Построение линий пьезометрических высот

Разбор воды большинством потребителей происходит на некоторой высоте над поверхностью земли, в связи, с чем в водопроводной сети должно поддерживаться определенное давление. Пьезометрическая высота, обеспечивающая нормальные условия эксплуатации водопровода, носит название свободного напора. Иначе говоря, свободный напор это расстояние от поверхности земли до пьезометрической линии. Минимальный свободный напор для населенных пунктов при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении принимают [1, п.2.26]: при одноэтажной застройке не менее 10 м над поверхностью земли, при большей этажности на каждый этаж следует добавлять 4 м. В период тушения пожаров свободный напор в сети должен быть не менее 10 м, независимо от этажности зданий [1, п.2.30]. Максимальный напор хозяйственно-питьевого водопровода не должен превышать 60 м [1, п.2.28], в противном случае необходима установка регуляторов давления или зонирование системы водоснабжения.

Перед построением пьезометрических линий необходимо нанести на чертеж продольный профиль поверхности земли по трассе водопроводной сети. Трассу водопроводной сети намечаем от насосной станции второго подъема по водоводам и далее по полукольцу магистральной сети до диктующей точки (выбираем то полукольцо, где сумма потерь напора больше).

Построение пьезометрических линий начинаем от конца сети (от диктующей точки). Принимаем свободный напор в диктующей точке равным минимальному. Для режима максимального хозяйственно-питьевого водопотребления

Н_св.мин = 10 + 4(n – 1),

где n – количество этажей.

В нашем примере этажность зданий (см. задание) равна 5 этажам.

Н_св.мин = 10 + 4(4 – 1) = 22 м.

Для режима пожаротушения Н_св.мин = 10 м.

Добавив к отметке поверхности земли в диктующей точке значения минимальных свободных напоров, получим начальные отметки линий пьезометрических высот. Двигаясь последовательно по участкам сети к водонапорной башне и добавляя к полученным ранее отметкам пьезометрических линий потери напора на каждом из участков (табл.6 и 7), строим две линии пьезометрических высот. Свободный напор в узлах магистральной сети определяем как разность между отметками пьезометрических линий и поверхности земли. Свободный напор в точке расположения водонапорной башни (в режиме максимального хозяйственно-питьевого водопотребления) определяет высоту башни от поверхности земли до дна бака. Аналитически высоту водонапорной башни можно определить из выражения:

Н_ВБ = Н_св.мин + Sh - (Ñ₁ - Ñ_д),

где: Н_св.мин – минимальный свободный напор в диктующей точке для случая максимального хозяйственно-питьевого водопотребления;

Sh – сумма потерь напора от диктующей точки до начала кольцевой сети (см. табл.6);

Ñ₁ и Ñ_д – отметки поверхности земли в начале сети и в диктующей точке.

Для рассматриваемого варианта Н_ВБ = 22 + 5,21 - (78,1 – 80,82) = 29,93 м

В режиме максимального водопотребления пьезометрическая линия в створе водонапорной башни делает скачок вверх на высоту, равную наибольшей глубине воды в баке водонапорной башни (см. п.4.3.). При пожаротушении водонапорная башня не работает, поэтому пьезометрическая линия в этом случае разрывов не имеет и является непрерывной. Добавив к отметкам пьезометрических линий в створе водонапорной башни соответствующие потери напора в водоводах (см. п.6), получим отметки пьезометрических линий в створе насосной станции второго подъема. Разница между этими отметками и отметкой дна резервуаров чистой воды (см. п.4.2.) определяет расчетный напор насосов насосной станции второго подъема. Для первого расчетного случая:

Н_р¹ = 111,28 – 76,10= 35,18 м;

Для второго расчетного случая:

Н_р² = 122,86 – 76,10 = 46,76 м.

На рис.9 построены линии пьезометрических высот для рассматриваемого конкретного примера и обозначены расчетные значения напоров насосной станции второго подъема и высоты водонапорной башни.

Рис.9. Линии пьезометрических высот: 1–режим максимального хозяйственно-питьевого водопотребления; 2- то же при пожаротушении.

Приложения

Приложение 1

Удельное хозяйственно-питьевое водопотребление в населенных пунктах [1]

Степень благоустройства районов жилой застройки	Удельное хозяйственно-питьевоеводопотребления в населенных пунктах на 1 жителя среднесуточное (за год) в л/сут
1. Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией без ванн	125-160
2. То же, с ваннами и местными водонагревателями	160-230
3. То же, с централизованным горячим водоснабжением	230-350

Примечания:

1. Для районов застройки зданиями с водопользованием из водоразборных колонок норму среднесуточного за год водопотребления на одного жителя следует принимать 30-50 л/сут.

2. Нормами водопотребления учтены расходы воды на хозяйственно-питьевые и бытовые нужды в жилых и общественных зданиях (за исключением домов отдыха, санаториев и пионерских лагерей).

3. Выбор норм водопотребления в пределах, указанных в таблице, производят в зависимости от природно-климатических условий, мощности источника водоснабжения, степени благоустройства зданий, этажности застройки, уклада жизни населения и других местных условий.

4. При централизованной системе горячего водоснабжения до 40% общего расхода воды подают из сетей теплоснабжения.

Приложение 2

Нормы расхода холодной воды в общественных зданиях [2]

Наименование водопотребителя	Измеритель	Максимальный суточный расход в л/сут
1. Общежития: - с общими душевыми - с душами при всех жилых комнатах - с общими кухнями и блоками душевых на этажах при жилых комнатах в каждой секции здания 2. Гостиницы: - с общими ваннами и душами - с душами во всех отдельных номерах - с ваннами в отдельных номерах, % от от общего числа номеров: до 25 до 75 до 100 3. Больницы: - с общими ваннами и душевыми - с санитарными узлами, приближенными к палатам 4. Детские ясли-сады - с дневным пребыванием детей 5. Школы-интернаты - со спальными помещениями 6. Клубы 7. Предприятия общественного питания	1 житель 1 житель 1 житель 1 житель 1 житель 1 житель 1 житель 1 житель 1 койка 1 койка 1 ребенок 1 место 1 место 1 блюдо	40 50 70 50 90 100 100 120 40 110 70 40 7 13,3

Приложение 3

Удельное водопотребление холодной воды на хозяйственно-питьевые нужды на промышленных предприятиях [2]

Виды цехов	Нормы расхода воды на 1 человека в смену в л.	Коэффициент часовой неравномерности водопотребления
В цехах с тепловыделением более 84 кДж на 1 м /ч (горячие цехи) В остальных цехах	21 14	2,5 3

Нормы расхода воды на технологические нужды промышленных предприятий определяют в зависимости от вида и технологии производства.

Приложение 4

Нормативные данные для расчета расхода воды на душ на промышленных предприятиях [2,3]

Часовой расход холодной воды на одну душевую сетку на промышленных предприятиях следует принимать равным 230 л; продолжительность пользования душем – 45 минут после окончания смены.

Количество человек, обслуживаемых одной душевой сеткой принимают в зависимости от группы производственного процесса и его санитарных характеристик в соответствии с таблицей:

Группы производственных процессов	Санитарные характеристики производственных процессов	Количество человек на 1 душевую сетку
I	а) Не вызывающие загрязнение одежды и рук б) Вызывающие загрязнение одежды и рук	15 7
II	в) С применением воды г) С выделением больших количеств пыли, либо особо загрязняющих веществ	5 3

Приложение 5

Коэффициенты неравномерности водопотребления [1]

Коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели, надлежит принимать равным:

К _сут. _макс = 1,1 … 1,3; К _{сут.мин} = 0,7 … 0,9.

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления следует определять из выражений:

К _ч.макс = a _макс b _макс;

К _ч.мин = a _мин b _мин,

где a - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаемый:

a _макс = 1,2 … 1,4; a _мин = 0,4 … 0,6.

b - коэффициент, учитывающий количество жителей в населенном пункте,

и принимаемый по таблице:

Число жителей в тыс.чел.	от 4 до 6	10	20	50	100	300	1000 и более
b _макс b _мин	1,4 0,25	1,3 0,4	1,2 0,5	1,15 0,6	1,1 0,7	1,05 0,85	1 1