Для того, чтобы проектируемая сеть обеспечила пропуск необходимого количества воды при любых возможных ситуациях, она рассчитывается на наиболее напряженные режимы работы, определяемые по [1, п. 4.11].

Основным расчетным режимом является работа сети в час наибольшего водопотребления города в целом, который определяется по таблице 1.

Расходы воды каждого из районов и предприятия города, подача воды насосами и поступление её из башни в этот час являются исходными данными для этого расчетного случая.

Для сети с контррезервуаром расчетным режимом является также работа сети в час максимального транзита воды в башню. Он наблюдается обычно в час минимального водопотребления и определен по наибольшему притоку в бак.

Эти расчетные случаи являются основными, кроме них сеть подвергаем еще ряду проверочных расчетов.

Во-первых, проверяется способность сети пропустить в «час max» дополнительный пожарный расход (час пожара). Точками возникновения пожара в городе являются наиболее удаленные от начала сети и высоко расположенные точки – это две точки, расположенные во втором районе, а точнее в его верхней правой части, а третья точка расположена на промышленном предприятии. Полный расход на тушение пожара подает насосная станция второго подъема, т. к. башня опорожняется в первые 10 минут пожара, его определяем по формуле:

                                           (20)

где Q_ч.max – общий расход по городу в час максимального водопотребления без учета поливочных и душевых расходов на предприятии, если таковые имеются в этот час, м³/ч;

q_пож – расход воды на тушение расчетного числа пожаров в городе, q_пож =80 л/с.

Во-вторых, проверяется пропускная способность сети при аварии на одном из магистральных участков (час аварии). В этом случае сеть должна пропускать 70 процентов максимального часового расхода города, [1, п. 8.6].

Все расходы для расчетных случаев выражаем в л/с и сводим в таблицу 2.

При этом расходы воды в общественных, коммунальных, промышленных предприятиях, пожарные расходы учитываем как сосредоточенные отборы. Расходы воды в жилых зданиях и поливочные расходы в населенном пункте считаем равномерно-распределенными по всей длине магистральной сети.

Равномерно-распределенный расход q_р-р, л/с, определяется по формуле

q_р-р =q_общ – ∑q_соср                                          (21)

где q_общ – общий расход по городу, л/с;

∑q_соср – суммарный сосредоточенный расход, л/с.

Таблица 2 – Таблица расчетных режимов работы сети

Подготовка сети к гидравлическому расчету

Подготовка сети к гидравлическому расчету производиv в следующей последовательности:

1. Вычерчиваем трассу сети, нанесенную на генплане, в виде схемы (рисунок 4) с указанием точки присоединения водоводов и места подключения башни к сети.

Рисунок 1 – Трасса сети

2. Разбиваем сеть на расчетные участки, проставляем номера расчетных точек. Границами участков являются узлы и точки ответвления сосредоточенных расходов. Проставляем длины каждого участка. Вычисляем общую длину участков сети ∑ l и для каждого района определяем удельные расходы по формуле

                                              (22)

где ∑ l ₁ = 520×2+590×2+620×6=5940 м,

∑ l ₂ = 640+780+310×2+520=2560 м.

При прохождении линии по границе районов в каждом из них учитываем половину её фактической длины. Участки магистральных линий, проходящие по незастроенной территории, не учитываем, а участки с односторонним отбором воды принимаем половину действительной длины.

3. По удельным расходам определяем путевые расходы для каждого расчетного участка сети:

                                                   (23)

где l – длина расчетного участка, м.

Определение путевых расходов приведено в таблице 3.

Таблица 3 – Путевые расходы

4. Путевые расходы приводим к узловым. Узловой отбор равен полусумме путевых расходов участков, примыкающих к этому узлу. Если в данном узле присутствует сосредоточенный отбор, то прибавляем его к узловому. Расчет выполняем в таблице 4.

Таблица 4 – Узловые расходы

Проверяем правильность вычислений по равенству

∑q_узл = q_общ,                                              (24)

Значения узловых расходов для каждого расчетного случая наносим на расчетную схему (рисунки 5, 6, 7). Узловой расход изображен стрелкой, исходящей из данного узла.

Рисунок 2 – Предварительное потокораспределение для часа максимального водопотребления

Рисунок 3 – Предварительное потокораспределение для часа транзита

5. Намечаем направление движения воды в сети и осуществляем предварительное потокораспределение для каждого расчетного случая.

При выборе направления потоков при известных источниках питания и величинах узловых расходов стремимся к тому, чтобы подвод воды к каждой узловой точке происходил кратчайшим путем, и чтобы основные магистрали были загружены примерно одинаково. Это гарантирует оптимальную пропускную способность сети при аварии на любом участке.

При распределении потоков в каждой узловой точке проверяем материальный баланс приходящих и уходящих расходов, то есть ∑q = 0. При этом транзитные расходы, приходящие к узлу, считаем положительными, а выходящие и общий узловой отбор – отрицательными.

Расчетные расходы по перемычкам назначаем меньшими, чем по основным магистралям, так как перемычки не участвуют в транспортировке транзитных расходов, а предназначены лишь для перераспределения их между магистралями в случае аварии магистрального участка и при пожаре.

Предварительно намеченные расходы для каждого расчетного случая на участках занесены на рисунках 5, 6, 7.

6. Определяется материал и диаметр трубопроводов.

В соответствии с требованиями [1, п. 8.21] для напорных сетей и водоводов применяем неметаллические трубы (пластмассовые).

Диаметры труб участков сети определяем по расчетным расходам и экономическим скоростям. Так как расчетные расходы различны для расчетных случаев работы сети, то при определении диаметра принимаем наибольшее значение расхода из принятых расчетных случаев (без учета поверочных случаев).

Приняв соответствующий экономический фактор, исходя из географического положения населенного пункта (Сибирь), (Э = 0,5) по таблице предельных расходов [7, таблица 12], назначаем диаметры участков сета. При определении диаметра перемычек их назначаем на 1–2 сортамента меньше диаметров соединяемых магистралей.

Принятый диаметр трубопроводов проверяем на пропуск пожарного расхода этого участка, имея ввиду, что скорости более 2,0 -2,5 м/с нежелательны, вследствие больших потерь напора на участках.

Определение диаметров водоводов производим аналогично при условии, что число ниток водоводов должно быть не менее двух для надежной работы водоводов.

Результаты подбора диаметров сведены в таблице 5.

Таблица 5 – Определение диаметров