Расчет системы водоснабжения населенного пункта

5. Расход воды на наружное  пожаротушение зданий радиотелевизионных  передающих станций независимо  от объема зданий и числа  проживающих в поселке людей  надлежит принимать не менее  15 л/с, если по табл. 6 не требуется больший расход воды. Указанные требования не распространяются на радиотелевизионные ретрансляторы, устанавливаемые на существующих и проектируемых объектах связи.                                      

6. Расход воды на наружное  пожаротушение зданий объемами, более указанных в табл. 6, надлежит устанавливать по согласованию с территориальными органами Государственного пожарного надзора.                                                                                           

7. Степень огнестойкости  зданий или сооружений надлежит  определять в соответствии с требованиями СНиП 2.01.02-85.                                                                                                         

8. Для зданий II степени  огнестойкости с деревянными  конструкциями расход воды на  наружное пожаротушение следует  принимать на 5 л/с больше указанного в табл. 6.

2.24. Продолжительность тушения  пожара должна приниматься 3 ч;  для зданий I и II степеней огнестойкости  с несгораемыми несущими конструкциями  и утеплителем с помещениями  категорий Г и Д - 2 ч.»

В рассматриваемом случае, когда степень огнестойкости  зданий и сооружений не задана, возьмем  на свое усмотрение определенное соотношение  зданий разной категории пожароопасности  и огнестойкости.

Исходя из вышесказанного, найдем по формуле:

Q_ПЖ = q_ПЖ∙n_ПЖ∙t_ПЖ

где, q_ПЖ – расход воды на 1 пожар (л/с), n_ПЖ – количество одновременных пожаров, t_ПЖ – время тушения пожара в часах.

По СНиП: q_ПЖ = 5 л/с, n_ПЖ = 1, t_ПЖ = 2 часа.

Отсюда найдем расход воды на пожаротушение: Q_ПЖ = 5∙1 = 5 л/с. ∙ 7200с = 36000 л/пожар

 

 

 

 

 

 

2. Подготовка магистральной водопроводной сети к гидравлическому расчету

 

Подготовка магистральной  водопроводной сети к гидравлическому  расчету предусматривает:

1) расчет путевых и узловых расходов;

2) определение подачи воды в сеть с насосной станции II подъема и высоты водонапорной башни;

3) составление схемы сети с предварительным распределением расходов воды по участкам.

Для определения путевого расхода воды, который забирается из сети на данном расчетном участке, необходимо знать расчетную длину  всех участков и удельный расход воды.

Удельным расходом воды из сети называется величина отдачи воды сетью на один метр расчетной длины, который измеряется в литрах на секунду. Удельный расход определяется отдельно для каждого района города по формуле:

;

где - суммарная расчетная длина участка сети данного района города.

Путевой расход воды на 1км сети рассчитывается как:   

Необходимо иметь в  виду, что сумма путевых расходов на расчетных участках должна равняться  сумме равномерно распределенных расходов по районам населенного пункта.

 

Расчет путевых и узловых  расходов. Таблица 7

узел	Расст. м/у узлами, км	Путевые расходы		Сосредоточенные расходы  воды л/с
		На 1 км	На весь участок	Заменяющие	фактические	итого
НС-А	2,9	0,2007	0,58	0,63		0,63
А-М	2,4	0,2007	0,48	0,68	0,00145	0,682
A-B	3,4	0,2007	0,68	0,64		0,64
A-Г1	1,4	0,2007	0,28	0,4	1,446	1,846
M-F	4,4	0,2007	0,88	0,53		0,53
Б-F	0,9	0,2007	0,18	0,39		0,39
F-G	3,3	0,2007	0,66	0,73		0,73
G-П	5,5	0,2007	1,1	0,95		0,95
G-C	4	0,2007	0,8	0,69		0,69
B-Б	3	0,2007	0,6	0,39	0,00446	0,40
B-P	2	0,2007	0,4	0,33		0,33
P-C	1,3	0,2007	0,26	0,53		0,53
P-S	2	0,2007	0,4	0,35		0,35
C-G	4	0,2007	0,8	0,69		0,69
C-D	2,9	0,2007	0,58	0,49		0,49
D-П	2	0,2007	0,4	0,49	0,00347	0,5
П-G	5,5	0,2007	1,1	0,95		0,95
D-Х12	4,2	0,2007	0,84	0,82		0,82
Г1-Г2	2,6	0,2007	0,52	0,41	1,446	1,85
S-Г2	1,5	0,2007	0,3	0,35		0,35
S-Х12	2	0,2007	0,4	0,62	1,443	2,06
Проверка	60,2	0,2007	11,76	11,76	4,35	15,95
С учетом: Kобщ.макс и неучтенных расходов		0,2007	11,76	11,76	6,85	18,6

*С учетом расхода на  пожаротушение сосредоточенные  расходы воды равны 18,6 + 5 = 23,6 л/с

Узловой расход в каждой расчетной точке сети равен полусумме  путевых расходов на расчетных участках, примыкающих к данному узлу, плюс сосредоточенный расход, если он в  этом узле имеется.

Сумма узловых расходов должна быть равна расчетному расходу воды городом. Это служит проверкой правильности определения расчетных узловых расходов воды.

 
Условно можно принять ,что 85% максимального  водопотребления удовлетворяется  за счет подачи воды с насосной станции, а 15 %- за счет подачи воды из водопроводной  башни. Отсюда, пользуясь полученной схемой водозабора, намечаем проверочное распределение потоков по всем линиям сети с учетом подачи воды крупным потребителям кратчайшим путем, более или менее равномерной загрузки параллельных магистралей. Правильность намеченного распределения потоков воды контролируется для каждого узла условием:          

 

 сумма расходов, вытекающий из узла.

_{Подача  воды в сеть:}

 л/с

 л/с

 

3. Гидравлический расчет магистральной водопроводной сети и водоводов

 

Гидравлический расчет магистральной  водопроводной сети заключается  в определении диаметров труб и потерь напора.

3.1 Определение диаметров труб участков сети.

Основой для выбора диаметров  труб служат найденные при подготовке сети к расчету расчетные расходы  воды по участкам сети. Зависимость  между расчетным расходом и диаметром  выражается следующей формулой: 

где d – внутренний диаметр трубы, м;

        V – скорость движения воды по трубе, м/с.

Максимальная надежность сети обеспечивается путем назначения равных диаметров в пределах каждого  характерного сечения сети, что обеспечивает взаимозаменяемость транзитных магистралей.

Для водопроводной сети применяются  чугунные водопроводные трубы (ГОСТ 21053-75).

Выбор диаметров магистралей  производят ориентировочно по таблицам «Предельных экономических расходов». При этом учитывают, что диаметры труб хозяйственно-питьевого водопровода  населенных мест должны быть не менее 100 мм.  Диаметры перемычек, осуществляющих переброску транзитных расходов воды при авариях на магистралях, назначаются конструктивно и принимаются равными диаметрам магистральных участков, следующих за данными перемычками. Найденные таким образом диаметры дополнительно проверяют на соответствие их конструктивным требованиям – диаметры соединяемых участков должны отличаться друг от друга не более чем на два типовых размера. При невыполнении этих требований производят корректировку диаметров путем их увеличения на отдельных участках.

Результаты записываем в  таблицу 8.

Таблица 8.

№ участка	Q, л/с	D, мм
		Экономически выгодные	Откорректированные с  учетом конструктивных требований
НС-А	0,63	100	100
А-М	0,682	100	100
A-B	0,64	100	100
A-Г1	1,846	100	100
M-F	0,53	100	100
Б-F	0,39	100	100
F-G	0,73	100	100
G-П	0,95	100	100
G-C	0,69	100	100
B-Б	0,40	100	100
B-P	0,33	100	100
P-C	0,53	100	100
P-S	0,35	100	100
C-G	0,69	100	100
C-D	0,49	100	100
D-П	0,5	100	100
П-G	0,95	100	100
D-Х12	0,82	100	100
Г1-Г2	1,85	100	100
S-Г2	0,35	100	100
S-Х12	2,06	100	100

 

Проверка показывает, что  все выбранные диаметры отвечают конструктивным требованиям и могут  быть оставлены без изменений.

3.2 Гидравлический расчет сети ведется в таблице в следующем порядке:

а) по найденным диаметрам  определяется по таблице Ф.А.Шевелева[6] значение удельных сопротивлений труб(S₀);

Расчетные значения удельных сопротивлений для чугунных труб при м/с

Диаметр условного прохода, мм		Диаметр условного прохода, мм
100  125  150  200  250  300  350  400	311,7  96,72  37,11  8,092  2,528  0,9485 0,4365  0,2189	450  500 600 700 800  900 1000  1200	0,1186 0,06778 0,02596  0,01154  0,005669 0,003074 0,00175 0,0006625

 

б) по формуле  рассчитываются скорости движения воды на участках и в зависимости от полученных результатов по таблице находятся значения поправочных коэффициентов (К) к расчетным значениям удельных сопротивлений;

в) по формулам и рассчитывают сопротивления участков при прохождении по ним единичного и расчетного расходов (в л/с);

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;

г) определяются алгебраические суммы потерь напора по кольцам (невязки) и ,если они превышают допустимые значения погрешности, производится увязка сети.

_{где  h⁺ - потери напора по участкам с одним направлением движения воды (по часовой стрелки);}

      _{h^- - потери напора по участкам с противоположным направлением движения воды.}

Обычно намеченное предварительное  распределение потоков воды по участкам сети удовлетворяет только первому  условию и не удовлетворяет второму, т.е. алгебраическая сумма потерь напора в кольцах не равна 0, а составляет некоторую величину , называемую невязкой или погрешностью  расчета. Процесс уменьшения невязок до практически приемлемых величин (0,5 м. по абсолютной величине) называется увязкой сети. Она заключается в корректировке предварительно намеченных расходов воды по участкам сети путем переброски части расхода с одного направления движения воды на участки с противоположным направлением движением воды.

Одним из методов увязки сети, получившим широкое распространение  в практических расчетах, является метод проф. В.Г.Лобачева, который  рекомендует величину перебрасываемого расхода определять по формуле:

Где - алгебраическая  сумма потерь напора по кольцу;

- арифметическая сумма S*Q по кольцу.

Из формулы видно, что  величина увязочного расхода имеет  знак, обратный знаку невязки. Внесение поправок в величины расчетных расходов воды по участкам сети продолжается до тех пор, пока величины невязок в  обоих кольцах и по внешнему контуру  не будут превышать допустимой величины.

Результаты записываются в таблицу 9.

Таблица 9

№ кольца	№ участка	Предварительное распределение  расходов
		L, м	Qрасч, л/с	D, мм	S0	V, м/с	К	S	S∙Q	h, м
1	НС-А	2,9	0,63	100	311,7	0,08	1,59	0,00144	0,000907	+0,00057
	А-М	2,4	0,682	100	311,7	0,087	1,58	0,00118	0,000816	+0,00055
	A-B	3,4	0,64	100	311,7	0,082	1,59	0,00168	0,001078	+0,00069
	M-F	4,4	0,53	100	311,7	0,068	1,6	0,00219	0,001163	+0,00062
	B-Б	3	0,40	100	311,7	0,051	1,62	0,00151	0,000606	-0,00024
	Б-F	0,9	0,39	100	311,7	0,05	1,62	0,00045	0,000177	-0,00007
									0,004747	+0,00212
2	F-G	3,3	0,73	100	311,7	0,093	1,56	0,00160	0,001171	+0,00085
	G-C	4	0,69	100	311,7	0,088	1,58	0,00197	0,001359	+0,00094
	B-P	2	0,33	100	311,7	0,042	1,63	0,00102	0,000335	-0,00011
	C-G	4	0,69	100	311,7	0,088	1,58	0,00197	0,001359	-0,00094
	P-C	1,3	0,53	100	311,7	0,068	1,6	0,00065	0,000344	-0,00018
									0,004568	+0,00056
3	G-П	5,5	0,95	100	311,7	0,12	1,5	0,00257	0,002443	+0,00232
	C-D	2,9	0,49	100	311,7	0,063	1,6	0,00145	0,000709	-0,00035
	D-П	2	0,5	100	311,7	0,064	1,6	0,00099	0,000499	-0,00025
	П-G	5,5	0,95	100	311,7	0,12	1,5	0,00257	0,002443	-0,00232
									0,006094	-0,0006
4	A-Г1	1,4	1,846	100	311,7	0,24	1,33	0,00058	0,001071	-0,00198
	Г1-Г2	2,6	1,85	100	311,7	0,24	1,33	0,00107	0,001994	-0,00366
	S-Г2	1,5	0,35	100	311,7	0,045	1,63	0,00076	0,000267	+0,00009
	P-S	2	0,35	100	311,7	0,045	1,63	0,00102	0,000356	+0,00012
									0,003688	-0,00542
5	D-Х12	1,5	0,82	100	311,7	0,1	1,55	0,00072	0,000594	+0,00048
	S-Х12	2	2,06	100	311,7	0,26	1,33	0,00083	0,001708	-0,00352
									0,002302	-0,00304