землі;

Цифрові значення занести у третій рядок таблиці. Визначити нахил трубопроводу на кожній ділянці траси за формулою

, (4.6)

де , – проектні відмітки низу труби відповідно у вузлах та ;

– довжина ділянки від вузла до вузла .

Значення довжини та нахилу трубопроводу з відповідним знаком занести у четвертий рядок таблиці. Слідкувати за тим, щоб нахил кожної ділянки не був менше 0,0005 (для забезпечення спорожнення трубопроводу через випуски).

Занести у п’ятий рядок таблиці необхідні вільні напори у вузлах траси.

Відкласти у вибраному масштабі необхідний вільний напір в диктуючій точці (останній вузол траси) від поверхні землі вертикально вверх та отримати геодезичну відмітку п’єзометричного напору в цьому вузлі за формулою

, (м). (4.7)

Зобразити його точкою й поряд записати числове значення.

Записати в шостому рядку таблиці розраховані раніше втрати напору на ділянках.

Розрахувати геодезичні відмітки п’єзометричного напору в кожному вузлі траси, рухаючись від диктуючої точки до джерела водопостачання і додаючи до попереднього значення втрату напору на ділянці між двома вузлами

, (м), (4.8)

де , – геодезичні відмітки п’єзометричного напору відповідно в сусідніх вузлах та ;

– втрата напору на ділянці між цими вузлами.

Визначити розрахункові вільні напори в кожному вузлі траси як різницю геодезичних відміток п’єзометричної лінії та геодезичних відміток землі

, (м). (4.9)

Числове значення розрахункових вільних напорів занести в сьомий рядок таблиці.

Після визначення розрахункових вільних напорів необхідно зробити перевірку. Якщо диктуюча точка вибрана правильно, то розрахункові вільні напори в усіх вузлах мережі не будуть меншими необхідних, а вільний напір у вузлі «0» буде дорівнювати необхідному напору насосної станції або необхідній висоті водонапірної башти. Якщо ці умови не виконуються, то допущено помилку у розрахунках або неправильно визначено диктуючу точку. Необхідно повторити розрахунок доки не буде виконана ця умова.