Проектирование водопроводной сети

 

Увязка кольцевой водопроводной сети для этого расчетного периода производится вручную по методу М. М. Андрияшева.

Первоначально по величине расчетных расходов, установленных при первоначальном распределении потоков, производится расчет потерь напора, м, на каждом участке по формуле

 

h = S · q2.

 

Затем вычисляется алгебраическая сумма потерь напора в кольцах. При этом потерям напора на участках, где поток движется в рассматриваемом кольце по часовой стрелке, присваивается знак плюс и при обратном движении – знак минус

Невязка по кольцу должна быть на более 0,20 м. По формуле вычисляем для каждого кольца величины поправочных расходов.

Знак поправочного расхода в кольце имеет знак невязки в этом кольце. При положительном знаке у поправочного расхода будем прибавлять его к расходам участков, где движение воды направлено против часовой стрелки, и вычитать из расходов участков с движением воды по часовой стрелке

 

 

 

Час максимального водопотребления

 

Кольцо	Участок	Расход q, л/с	S	Потеря напора h=S*q2	Навязка Δh, м
I	2-3	76,7	0,000203	1,19	-0,04
	3-7	29,6	0,00096	0,84
	1-9	57,3	0,000468	1,54
	7-9	22,0	0,00112	0,54
II	3-4	35,0	0,00092	1,13	0,02
	4-5	10,1	0,00377	0,38
	3-7	29,6	0,00096	0,84
	5-7	12,0	0,004485	0,65
III	5-7	12,0	0,004485	0,65	-0,20
	5-6	4,4	0,01269	0,25
	7-8	16,9	0,00325	0,93
	6-8	6,5	0,003965	0,17
IV	7-9	22,0	0,00112	0,54	0,17
	7-8	16,9	0,00325	0,93
	9-10	18,8	0,00299	1,06
	8-10	7,5	0,00429	0,24
hкольца=1,19+1,13+0,38+0,25-1,54-1,06-0,24-0,17=-0,06м

 

Невязка во внешнем контуре 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6

Δhк =  -0.06 м.

 

Час максимального водопотребления и пожаротушения

 

Кольцо	Участок	Расход q, л/с	S	Потеря напора h=S*q2	Навязка Δh, м
I	2-3	112,2	0,000203	2,56	0,08
	3-7	45,6	0,00096	2,00
	1-9	80,8	0,000468	3,06
	7-9	35,5	0,00112	1,41
II	3-4	54,5	0,00092	2,73	0,00
	4-5	29,6	0,00377	3,30
	3-7	45,6	0,00096	2,00
	5-7	30,0	0,004485	4,04
III	5-7	30,0	0,004485	4,04	-0,12
	5-6	11,9	0,01269	1,80
	7-8	28,4	0,00325	2,62
	6-8	29,0	0,003965	3,33
IV	7-9	35,5	0,00112	1,41	-0,09
	7-8	28,4	0,00325	2,62
	9-10	29,8	0,00299	2,66
	8-10	18,5	0,00429	1,47
hкольца=2,56+2,73+3,30+1,80-3,06-2,66-1,47-3,33=-0,13м

 

Невязка во внешнем контуре 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6

Δhк =  -0,13 м.

 

Водопроводная сеть считается увязанной, так как полученные невязки во всех кольцах магистральной сети и во внешнем контуре не превышают допустимых значений при ручном счете.

Потери напора в водоводах от насосной станции 2-го подъема к узлу 1 протяженностью 850 м

 

в час макс. водопотр.:

hв = А· l · q2 = 0,00078· 0,85 · 73,32 = 4,76 м.

в час макс. водопотр. и пожаротушения :

hв = А· l · q2 = 0,00078· 0,85 · 103,32 = 6,07 м.

 

 

 

Построение графиков пьезометрических линий

 

На первом этапе определяются пьезометрические отметки в узлах сети и насосной станции 2-го подъёма. Расчёт начинается с диктующей точки. В качестве диктующей точки назначается самый высокорасположенный  и удалённый от насосной станции узел, в котором наиболее  сложно создать требуемый напор. В проектируемой схеме диктующая точка для обоих расчётных периодов работы сети будет в узле 6.

Пьезометрическая отметка в диктующей точке рассчитывается как сумма отметки земли и свободного потребного напора Нсв.тр., который определяется в соответствии с рекомендациями СНиП. В час максимального водопотребления Нсв.тр устанавливается в зависимости от этажности застройки. В час пожаротушения Нсв.тр принимается 10,00 м.

Для населенного пункта с 3-х этажной застройкой в час максимального водопотребления

Нсв,тр = 10 + 4 · (3 – 1) = 18,00 м.

 

Соответственно пьезометрическая отметка

 

Zп6 = Z6 + Нсв,тр = 26,60 + 18,00 = 44,60 м

Затем определяют пьезометрические отметки в остальных узлах, двигаясь по схеме последовательно от диктующей точки к соседним узлам и деле от узла к узлу. Пьезометрическая отметка в соседнем узле определяется как сумма (или разность, в зависимости от направления потока воды на участке) известной пьезометрической отметки и потерь напора на участке между ними.

 

Расчёты пьезометрических отметок производятся для всех расчётных периодов работы и сведены в таблицу.

 

№ узлов сети	Отметки поверхности земли, м	Час максимального водопотребления		Час максимального водопотребления и пожаротушения
		Пьезом. отметки, м	Свободн. напор, м	Пьезом. отметки, м	Свободн. напор, м
1	19,20	48,53	29,33	47,12	27,92
2	20,20	47,55	27,35	46,79	26,59
3	21,40	46,36	24,96	44,43	23,03
4	23,70	45,23	21,53	41,70	18,00
5	25,65	44,85	19,20	38,40	12,75
6	26,60	44,60	18,00	36,60	10,00
7	22,70	45,50	22,80	42,44	19,74
8	23,50	44,77	21,27	39,93	16,43
9	19,70	46,04	26,34	44,06	24,36
10	19,80	45,01	25,21	41,40	21,60
Н.С.	17,00	53,29	36,29	53,19	36,19

 

 

В проектируемой схеме водопроводной сети  напоров, превышающих допустимую величину (60 м), не имеется.

Затем производятся расчёты свободных напоров в узлах, величины которых определяются как разность пьезометрической отметки и отметки земли.

Для построения графика пьезометрических линий выбирается контур НС-1-2-3-4-5-6, проходящий через обе точки предполагаемых пожаров. По принятому контуру на графике строится профиль поверхности земли по геодезическим отметкам узлов.

На построенный профиль из таблицы наносятся пьезометрические отметки в узлах и НС 2-го подъёма. Точки пьезометрических отметок соединяются прямыми линиями, получается график пьезометрических линий.

 

В проектируемой схеме водопроводной сети диктующая точка в узле 7 выбрана правильно, так как Нсв меньше Нсв.тр не имеется.

В проектируемой схеме водопроводной сети напоров, превышающих допустимую величину (60 м), не имеется.

 

 

 

Построение линий равных свободных напоров

 

Сначала на схеме водопроводной сети наносятся  свободные напоры в узлах. Затем на участках между узлами пропорционально длине наносятся точки, соответствующие напорам, кратным единице. После этого точки с равными напорами соединяют плавными линиями и получают схему линий равных напоров. Линии равных напоров дают наглядную характеристику гидравлической нагрузки отдельных участков сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подбор насосов насосной станции второго подъема

 

Потребный напор насосов Н насосной станции второго подъема для всех расчетных периодов определяется с использованием построенных ранее графиков пьезометрических линий из выражения

Н = Нп – zрчв + hнс,

 

где Нп – пьезометрическая отметка (пьезометрический напор) в точке расположения насосной станции второго подъема, которая в час максимального водопотребления равна 70,15 м, в час пожаротушения – 60,94 м; zрчв – минимальный уровень воды в резервуаре чистой воды, который в час максимального водопотребления составляет 22,0 м, в час пожаротушения – 20,0 м; hнс – потери напора в насосной станции, которые могут быть приняты в час максимального водопотребления равными 2,5 м, в час пожаротушения – 3,0 м.

Потребный напор насосов насосной станции второго подъема в час максимального водопотребления

Нч max = 70,15 – 22,0 + 2,5 = 50,65 м.

 

Соответственно в час пожаротушения

 

Нч пож = 60,94 – 20,0 + 3,0 = 43,94м.

 

Расчетная производительность (максимальная qч max и минимальная qч min) насосов насосной станции второго подъема соответствует максимальному и минимальному часовому водопотреблению в населенном пункте. Эти величины определяются по графику водопотребления.

В соответствии с графиком водопотребления qч max = 1126,34 м3/ч (312,9 л/с) и qч min = 442,37 м3/ч (122,9л/с).

Принимается решение об установке трех рабочих насосов насосной станции второго подъема. При трех рабочих насосах в случае выключения одного из насосов производительность оставшихся в работе насосов составит

 

1126,34 · 1,11/3 = 416,7 м3/ч

 

В этом случае при применении частотного регулирования характеристик одного из насосов будет обеспечена работа насосов в пределах рекомендуемых параметров рабочих характеристик как в часы минимального, так и в часы максимального водопотребления.

Расчетная производительность одного насоса в час максимального водопотребления при трех рабочих составит 1126,34/ = 375,4 м3/ч при потребном напоре 50,65м.

В соответствии с каталогом центробежных насосов к установке принимаются насосы 1Д500-63 с частотой вращения вала 1450 об/мин.

Далее проверяется возможность подачи этими насосами необходимого расхода воды в час пожаротушения, который составляет

 

1126,34 + 30,0 · 2 · 3,6 = 1342,31 м3/ч = 372,9 л/с.

 

Соответственно подача одного насоса должна составлять

 

1342,34/3 = 447,4 м3/ч = 124,3 л/с.

 

При потребной напоре 43,94 м.

 

 

 

 

В соответствии с рабочей характеристикой при такой производительности насосы попадают в рабочий интервал. Следовательно, в насосной станции 2-го подъема устанавливают 3 рабочих и 2 резервных насоса марки 1Д500-63 с оборудованием одного из насосов частотным регулированием.

 

 

 

 

Определение объема резервуаров чистой воды

 

Емкость резервуаров чистой воды W, расположенной на территории водопроводных очистных сооружений, должна включать регулирующий Wрег и пожарный Wпож, а также дополнительный объем воды на промывку двух фильтров Wпром.

 

Часы суток	Общегородские расходы	Поступление воды в РЧВ, м3	Наличие воды в РЧВ, м3
1	2	3	4
0 – 1	484,53	852,56	1250,77
1 – 2	442,32	852,56	1661,01
2 – 3	442,90	852,56	2070,67
3 – 4	442,90	852,56	2480,33
4 – 5	605,18	852,56	2727,71
5 – 6	765,72	852,56	2814,55
6 – 7	928,00	852,56	2739,11
7 – 8	1089,70	852,56	2501,97
8 – 9	1126,34	852,56	2228,19
9 – 10	1088,51	852,56	1992,24
10 – 11	1089,23	852,56	1755,57
11 – 12	1089,23	852,56	1518,9
12 – 13	1023,93	852,56	1347,53
13 – 14	1022,49	852,56	1177,6
14 – 15	1104,06	852,56	926,1
15 – 16	1048,81	852,56	729,85
16 – 17	1087,79	852,56	494,62
17 – 18	1096,85	852,56	250,33
18 – 19	1016,64	852,56	86,25
19 – 20	935,79	852,56	3,02
20 – 21	855,58	852,56	0
21 – 22	692,6	852,56	159,85
22 – 23	531,54	852,56	480,87
23 – 24	450,69	852,56	882,74
Итого	20461,33	20461,33	-