Основи гідравліки (стр. 12 из 19)
За характером своєї роботи водопровідні лінії можуть бути поділені на дві категорії: 1) магістральні, які служать, в основному, для транспортування води; 2) розподільні, призначені для роздавання води споживачам.
За конфігурацією відповідні мережі бувають розгалуженими (рис. 7.14а) і кільцевими (рис. 7.14б).
Тупикові мережі не забезпечують безперебійності водопостачання, тому їх можна застосовувати в тих випадках, коли за СНіП допустимі перерви в подачі води або коли є запаси води для постачання об’єкта на час відновлення трубопровіда після аварії.
Для міських, селищних і виробничих водопроводів, як правило, улаштовують кільцеві мережі. При кільцевих мережах завдяки наявності паралельних ліній аварія на будь-якій ділянці не призводить до припинення подачі води споживачам, крім тих, хто постачається безпосередньо від пошкодженої ділянки.
Водопровідна мережа проектується на основі архітектурного панування населеного пункту з урахуванням розташування вулиць, кварталів, окремих великих споживачів води – заводів, фабрик, ферм та інших підприємств, до яких потрібно підводити магістралі. При цьому беруться до уваги взаємне розташування джерела і об’єкта водопостачання, рельєф місцевості, ґрунтові умови, наявність штучних і природних перешкод.
Рис. 7.14. Конфігурація мережі:
а – тупикова; б - кільцева
Взаємна ув’язка перелічених вимог і факторів на стадії проектування називається трасуванням мережі.
Вибір загальної схеми водопостачання як населеного пункту, так і промислових і сільськогосподарських підприємств і споруд є однією з найбільш складних і відповідальних задач, від розв’язання якої залежить і безперебійна подача необхідної кількості води всім споживачам, і вартість будівництва, і експлуатація системи.
Найбільш поширеними в практиці є так звані однозонні схеми водопостачання, які використовують для забезпечення водою споживачів (міст, селищ, промислових і сільськогосподарських підприємств), розташованих на порівняно невеликих територіях зі спокійним рельєфом. Одно зона система може бути без башти, з баштою на початку мережі і з контррезервуаром.
Схему водопостачання без башти застосовують для постачання води об’єктів, що рівномірно витрачають воду протягом доби і необхідність в улаштуванні регулюючих ємкостей відпадає.
Схема з баштою на початку мережі застосовується в тих випадках, коли водоспоживання в межах доби нерівномірна, а водоводи подають воду по мережі в найбільш високу точку місцевості. Башта як би розділяє систему на дві частини. Висота підйому води, а отже, і подача насосів ІІ-го підйому визначаються висотою башти. Мережа живиться від башти, яка є для неї водоживильником.
Якщо найбільш висока точка місцевості знаходиться на протилежній стороні від місця подачі води в мережу водоводами, застосовують схему водопостачання з контррезервуаром. Характерним для такої схеми є те, що в години максимального водоспоживання мережа отримує воду з двох сторін – від водоводу і від контррезервуара, а в години мінімального водоспоживання надлишок води, яку подає насосна станція, транзитом проходить по мережі від водоводу до контррезервуара і поповнює його.
7.7 Режим водоспоживання і визначення розрахункових об’єкмів водоспоживання
Розміри і потужності окремих елементів інженерних систем водопостачання визначають на підставі заданого або передбаченого в процесі їх експлуатації навантаження. Під навантаженням розуміють розрахункові кількості води, які ці елементи повинні подавати чи транспортувати в одиницю часу, акумулювати або зберігати. Основою для визначення навантажень служать кількість споживаної води, режим її споживання, а також потрібні і допустимі значення тисків у водопровідній мережі.
Розрізняють такі основні категорії споживання води:
1. на господарсько – питні потреби населення;
2. на виробничі потреби промислових підприємств і сільськогосподарських об’єктів;
3. на поливку і мийку територій населених пунктів, поливку зелених насаджень;
4. на гасіння пожеж.
Загальна кількість води, яка повинна бути подана споживачам визначається за нормами, встановленими СНіП для кожної категорії.
Режим водоспоживання не залишається сталим, а змінюється протягом року під впливом природних, соціально – економічних, господарських і технічних факторів. Протягом доби також змінюється погодинна витрата води, що викликано зміною дня і ночі, розпорядком роботи підприємств та іншими випадковими причинами.
Для того, щоб система водопостачання працювала надійно, її розраховують по максимальній добовій витраті Qдоб. max.
Відхилення максимальної добової витрати від середньодобової характеризується коефіцієнтом добової нерівномірності Kдоб.max, який дорівнює відношенню максимальної добової витрати до середньодобової.
Іноді при розрахунках систем водопостачання потрібно знати мінімальну добову витрату Qдоб.min. В цьому випадку вводять коефіцієнт нерівномірності Кдоб.min., який оцінює відхилення Qдоб.min. від середньодобової витрати.
Таким чином, розрахункові добові витрати визначають за формулами:
| Qдоб.max.=Кдоб.max·Qдоб.ср.,Qдоб.min=Кдоб.min·Qдоб.ср., | (7.10) |
Коефіцієнти нерівномірності, які враховують побут населення, режим роботи підприємств, ступінь благоустрою будівель, приймаються рівними: Кдоб.max=1,1...1,3; Кдоб.min=0,7...0,9.
Велике значення для визначення розрахункових витрат води має урахування можливих максимальних годинних витрат Qгод.max. Максимальна годинна витрата за добу найбільшого водоспоживання визначає найбільше можливе навантаження мережі за розрахунковий рік. При мінімальній годинній витраті протягом доби в мережі будуть виникати найбільші напори. Нарешті, середня година витрата може використовуватися для оцінки витрат енергії на подачу води. Ці годинні витрати визначають із формул:
  | (7.11) |
Коефіцієнти годинної нерівномірності Кгод.max= Qгод.max / Qгод.ср і Кгод.min = Qгод.min / Qгод.ср визначають з залежностей, рекомендованих СНіП :
 | (7.12) |
в яких α – коефіцієнт, що ураховує ступінь благоустрою будівель, режим роботи підприємств та інші місцеві умови, приймається:
αmax=1,2... 1,4 і αmin= 0,4...0,6; β – коефіцієнт, що ураховує кількість мешканців населеного пункту, має такі значення: | Кількість мешканців населеному пункті (тис.чол) | 1 | 1,5 | 2,5 | 4 | 6 | 10 | 20 | 50 | 100 | 300 |
| βmax | 2 | 1,8 | 1,6 | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,15 | 1,1 | 1,05 |
| βmin | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,25 | 0,4 | 0,4 | 0,6 | 0,7 | 0,85 |
Більшість споживачів отримує воду на деякій висоті над поверхнею землі. Це вимагає створення в мережі в місці приєднання вводу напору, достатнього для підйому води на задану висоту, який називають вільним напором Нв:
| Нв=Hг +hw +Hзал, | (7.13) |
де Hг –геометрична висота підйому води від поверхні землі до самої високої водорозбірної точки, м; hw – втрати напору у внутрішній мережі, водомірному вузлі і вводі, м; Hзал. – залишковий напір у диктуючого приладу, м.
Вільний напір при одноповерховій забудові приймають рівним 10м., при більшій етажності додають по 4м. на кожний поверх. На промислових підприємствах вільний напір визначається технологічним процесом.
Максимально допустимий напір водопровідної мережі, обумовлений міцністю труб і водопровідної арматури, не повинен перевищувати 60 м.
Точка мережі, в якій вільний напір в годину максимального водоспоживання буде найменшим, називається диктуючою. Якщо в цій точці буде створено необхідний вільний напір, то у всіх інших точках мережі він буде більшим.
7.8 Основи розрахунку водопровідної мережі і її елементів
Гідравлічний розрахунок водопровідних мереж виконують з метою визначення втрат напору в них і діаметрів труб окремих ділянок мережі. Втрати напору необхідно знати для визначення висоти водонапірної башти і потрібного напору насосних станцій. Водопровідна мережа повинна бути розрахована на випадки найбільшого водоспоживання і моменту пожежі, яка співпадає за часом з годиною максимального водоспоживання.
При визначенні діаметрів труб ділянок мережі потрібно знати розрахункові витрати води для цих ділянок, тобто кількість води, яка буде проходити через них в розрахункові періоди роботи системи.
Гідравлічний розрахунок мережі на практиці виконують за спрощеною умовною схемою, при якій водовідбір великих водоспоживачів (промислові і сільськогосподарські підприємства, подача води в ємності, пожежні відбори та ін.) ураховують у вигляді зосереджених відборів у відповідних точках мережі (так звані вузлові точки). Тоді сумарний відбір іншими споживачами на одиницю довжини мережі визначається з такого виразу:
 | (7.14) |
де Q – повна витрата води споживачами в даний розрахунковий момент; ΣQзос. – сума відборів води великими споживачами; Σlк – довжина всіх ліній водопровідної мережі; ΣQшл. – сумарна шляхова витрата води.