Водопроводная сеть города состоит из магистральной и распределительной сетей. Диаметры трубопроводов магистральной сети определяют гидравлическим расчетом, а диаметры труб распределительной сети - по величине расхода воды на тушение одного наружного пожара.

Водопроводные сети города следует проектировать кольцевыми для повышения надежности подачи воды потребителям в случае аварийной ситуации. Прокладка тупиковых (разветвленных) линий может применяться только в небольших насе­ленных пунктах (до 10 тыс. жителей) и на объектах, допус­кающих перерыв в подаче воды на период ликвидации аварии. Минимальный диаметр участка магистральной сети должен быть больше или равен диаметру распределительной сети, но не менее 100 мм.

После подсчета характерных расчетных расходов воды при различных режимах ее работы от насосной станции II подъема до начала водопроводной сети выбирают место расположения водонапорной башни, т.е. самую высокую отметку водоснабжаемой территории.

Трассировка магистральной сети выполняется с таким рас­четом, чтобы вода подавалась ко всем основным потребите­лям кратчайшим путем. Основные магистрали соединяются перемычками, в результате чего схема сети получается коль­цевой, как правило, имеющей удлиненную форму, вытянутую в направлении основного потока воды.

Пересечение двух и более линий сети образуют узлы.

Нумеруют узлы и определяют по генеральному плану дли­ны всех участков сети. Длину участка рекомендуется прини­мать 400... 800 м.

Гидравлический расчет кольцевой магистральной сети производят в такой последовательности:

1. Составляют расчетную схему подачи и отбора воды.

2. Выполняют предварительное потокораспределение (распределение расходов воды по участкам сети).

3. Определяют экономичные (экономически наивыгоднейшие) диаметры труб участков сети.

4. Определяют потери напора на участках сети и величины невязок в кольцах.

5. Производят увязку сети.

Гидравлический расчет магистральной сети производят для всех расчетных случаев работы сети. Расчет максимального водоразбора рекомендуется производить по методу М.М. Андрияшева.

Местоположение водозаборных сооружений (артезианская скважина) у нас задано. Насосную станцию первого подъема совмещаем со скважиной. Очистные сооружения, резервуары чистой воды и насосную станцию второго подъема располагаем в непосредственной близости от насосной станции первого подъема. Водонапорную башню устанавливаем в начале магистральной водопроводной сети, желательно на высоких отметках местности.

На план населенного пункта наносим трассу магистральной сети и обозначаем местоположение водопроводных сооружений (рис.4).

Сосредоточенные отборы воды из магистральной сети на нужды общественных зданий и промышленного предприятия намечаем на перекрестках улиц в непосредственной близости от них.

Магистральное кольцо разбиваем на расчетные участки, узловые точки которых устанавливаем в местах сосредоточенного отбора воды из сети и на перекрестках улиц, но не более чем через 400…600 метров. Узловые точки нумеруем по часовой стрелке, начиная с водонапорной башни.

Намечаем направление движения воды в магистральной сети и назначаем точку встречи потоков (диктующую точку). Как правило, это будет узловая точка наиболее отдаленная от начала сети. В нашем случае такой точкой будет узел 6.

Рисунок 4 Размещение на плане трассы магистральной водопроводной сети.

1-очистные сооружения; 2-насосная станция первого подъема; 3-насосная станция второго подъема; 4-резервуары чистой воды; 5-водонапорная башня.

4.2 Расчет на случай максимального водоразбора

4.2.1 Расчетная схема подачи и отбора воды.

Потребление воды жилым сектором в городских водопроводах обычно принимают по упрощенной схеме, которая условно допускает, что отбор воды в жилые здания происходит равномерно по длине сети. Тогда количество воды, отбираемое на каждом расчетном участке, будет пропорционально его длине и наличию жилой застройки. Оба эти фактора учитывает так называемая «условная длина» участка. При отсутствии жилой застройки условную длину участка принимают равной нулю. Если жилая застройка имеется только с одной стороны участка, то условную длину участка принимают равной геометрической длине этого участка. Если жилая застройка имеется с двух сторон от участка, то условную длину участка принимают равной удвоенной геометрической длине этого участка.

Исходя из вышеизложенных допущений, можно вычислить удельный путевой расход воды, т.е. расход воды, отбираемый с единицы условной длины магистральной сети:

q_уд = Q_нас / SL _усл. , л/с на 1 погонный метр,

где Q_нас^. – расчетный расход воды жилого сектора населенного пункта;

SL _усл. – сумма условных длин всех участков магистральной водопроводной сети.

Расход воды, забираемый на нужды жилого сектора на каждом конкретном участке, носит название путевого расхода воды. Путевые расходы воды определяем по формуле:

q_пут. = q_уд L_усл. , л/с

где L_усл. – условная длина участков сети.

Отбор воды из магистральной сети в общественные здания и промышленные предприятия осуществляют из конкретных узлов сети. Такие отборы называют сосредоточенными отборами, а расходы воды – сосредоточенными расходами воды. Перенесем в виде схемы с рис.5 трассу магистральной водопроводной сети с основными сооружениями. На этой схеме для двух расчетных режимов работы системы укажем все расчетные отборы воды из сети (табл.2), кроме жилого сектора. Отбор воды на тушение пожаров наметим в самой неблагоприятной точке. Такой точкой будет наиболее удаленный узел сети – узел 6.

Полученная схема представлена на рисунке 5.

Рисунок 5. Расчетная схема магистральной водопроводной сети (сосредоточенные расходы воды): а – режим максимального водопотребления; б – то же, при тушении пожаров.

Для удобства ведения расчетов путевые расходы воды также заменяют сосредоточенными, т.е. условно считают, что половину путевого расхода забирают в начале участка, а половину в конце. Эти фиктивные сосредоточенные расходы воды называют условными узловыми расходами воды.

Q^m_у.узл. = 0,5∑q_пут.

Результаты вычислений заносим в табл.4 и представляем в виде расчетной схемы на рис.6.

После вычисления узловых водоотборов производим предварительное (в первом приближении) потокораспределение по участкам магистральной сети. Направление потоков в кольце задаем согласно схеме. Точку встречи потоков намечаем в узле 6, как наиболее удаленном от начала сети. В дальнейшем этот узел будем именовать диктующим узлом.

При определении расчетных расходов воды по участкам сети следует руководствоваться следующим положением:

- для всех узлов сети должно выполняться условие (первый закон Кирхгофа):

SQ _i = 0

Количество воды, приходящее в узел, должно быть равно количеству воды, выходящему из этого узла.

Расчетные расходы воды по участкам сети будем определять, двигаясь от диктующего узла к началу сети. Предварительно выпишем на расчетную схему значения расчетных узловых расходов. В соответствии с первым законом Кирхгофа расход воды, забираемый из узла, равен сумме расходов воды, поступающих в узел.

Таблица 4. Определение расчетных узловых расходов для режимов максимального часового водоразбора и максимального часового водоразбора с пожаротушением в сутки максимального водопотребления

Рисунок 6 Расчетная схема магистральной водопроводной сети (расчетные узловые расходы воды): а – режим максимального водопотребления; б – то же, при тушении пожаров.

Будем считать, что половина расчетного узлового расхода, забираемого в диктующей точке, приходит по участку 5-6 и половина по участку 6-7. Двигаясь от диктующего узла к началу сети, расчетные расходы воды на каждом участке получаем как сумму транзитного расхода, уходящего в последующий участок, и расчетного узлового расхода в концевом узле данного участка. Полученные в первом приближении значения расчетных расходов по участкам сети записываем на расчетную схему (рис.7).

Рисунок 7 Расчетная схема магистральной водопроводной сети (расчетные узловые расходы воды и расчетные расходы воды по участкам сети): а – режим максимального водопотребления; б – то же, при тушении пожаров.