Водоснабжение. Водопроводная сеть

Водоснабжение. Водопроводная сеть

Конспект лекций

 

 

Основные категории потребителей воды

При проектировании систем водоснабжения в первую очередь решается вопрос о необходимом количестве воды различного качества. По качеству потребляемой воды различают четыре категории потребителей: 1. Хозяйственно-питьевое водопотребление. Для него требуется вода питьевого качества, соответствующая ГОСТу “Вода…

Классификация систем водоснабжения

 

По виду источников водоснабжения:

1. Системы с водозабором из открытых источников.

 

Такие источники характеризуются сильно изменяющимся дебетом и повышенной мутностью. Вода требует очистки и обеззараживания. Строительная стоимость таких систем меньше, чем из подземных источников.

 

1. Из подземных источников.

 

 

Дебет более постоянный. Качество воды выше, чем у открытых источников. Строительная стоимость их выше, но меньше эксплуатационные затраты.

 

 

Схемы водоснабжения различного назначения

где 1 - водозаборные сооружения. 2 - НС2.

Расчетные расходы воды

Проект системы водоснабжения разрабатывается с учетом имеющегося водопотребления и перспективы развития. Обычно первая очередь строительства… Для определения расчетных расходов необходимо знать количество потребителей и…  

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления

Эти нормы включают водопотребление в жилых и общественных зданиях на самые различные нужды. Зависят от климатических условий, степени… Нормы водопотребления определены на основе опыта эксплуатации существующих… В районах с централизованным горячим водоснабжением считается, что 40% этой нормы водопотребления потребляется в виде…

Нормы водопотребления на производственные нужды

 

 

Определяются на основе технологических расчетов. Если таких расчетов нет, то по укрупненным удельным нормам расхода воды на единицу продукции. Например, на предприятиях, выпускающих синтетический каучук норма расхода воды 600-1000 м³ на тонну каучука.

 

Расход воды на полив

 

Принимается в зависимости от способа полива и от характера поливаемых территорий. При отсутствии точных данных о характере поливаемых территорий допускается принимать расход воды на полив 50-90 л. на человека.

 

 

Расход воды на нужды местной промышленности

 

Разрешается принимать размером 10-20 % от расхода на хозяйственно-питьевые нужды.

 

 

Расход воды на пожаротушение

Противопожарный водопровод, как правило, объединяется с технологическим, либо с хозяйственно-питьевым. Наружное пожаротушение зданий осуществляется… Расчетное количество одновременных пожаров в городе назначается в зависимости… Расход на пожаротушение промышленных предприятий назначается в соответствии с категорией пожарной опасности…

Для населенных пунктов и отдельных зданий допускается принимать наружное противопожарное водоснабжение из специальных резервуаров, в которых хранится запас воды, необходимый для расчетного времени тушения пожаров. Это в общем случае 3 часа, а для зданий с повышенной огнестойкостью 2 часа.

Подача расчетного расхода воды на пожаротушение должна быть обеспечена при наибольшем водопотреблении на все другие нужды (в час максимального водопотребления).

Режим водопотребления

Для промышленных предприятий график водопотребления можно составить с достаточно высокой точностью на основе технологических данных и данных о… Для населения составить такой график очень сложно т.к. на него влияют… Режим водопотребления города характеризуется коэффициентом часовой неравномерности.

Режим водопотребления города

  Расчетные расходы воды населением в сутки наибольшего водопотребления…  

Взаимосвязь работы некоторых сооружений водоснабжения

 

 

WРЧВ + WВБ = const

 

где W_РЧВ- объем резервуара чистой воды;

W_ВБ- минимальный объем водонапорного бака

 

Манипулируя режимом работы НС мы можем изменять значения W_ВБ и W_РЧВ.

При назначении режима работы НС-II следует стремиться к минимизации W_ВБ, хотя это ведет к увеличению W_РЧВ, но по экономическим соображениям это целесообразно, т.е. выгодно.

Полный объем водонапорного бака определяется как сумма регулирующего объема W_рег, определенного на основе анализа графика водопотребления и НС-II (таблица 2) и пожарного запаса воды W_пож.

 

W _ВБ = W_рег.+ W_пож

Пожарный запас должен быть достаточен для тушения рассчитанного количества пожара с расчетной интенсивностью (по СНиП) в течение 10 минут, считается что 10 минут – время достаточное для сообщения на НС-II и включения пожарного насоса.

Подбирается стандартный бак.

 

 

Проектирование водопроводной сети

Водопроводная сеть должна обеспечивать бесперебойную подачу воды всем потребителям с необходимыми напорами и расчетными расходами. По характеру своей работы различают: - магистральная сеть

Типы сетей

1. Тупиковые сети – представляют собой систему несвязанных между собой магистралей. Это самая дешевая схема водоснабжения, так как минимум погонаж…  

Основные правила трассировки сети.

1. Главные магистральные линии необходимо направлять от точки питания сети к наиболее крупным потребителям и водонапорной башне (ВБ). 2. Число таких магистральных линий должно быть не менее двух, для обеспечения… 3. Для возможности перераспределения потоков между магистралями через 600-800 метров предусмотрены перемычки.

Расчетные случаи работы системы водоснабжения

1. Максимальный часовой расход в сутки максимального водопотребления – наибольшая нагрузка на трубопроводы. По этому расчетному случаю назначают… 2. Минимальный часовой расход в сутки максимального водопотребления. В этот час происходит заполнение бака башни. Имеют место максимальные напоры в сети. По этому расчетному случаю…

Расчет водопроводной сети

Подготовка расчетной схемы   Расчетная схема – это упрощенная, но максимально приближенная к действительности схема разбора воды из сети в…

Гидравлический расчет

 

Гидравлический расчет разветвленных тупиковых сетей.

Возможны два варианта постановки задачи расчета:     по заданным свободным напорам в диктующей точке…  

Гидравлический расчет кольцевой сети

Общее математическое решение задачи сводится к решению системы уравнений в которой число неизвестных в 2 раза больше числа участков. В систему… 1. Уравнение баланса потерь напора в кольцах по второму закону Киргоффа.

Увязка сети

где S- гидравлическая характеристика участка А- гидравлическая характеристика трубы

Увязка по методу Лобачева-Кросса.

Все кольца рассматриваются независимыми друг от друга. Поправочные расходы ∆q вводятся одновременно во все кольца. Расчет ведется в табличной форме. Это самый простой метод.

 

Увязка по методу Андрияшева.

    Положительные стороны: задача может быть решена быстрее.

Подготовка к расчету сети на ЭВМ.

 

Определение основных параметров водонапорной башни и насоса

Башня в начале сети

При графическом решении этой задачи строится профиль, включающий в себя следующие узлы: 1) точка питания , 2) точка в которой подсоединена… Выбираем масштаб самостоятельно и строим профиль по земле.  

Схема с контррезервуаром

Отметка дна бака определяется

Напор насоса НС-2, необходимый для заполнения бака водой( на час минимального водопотребления)

 

Требуемый напор пожарного насоса, м

 

 

А – диктующая точка на час max.

Б – диктующая точка при пожаре.

 

По полученному значению Н_нас и Q подбираем марку насоса.

Расчет переключений на водоводе

  где L – общая длина водовода, м;

Устройство водопроводной сети

1.Они должны быть прочными и выдержать внутренние и внешние нагрузки. 2.Должны быть герметичными. 3.Иметь гладкую внутреннюю поверхность, для уменьшения потерь напора.

Чугунные трубы

При заделке стыка вначале производится его конопатка на 2/3 длины жгутом смоленой или битуминизированной пряди. Этот слой обеспечивает гидроизоляцию стыка.  

Стальные трубы

Для защиты от коррозии наружную поверхность труб покрывают битумной изоляцией. Почвенная коррозия обуславливается разрушающим действием на металл… Также используется способ защиты труб от коррозии, основанный на…    

Пластмассовые трубы

В водоснабжении используют трубы из полиэтилена, повышенного и пониженного (ПВП, ПНП) и из винилпласта (ВП). ПВП до 10 атм. ПНП, ВП – до 2,5 атм.

Соединение труб производится сваркой и склеиванием.

Достоинства пластмассовых труб: коррозийная стойкость, гладкая внутренняя поверхность, малая масса, эластичность, малая стоимость.

Недостатки: повышенный коэффициент линейного расширения, подверженность тепловому и световому старению.

 

Асбестоцементные трубы

Для ВТ-12 используют чугунные муфты.      

Железобетонные трубы

ТН-50-1 (15 атм) ЦТН-100-2 (10 атм) Ц – если труба изготовлена путем центрифуги – ровная.

Выбор типа труб

Стальные - в случаях, когда трубы подвергаются воздействию динамических нагрузок или деформации, или на особо ответственных участках (дюкеры,… Чугунные трубы могут использоваться в пределах населенных пунктов и других…     Конструирование сети

Конструктивные решения переходов через железнодорожные пути

  Переход под железной дорогой – самостоятельный ремонтный участок, должны быть…    

Дюкеры

Устраиваются при пересечении рек и оврагов во избежание вымывания грунта из-под трубы, ее верх располагают на 0,5 м ниже дна реки. А на судоходных реках в пределах фарватера на 1 м ниже. Дюкер также укладывают из стальных труб с усиленной изоляцией. Число ниток не менее 2. Расстояние между нитками не менее 1,5 м в свету. При аварийном отключении одной нитки оставшиеся должны обеспечить пропуск 100% расчетного расхода. Угол наклона восходящих частей дюкера не больше 20 градусов к горизонту. По обе стороны дюкера устраиваются колодцы с переключениями, запорной арматурой и выпусками. Люки колодцев должны быть на 0,5 м выше максимального уровня воды в реке с 5% обеспеченностью (вода поднимается раз в 20 лет).

 

 

Арматура на водопроводной сети

      1. корпус;

Водоразборная арматура на сети

   

Гидроколонна для заправки паровоза

1. подводящая труба 2. противоударный воздушный колпак

Предохранительная арматура на сети.

1. гидравлический удар при внезапной остановке насоса. При этом вода по инерции некоторое время продолжает движение и давление в трубопроводе после… Затем вода начинает двигаться в обратном направлении, возникает 2 волна…  

Упоры

Устраиваются в местах поворота трубопровода, предназначены для продольных сил, обусловленных гидростатическим давлением. На трубопроводах, стыки которые способны воспринимать продольные нагрузки – стальные трубопроводы, упоры устраиваются при угле поворота 30% и более. На трубопроводах, стыки которых не способны принимать продольные нагрузки (раструбные соединения и муфтовые – чугунно, асбестоцементные), упоры устраиваются при угле поворота 10 градусов и более.

 

Регулирующие емкости на водопроводной сети

    Водонапорные башни (ВБ)

Башни-колонны

   

Напорные резервуары

   

Расчет емкости бака

Регулирующий объем определяется сопоставлением графиков подачи воды и графика водоразбора. Если таких графиков нет, то СНиП разрешает считать объем…  

Пневматические водонапорные установки

  На железной дороге нашли применение гидропневматические регуляторы…  

Особенности водоснабжения в условиях севера

1. Вода в трубопроводе остывает до 0 градусов. 2. Замерзает талик вокруг трубы и на внутренней поверхности трубы образуется… 3. Толщина слоя льда в трубе увеличивается и образуются пробки (места, где сечение трубы перемерзло полностью).

Классификация способов защиты систем водоснабжения от замерзания

I Уменьшение теплопотерь воды

1. обеспечение положительной температуры окружающей среды

2. уменьшение теплопотерь трубопровода (Q)

II Восполнение теплосодержания воды

1.за счет увеличения скорости и использования энергии трения

2. подогрев воды

3. сброс воды.

 

 

Уменьшение теплопотерь воды

  tн, tк – температуры в начале и конце водопровода