Таблица 6.1
Номер узла | Номера участков, примыкающего к узлу | Сумма длин участков, примыкающих к узлу Sl | Qузл | Qпр | |
м | л/с | л/с | |||
1 | 1-2,1-5 | 1375 | 22 | ||
2 | 2-1,2-3,2-7 | 2065 | 33,04 | ||
3 | 3-2,3-8 | 1190 | 19,04 | 45 | |
4 | 4-5,4-9 | 1300 | 20,8 | ||
5 | 5-1,5-4,5-6,5-10 | 2650 | 42,4 | ||
6 | 6-5,6-7,6-12 | 1375 | 22 | ||
7 | 7-2,7-6,7-8 | 1315 | 21,04 | ||
8 | 8-3,8-7,8-14 | 1615 | 25,84 | ||
9 | 9-4,9-10,9-16 | 1925 | 30,8 | ||
10 | 10-5,10-9,10-11,10-17 | 2775 | 44,4 | ||
11 | 11-10,11-12,11-18 | 1575 | 25,4 | ||
12 | 12-6,12-11,12-13 | 1315 | 21,04 | ||
13 | 13-12,13-14,13-19 | 1265 | 20,24 | ||
14 | 14-8,14-13,14-15 | 1095 | 17,52 | ||
15 | 15-14,15-20 | 970 | 15,52 | ||
16 | 16-9,16-17 | 1350 | 21,6 | ||
17 | 17-10,17-16,17-18 | 2240 | 35,84 | ||
18 | 18-11,18-17,18-19 | 2170 | 34,72 | 58 | |
19 | 19-13,19-18,19-20 | 1825 | 29,2 | ||
20 | 20-15,20-19 | 1020 | 16,32 | ||
Итого: | 32410 | 519 | 103 | ||
Всего: | 622 |
Определение расчетных расходов воды по участкам сети.
При начальном потокораспределении должны быть выполнены два основных требования:
1. обеспечение надежности работы сети путем распределения воды по основным параллельным магистралям примерно равными потоками, что, в свою очередь, обеспечивает взаимозаменяемость этих участков в случае аварии;
2. соблюдение баланса расходов воды в узлах, чтобы сумма всех расходов, приходящих к узлу, равнялась сумме расходов, вытекающих из этого узла, включая собственно узловой расход.
Начальное потокораспределение представлено на рис.6.1.
Определение диаметров труб участков сети.
Максимальная надежность сети обеспечивается путем назначения равных диаметров в пределах каждого характерного сечения сети, что обеспечивает взаимозаменяемость транзитных магистралей.
Диаметры перемычек, осуществляющих переброску транзитных расходов воды при авариях на магистралях, назначаются конструктивно и принимаются равными диаметрам магистральных участков, следующих за данными перемычками.
Для водопроводной сети применяются чугунные водопроводные трубы (ГОСТ 21053-75).
Наивыгоднейшие диаметры участков сети вычисляется с помощью компьютера. Данные диаметры принимаются одинаковыми и для случая максимального водоразбора при пожаротушении.
Учитывая экономический фактор и предельно-допустимые значения скоростей течения воды подобраны экономически наивыгоднейшие диаметры труб участков сети.
Потери напора в трубах определяем по формуле:
h = S0*L*Q2 = S* Q2
где S0 – удельное сопротивление трубопровода, При скорости движения воды в трубах < 1,2 м/с, вводится поправочный коэффициент δ,
L – длина трубопровода;
Q – расчетный расход воды в трубопроводе;
S – полное сопротивление трубы длиной l;
Диаметр труб и потери напора при первоначальном потокораспределении приведены на рис.6.1.
6.3. Гидравлическая увязка сети на случай максимального водоразбора.
Гидравлическая увязка кольцевой водопроводной сети с водопроводной башней (контур 1) в начале производится на компьютере. Результаты вычислений сводим в табл. 6.2.
Гидравлическая увязка сети на случай максимального водоразбора.
Таблица 6.2.
№ контура | № участка | Длина участка | Диаметр | Расход | Скорость течения воды | Потери напора |
номер | номер | м | мм | л/с | м/с | м |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
1 | В.Б-4 | 250 | 600 | 310,78 | 1,1 | 0,69 |
В.Б-4 | 250 | 600 | 310,78 | 1,1 | 0,69 | |
∆h =0 | ||||||
2 | 5-1 | 500 | 350 | 103,18 | 1,07 | 2,65 |
1-2 | 875 | 300 | 81,18 | 1,15 | 6,5 | |
7-2 | 450 | 150 | 2,65 | 0,5 | -1,2 | |
6-7 | 125 | 300 | 87,12 | 1,15 | -1,07 | |
5-6 | 875 | 350 | 126,11 | 1,21 | -6,96 | |
∆h =-0,08 | ||||||
3 | 7-2 | 450 | 150 | 2,65 | 0,5 | 1,2 |
2-3 | 740 | 250 | 50,79 | 1,03 | 5,66 | |
8-3 | 450 | 150 | 13,25 | 0,75 | -3,51 | |
7-8 | 740 | 300 | 63,43 | 0,9 | -3,36 | |
∆h =-0,01 | ||||||
4 | 4-5 | 700 | 600 | 302,12 | 1,07 | 1,83 |
5-10 | 575 | 200 | 30,43 | 0,97 | 5,15 | |
4-9 | 600 | 600 | 298,64 | 1,06 | -1,53 | |
9-10 | 725 | 400 | 175,26 | 1,25 | -5,46 | |
∆h = -0,01 | ||||||
5 | 5-6 | 875 | 350 | 126,11 | 1,21 | 6,93 |
6-12 | 375 | 150 | 16,99 | 0,96 | 4,8 | |
11-12 | 200 | 250 | 34,27 | 0,7 | -0,7 | |
5-10 | 575 | 200 | 30,43 | 0,97 | -5,15 | |
10-11 | 875 | 350 | 116,55 | 1,21 | -5,92 | |
∆h = -0,04 | ||||||
6 | 6-7 | 125 | 300 | 87,12 | 1,23 | 1,07 |
7-8 | 740 | 300 | 63,43 | 0,9 | 3,36 | |
8-14 | 425 | 200 | 24,35 | 0,77 | 2,43 | |
6-12 | 375 | 150 | 16,99 | 0,96 | -4,8 | |
12-13 | 740 | 250 | 30,22 | 0,62 | -2 | |
13-14 | 100 | 200 | 7,68 | 0,38 | -0,06 | |
∆h = 0 | ||||||
7 | 9-10 | 725 | 400 | 175,26 | 1,31 | 5,46 |
10-17 | 600 | 300 | 44,74 | 0,63 | 1,33 | |
9-16 | 600 | 350 | 92,58 | 0,96 | -2,56 | |
16-17 | 750 | 300 | 70,98 | 1 | -4,26 | |
∆h = -0,03 | ||||||
8 | 10-11 | 875 | 350 | 116,55 | 1,21 | 5,92 |
11-18 | 500 | 300 | 57,08 | 0,81 | 1,84 | |
10-17 | 600 | 300 | 44,74 | 0,63 | -1,35 | |
17-18 | 890 | 300 | 79,88 | 1,13 | -6,4 | |
∆h = -0,01 | ||||||
9 | 11-12 | 200 | 250 | 34,27 | 0,7 | 0,7 |
12-13 | 740 | 250 | 30,22 | 0,62 | 2 | |
13-19 | 425 | 100 | 2,29 | 0,34 | 0,85 | |
11-18 | 500 | 300 | 57,08 | 0,81 | -1,84 | |
18-19 | 780 | 300 | 44,24 | 0,63 | -1,72 | |
∆h = -0,01 | ||||||
10 | 13-14 | 100 | 200 | 7,68 | 0,24 | 0,06 |
14-15 | 570 | 200 | 14,51 | 0,46 | 1,16 | |
13-19 | 425 | 100 | 2,29 | 0,34 | -0,85 | |
19-20 | 620 | 300 | 17,33 | 0,25 | -0,21 | |
15-20 | 400 | 100 | 1,01 | 0,13 | -0,16 | |
∆h = 0 |
Невязка по внешнему контуру:
∆hк = h4-5 + h5-1 + h1-2 + h2-3 – h3-8 + h8-14 + h14-15 +h15-20 - h4-9 - h9-16 - h16-17 - h17-18 - h18-19- h19-20 - h20-15 = 1,83+2,65+6,5+5,66-3,51+2,43+1,16-1,53-2,56-4,26-6,4-1,72-0,21-0,16=-0,12м
Результаты расчетов соответствуют:
1. Потери напора в кольцах: в пределах 0,5м
2. Невязка по внешнему контуру – 1,5 м.
7.4. Поверочный расчет сети на случай максимального водоразбора при пожаротушении.
При пожаротушении допускается повышение расчетных расходов воды больше предельных экономических, т.к. пожары продолжаются сравнительно недолго и это не отражается на экономике сети.
Выбор предполагаемых точек пожара производится из соображений подачи воды на тушение пожара в самые отдаленные точки сети. Принимается, что тушение пожара осуществляется в узлах 3,15 и 20.
Во время тушения пожара в сеть необходимо подавать рас ход воды:
Qрасч.пож= Qмах+ Qпож= 622 + 135 = 757 л/с
7.5.Гидравлическая увязка сети на случай максимальноговодоразбора при пожаротушении.
Гидравлическая увязка сети на случай максимального водоразбора при пожаротушении производится также на компьютере, результаты вычисление сводим в табл. 6.3
Первоначальное распределение потоков воды при пожаре осуществляем с учетом тех же требований, что при максимальном водоразборе. Схема сети с первоначальным распределением потоков воды показана на рис. 6.2.
Авлическая увязка сети на случай максимального водоразбора при пожаротушении.
Таблица 6.3.
№ контура | № участка | Длина участка | Диаметр | Расход | Скорость течения воды | Потери напора |
номер | номер | м | мм | л/с | м/с | м |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
1 | В.Б.-4 | 250 | 600 | 378,28 | 1,34 | 1,02 |
В.Б.-4 | 250 | 600 | 378,28 | 1,34 | 1,02 | |
∆h = 0 | ||||||
2 | 5-1 | 500 | 350 | 134,5 | 1,4 | 4,5 |
1-2 | 875 | 300 | 112,5 | 1,59 | 12,48 | |
7-2 | 450 | 150 | 4,7 | 0,6 | -3,79 | |
6-7 | 125 | 300 | 117,1 | 1,66 | -1,93 | |
5-6 | 875 | 350 | 161,62 | 1,68 | -11,38 | |
∆h = -0,12 | ||||||
3 | 7-2 | 450 | 150 | 4,7 | 0,6 | 3,79 |
2-3 | 740 | 250 | 84,16 | 1,71 | 15,53 | |
8-3 | 450 | 150 | 24,88 | 1,41 | -12,37 | |
7-8 | 740 | 300 | 91,36 | 1,29 | -6,96 | |
∆h = -0,01 | ||||||
4 | 4-5 | 700 | 600 | 375,82 | 1,33 | 2,83 |
5-10 | 575 | 200 | 37,31 | 1,19 | 7,74 | |
4-9 | 600 | 600 | 359,94 | 1,27 | -2,22 | |
9-10 | 725 | 400 | 217,84 | 1,73 | -8,44 | |
∆h = -0,09 | ||||||
5 | 5-6 | 875 | 350 | 161,62 | 1,68 | 11,38 |
6-12 | 375 | 150 | 22,51 | 1,27 | 8,44 | |
11-12 | 200 | 250 | 52,62 | 1,07 | -1,04 | |
5-10 | 575 | 200 | 37,31 | 1,19 | -7,74 | |
10-11 | 875 | 350 | 155,63 | 1,62 | -10,55 | |
∆h = 0,49 | ||||||
6 | 6-7 | 125 | 300 | 117,1 | 1,66 | 1,93 |
7-8 | 740 | 300 | 91,36 | 1,29 | 6,96 | |
8-14 | 425 | 200 | 40,64 | 1,29 | 6,78 | |
6-12 | 375 | 150 | 22,51 | 1,27 | -8,44 | |
12-13 | 740 | 250 | 54,09 | 1,1 | -6,41 | |
13-14 | 100 | 200 | 29,46 | 0,98 | -0,84 | |
∆h = -0,02 | ||||||
7 | 9-10 | 725 | 400 | 217,84 | 1,73 | 8,44 |
10-17 | 600 | 300 | 55,12 | 0,78 | 2,05 | |
9-16 | 600 | 350 | 11,3 | 1,16 | -3,7 | |
16-17 | 750 | 300 | 89,7 | 1,27 | -6,8 | |
∆h = -0,01 | ||||||
8 | 10-11 | 875 | 350 | 155,63 | 1,62 | 10,55 |
11-18 | 500 | 300 | 77,81 | 1,1 | 3,41 | |
10-17 | 600 | 300 | 55,12 | 0,78 | -2,05 | |
17-18 | 890 | 300 | 108,98 | 1,54 | -11,91 | |
∆h = 0 | ||||||
9 | 11-12 | 200 | 250 | 52,62 | 1,07 | 1,16 |
12-13 | 740 | 250 | 54,09 | 1,1 | 6,41 | |
13-19 | 425 | 100 | 4,39 | 0,59 | 3,12 | |
11-18 | 500 | 300 | 77,81 | 1,1 | -3,41 | |
18-19 | 780 | 300 | 94,07 | 1,33 | -7,78 | |
∆h = -0,5 | ||||||
10 | 13-14 | 100 | 200 | 29,46 | 0,94 | 0,84 |
14-15 | 570 | 200 | 52,58 | 1,67 | 15,25 | |
13-19 | 425 | 100 | 4,39 | 0,59 | -3,12 | |
19-20 | 620 | 300 | 69,26 | 0,98 | -3,35 | |
15-20 | 400 | 100 | 7,94 | 1,02 | -9,6 | |
∆h = 0,02 |
Невязка по внешнему контуру:
∆hк = h4-5 + h5-1 + h1-2 + h2-3 – h3-8 + h8-14 + h14-15 +h15-20 - h4-9 - h9-16 - h16-17 - h17-18 - h18-19- h19-20 - h20-15 = 2,83+4,5+12,48+15,53-12,37+6,78+15,25-2,2-3,7-6,8-11,91-7,78-3,35-9,6=-0,34м
Гидравлический расчет водоводов.
С учетом категории системы водоснабжения по степени обеспеченности подачи воды в город прокладываются два водовода. Применяются стальные электросварные трубы по ГОСТ 10704-76.
Водоводы рассчитываются на характерные случаи их работы, соответствующие режимам расходования воды из сети:
· водоводы, соединяющие водонапорную башню с сетью:
- максимальный водоразбор;
- максимальный водоразбор при пожаротушении;
· водоводы II подъема:
- максимальный водоразбор;
- максимальный водоразбор при пожаротушении.
Потери напора в участках определяются по формуле:
h = 1000i * L, где:
1000i – пьезометрический уклон
L – длина участка водовода, м.
Результаты расчетов приведены в таблице 6.4.
Расчет водоводов.
Таблица 6.4.
Водовод: | Общий расход | Расчет. расход | Диаметр | Скорость течения | Потери напора | |||||
Наиме-нование. | Длина | Кол-во | ||||||||
м | штук | л/с | л/с | мм | м/с | м | ||||
Случай максимального водоразбора | ||||||||||
от НС-II до ВБ | 3000 | 2 | 539 | 270 | 600 | 0,96 | 5,22 | |||
от ВБ до сети | 250 | 2 | 622 | 311 | 600 | 1,05 | 0.55 | |||
Случай максимального водоразбора при пожаротушении | ||||||||||
от НС-II до ВБ | 3000 | 2 | 757 | 378,5 | 600 | 1,24 | 9,36 | |||
от ВБ до сети | 250 | 2 | 757 | 378,5 | 600 | 1,24 | 0,78 | |||
6.7. Построение профиля пьезометрических линий
Для определения высоты водонапорной башни (при условии обеспечения во всех точках сети требуемых свободных напоров) вычисляются пьезометрические отметки в узлах сети и строится профиль пьезометрических напоров для двух случаев работы сети.
Пьезометрические отметки вычисляем следующим способом. На генплане города намечаем самую неблагоприятную точку на сети в части обеспечения требуемых свободных напоров, т.е. самую удаленную или расположенную на самой высокой отметке. Пьезометричесакя отметка в этой точке равна:
П=Z + Hтр
Где, Z – отметка поверхности земли в диктующей точке;
Нтр – требуемый свободный напор. При максимальном водоразборе он равен 30 м, а при пожаре – 10 м.
За диктующие точки принимаем: при максимальном водоразборе – точку 3 как расположенную на самой высокой отметке, а при пожаре – точка 15.
Затем определяем пьезометрическую отметку Пi для точки, расположенной на противоположном конце участка:
Пi = П ± hi-k
где Пi – пьезометрическая отметка в диктующей точке;
hi-k – потери напора на участке;
Пьезометрические отметки для всех других точек определяем по формуле:
Пi-1 = Пi ± hi-k
где Пi – вычисленная ранее пьезометрическая отметка для точки, находящейсяна противоположном конце участка от искомой точки.
При вычислении пьезометрических отметок учитываем направление движения воды на участке: если вода движется от диктующей точки или от точки, для которой определена пьезометрическая отметка, к точке на противоположном конце учаска, для которой определяем П, к диктующей точке или к точке, для котороц уже определена П, то потери напора прибавляются. Направление движения воды по участкам определяем по расчетным схемам водопроводной сети.
Свободный напор в узлах сети определяем по формуле:
Нсв = Пi – Zi
где Пi – пьезометрическая отметка;
Zi – отметка поверхности земли;
Результаты вычислений пьезометрических отметок и свободных напоров в узловых точках, приведенные в табл.6.5.
Пьезометрические отметки и свободные напоры в узловых точках
Таблица 6.5.
№ узла | Геодезическая отметка земной поверхности | Максимальный водоразбор | Максимальный водоразбор при пожаротушении | |||||||
Пьезометричес-кая отметка | Нсв | Пьезометричес-кая отметка | Нсв | |||||||
Первая ветвь | ||||||||||
В.Б. | 107.3 | 141,62 | 34 | 141,62 | 34 | |||||
4 | 100,8 | 136,33 | 35,53 | 139,62 | 38,82 | |||||
5 | 97 | 134,5 | 37,5 | 136,79 | 39,79 | |||||
1 | 96,8 | 131,85 | 35,05 | 132,28 | 35,48 | |||||
2 | 91 | 125,37 | 34,37 | 119,8 | 28,8 | |||||
3 | 86,8 | 124,32 | 32,92 | 104,28 | 17,48 | |||||
8 | 88 | 123,15 | 35,15 | 116,52 | 28,52 | |||||
14 | 87,5 | 120,71 | 33,21 | 109,73 | 22,23 | |||||
15 | 84,5 | 119,55 | 35,05 | 94,5 | 10 | |||||
Вторая ветвь | ||||||||||
В.Б. | 107.3 | 141,62 | 34 | 141,62 | 34 | |||||
4 | 100,8 | 136,33 | 35,53 | 139,62 | 38,82 | |||||
9 | 95 | 134,8 | 39,8 | 137,39 | 42,39 | |||||
16 | 87 | 132,24 | 45,24 | 133,69 | 46,69 | |||||
17 | 98 | 128 | 30 | 127 | 29 | |||||
18 | 85 | 121,6 | 36,1 | 115,09 | 29,59 | |||||
19 | 86 | 119,92 | 33,92 | 107,09 | 21,49 | |||||
20 | 82,8 | 119,71 | 36,91 | 104,09 | 21,29 | |||||
15 | 84,5 | 119,55 | 35,05 | 94,5 | 10 |
Высота ствола водонапорной башни: 107,3-141,62=34 м
По данным табл.6.5 строим профиль пьезометрических напоров в сети.