Расчетная схема отбора воды

Произведя начертание водопроводной сети в плане в соответствии с геометрическими параметрами, намечают места и значения подач и отборов воды в отдельных узлах сети. На основании графика водопотребления и режима работы водопитателей (насосных станций) устанавливают поступающие в сеть расходы воды. Действительная картина отбора воды из сети может быть представлена лишь для объектов с небольшим числом потребителей.

Вследствие того что число точек отбора воды из сети городского водопровода (число домовых ответвлений) очень велико и режим отбора воды в них разнообразен, учесть при расчете сети действительную картину водоразбора практически невозможно. Поэтому при гидравлическом расчете сети применяется упрощенная условная схема отбора воды, наиболее близко соответствующая вероятной картине разбора питьевой воды из сети.

Рассмотрим один из участков распределительной сети, представленный на рисунке ниже.

Под участком сети подразумевается линия, ограниченная двумя узлами сети. Между точками А и I в отдельных местах отбора наблюдаются различные расходы q_i Это же характерно и для всех остальных участков распределительной сети А-Б. Линия А-Б может питать водой не только вводы, но и присоединяемые к ней распределительные линии.

Упрощенная схема предусматривает, что подаваемая в сеть вода расходуется равномерно по ее длине. Расход, приходящийся на единицу длины сети, называется удельным расходом, В сумму равномерно распределенных расходов не включаются большие сосредоточенные расходы, к которым относятся расходы воды отдельных крупных предприятий и противопожарные расходы.

Удельный расход q_yд определяют по формуле: q_yд = (Q - Q_соср) / ∑l

где Q — общий расход воды, отдаваемый сетью, л/с; Q_cocp — сосредоточенные расходы на производственные нужды крупных предприятий, противопожарные расходы, л/с; ∑l — суммарная длина линий, разводящих воду, м.

В сумму длин ∑l не входят длины линий водоводов и сетей, проходящих по незастроенной территории, которые не отдают воду потребителям по пути. Удельный расход меняется с изменением режима водопотребления и плотности населения.

Необходимо подчеркнуть, что одним из недостатков разбивки расхода пропорционально длинам линий является то. что длина линии еще не определяет число снабжаемых водой жителей и, следовательно, количество отдаваемой воды. При одной и той же длине линии могут снабжать водой различную площадь и различное число жителей. Уточнить расчет можно, если удельный расход определять не на единицу длины сети, а на единицу площади снабжаемой водой территории кварталов населенного пункта.

Если всю водопроводную сеть разбить на участки, то суммарный равномерно распределенный расход будет равен сумме расходов по всем участкам. Расход воды, отдаваемый каждым участком, называется путевым расходом. Он определяется по формуле: Q_п = q_yдl

Сумма всех путевых и сосредоточенных расходов равна полному расходу Q в расчетный момент времени.

По каждому участку сети, кроме путевого расхода Q_п, пропускается транзитный расход Q_тр, необходимый для питания последующих участков. При этом расход в начале участка составляет Q_п+ Q_тр, а в конце — Q_тр. Транзитный расход постоянен для рассматриваемого участка. На рисунке ниже показано графическое изображение этих расходов на участке сети длиной l м.

Схема отбора воды из сети и распределения расходов по длине участка

Расчетный расход Q_р участка, имеющего путевой расход Q_пут и транзитный Q_тр, может быть вычислен по формуле Дюпюи: Q_р = Q_тр +αQ_пут , где а — коэффициент, зависящий от соотношения транзитного и путевого расходов участка и изменяющийся от 0,5 до 0,58.

В практике расчета коэффициент а принимают равным 0,5. Тогда: Q_р = Q_тр +0,5Q_пут

Путевые расходы для удобства расчетов заменяют узловыми расходами. Пусть некоторый участок имеет путевой расход (Q_пут)_n. Транзитный расход на предыдущем (п-1) - м участке равен сумме путевого и транзитного расходов данного n-го участка: (Q_тр)_n-1 = (Q_тр)_n + (Q_пут)_n

Те же расчетные расходы будут получены, если разбить путевой расход (Q_пут)_n пополам и отнести 0,5(Q_пут)_n в начальную и конечную точки рассматриваемого участка. При такой схеме отдачи расчетный расход данного участка будет таким же: (Q_р)_n = (Q_тр)_n + 0,5(Q_пут)_n

Отбор воды в любом узле сети может быть определен по формуле q = 0,5∑Q_пут т.е. сосредоточенный отбор в узле сети равен половине суммы путевых расходов всех участков, примыкающих к данному узлу. При этом расчетные расходы участков равны их транзитным расходам. Последние определяют в соответствии с предварительным потокораспределением воды по линиям сети.

Следующим упрощением схемы отбора воды является отсутствие учета влияния на отбор давления в сети. В реальности всякое изменение давления в различных точках системы приводит к изменению отбора, а изменение расхода, в свою очередь, приводит к изменению давления.

Схема взаимосвязи между транзитными, путевыми и узловыми расходами

При расчетах водопроводных сетей эту зависимость для большинства потребителей не учитывают, т.е. принимают отборы в виде фиксированных значений. В значительной мере данное предположение оправдывается корректировкой расхода и давления самим потребителем. Если в системе повышается давление, то из водопроводных кранов идет чрезвычайно сильная струя и абонент прикрывает кран. При снижении давления, когда уменьшается расход, он открывает кран в большей мере.

В некоторых случаях нельзя не учитывать влияние давления в системе водоснабжения на отбор воды. Например, нежелательно пренебрегать его влиянием на отборы, которые осуществляются при свободном (нерегулируемом автоматически) изливе воды в регулирующие и запасные емкости городского водопровода и промышленных предприятий. Отборы воды из сети станциями подкачки, пожарными насосами также изменяются при изменении давления в сети.

Отборы воды, для которых при расчете сети необходимо учитывать влияние изменений давления в системе водоподачи и распределения, называются нефиксированными. Для них при расчете системы подачи и распределения должна быть учтена функциональная связь расхода и давления.

Необходимо подчеркнуть особенности отдачи воды, связанные с утечками, которые наблюдаются в системах внутреннего водоснабжения из-за неудовлетворительной работы водоразборной арматуры и возрастают ночью, когда давление в сети повышается из-за снижения общего водопотребления. Утечки сильно влияют на коэффициент неравномерности водопотребления в течение суток в сторону снижения.