Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный университет

имени М.В. Ломоносова»

С.В.Посыпанов

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ

НАРУЖНЫХ ВОДОПРОВОДОВ

Учебно-методическое пособие

Архангельск

2014

2

УДК 628.1

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом Северного (Арктического) федерального университета

имени М.В. Ломоносова

Рецензенты:

А.Н.Вихарев, зам. директора по учебной работе Института нефти и газа САФУ,

кандидат технических наук, доцент;

А.Л.Шепелев, доцент кафедры строительного производства Института

строительства и архитектуры САФУ кандидат технических наук, доцент;

В.Л.Рымашевский, доцент кафедры водного транспорта леса и гидравлики

Лесотехнического института САФУ кандидат технических наук, доцент;

Н.С.Главатских, доцент кафедры водного транспорта леса и гидравлики

Лесотехнического института САФУ кандидат технических наук, доцент.

Посыпанов С.В.

Гидравлические расчёты наружных водопроводов: учебно-

методическое пособие: - 2-е изд. перераб. и доп. / С.В.Посыпанов; Сев.

(Арктич.) федер. ун-т им. М.В.Ломоносова - Архангельск: САФУ, 2014. –

57 с.: ил. 11

Приведены методики определения расчетных расходов и

свободных напоров для наружных водопроводов, гидравлического

расчета тупиковых и кольцевых водопроводных сетей, водоводов. Даны

рекомендации по увязке кольцевых водопроводных сетей с помощью

ЭВМ. Приведена информация по устройству наружных водопроводных

сетей. Представлена необходимая справочная информация. Даны

примеры гидравлического расчета тупиковых и кольцевых

водопроводных сетей.

Предназначено для студентов направления подготовки 270800.62

- «Строительство» дневной и заочной форм обучения.

УДК 628.1

© Посыпанов С.В.

© Северный (Арктический)

федеральный университет

им. М.В. Ломоносова, 2014

3

Введение

Данное пособие предназначено для оказания методической помощи

студентам при выполнении расчетных работ «Определение расчетных расходов

и свободных напоров для наружного водопровода», «Гидравлический расчет

тупиковой наружной водопроводной сети», «Гидравлический расчет кольцевой

наружной водопроводной сети и водоводов» по дисциплине «Водоснабжение и

водоотведение с основами гидравлики». В ходе выполнения этих заданий

студенты закрепляют и углубляют знания, полученные на лекциях по темам

«Системы и схемы водоснабжения», «Нормы и режимы водопотребления»,

«Расчетные расходы и свободные напоры в наружных водопроводах»,

«Устройство наружных водопроводных сетей», «Гидравлические расчеты

тупиковых и кольцевых наружных водопроводных сетей, водоводов». Кроме

того студенты получают практические навыки по выполнению соответствующих

расчетов, в том числе с применением ЭВМ, использованию нормативной

информации.

В брошюре приведены исходные данные по двадцати трем вариантам

для упомянутых расчетных работ. Данные двадцать третьего варианта

использованы в приведенных примерах гидравлического расчета тупиковых и

кольцевых наружных водопроводных сетей. Обеспечена возможность

выполнения всех трех работ во взаимной связи, когда результаты одной из них

являются исходными данными для других, и независимо друг от друга.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

На рис. 1.1. приведена схема системы водоснабжения населенного

пункта, территория которого разделена на два района: жилой и промышленный.

В жилом районе предусмотрена кольцевая (замкнутая) водопроводная

сеть, через которую предполагается подача воды ко всем объектам (жилым

домам, учреждениям, предприятиям), находящимся на указанной территории,

как на хозяйственно-питьевые нужды, так и на пожаротушение, поливку, для

производственных целей. Распределительные линии сетей на рис. 1.1 не

показаны.

В промышленном районе размещены небольшие производственные

объекты, находящиеся на существенном удалении друг от друга,

3

Ри

с. 1

.1 С

хем

а вод

оп

ро

во

да

нас

елен

но

го п

ун

кта

: 1 –

сооруж

ени

я д

ля з

абора,

очи

стки

и о

без

зараж

иван

ия в

од

ы в

ком

плек

се с

нас

осн

ым

и с

тан

ци

ям

и:

2 –

рек

а; 3

– в

од

овод

ы;

4 –

кольц

евая

вод

оп

ровод

ная

сет

ь;

5 –

туп

иковая

вод

оп

ровод

ная

сет

ь

3

и незначительное количество жилых домов. Численность населения,

проживающего в указанных домах, относительно невелика. В этом районе

предусмотрена разветвленная (тупиковая) водопроводная сеть. Эта сеть

предназначена для подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды к

производственным объектам и жилым домам. Дома будут обеспечиваться

водой с участков 13-14, 14-19, 14-25 (рис. 1.1).

Подача воды на производственные нужды, на пожаротушение и поливку в

промышленном районе предусмотрена из отдельного объединенного

производственно-противопожарного водопровода (на схеме не показан).

Данные о количестве жителей Ni, степени благоустройства Ki и этажности

mi зданий в районах приведены в прил. 1 по вариантам. Индекс i соответствует

номеру района. Номер 1 присвоен жилому району, номер 2 - промышленному.

При определении по прил. 1 степени благоустройства зданий по районам

следует иметь в виду, что Ki = 1 соответствует застройка зданиями,

оборудованными внутренним водопроводом и канализацией без ванн, Ki = 2 - с

ванными и местными водонагревателями, Ki = 3 - с централизованным горячим

водоснабжением. Также в прил. 1 приведены данные для жилого района о

площадях усовершенствованных покрытий проездов Fпр. и городских зеленых

насаждений Fн. С учетом климатических условий предполагается в сутки одна

поливка усовершенствованных покрытий проездов механизированным способом

и одна поливка городских зеленых насаждений.

Представленная на рис. 1.1. схема является базовой. Схему своего

варианта студент получает, используя данные прил. 2, где приведены длины

участков l . Участки, длины которых в прил. 2 не указаны (в данных стоят

прочерки), из схемы исключают. В результате получают схему своего варианта.

Если в варианте схемы у точки 1 отсутствуют оба ответвления (1-2 и 1-9),

то следует считать, что водовод продолжается до точки 6.

Сведения о геодезических отметках z узловых точек сетей, требуемых

сосредоточенных расходах Q и свободных напорах Нсв.з в узловых точках

приведены, соответственно, в прил. 3, 4 и 5.

Сосредоточенные расходы воды Q и свободные напоры Нсв.з, которые

следует обеспечить в соответствующих точках, отражают потребности

предприятий. Нужды, на которые используется вода на предприятиях районов из

данного водопровода, указаны выше.

В случаях наличия на полученной схеме точек, в которых отсутствуют

ответвления и геодезические отметки которых, а также соответствующие

4

сосредоточенные расходы и напоры в исходных данных не указаны, следует

смежные участки, разделенные этими точками, при расчетах объединить в один.

Данные о удельных путевых расходах q0i на участках сетей районов,

приведенные в прил. 6, используют лишь в случаях, когда задачи 2, 3 (см. далее),

решают без предварительного решения задачи 1 (по указанию преподавателя). В

этих случаях данные прил. 1 не используют.

Если используемые в ходе решения задач нормативные величины

приведены в виде диапазона значений (в табл. СНиП, пособия), то при

выполнении данной учебной работы следует принимать среднее значение из

соответствующего диапазона.

Задача 1. Определить для данного водопровода расчетные расходы воды

и свободные напоры.

Задача 2. Выполнить гидравлический расчет тупиковой (разветвленной)

водопроводной сети.

Задача 3. Выполнить гидравлический расчет кольцевой (замкнутой)

водопроводной сети и водоводов.

Более подробная информация о параметрах, которые необходимо

определить при решении перечисленных задач, приведена в соответствующих

разделах и подразделах.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ И СВОБОДНЫХ

НАПОРОВ ДЛЯ НАРУЖНЫХ ВОДОПРОВОДОВ

При проектировании наружных водопроводов в общем случае учитывают

потребность воды на хозяйственно-питьевые нужды, поливочные,

противопожарные и производственные.

2.1. Расчетные расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды

Расчетный (средний за год) суточный расход воды Qсут.m, м3/сут. на

хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте определяют по формуле [1]

n

i

жiжimсут NqQ1

. ,001,0 (2.1)

где n - количество районов в населенном пункте с различной степенью благоустройства

зданий;

5

i - порядковый номер района;

Nжi - расчетное число жителей в районе i;

q жi - норма хозяйственно-питьевого водопотребления для i -того района, принимается

по табл. 1 [1] или по табл. 2.1 пособия.

Таблица 2.1

Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды

Степень благоустройства районов

жилой застройки

Удельное хозяйственно-питьевое

водопотребление в населенных

пунктах на одного жителя

среднесуточное (за год), л/сут.

Застройка зданиями, оборудованными

внутренним водопроводом и канализацией:

без ванн 125…160

с ванными и местными водонагревателями 160…230

с централизованным горячим водоснабжением 230…350

Примечания: 1. Для районов застройки зданиями с водопользованием из

водоразборных колонок удельное среднесуточное (за год) водопотребление на

одного жителя следует принимать 30…50 л/сут.

2. Выбор удельного водопотребления в пределах, указанных в табл. 2.1, должен

производиться в зависимости от климатических условий, мощности источника

водоснабжения и качества воды, степени благоустройства, этажности застройки и

местных условий.

Расчетные расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды в сутки

наибольшего и наименьшего водопотребления Q сут.max, Q сут.min, м3/сут., находят

по выражениям

Qсут.max=Ксут..maxQ сут.m; (2.2)

Q сут.min=К сут.min Q сут.m, (2.3)

где Ксут..max и Ксут.min - максимальный и минимальный коэффициенты суточной

неравномерности водопотребления, учитывающие уклад

жизни населения, режим работы предприятий, степень

благоустройства зданий, изменение водопотреблении по

сезонам года и дням недели. Эти коэффициенты

принимают равными: Ксут..max= 1.1...1.3; Ксут.min = 0,7...0,9.

6

Расчетные расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды в часы

наибольшего и наименьшего водопотребления q ч.max, q ч.min, м3/ч, определяют по

формулам

24

max.

max.max.

сут

чч

QKq ; (2.4)

,24

min.

min.min.

сут

чч

QKq (2.5)

где К ч.max и К ч.min - максимальный и минимальный коэффициенты часовой нерав-

номерности водопотребления.

К ч.max= αmax βmax; (2.6)

К ч.min = αmin βmin, (2.7)

где α - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы

предприятий и другие местные условия, принимают αmax = 1,2...1,4; αmin=

0,4...0,6;

β - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимае-

мый по табл. 2 [1] или по табл. 2.2 пособия.

Таблица 2.2

Значения коэффициентов β max и β min

Ко- Число жителей, тыс. чел.

эф-

фи-

ци-

ент

До

0,1

0,2 0,5 1 1,5 2,5 4 6 10 20 50 100 300 1000

и бо-

лее

β max 4,5 3,5 2,5 2,0 1,8 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,15 1,1 1,05 1,0

β min 0,01 0,02 0,05 0,1 0,1 0,1 0,2 0,25 0,4 0,5 0,6 0,7 0,85 1,0

Примечание: Коэффициент β при определении расходов воды для расчета

сооружений, водоводов и линий сети следует принимать в зависимости от числа

обслуживаемых ими жителей, а при зонном водоснабжении - от числа жителей в

каждой зоне.

Расходование воды на хозяйственно-питьевые нужды и пользование

душами рабочими в период их пребывания на производстве определяют в

зависимости от числа работающих и интенсивности тепловыделения в цехах

[1]. При выполнении полученных заданий следует иметь в виду, что

потребление воды изменяется и в пределах каждого часа. Однако при расчетах

наружных водопроводов этим фактором пренебрегают.

К основным расчетным расходам относят максимальный суточный и

максимальный часовой. Средний за год суточный расход Qсут.m может служить

7

только в качестве общего показателя потребности в воде. Выбор расчетного

расхода определяется целью расчета, видом рассматриваемого сооружения.

Например, при определении необходимого напора на выходе из насосной

станции или высоты водонапорной башни за расчетный принимают

максимальный часовой расход q ч.max, а при определении излишних напоров в

сети в периоды минимального водоотбора - минимальный часовой расход q ч.min.

2.2. Расход воды на поливочные нужды

Расчетный суточный расход воды на поливочные нужды Qсут.пол, м3/сут.,

может быть определен по формуле

,101

..

k

j

jполjjполсут qcFQ (2.8)

где k - количество территорий в населенном пункте с различными покрытиями,

способами их поливки, видами насаждений;

j - порядковый номер территории;

Fj - площадь j-той территории, га;

cj - количество поливок, моек j-той территории в сутки;

qпол.j - удельный расход воды на полив j-той территории, л/м2, определяемый по табл

. 3 [1] или по табл. 2.3 пособия.

Таблица 2.3

Удельные расходы воды на поливку территориии

Назначение воды

Измеритель

Расходы

воды

на поливку,

л/м2

Механизированная мойка усовершенствованных

покрытий проездов и площадей

1 мойка 1,2…1,5

Механизированная поливка усовершенствованных

покрытий проездов и площадей

1 поливка 0,3…0,4

Поливка вручную (из шлангов) усовершенствованных

покрытий тротуаров и проездов

То же 0,4…0,5

Поливка городских зеленых насаждений То же 3…4

Поливка газонов и цветников То же 4…6

Поливка посадок в грунтовых зимних теплицах 1 сутки 15

Поливка посадок в стеллажных зимних и грунтовых

весенних теплицах, парниках всех типов, утепленном

грунте

То же 6

Поливка посадок на приусадебных участках:

овощных культур То же 3…15

плодовых деревьев То же 10…15

8

Примечания: 1. При отсутствии данных о площадях по видам

благоустройства (зеленые насаждения, проезды и т.п.) удельное среднесуточное за

поливочный сезон потребление воды на поливку в расчете на одного жителя следует

принимать 50…90 л/сут. в зависимости от климатических условий, мощности

источника водоснабжения, степени благоустройства населенных пунктов и других

местных условий.

2. Количество поливок надлежит принимать 1-2 в сутки в зависимости от

климатических условий.

Следует исключать водопотребление из сети на поливку территории во

время максимальных отборов воды на другие нужды. Для этого

предусматривают технические решения, позволяющие осуществлять подачу

воды на поливку территории и на заполнение поливочных машин через

специальные регулирующие емкости или через устройства, прекращающие

подачу воды при снижении свободного напора до заданного предела.

2.3. Расход воды на производственные нужды

Расходы воды на производственные нужды промышленных и

сельскохозяйственных предприятий определяют на основании технологических

расчетов. Они могут быть также приближенно определены по укрупненным

удельным нормам расходования воды на единицу продукции в различных

отраслях промышленности (например, на 1 т бумаги - 300 000 л). Указанные

нормы устанавливают на основании опыта эксплуатации и технологических

расчетов. Расчетные расходы воды на производственные нужды принимают в

соответствии с отраслевой технологической документацией.

В выполняемых студентами работах расходы воды на производственные

нужды небольших предприятий, расположенных в жилом районе, учтены в

сосредоточенных расходах, приведенных в исходных данных. В промышленном

районе воду на производственные нужды предприятия получают из отдельного

водопровода.

2.4 Расходы воды на пожаротушение

Общий расход воды на пожаротушение определяют из выражения:

Qпож=Qн.пож+Qв.пож, (2.9)

где Qн.пож , Qв.пож – расходы воды, соответственно, на наружное и внутреннее

пожаротушение.

9

Расход воды на наружное пожаротушение Qн.пож в населенном пункте

находят по формуле:

Qн.пож= xqн.пож, (2.10)

где x – расчетное количество одновременных пожаров в населенном пункте;

qн.пож – расход воды на один пожар в населенном пункте при наружном

пожаротушении.

Данные о количестве одновременных пожаров и расходах на один пожар

представлены в табл. 5 [1] и в табл. 2.4 пособия.

Таблица 2.4

Расходы воды на наружное пожаротушение в населенном пункте на один пожар

Расход воды на наружное пожаротушение

в населенном пункте на один пожар, л/с

застройка зданиями Застройка

Число жителей Расчетное высотой до двух зданиями высотой

в населенном пункте, количество этажей включитель- три этажа и выше

тыс.чел. одновременных но независимо от независимо от

пожаров степени их огне- степени их

огнестойкости огнестойкости

До 1 1 5 10

Свыше 1 до 5 1 10 10

Свыше 5 до 10 1 10 15

Свыше 10 до 25 2 10 15

Свыше 25 до 50 2 20 25

Свыше 50 до 100 2 25 35

Свыше 100 до 200 3 - 40

Свыше 200 до 300 3 - 55

Свыше 300 до 400 3 - 70

Свыше 400 до 500 3 - 80

Свыше 500 до 600 3 - 85

Свыше 600 до 700 3 - 90

Свыше 700 до 800 3 - 95

Свыше 800 до 1000 3 - 100

Примечание: В расчетное количество одновременных пожаров в населенном

пункте включены пожары на промышленных предприятиях, расположенных в пределах

населенного пункта.

Расход воды на внутреннее пожаротушение Qв.пож определяют в

соответствии с [2]. Внутреннее пожаротушение предусматривают в

административных, общественных зданиях, общежитиях и т.д. Жилые здания

высотой до 12 этажей внутренними пожарными системами не оборудуют,

следовательно, для них вода на указанные цели не планируется.

10

В связи с большим объёмом необходимой исходной информации и,

учитывая учебный характер выполняемой работы, расход воды на внутреннее

пожаротушение Qв.пож при выполнении задания рекомендуется принять равным

25% от расхода на наружное пожаротушение Qн.пож.

Так как в промышленном районе в соответствии с условиями заданий вода

как на наружное пожаротушение, так и на внутреннее подается из отдельного

водопровода, определение Qпож осуществляется только по данным жилого

района.

Расчетный расход на пожаротушение должен быть обеспечен при

наибольшем расходе воды на другие нужды за исключением поливочных. На

промышленном предприятии в этом случае не учитываются расходы воды на

прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования, а также на

полив территории и растений в теплицах.

2.5 Свободные напоры для наружных водопроводов

Свободный напор в сети водопровода населенного пункта при

максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здание над

поверхностью земли должен приниматься при одноэтажной застройке не менее

10 м, при большей этажности на каждый этаж следует добавлять 4 м. Свободный

напор в сети противопожарного водопровода низкого давления и в сети

объединенного водопровода, подающего воду на противопожарные нужды, при

пожаротушении должен быть не менее 10 м. Максимальный свободный напор в

наружной сети хозяйственно-питьевого и объединенного водопроводов у

потребителей не должен превышать 60 м. В наружной сети производственного

водопровода свободный напор принимают по технологическим данным.

При выполнении первого задания следует определить свободные напоры

Нсв.i в зависимости от этажности зданий отдельно по каждому району.

Свободные напоры в узловых точках сетей Нсв.з, приведенные в исходных

данных, отражают потребности, в том числе и технологические, предприятий.

При необходимости согласование Нсв.i и Нсв.з осуществляют в ходе выполнения

второго и третьего заданий.

11

3. УСТРОЙСТВО НАРУЖНЫХ ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

3.1 Схемы трассировки наружных водопроводных сетей

Для доставки воды от источников водоснабжения к объектам

обслуживания предназначены водоводы, которые прокладывают, как правило,

не менее, чем в две линии. Через водоводы вода подается в наружную

водопроводную сеть. Наружная водопроводная сеть служит для подачи воды

непосредственно к местам ее потребления, т. е. к зданиям.

По конфигурации в плане наружные водопроводные сети

подразделяются на разветвленные, или тупиковые (рис.1.1) и кольцевые, или

замкнутые. Разветвленные водопроводные сети обычно используют для

обеспечения водой небольших объектов, удаленных друг от друга, при

допущении перерывов в водоснабжении. Кольцевые водопроводные сети

устраивают при необходимости обеспечения бесперебойного водоснабжения.

Кольцевые сети более надежны, так как предполагают двухстороннюю подачу

воды к любому потребителю, но при этом имеют большую протяженность и

поэтому более дороги.

Тупиковые сети наружных водопроводов можно применять: для подачи

воды на производственные нужды – при допустимости перерыва в

водоснабжении на время ликвидации аварии; для подачи воды на хозяйственно-

питьевые нужды – при диаметре труб не свыше 100 мм; для подачи воды на

противопожарные или на хозяйственно-противопожарные нужды независимо от

расхода воды на пожаротушение – при длине линий не более 200 м [1].

В остальных случаях устраивают кольцевые сети.

Из изложенного следует, что в средних и крупных населенных пунктах,

как правило, устраивают кольцевые сети. За редким исключением

противопожарные водопроводы обычно бывают кольцевыми.

В водопроводной сети линии подразделяются на магистральные и

распределительные. Распределительные линии не рассчитываются.

12

3.2 Трубы, применяемые для монтажа наружных водопроводных

сетей

Водопроводные сети состоят из труб, водопроводной арматуры и

смотровых колодцев.

При выборе материала труб следует иметь в виду, что для напорных

водоводов и наружных сетей, как правило, применяют неметаллические трубы

(железобетонные напорные, асбестоцементные напорные, пластмассовые и др.).

Применение чугунных напорных труб допускается для сетей в пределах

населенных пунктов, территорий промышленных и сельскохозяйственных

предприятий. Применение стальных труб допускается: на участках с расчетным

внутренним давлением более 1,5 МПа; для переходов под железными и

автомобильными дорогами, через водные преграды и овраги; в местах

пересечения хозяйственно-питьевого водопровода с сетями водоотведения; при

прокладке трубопроводов по автодорожным и городским мостам, по опорам

эстакад, в туннелях и в других условиях, где требуется хорошая

сопротивляемость динамическим нагрузкам и изгибающим усилиям. Кроме

приведенных факторов при выборе материала (и класса прочности труб) берут за

основу и такие как (в выполняемых заданиях не учитываются) результаты

статистического расчета, агрессивность грунта и транспортируемой воды,

требования к качеству воды [1]. Также учитывают требуемую долговечность

труб, экономические и санитарные соображения, геологические и климатические

данные.

Стальные трубы для сетей наружного водоснабжения применяют только

при соответствующем обосновании в указанных выше случаях. Их выпускают

различных сортаментов диаметром до 1600 мм. Стальные трубы соединяют при

помощи сварки. Для защиты от коррозии их снаружи покрывают битумной или

битумно-резиновой изоляцией, применяют метод катодной защиты.

К достоинствам стальных труб можно отнести их технологичность,

высокую прочность, в том числе по отношению к динамическим нагрузкам. При

этом они имеют невысокую коррозионную стойкость, склонны к зарастанию

внутреннего сечения.

Чугунные раструбные водопроводные трубы (рис. 3.1 а) и фасонные части

к ним выпускают диаметром от 50 до 1200 мм и длиной до 7 м на нормальное

давление 1 МПа и на повышенное - 1,6 МПа. Внешнюю и внутреннюю

13

поверхности труб в заводских условиях покрывают антикоррозийным битумным

слоем, что так же препятствует зарастанию внутреннего сечения.

Рис. 3.1 Чугунные раструбные трубы: 1- асбестоцементный замок; 2 - раструб; 3 –

смоляная или битумная льняная прядь: 4 – гладкий конец трубы: 5 – резиновая

прокладка

Соединение таких труб - раструбное. При этом гладкий конец одной

трубы (рис. 3.1 б, в) вставляют в раструб другой, кольцевой зазор между

трубами герметизируют. Зазор можно проконопатить смоляной или

битумизированной льняной прядью (рис. 3.1 б) и сверху заделать

асбестоцементным замком. Также зазоры заделывают резиновыми

уплотнениями (рис. 3.1 в). Стыковые соединения должны быть прочными,

герметичными и достаточно эластичными, чтобы не разрушаться при некоторых

просадках труб.

Чугунные трубы довольно долговечны. К их недостаткам следует

отнести высокую металлоемкость, хрупкость по отношению к динамическим

нагрузкам.

Асбестоцементные водопроводные трубы выпускают диаметром от 50 до

500 мм на рабочие давления 0,6, 0,9 и 1,2 МПа. По согласованию с заводом

могут быть изготовлены трубы диаметром до 1000 мм.

Соединяют асбестоцементные трубы при помощи асбестоцементных или

металлических муфт с герметизацией резиновыми кольцами или манжетами.

При рабочем давлении до 3 МПа для соединения используют асбестоцементные

муфты и резиновые кольца (рис. 3.2), при давлении 6 МПа и более

рекомендуется применять муфты Жибо (рис. 3.3). Недостатком муфты Жибо

является низкая коррозионная стойкость ее стальных болтов. Этого недостатка

лишена муфта с резиновыми манжетами, конструкция которой представлена на

рис. 3.4.

14

Рис. 3.2 Соединение асбестоцементных труб асбестоцементными муфтами с

резиновыми кольцами: 1 –асбестоцементная труба; 2 – асбестоцементная муфта; 3 –

резиновое кольцо

Рис. 3.3 Соединение асбестоцементных труб муфтами Жибо: 1 – асбестоцементная

труба; 2 – резиновое кольцо; 3 – фланец чугунной муфты; 4 – болт муфты; 5 – втулка

чугунной муфты

Рис. 3.4 Соединение асбестоцементных труб муфтами с резиновыми манжетами: 1 – асбестоцементная труба; 2 – резиновая манжета; 3 – муфта

К достоинствам асбестоцементных труб можно отнести их невысокую

стоимость, хорошую коррозионную стойкость, легкость, низкую

теплопроводность, гладкость стенок. При этом они нестойки по отношению к

динамическим нагрузкам, особенно к ударам. Стыковые соединения

асбестоцементных труб сравнительно сложны и дороги.

15

Железобетонные напорные трубы применяют при монтаже наружных

водопроводов при условии неагрессивности к бетону как транспортируемых вод.

так и грунтовых вод, окружающих трубопровод. Такие трубы выпускают с

внутренним диаметром от 500 до 1500 мм. Соединение железобетонных труб

раструбное с герметизацией резиновыми уплотнительными кольцами и

последующей заделкой стыка цементным раствором.

Железобетонные трубы можно укладывать в грунт на глубину от 1 до 3

м., считая по верху трубы.

Достоинства железобетонных труб – низкая металлоемкость, гладкость

внутренних поверхностей и несклонность их к зарастанию, долговечность при

соответствующих условиях эксплуатации. Основной недостаток таких труб –

большой вес.

Из пластиковых труб, применяемых для монтажа наружных

водопроводов, чаще используют трубы из полиэтилена или из

поливинилхлорида.

Монтаж полиэтиленовых труб осуществляют посредством нагревания

стыковых участков, при этом используют фитинги и электросварные муфты.

Монтаж труб из поливинилхлорида выполняют с помощью раструбов и

резиновых манжет или способом «холодной сварки», т.е. склеивания.

Пластиковые трубы не склонны к зарастанию внутреннего сечения,

имеют высокую коррозионную стойкость и поэтому длительный срок

эксплуатации, имеют невысокую стоимость, малое гидравлическое

сопротивление и небольшую массу, удобны в монтаже. Основным недостатком

этих труб является большой коэффициент линейного расширения.

3.3 Арматура водопроводной сети

Арматура водопроводной сети подразделяется на запорно-

регулирующую, водоразборную и предохранительную.

Запорно-регулирующая арматура предназначена для отключения

участков водопроводной сети на время их осмотра и ремонта, а также для

регулирования распределения расходов воды по сети. К запорно-регулирующей

арматуре наружных водопроводных сетей относят задвижки (рис. 3.5) и

дисковые поворотные затворы (рис. 3.6). Задвижки подразделяются на клиновые

и параллельные, те и другие могут быть с выдвижным и невыдвижным

шпинделем (стержень с резьбой). Поток жидкости в задвижках перекрывается

16

дисками, перемещаемыми перпендикулярно потоку. В параллельной задвижке

запорное устройство состоит из двух параллельных дисков и односторонне

скошенных клиньев между ними. После полного перекрытия потока клинья

раздвигаются и прижимают диски к гнездам, обеспечивая плотное закрытие

задвижки. В клиновой задвижке запорное устройство состоит из одного круглого

диска. Поперечное сечение диска имеет форму клина. При закрытии задвижки

диск вводится в гнездо между наклонными уплотняющими кольцами корпуса.

Это обеспечивает плотность закрытия задвижки.

Рис. 3.5. Общий вид задвиж Рис. 3.6. Общий вид дискового поворотного затвора

Для облегчения открывания крупной задвижки параллельно ей

устраивают обводную линию меньшего диаметра с малой задвижкой.

Открывание вспомогательной задвижки на обводной линии позволяет выровнять

давление по обе стороны от основной задвижки и облегчить ее открытие

Запорным элементом затвора является диск, который при повороте на 900

относительно геометрической оси, проходящей над его центром, перекрывает

поток воды. После обратного поворота диска вода проходит через затвор.

Дисковые поворотные затворы имеют небольшие габариты, малый вес,

невысокую стоимость и хорошую герметичность. Однако потери напора на них

больше, чем на задвижках.

Задвижки большого диаметра и дисковые поворотные затворы

обеспечивают электрическим или гидравлическим приводом. Это позволяет не

только облегчить их закрытие и открытие, но и дает возможность

дистанционного и автоматического управления ими.

17

Водоразборная арматура, включающая в себя водоразборные колонки,

пожарные гидранты, поливочные краны, предназначена для раздачи воды

непосредственно из наружной водопроводной сети..

Водоразборные колонки (рис. 3.7) используют для водоснабжения

зданий, не оборудованных внутренним водопроводом.

Пожарные гидранты применяют для забора

воды из наружной сети на нужды пожаротушения.

Гидранты подразделяются на подземные и надземные.

Их размещают в смотровых колодцах. Расстояние

между гидрантами на сети должно быть не более 150

м. При заборе воды через гидрант на него

навинчивают специальное устройство – стендер.

Для полива территории, зеленых насаждений

используют поливочные краны. Для полива в парках,

скверах, на значительном удалении от зданий,

оборудованных внутренним водопроводом,

применяют поливочные краны, подключенные к

наружной водопроводной сети.

Предохранительная арматура служит для

защиты водопроводной сети от неблагоприятных

факторов. К ней можно отнести предохранительные,

обратные и редукционные клапаны, а также вантузы. Предохранительный

клапан не допускает повышения давления сверх допустимого, таким образом,

препятствует разрушению трубопроводов, оборудования и разгерметизации

соединений. Обратный клапан допускает движение воды в одном направлении и

не допускает - в противоположном. Редукционный клапан служит для

понижения давления на отдельных участках сети.

Наличие воздуха в водопроводной сети активизирует ее коррозию.

Воздушные пробки в трубопроводах могут привести к гидравлическим ударам.

По указанным причинам скопления воздуха необходимо удалять из

водопровода. Для этого применяют устройства, называемые вантузами. Вантузы

устанавливают на возвышенных точках сети.

Рис. 3.7. Общий вид

водоразборной

колонки

18

3.4 Смотровые колодцы

Смотровые колодцы на водопроводной сети предусматривают в местах

установки арматуры и фасонных частей (тройников, отводов и т.д.) с

фланцевыми соединениями. Колодцы могут быть круглыми или

прямоугольными в плане. Их выполняют из сборного железобетона или

кирпича. Встречаются еще колодцы в деревянном исполнении, появились

пластиковые колодцы. Наиболее распространены колодцы из сборного

железобетона (рис. 3.8). Размеры колодца в плане определяются габаритами

арматуры и фасонных частей, размещаемых в нем.

Рис. 3.8 Смотровой колодец из сборного железобетона, установленный в сухом

грунте: 1 – плита основания колодца на утрамбованном слое грунта; 2 – трубопровод;

3 – заделка кольцевого зазора; 4 – задвижка; 5 – кольцо рабочей камеры; 6 – плита

перекрытия; 7 – кольцо горловины; 8 – каменная отмостка; 9 – крышка люка колодца;

10 – ходовая скоба

Колодец состоит из основания, рабочей камеры и горловины, над

которой размещается чугунный люк с крышкой. Для облегчения идентификации

на крышке водопроводного колодца имеется буква В или буквы ГВ, что

означает, соответственно, водопровод или городской водопровод. Для того,

чтобы можно было спуститься в колодец и подняться из него предусматривается

19

лестница из стальных скоб. Основание колодца укладывается на

спланированный и утрамбованный грунт или на забитые сваи. Если горловина

колодца выходит на открытый грунт, то вокруг нее устраивается каменная

отмостка шириной 1 м. При выходе горловины на проезд или тротуар отмостка

не устраивается, крышка люка размещается заподлицо с их поверхностями.

Для предотвращения попадания в колодец грунтовых вод снаружи

предусматривается его гидроизоляция. Обычно для этого используют битум.

Особое внимание уделяют заделке кольцевого зазора между трубой и стенкой

рабочей камеры. Вид заделки зависит от водонасыщенности окружающего

грунта. Например, в сухих грунтах заделка может быть выполнена кирпичом на

глине.

3.5 Прокладка водопроводных линий

Глубина заложения водопроводных труб определяется необходимостью

исключения замерзания в них воды, защиты труб от поверхностных нагрузок и

предохранения воды от нагревания в летний период. Первый фактор является

определяющим на большей части территории Российской Федерации. По этому

фактору глубину заложения труб обычно принимают на 0, 5 м больше расчетной

глубины промерзания грунта, считая по низу трубы. В южных регионах, где

расчетная глубина промерзания грунта незначительна или равна нулю,

определяющими становятся второй и третий фактор. Если по первому фактору

расчетная глубина заложения труб получается менее 1 м по верху трубы, то ее

принимают равной 1 м, что достаточно для защиты от поверхностных нагрузок и

предохранения воды от нагревания.

Водопроводные линии прокладывают обычно с постоянной глубиной

заложения. Им необходимо придавать уклон с учетом рельефа местности для

обеспечения возможности при необходимости опорожнения сети и выпуска

воздуха из нее. С этой целью в повышенных ее местах устанавливают вантузы,

через которые выпускается воздух, в пониженных – устраивают выпуски для

слива воды. Выпуски представляют собой патрубки с задвижками,

примыкающие к нижней части труб. Воду из труб сливают при промывке сети и

при ремонте.

В местах поворотов, ответвлений водопроводных линий и на концах

тупиковых веток трубы и их соединения испытывают от потока продольные

усилия. В результате этого в раструбных и муфтовых соединениях может

20

произойти продольный сдвиг и их разгерметизация. Для того, чтобы не

допустить этого, в указанных местах сооружают упоры. Это особенно важно для

труб большого диаметра, так как указанные усилия, возникающие в них,

достаточно велики. Размеры и конструкции упоров устанавливают расчетом. Как

правило, сооружают упоры гравитационного типа из бетонных, кирпичных или

бутовых массивов. Упоры могут быть размещены как в колодцах, так и в грунте.

Для снятия продольных температурных напряжений в металлических

трубопроводах на них устанавливают компенсаторы. Их предусматривают,

когда в стыках труб не обеспечена компенсация продольных деформаций,

вызываемых изменениями температуры. Компенсаторы нужны на стальных

трубопроводах, прокладываемых в туннелях, на эстакадах, в просадочных

грунтах, при их подземной прокладке со сварочными стыками, при жесткой

заделке их в стенки колодцев, других строений и устройств. Широко

применяются сальниковые компенсаторы в диапазоне диаметров труб от 100 до

1000 мм при давлениях до 1,6 МПа.

Водопроводные линии прокладывают с учетом размещения других

подземных сооружений. В крупных населенных пунктах и на больших

предприятиях многочисленные подземные коммуникации различного

назначения часто прокладывают в проходных или полупроходных коллекторах.

Разработка траншей и котлованов вблизи и ниже уровня заложения

фундаментов существующих зданий, сооружений и подземных коммуникаций

выполняется только при условии предварительного согласования с

организациями, эксплуатирующими эти объекты, с принятием мер против

осадки сооружений.

При пересечении траншей с действующими подземными

коммуникациями механизированная разработка грунта допускается на

расстоянии не менее 1 м над верхом пересекаемой трубы, кабеля и т.д. и не

ближе 2 м к боковой стенке. Оставшийся грунт разрабатывается вручную без

использования ударных инструментов, с принятием мер, не допускающих

повреждение коммуникаций.

Часто водопроводные трубы пересекаются с канализационными. При

этом первые должны быть уложены выше вторых не менее чем на 0,4 м. В месте

указанного пересечения водопроводные трубы должны быть стальными. Если

они чугунные, то их следует прокладывать в стальных кожухах, длина которых

в глинистых грунтах принимается не менее 5 м в каждую сторону от

21

пересечения, в фильтрующих грунтах не менее 10 м. Пересечения устраивают

под прямым углом или под углом близким к прямому.

В случае параллельного расположения водопроводных и

канализационных линий на одном уровне расстояние между стенками труб при

их диаметрах условного прохода не более 200 мм должно быть не менее 1,5 м,

при больших диаметрах – не менее 3 м. При расположении водопроводных труб

ниже канализационных указанные расстояния по горизонтали нужно увеличить

на разность отметок этих труб.

Водопроводные трубы разрешается укладывать ниже дворовых

канализационных сетей, причем без кожухов, если расстояние по вертикали

между стенками труб не менее 0,5 м.

При пересечении с железнодорожными путями водопроводные линии

прокладывают в проходных каналах или в металлических футлярах – кожухах.

Кожух представляет собой стальную трубу, диаметр которой больше диаметра

водопроводной линии. Такая прокладка позволяет защитить железнодорожную

насыпь от размыва при повреждении водопроводной линии на участке

пересечения и облегчить ее ремонт без прекращения движения поездов.

При пересечении водопроводной линии с рекой устраивают дюкер или

прокладывают трубы по мосту, подвешивая их под дорожным полотном. И в том

и в другом случае используют стальные трубы, в случае дюкера трубы должны

быть повышенной прочности. При устройстве дюкера трубы прокладывают под

дном реки, в траншее (не менее чем в две линии). На обоих берегах на линиях

предусматривают задвижки или затворы. При прокладке труб по мосту они

должны быть утеплены.

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ НАРУЖНЫХ

ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

4.1. Общие положения

В общем случае гидравлический расчет наружных водопроводных сетей

выполняют на пропуск максимального хозяйственного расхода. Расход на

нужды полива при этом не учитывают (см. подраздел 2.2.). Системы с

контррезервуаром рассчитывают кроме того и на пропуск максимального

22

транзитного расхода в башню. Указанные расчетные случаи являются

минимально необходимыми.

Рассчитанные на пропуск упомянутых расходов сети проверяют на подачу

пожарного расхода при максимальном водоразборе (см. подраздел 2.4). При

необходимости корректируют первоначально принятые диаметры труб.

В данном случае в результате гидравлического расчета водопроводных

сетей в соответствии с исходными данными, указанными в разделе 1, должны

быть определены диаметры труб на всех участках с выбором материала,

требуемые напоры и расходы в точках подачи воды в сети. Кроме того следует

установить фактические свободные напоры в узловых точках сетей.

4.2. Методика гидравлического расчета тупиковой водопроводной сети

4.2.1. Вычерчивают схему тупиковой сети, соответствующую заданному

варианту.

4.2.2. Отмечают на схеме длины участков l, номера узлов,

сосредоточенные расходы Q, геодезические отметки узловых точек z и заданные

свободные напоры в них Нсв.з. Следует иметь в виду, что свободные напоры в

узлах, примыкающих к данному участку, Нсв.з должны быть не меньше

свободного напора Нсв.i, требующегося потребителям, осуществляющим путевой

отбор воды (при их наличии) с этого участка.

4.2.3. Для участков с путевой раздачей воды определяют удельные

расходы q0i, л/(с·м), помощью выражения

,6,3

max.

0

п

iч

il

qq (4.1)

где ∑lп - суммарная длина участков, отдающих воду по пути;

3,6 - коэффициент для перевода м3/час. в л/с.

Полученные удельные расходы отмечают на схеме.

При гидравлическом расчете сетей без предварительного решения задачи

1 (по указанию преподавателя) значение q0i принимают по прил. 6.

4.2.4. Для упомянутых участков вычисляют путевые расходы Qп, л/с, по

формуле

Qп= q0i lп, (4.2)

4.2.5. Путевые расходы приводят к узлам и определяют узловые

(приведенные) расходы Qу, л/с, используя выражение

Qу=Q+0,5 Qп, (4.3)

23

где Q - сосредоточенный расход в узле;

Qп - сумма путевых расходов, примыкающих к данному узлу участков. 4.2.6. Вычисляют расчетные (линейные) расходы для участков q, л/c. При

этом исходят из того, что сумма расходов, входящих в каждый узел, должна

быть равна сумме выходящих из него расходов, то есть соблюдают баланс

расходов в узлах. Линейные расходы определяют, начиная с наиболее

отдаленных участков, последовательно приближаясь к точке (точкам) подачи

воды в сеть. Расход сети в целом равен сумме расходов, выходящих из точки

(точек) подачи воды в сеть.

Узловые (приведенные) и расчетные (линейные) расходы также обычно

отмечают на схеме.

4.2.7. Выбирают главную магистраль - линию, соединяющую начальную

точку сети с наиболее удаленной и возвышенной из ее конечных точек. При этом

принимают во внимание заданные свободные напоры и расходы у конечных

точек. Если выбор не очевиден (например, в случае, когда наиболее удаленная

точка сети имеет геодезическую отметку и заданный свободный напор меньшие,

чем другая конечная точка), следует для точки разветвления вероятных

магистральных направлений определить пьезометрические напоры,

необходимые для подачи воды по указанным направлениям в соответствии с

заданными показателями. К главной магистрали относят то направление, по

которому потребуется больший пьезометрический напор в упомянутой точке.

Вычисления при выборе главной магистрали выполняют в соответствии с

пунктами 4.2.8...4.2.11., рассматривая каждое вероятное магистральное

направление, как главную магистраль.

4.2.8. Определяют диаметры труб d для участков главной магистрали по

формуле

пр

qd

13,1 , (4.4)

где υпр - предельная скорость.

Значение υпр принимают в зависимости от линейного расхода q на

участке и материала труб (табл. 4.1). Материал труб выбирают в соответствии с

положениями подраздела 3.2.

По вычисленным величинам диаметров d принимают ближайшее

стандартное значение dр (табл. 4.2, 4.3) и соответствующие им диаметры

условного прохода D.

24

Таблица 4.1

Предельные скорости υпр

Трубы Предельные скорости υпр, м/с, при расходах q, л/с

2 …100 100…500 500…3000

Стальные 1…1,3 1,3…1,5 1,5…1,7

Чугунные 1,1…1,5 1,5…1,8 1,8…2,5

Асбестоцементные 1,1…1,7 1,7…3,1 -

Полиэтиленовые 1…2 2 …3,5 -

Таблица 4.2

Удельные сопротивления стальных и чугунных труб в квадратичной области S0 кв

Диаметр

условного

прохода, D, мм

Стальные трубы Чугунные трубы

Расчетный

внутренний

диаметр, dр, мм

S0 кв,

c2/м

6

Расчетный

внутренний

диаметр, dр, мм

S0 кв,

c2/м

6

50 64 3686 51,6 11540

60 70 2292 - -

75 83 929 - -

80 95 454 82,6 953

100 114 173 102 312

125 133 76,4 127,2 96,7

150 158 30,7 152,4 37,1

175 170 20,8 - -

200 209 6,96 202,6 8,09

250 260 2,19 253 2,53

300 311 0,85 304,4 0,95

350 363 0,373 352,4 0,437

400 414 0,186 401,4 0,219

450 466 0,099 450,6 0,199

500 516 0,058 500,8 0,0678

600 616 0,0226 600,2 0,026

700 706 0,011 699,4 0,0115

800 804 0,00551 799,8 0.00567

900 904 0,00296 899,2 0,00305

1000 1004 0,0017 998,4 0,00175

1200 1202 0,00654 1199,2 0,000663

1400 1400 0,000292 - -

1500 1500 0,000202 - -

1600 1600 0,000144 - -

Учитывая учебный характер выполняемой работы, в случае получения

диаметра D более 100 мм от тупиковой схемы сети не отказываются.

25

Таблица 4.3

Удельные сопротивления Sо асбестоцементных и полиэтиленовых труб

Услов-

ный

Расчет-

ный диа- Удельное сопротивление Sо, с

2/м

6 при скорости υ, м/с

проход метр 0,5 0,75 1 1,5 2

D, мм dр, мм

1 2 3 4 5 6 7

Асбестоцементные трубы

50 50 7640 7160 6850 6470 6230

1 2 3 4 5 6 7

75 75 931 873 835 788 760

100 100 210 196 188 177 171

125 119 84,9 79,5 76,1 71,8 69,3

150 141 35,1 32,9 31,5 29,7 28,7

200 189 8,81 8,26 7,9 7,46 7,19

250 235 2,49 2,33 2,23 2,11 2,03

300 279 1,01 0,95 0,91 0,86 0,83

350 322 0,48 0,45 0,43 0,41 0,39

400 368 0,242 0,227 0,217 0,205 0,198

500 456 0,079 0,074 0,071 0,067 0,065

600 576 0,024 0,022 0,021 0,02 0,019

700 672 0,0106 0,0099 0,0095 0,009 0,0086

800 768 0,0054 0,005 0,0048 0,0045 0,0044

900 864 0,0029 0,0027 0,0026 0,0025 0,0024

1000 960 0,0017 0,0016 0,0015 0,0014 0,0014

Полиэтиленовые трубы

50 57,2 7070 6460 6051 5525 5170

60 68,1 2843 2594 2431 2220 2076

80 81,8 1084 990 927 847 792

100 100 379 346 324 296 277

125 127,2 108 99 93 85 79

150 145,4 53,7 49 45,9 41,9 39,3

200 212,2 5,94 5,41 5,07 4,63 4,33

250 269,2 1,53 1,4 1,31 1,19 1,12

300 302,8 0,83 0,76 0,71 0,65 0,61

Уточняют скорости движения воды по трубам на участках главной

магистрали, используя выражение

2

4

рd

q

, (4.5)

4.2.9. Определяют потери напора hl на участках главной магистрали по

формуле

hl = Sol q2

, (4.6)

где: So - удельное сопротивление трубы, с2/м

6.

26

Для асбестоцементных и полиэтиленовых труб значение So принимают в

зависимости от диаметра dр и скорости движения воды υ по табл. 4.3. Для труб

из других материалов

So = So квθ, (4.7)

где So кв - удельное сопротивление трубы, работающей в квадратичной области

сопротивления, с2/м

6 , (табл. 4.2);

θ - поправочный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости υ

по табл. 4.4.

Таблица 4.4

Поправочные коэффициенты θ

Скорость υ, м/с 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

Коэффициент θ 1,410 1,200 1,110 1,060 1,040 1,030 1,015 1,000

4.2.10. По заданным геодезическим отметкам z и свободным напорам Нсв.з

вычисляют соответствующие пьезометрические напоры Нз в узловых точках

главной магистрали, используя выражение

Нз=z+Нсв.з. (4.8)

4.2.11. Определяют пьезометрические напоры Н в узловых точках

магистрали, требуемые для преодоления гидравлического сопротивления труб

на расположенных ниже по потоку участках и обеспечения необходимых

свободных напоров на этих участках (при заданной пропускной способности).

Начинают определение Н с предпоследней узловой точки магистрали,

постепенно приближаясь к начальной. При этом используют выражение

Нн= Нк+ hl , (4.9)

где Нк и Нн - пьезометрические напоры в конце и начале участка, соответственно.

При вычислении Н для предпоследней точки магистрали величину Нк

принимают равной Нз, соответствующему последней точке.

Полученный напор Н сравнивают с напором Нз для данной точки,

окончательно принимают большее значение. При вычислении Н для следующей

точки Нк принимают равным принятому Нпр.

Если Нз в данной точке оказался больше Н, то на величину их разницы

следует увеличить Нпр в точках магистрали, расположенных ниже по потоку.

Обозначение этих уточненных напоров Нпр.у.

27

4.2.12. Вычисляют свободные напоры Нсв.у, соответствующие принятым

пьезометрическим напорам Нпр (или Нпр.у, если выполнялось уточнение),

Нсв.у= Нпр – z. (4.10)

Полученные свободные напоры не должны превышать 60 м [1]. Нсв.у для

начальной точки сети – это и есть требуемый для данной сети напор. Он

определяет высоту башни, выбор насосов.

4.2.13. Определяют пьезометрические напоры Нз, соответствующие

заданным свободным напором и геодезическим отметкам в промежуточных и

конечных точках ответвлений по формуле (4.8).

4.2.14. Вычисляют необходимые удельные гидравлические сопротивления

Sо, для труб на простых ответвлениях с помощью выражения

2

..

0lq

HHS

зкпрн , (4.11)

где Нн.пр – пьезометрический напор в начале ответвления, принятый при расчете

магистрали (уточненный, если уточнение выполнялось);

Нк.з – пьезометрический напор в конце ответвления, соответствующий заданным

свободному напору и отметке точки (определенный по предыдущему пункту).

4.2.15. По необходимым гидравлическим сопротивлениям So с помощью

табл. 4.2, 4.3 принимают диаметры труб D и dр для простых ответвлений,

ориентируясь на ближайшее меньшее табличное значение So (табл. 4.3) или So кв

(табл. 4.2). При использовании табл. 4.3 скорости принимают в соответствии с

табл. 4.1.

4.2.16. С помощью выражения (4.5) определяют соответствующие

принятым диаметрам dр скорости движения воды по трубам υ на участках

ответвлений, по которым уточняют значения Sо по аналогии с пунктом 4.2.9.

4.2.17. По полученным величинам S0 пр уточняют свободные напоры в

конце ответвлений, используя выражение

Нсв.у=Нн.пр – S0 пр lq2zк, (4.12)

где zк – геодезическая отметка в конце ответвления (участка).

Уточненный свободный напор Нсв.у должен быть не меньше соответствующего

заданного Нсв.з.

28

4.2.18. Выбирают магистральные направления сложных ответвлений по

аналогии с пунктом 4.2.7.

4.2.19. Для сложных ответвлений вычисляют средние пьезометрические

уклоны по всей магистрали из выражения

l

ННi

зкпрн

срр

..

. , (4.13)

где l - сумма длин участков магистрали сложного ответвления.

4.2.20. По полученным уклонам устанавливают ориентировочные

значения пьезометрических напоров в промежуточных узловых точках

магистралей сложных ответвлений, используя формулу

Нор = Нн пр -iр.ср lуз, (4.14)

где lуз - сумма длин участков, расположенных между началом сложного

ответвления и соответствующей узловой точкой.

В случаях, когда ориентировочный напор Нор получается меньше

заданного Нз в соответствующей точке, напор Нпр в ней принимают равным

заданному и наоборот.

4.2.21. Для участков магистралей сложных ответвлений, начиная с

ближайших, по аналогии с пунктами 4.2.14.…4.2.17. определяют диаметры труб

и уточняют напоры в конце этих участков. В данном случае по уточненным

свободным напорам Нсв.у находят и соответствующие пьезометрические напоры

Ну из выражения

Ну=Нсв.у+ z. (4.15)

При расчете каждого следующего участка магистрали сложного

ответвления оперируют с уточненным напором в его начале (в конце

предыдущего участка) и ориентировочным напором в его конце.

4.2.22. Простые ответвления от магистрали сложного ответвления

рассчитывают также, как и простые ответвления главной магистрали (см. п.п.

4.2.14... 4.2.17.).

Расчеты выполняют обычно в табличной форме, отдельно по главной

магистрали и ответвлениям.

29

В данном случае водопровод не имеет контррезервуара, использование

воды на пожарные нужды из тупиковой сети не предусматривается. В связи с

этим расчет на пропуск максимального транзитного расхода в башню, а также

проверочный расчет на подачу пожарного расхода при максимальном

водоразборе не рассматриваются.

4.3. Пример выполнения гидравлического расчета тупиковой

водопроводной сети

Приведенный расчет выполнен в соответствии с исходными данными,

отраженными в разделе 1 по 23 варианту.

Схема заданной тупиковой сети представлена на рис. 4.1. На ней

отмечены упомянутые исходные данные (см. ключ обозначений на рис. 4.1).

(Удельные и линейные расходы q02 и q, а также узловые Qу нанесены на схему

позже, после выполнения соответствующих расчетов.) Заметим, что по прил. 5

потребителю, подключенному к сети в узле 19, требуется свободный напор 10 м,

однако, потребителям, осуществляющим путевой отбор воды с участка 14-19,

необходим свободный напор 14 м (по результатам решения предыдущей задачи).

В связи с этим принимаем требуемый свободный напор для узла 19 равным 14 м.

Рис. 4.1. Схема тупиковой водопроводной сети

30

Удельный расход для участков с путевой раздачей воды второго

(промышленного) района определяем по выражению (4.1)

.0149,0)7507301080(6,3

13702

мс

лq

Здесь величина максимального часового расхода воды, подаваемой на

хозяйственно-питьевые нужды населения второго района, q ч.max=137 м3/час.

определена в ходе решения задачи 1. Значение q02 отмечаем на схеме (рис. 4.1).

В соответствии с выражением (4.2) определяем путевые расходы для

участков 13-14, 14-19, 14-25.

Qп.13-14 = 0,0149·1080 = 16,09 л/с;

Qп .14-19 = 0,0149·730 = 10,88 л/с;

Qп. 14-25 = 0,0149·750 = 11,18 л/с.

Приводим путевые расходы к узлам, находим узловые (приведенные)

расходы с помощью выражения (4.3).

Q у.19 = 9,0 + 0,5·10,88 = 14,44 л/с;

Q у.25 = 9,0 + 0,5·11,18 = 14,59 л/с;

Q у.14 = 8,0 + 0,5(10,88 + 11,18 + 16,09) = 27,08 л/с;

Q у.13 = 9,2 + 0,5·16,09 = 17,25 л/с.

Для остальных узлов приведенные расходы равны заданных

сосредоточенным расходам. Значения узловых (приведенных) расходов

отмечаем на схеме (рис. 4.1).

Устанавливаем расчетные (линейные) расходы для участков, начиная с

наиболее отдаленных.

q25-27 = 8,00 л/с;

q25-26 = 8,00 л/с;

q14-25 = 8,00 + 8,00 + 14,59 = 30,59 л/с.

Аналогично выполняем расчеты для других участков. Результаты

расчетов отмечаем на схеме и впоследствии приводим в табл. 4.5, 4.6.

Выбираем главную магистраль тупиковой сети. Направления к точкам 16

и 19 не являются магистралями, так как эти точки ближе к началу сети даже, чем

промежуточный узел 25 и геодезическая отметка, свободный напор, расход у

узла 25 не меньше, чем соответствующие величины у указанных точек. Узел 15

несколько ближе к началу сети, чем точки 26 и 27, но заданный свободный

напор в нем значительно больше, чем в указанных точках. Отличия по

геодезическим отметкам и расходам у точек 15, 26 и 27 несущественны.

Аналогичная ситуация складывается и при сравнении между собой показателей

31

точек 26 и 27. Таким образом, в качестве главной магистрали данной тупиковой

сети может быть принята одна из следующих линий: 8-13-14-15; 8-13-14-25-26;

8-13-14-25-27. Для окончательного выбора необходимо сравнить между собой

напоры в узле 14, требуемые для осуществления подачи воды в точки 15, 26, 27 в

соответствии с заданными их показателями. Считая каждую из линий 14-15,

14-25-26, 14-25-27 возможной составляющей главной магистрали, выполним

для них расчеты по пунктам 4.2.8...4.2.11.

Таблица 4.5

Гидравлический расчет магистрали

№№

точек

главной

магист-

рали

l,

м

q,

л/с

υпр,

м/с

D,

мм

υ,

м/с

S0,

с2/м

6

hl,

м

z,

м

Нсв.з, м

Нз,

м

Н,

м

Нпр,

м

Hсв.у,

м

15 16,5 18,0 34,5 - 34,50 18,0

800 9,00 1,3 100 1,10 316,68 20,52

14 17,0 22,0 39,0 55,03 55,03 38,03

1080 54,03 1,3 250 1,08 2,58 8,13

13 17,5 18,0 35,5 63,16 63,16 45,66

1280 63,23 1,3 250 1,26 2,53 12,95

8 17,0 - - 76,11 76,11 59,11

Таблица 4.6

Гидравлический расчет ответвлений

Ответ-

вления

l,

м

q,

л/с

Пьезометричес-

кие напоры

на ветви, м

S0,

с2/м

6

D,

мм

υ,

м/с

S0 пр,

с2/м

6

zк,

м

Нсв.у, м,

в конце

ветви

в начале в конце

14-19 730 14,44 55,03 30,50 161,12 125 1,14 97,57 16,5 23,68

13-16 780 9,20 63,16 31,50 487,13 100 1,17 313,40 17,0 25,47

14-25 750 30,59 55,03 31,00 34,24 200 0,95 8,37 17,0 32,16

25-26 280 8,00 49,16 30,50 1041,29 80 1,59 953 16,5 15,58

25-27 340 8,00 49,16 26,00 1064,34 80 1,59 953 16,0 12,42

Приняв для монтажа сети чугунные трубы (допустимо в пределах

населенного пункта), устанавливаем для них в первом приближении в

соответствии с линейными расходами q14-25 = 30,59 л/с; q25-26 = 8,00 л/с; q25-27 =

8,00 л/с; q14-15 = 9,0 л/с по табл. 4.1 υпр= 1,3 м/с (в данном случае одинаковую

для рассматриваемых участков).

32

По формуле (4.4.) определяем диаметры труб по участкам.

3,1

009,013,11514d 0,094 м;

3,1

03059,013,12514d 0,173 м;

3,1

008,013,12625d 0,089 м;

3,1

008,013,12725d 0,089 м.

Принимаем стандартные значения расчетных внутренних диаметров,

диаметры условного прохода dp 14-15 = 102 мм; dp.14-25 = 202,6 мм; dр 25-26 = 82,6

мм; d р 25-27 = 82,6 мм (табл. 4.2) Соответствующие им диаметры условного

прохода D14-15 = 100 мм; D14-25 = 200 мм; D25-26 = 80 мм; D25-27 = 80 мм.

Учитывая учебный характер работы, при D14-25 = 200 мм (более 100 мм) от

тупиковой схемы сети не отказываемся.

По формуле (4.5) уточняем скорости движения воды на участках

21514

102,014,3

009,04 1,10 м/с;

22514

2026,014,3

03059,04 0,95 м/c;

22625

0826,014,3

008,04 1,49 м/с;

22725

0826,014,3

008,04 1,49 м/с.

По табл. 4.2 принимаем удельные сопротивления труб для квадратичной

области Sо кв. 14-15 = 312 с2/м

6; Sо кв. 14-25 = 8,09 с

2/м

6; Sо кв. 25-26 = 953 с

2/м

6;

Sо кв.25-27 = 953 с2/м

6, а по табл. 4.4 соответствующие уточненным скоростям

поправочные коэффициенты θ14-15 = 1,015; θ14-25 = 1,035; θ 25-26 = 1; θ 25-27 = 1.

Определяем с помощью выражения (4.7) удельные сопротивления труб

S о 14-15 = 312·1,015 = 316,68 с2/м

6;

S о 14-25 = 8,09·1,035 = 8,37 с2/м

6;

S о 25-26 = 953·1 = 953 с2/м

6;

S о 25-27 = 953·1 = 953 с2/м

6.

33

Используя формулу (4.6), вычисляем потери напора на рассматриваемых

участках

hl 14-15 = 316,68·800·0,0092 = 20,52 м;

hl 14-25 = 8,37·750·0,030592 = 5,87 м;

hl 25-26 = 953·280·0,0082 = 17,08 м;

hl 25-27 = 953·340·0,0082 = 20,74 м.

По выражению (4.8) устанавливаем для узловых точек 14, 15, 25, 26, 27

пьезометрические напоры, соответствующие заданным свободным напорам и

геодезическим отметкам

Нз.14 = 17,0 + 22,0 = 39,0 м;

Нз.15 = 16,5 + 18,0 = 34,5 м;

Нз.25 = 17,0 + 14,0 = 31,0 м;

Нз.26 = 16,5 + 14,0 = 30,5 м;

Нз.27 = 16,0 + 10,0 = 26,0 м.

С помощью выражения (4.9) определяем пьезометрические напоры в

узловых точках 25 и 14, требуемые для преодоления гидравлического

сопротивления труб на расположенных ниже по потоку участках и обеспечения

необходимой их пропускной способности. Для подачи в точку 26

Н25 (26) = 30,5 + 17,08 = 47,58 м;

для подачи в точку 27

Н25 (27) = 26,0 + 20,74 = 46,74 м.

Так как Н25(26)Н25(27) участок 25-27 не относится к магистральному

направлению. Поскольку Н25(26)Нз.25 принимаем Нпр. 25 = 47,58 м.

Для подачи в узел 25

Н14(25) = 47,58 + 5,87 = 53,45 м;

для подачи в узел 15

H14(15) = 34,5 + 20,52 = 55,03 м.

Так как Н14(15) Н14(25) к магистральному направлению относим участок

14-15.

Таким образом, главной магистралью является направление 8-13-14-15;

участки 13-16, 14-19 - простые ответвления; ответвление 14-25-26,27 - сложное.

Поскольку Н14(15) Нз.14 окончательно для узла 14 принимаем Нпр.14 =

55,03 м.

34

Свободный напор Нсв.у.14, соответствующий принятому

пьезометрическому Нпр.14, определяем по выражению (4.10)

Нсв.у.14= 55,03 – 17,0 = 38,03 м.

Расчеты для участков 13-14 и 8-13 главной магистрали выполняем также,

как для участка 14-15, результаты расчетов приведены в табл. 4.5.

Полученные свободные напоры Нсв.у в главной магистрали не превышают

60 м.

Принятый пьезометрический напор для начальной точки тупиковой сети

Нпр.8 = 76,11 м. Требуемый свободный напор для этой точки Нсв.у.8 = 59,11 м.

Расход тупиковой сети в целом в данном случае равен q8-13 =

63,23 л/с.

Расчет ответвлений начинаем с определения пьезометрических напоров Нз

в их узловых точках. Для точек 25, 26, 27 значения Нз вычислены при

установлении главной магистрали. Для точек 16, 19 по выражению (4.8)

Нз.16 = 17,0 + 14,0 = 31,0 м;

Нз.19 = 16,5 + 14,0 = 30,5 м.

Начальные точки ответвлений 13, 14 расположены на главной магистрали,

пьезометрические напоры в них (Нпр.13 = 63,16 м; Нпр.14 = 55,03 м) уже приняты

(табл. 4.5). Значения упомянутых напоров занесены в табл. 4.6. Только для

промежуточной точки 25 значение Нз = 31,0 м в табл. 4.6 пока не заносится.

По формуле (4.11) определяем необходимое удельное гидравлическое

сопротивление Sо для труб на простом ответвлении 14-19

21914001444,0730

50,3003,55S 161,12 с

2/м

6.

По табл. 4.2, ориентируясь на ближайшее меньшее значение Sо кв равное

96,7 с2/м

6, принимаем диаметр труб D14-19 = 125 мм.

С помощью выражения (4.5) уточняем скорость движения воды по трубам

на участке 14-19 при расчетном внутреннем диаметре труб d14-19 = 127,2 мм

21914

1272,014,3

01444,04 1,14 м/с.

Соответствующий данной скорости поправочный коэффициент θ = 1,009

(табл. 4.4). Тогда по выражению (4.7) удельное гидравлическое сопротивление

труб

S0 пр.14-19 = 96,7·1,009 = 97,57 с2/м

6.

35

Используя формулу (4.12), уточняем свободный напор в конце

ответвления

Нсв.у.19 = 55,03 - 97,57·730·0,014442 - 16,5 = 23,68 м 14,0 м.

Свободный напор в точке 19 не меньше заданного.

Аналогичные расчеты выполнены для простого ответвления 13-16, их

результаты приведены в табл. 4.6.

Магистралью сложного ответвления 14-25-26, 27 выбираем линию 14-25-

26, так как еще при установлении главной магистрали сети было определено, что

в точке 25 больший напор необходимо создать при расчете по направлению 25-

26 (Н25(26) Н25(27)).

Используя выражение (4.13), вычисляем средний пьезометрический уклон

по направлению 14-25-26

280750

50,3003,55.

срpi = 0,0522.

По формуле (4.14) устанавливаем ориентировочное значение

пьезометрического напора в промежуточной узловой точке 25, соответствующее

вычисленному i р ср,

Нор. 25 = 55,03 - 0,0522·750 = 15,88 м.

Так как в промежуточной точке 25 Н ор25 < Нз.25 принимает для нее напор Нпр.25

= Нз.25 = 31,00 м.

С помощью выражения (4.11) находим необходимое удельное

сопротивление Sо для участка 14-25

2003059,0750

00,3103,55S = 34,24 с

2/м

6.

По табл. 4.2 принимаем D14-25 = 200 мм, dр = 202,6 мм, Sо кв = 8,09 с2/м

6 .

По формуле (4.5) уточняем скорость движения воды

22514

2026,014,3

03059,04 0,95 м/с.

При υ = 0,25 м/с поправочный коэффициент θ = 1,035 (табл. 4.4), тогда по

выражению (4.7.)

Sо пр 14-25 = 8,09·1,035 = 8,37 с2/м

6 .

С помощью формулы (4.12) уточняем свободный напор в точке 25

Нсв.у.25 = 55,03 - 8,37·750·0,030592 - 17,0 = 32,16 м 14,0 м.

Свободный напор в точке 25 не меньше заданного.

36

Уточненный пьезометрический напор в точке 25 в соответствии с

выражением (4.15)

Ну.25 = 32,16 + 17,0 = 49,16 м.

При известном напоре в точке 25 и заданных напорах в точках 26 и 27

участки 25-26, 25-27 рассчитываем также как и простое ответвление 14-19.

Результаты расчетов приведены в табл. 4.6.

4.4. Методика выполнения гидравлического расчета кольцевой

водопроводной сети

4.4.1. Вычерчивание схемы кольцевой сети, нанесение на нее исходных и

полученных данных, вычисление удельных путевых и путевых расходов,

приведение последних к узлам и определение узловых приведенных расходов

выполняют аналогично тому, как это рекомендовано для тупиковой сети (см.

п.п. 4.2.1...4.2.5.).

При нанесении исходных данных на схему следует иметь в виду, что

ранее рассчитанная тупиковая сеть здесь рассматривается как потребитель,

подключенный к кольцевой сети в точке 8. Расход воды и свободный напор,

которые необходимо обеспечить в начале тупиковой сети, рассматриваются в

данном случае, как сосредоточенный расход Q и заданный свободный напор Нсв.з

для точки 8. Однако, если Нсв.з.8 существенно превышает Нсв.з других точек

кольцевой сети (при фактически небольшой разнице в геодезических отметках)

и особенно если Нсв.з.8 близок к предельно допустимому свободному напору (60

м), то в точке 8 следует предусмотреть насосную станцию подкачки. Это

позволит исключить перегрузку кольцевой сети повышенными напорами и

обеспечить при этом необходимый напор на входе в тупиковую сеть. При

расчете кольцевой сети в случае наличия в узле насосной станции подкачки Нсв.з

для него следует принять равным наибольшему свободному напору, требуемому

потребителям, осуществляющим путевой отбор воды с примыкающих участков,

или нулю при отсутствии таких потребителей.

4.4.2. Намечают на схеме направления потоков по всем участкам сети,

соответствующие принципу подачи воды по кратчайшему пути в удаленные

районы и к крупным потребителям, с учетом требований взаимозаменяемости

линий в случае аварии. Назначают (предварительно) величины линейных

расходов q для всех участков, соблюдая условие: сумма приходящих к узлу

расходов равна сумме уходящих из него, включая узловой. Начинать следует с

37

наиболее отдаленных участков. При назначении q учитывают величины

расходов Qу в ближайших, расположенных ниже по потоку, узлах.

4.4.3. По аналогии с п. 4.2.8. и п. 4.2.9. определяют диаметры труб для

всех участков сети и потери напора на них. При этом необходимо учесть, что

диаметр труб водопровода, объединенного с противопожарным, в населенных

пунктах и на промышленных предприятиях должен быть не менее 100 мм (в

сельских населенных пунктах – не менее 75 мм) [1]. В данном случае для

удобства выполнения дальнейших расчетов определяют не только удельные

гидравлические сопротивления Sо, но и гидравлические сопротивления труб S из

выражения

S = So l. (4.16)

4.4.4. Определяют невязку Δh для каждого кольца, как алгебраическую

сумму потерь напора на всех участках, составляющих кольцо, то есть в

соответствии с выражением

Δh = hl. (4.17)

При этом потери на участке считают положительными, если вода по схеме

на нем движется по часовой стрелке для данного кольца и отрицательными -

если против часовой.

Реально в кольцевой сети расходы распределятся таким образом, что

невязок не будет, то есть они будут равны нулю. На практике принятое при

расчетах распределение расходов считают допустимым, если невязки по

отдельным кольцам не превышают 0,3...0,5 м, а по всему контуру сети - 1,0...1,5

м. Если невязки превышают указанные величины, следует выполнить увязку

сети.

4.4.5. При увязке по методу В.Г. Лобачева поправочный расход для

каждого кольца определяют по формуле

Sq

hq

2. (4.18)

Произведение Sq для всех участков положительно.

38

4.4.6. Далее корректируют значения линейных расходов. При

положительном значении поправочного расхода ранее принятые линейные

расходы на участках с положительными потерями увеличивают, на участках с

отрицательными потерями - уменьшают на Δq. При отрицательном значении Δq

действуют наоборот. Линейные расходы на участках, относящихся к двум

кольцам, корректируют двумя поправочными расходами (с обоих колец).

4.4.7. По исправленным расходам вновь определяют потери напора на

участках, используя выражение

hl = S q2. (4.19)

При исправлениях расходов изменяются скорости, а, следовательно, могут

изменяться удельные сопротивления труб Sо и сопротивления S. Однако, эти

изменения S относительно невелики и их обычно учитывают в конце расчета

после окончательного исправления расходов, до этого считая S неизменными.

4.4.8. Затем вновь в соответствии с п. 4.4.4. определяют невязки и

проверяют их допустимость.

Действия, описанные в п.п. 4.4.5...4.4.8, повторяют по циклу до тех пор,

пока не получат допустимые невязки по всем кольцам и по контуру сети.

Невязку по всему контуру сети вычисляют после получения допустимых невязок

для всех колец.

4.4.9. После увязки сети по аналогии с п.п. 4.2.10...4.2.12 определяют

соответствующие напоры для всех узловых точек. При этом в расчет принимают

потери, полученные в итоге увязки сети, проставленные плюсы и минусы

игнорируют. Из-за оставшихся невязок полученные напоры в узлах являются

приблизительными (точность достаточна). Описанные расчеты, как правило,

выполняют в табличной форме.

Для точек подачи воды в сеть результаты уточняют путем осреднения

потерь напора по разным направлениям. Необходимый пьезометрический напор

для них обычно определяют в соответствии с формулой

,1

1 1

.

р M

lпрсп hp

HH

(4.20)

где Нпр - принятый пьезометрический напор (уточненный, если уточнение

выполнялось) для наиболее отдаленной точки сети, получающей воду из

39

рассматриваемой точки подачи;

γ и р - соответственно, порядковый номер и количество направлений, по

которым вода поступает от точки подачи к указанной отдаленной точке;

α и М - соответственно, порядковый номер и количество участков на направлении

γ.

Необходимый свободный напор для точки (точек) подачи воды в сеть

находят по установленному Нп.с также, как и для других точек.

4.4.10. Расход кольцевой сети в целом определяют в результате

суммирования всех расходов (с учетом узловых), выходящих из точек подачи

воды в сеть.

Так как заданная сеть не имеет контррезервуара, расчет на пропуск

транзитного расхода в башню здесь не рассматривается. Учитывая учебный

характер данной работы, ограниченность отведенного времени, а также то, что

проверочный расчет на пропуск пожарного расхода при максимальном

водоразборе не имеет принципиальных отличий от описанного, студентами в

данном случае он не выполняется и его методика здесь не приводится.

4.5. Пример выполнения гидравлического расчета кольцевой

водопроводной сети

Представленный здесь расчет, как и предыдущий, выполнен по исходным

данным 23-го варианта (см. раздел 1). Схема заданной кольцевой сети

приведена на рис. 4.2. На схеме в соответствии с ключом обозначений (дан на

рис. 4.2) отмечены упомянутые исходные данные. (Удельные q01, путевые Qп и

узловые Qу расходы нанесены на схему позже, после выполнения

соответствующих расчетов.) Заметим, что потребителям, подключенным к сети в

узлах 5, 6, 10, по прил. 5 требуются свободные напоры 22,0 м, 14,0 м, 22,0 м,

соответственно. Однако, потребителям, осуществляющим путевой отбор воды со

всех участков кольцевой сети, при пятиэтажной застройке нужен свободный

напор 26,0 м. Поэтому для всех перечисленных узлов принимаем требуемый

свободный напор 26,0 м. В остальных узлах свободный напор по данным прил. 5

не менее 26,0 м.

В точке 8 к кольцевой сети присоединена тупиковая. Расход тупиковой

сети в целом 63,23 л/с вычислен в задании 2 (см. раздел 4.3.) Там же определен

требуемый в начале тупиковой сети свободный напор Нсв.у.8 = 59,11 м.

Указанный расход при расчете кольцевой сети рассматриваем как

сосредоточенный расход Q точки 8. Поскольку свободный напор, требуемый в

40

начале тупиковой сети, существенно превышает заданные свободные напоры

Нсв.з для других точек кольцевой сети и близок к предельно допустимому

значению (60 м), предусматриваем в точке 8 насосную станцию подкачки. При

расчете кольцевой сети принимаем Нсв.з.8 = 26 м (по свободному напору,

требуемому потребителям, осуществляющим путевой отбор воды с участков 8-7

и 11-10).

Рис. 4.2 Схема кольцевой водопроводной сети

Удельный путевой расход для сети первого района в соответствии с

выражением (4.1)

85406,3

372601q 0,1212

мс

л

.

Максимальный часовой расход воды, подаваемый на хозяйственно-

питьевые нужды населения первого района, qч.max= 3726 м3/час. вычислен при

решении задачи 1.

Определяем путевые расходы по выражению (4.2). Для участка 6-7

Qп 6-7 = 0,1212 . 930 = 112,72 л/с.

Аналогично путевые расходы определяем для остальных участков, результаты

приведены на схеме (рис. 4.2).

41

Приводим путевые расходы к узлам, вычисляем узловые (приведенные)

расходы, используя выражения (4.3). Для узла 3

Qу 3 = 8,00 + 0,5(100,60 + 112,72) = 114,66 л/с.

Так же определяем узловые (приведенные) расходы для остальных узлов,

результаты представлены на рис. 4.2.

В соответствии с рекомендациями п. 4.4.2. намечаем на схеме (рис. 4.2)

направления потоков по участкам сети и назначаем (предварительно) величины

линейных расходов q на них. Начинаем назначение q с наиболее удаленных

участков. q5-8 – расход, уходящий из узла 8. Из узла 8 также уходит Qу.8 =165,04

л/с. Приходящий для узла 8 расход q8-7. Таким образом

q8-7 = q5-8 + Qу.8.

Учитывая величины расходов Qу.8 = 165,04 л/с и Qу.5 = 110,81 л/с в близко

расположенных, находящихся ниже по потоку узлах, произвольно задаемся q8-7 =

200,00 л/с, тогда из предыдущего равенства получаем

q5-8 = 200,00 – 165,04 = 34,96 л/с.

Баланс расходов для узла 5

q4-5 + q5-8 = Qу.5,

отсюда

q4-5 =110,81 – 34,96 = 75,85 л/с.

Аналогично установлены линейные расходы для остальных участков сети,

их значения приведены в табл. 4.7.

Приняв для монтажа кольцевой сети чугунные трубы (допускается в

пределах населенного пункта), назначаем в соответствии с линейными

расходами по табл. 4.1 предельные скорости υпр. Для участка 8-7 при q8-7 =

200,00 л/с υпр.8-7 = 1,6 м/с.

Диаметр труб на участке 8-7 по выражению (4.4)

6,1

2,013,178d 0,4 м.

Принимаем стандартное значение расчетного внутреннего диаметра dр.8-7

= 401,4 мм, диаметр условного прохода D8-7 = 400 мм, соответствующее S0 кв.8-7 =

0,219 с2/м

6 .

Уточняем скорость движения воды по трубам с помощью выражения (4.5)

278

4014,014,3

2,04 1,58 м/с.

При υ8-7 = 1,58 м/c поправочный коэффициент θ8-7 = 1 (табл. 4.4)

42

Таблица 4.7

Увязка кольцевой сети

№

№

Предварительное распределение расходов

Первое исправление

Второе

исправление

Поправка за счет

изменения

коль участ l, скорости

ца ка м q, υпр, D, υ, S0, S, hl, S·q, Δq, q, hl, S·q, Δq, q, hl, υ, S, hl,

л/с м/с мм м/с с2/м

6 с

2/м

5 м c/м

2 л/с л/с м c/м

2 л/с л/с м м/с с

2/м

5 м

I

6-3 830 217,68 1,6 450 1,37 0,199 165,17 +7,83 35,95 -16,55 201,13 +6,68 33,22 +1,14 202,27 +6,76 1,27 165,17 +6,76

3-4 930 103,02 1,6 300 1,42 0,95 883,5 +9,38 91,02 -16,55 86,47 +6,61 76,40 +1,14 87,61 +6,78 1,20 883,50 +6,78

4-7 830 140,00 1,6 350 1,44 0,437 362,71 -7,11 50,78 +16,55

+5,08

161,63 -9,48 58,62 -1,14

-2,32

158,17 -9,07 1,62 362,71 -9,07

7-6 930 611,44 1,9 700 1,59 0,0115 10,70 -4,00 6,54 +16,55

-0,23

627,76 -4,21 6,71 -1,14

-0,40

626,22 -4,20 1,63 10,70 -4,20

∑ +6,10 184,29 ∑ -0,40 174,95 ∑ +0,27 ∑ +0,27

∆qI = - 16,55 л/c ∆qI = + 1,14 л/c

II

4-5 850 75,85 1,4 300 1,04 0,97 824,5 +4,74 62,54 +5,08 80,93 +5,40 66,73 -2,32 78,61 +5,10 1,08 822,04 +5,08

5-8 830 34,96 1,3 200 1,08 8,24 6839,2 -8,36 239,10 -5,08 29,88 -6,11 204,36 +2,32 32,20 -7,09 1,00 6916,14 -7,17

8-7 850 200,00 1,6 400 1,58 0,219 186,15 -7,45 37,23 -5,08 194,92 -7,07 36,28 +2,32 197,24 -7,24 1,56 186,15 -7,24

7-4 830 140,00 1,6 350 1,44 0,437 362,71 +7,11 50,78 +5,08

+16,55

161,63 +9,48 58,62 -2,32

-1,14

158,17 +9,07 1,62 362,71 +9,07

∑ -3,96 389,65 ∑ +1,70 365,99 ∑ -0,16 ∑ -0,26

∆qII= + 5,08 л/c ∆qII = - 2,32 л/c

III

6-7 930 611,44 1,9 700 1,59 0,0115 10,70 +4,00 6,54 -0,23

+16,55

627,76 +4,22 6,72 -0,40

-1,14

626,22 +4,20 1,63 10,70 +4,20

7-11 780 60,00 1,4 250 1,19 2,53 1973,4 +7,10 118,40 -0,23 59,77 +7,05 117,95 -0,40 59,37 +6,96 1,18 1979,32 +6,98

11-10 930 51,63 1,3 250 1,03 2,59 2408,7 -6,42 124,36 +0,23 51,86 -6,48 124,92 +0,40 52,26 -6,58 1,04 2409,37 -6,58

10-6 780 163,26 1,6 400 1,29 0,219 170,82 -4,55 27,89 +0,23 163,49 -4,57 27,93 +0,40 163,89 -4,59 1,30 170,82 -4,59

∑ +0,13 277,19 ∑ +0,22 277,52 ∑ -0,01 ∑ +0,01

∆qIII = - 0,23 л/c ∆qIII = - 0,40 л/c

43

В соответствии с выражением (4.7)

S0 8-7 = 0,219 · 1 = 0,219 с2/м

6.

Гидравлическое сопротивление труб на участке 8-7 по выражению (4.16)

S8-7 = 0,219 · 850 = 186,15 с2/м

5.

Потери напора на участке 8-7 в соответствии с формулами (4.6) и (4.16)

hl 8-7 = 186,15 · 0,22

= 7,45 м.

Аналогично υпр, D, υ, S0, S, hl определены для всех остальных участков

кольцевой сети. Значения указанных величин приведены в табл. 4.7. Диаметры

труб на всех участках больше минимально допустимых для данной сети (100

мм). Знаки «+» и «-» у потерь напора проставлены в соответствии с указаниями

п. 4.4.4.

По выражению (4.17) вычисляем невязку для первого кольца

ΔhI = +7,83 + 9,38 – 7,11 – 4,0 = + 6,10 м.

Невязки для второго и третьего колец: ΔhII = - 3,96 м; ΔhIII = + 0,13 м (табл.

4.7). Невязки первого и второго колец больше допустимых (0,3…0,5 м).

Необходима увязка сети.

Находим произведения Sq. Для участка 8-7

Sq = 186,15 · 0,2 = 37,23 с/м2.

Также определены значения Sq для всех остальных участков сети (табл.

4.7)

По формуле (4.18) вычисляем поправочные расходы. Для первого кольца

)54,678,5002,9195,35(2

10,6Iq - 0,01655 м

3/c = - 16,55 л/c.

Для второго и третьего колец ΔqII = +5,08 л/с; ΔqIII = - 0,23 л/с.

В соответствии с указаниями п. 4.4.6. корректируем линейные расходы.

Для участка 8-7 первый исправленный расход

q8-7 = 200,00 – 5,08 = 194,92 л/c,

для участка 7-4

q7-4 = 140,00 + 5,08 +16,55 = 161,63 л/с.

Аналогично найдены первые исправленные расходы для всех остальных

участков кольцевой сети (табл. 4.7).

По выражению (4.19) вновь определяем потери напора на участках. Для

участка 8-7

hl 8-7 = 186,15 0,194922 = 7,07 м.

Также получены результаты для остальных участков сети (табл. 4.7).

44

Вновь в соответствии с выражением (4.17) определяем невязки колец. Для

первого кольца

ΔhI = +6,68 + 6,61 – 9,48 – 4,21 = - 0,40 м.

Для второго и третьего колец: ΔhII = + 1,70 м; ΔhIII = + 0,22 м (табл. 4.7).

Невязка второго кольца больше допустимой, продолжаем увязку сети, повторяя

по циклу действия в соответствии с п.п. 4.4.5…4.4.8. (табл. 4.7).

После второго исправления получили допустимые невязки (менее 0,3 м)

во всех кольцах: ΔhI = +0,27 м; ΔhII = - 0,16 м; ΔhIII = - 0,01 м.

Определяем скорости, соответствующие полученным в итоге расходам,

корректируем гидравлические сопротивления труб и потери напора на участках

сети. Для участка 8-7 по выражению (4.5)

278

4014,014,3

19724,04 1,56 м/c.

При υ8-7 = 1,56 м/c поправочный коэффициент θ8-7 = 1 (табл. 3.4)

В соответствии с выражением (3.7)

S0 8-7 = 0,219 · 1 = 0,219 с2/м

6.

(S0 кв 8-7 = 0,219 с2/м

6 принято ранее и с изменением скорости остается прежним.)

Гидравлическое сопротивление труб на участке 8-7 по выражению (4.16)

S8-7 = 0,219 · 850 = 186,15 с2/м

5.

Потери напора на участке 8-7 в соответствии с формулой (4.19)

hl 8-7 = 186,15 · 0,197242 = 7,24 м.

Уточнение скорости не привело к изменению потерь напора на участке

8-7.

Аналогичные уточняющие расчеты выполнены для всех остальных

участков сети, результаты приведены в табл. 4.7.

По выражению (4.17) уточняем невязки колец. Для первого кольца

ΔhI = +6,76 + 6,78 – 9,07 – 4,20 = + 0,27 м.

Для второго и третьего колец: ΔhII = - 0,26 м; ΔhIII = + 0,01 м. Невязки всех

колец остались допустимыми (менее 0,3 м).

В соответствии с формулой (4.17) определяем невязку по всему контуру

кольцевой сети

Δh = +6,76 + 6,78 + 5,08 – 7,17 – 7,24 + 6,98 – 6,58 – 4,59 = + 0,02 м.

Невязка по контуру сети также допустима (менее 1 м). Сеть увязана.

45

С помощью выражения (4.8) вычисляем для узловых точек

пьезометрические напоры Нз, соответствующие заданным свободным напорам

Нсв.з. Для узла 5

Нз 5 = 17,0 + 26,0 = 43,0 м.

Подобные действия выполнены для всех остальных узлов, результаты

приведены в табл. 4.8.

Таблица 4.8

Расчет напоров Обозначения

напоров

Значения напоров, м, по узлам

3 4 5 6 7 8 10 11

Нсв.з 26,0 34,0 26,0 26,0 26,0 26,0 26,0 30,0

Нз 43,5 52,0 43,0 43,5 44,0 43,0 45,0 48,5

Н 58,78 48,08 - 65,54 61,07 54,09 - 60,67

Нпр 58,78 52,0 43,0 65,54 61,07 54,09 45,0 60,67

Нпр.у 58,78 52,0 46,92 65,54 61,07 54,09 54,09 60,67

Н св.у 41,28 34,0 29,92 48,04 43,07 37,09 35,59 41,67

В соответствии с формулой (4.9) определяем пьезометрический напор Н в

точке 4, требуемый для преодоления гидравлического сопротивления труб на

участке 4-5 и обеспечения необходимого свободного напора в узле 5 (при

заданной пропускной способности).

Н4 = Н5 + hl 4-5 = 43,0 + 5,08 = 48,08 м.

Так как Нз4 > Н4, в соответствии с рекомендациями п. 4.2.11. принимаем

Нпр 4 = Нз4 = 52,0 м, при этом напор в точке 5 увеличиваем на 3,92 м (52,0 – 48,08

= 3,92 м). Уточненный напор в точке 5

Нпр.у 5 = 43,0 + 3,92 = 46,92 м.

Аналогичные расчеты выполнены для всех остальных узлов, результаты

приведены в табл. 4.8.

По формуле (4.10) для точки 5 вычисляем свободный напор Нсв.у,

соответствующий уточненному принятому пьезометрическому напору Нпр.у

Нсв.у 5 = 46,92 – 17,0 = 29,92 м.

Подобные действия проделаны и для других узлов, результаты

представлены в табл. 4.8.

Свободные напоры в точках сети не превышают 60 м.

46

Для точки подачи воды в сеть уточняем результаты путем осреднения

потерь напора по разным направлениям. В соответствии с выражением (4.20)

необходимый пьезометрический напор для нее

.42,65)59,458,698,607,908,559,458,6

98,624,717,720,424,717,720,407,908,576,678,608,5(5

192,46.

м

H сп

(Со знаком «-» потери напора приняты на участках, где поток на

рассматриваемой линии направлен от конечной точки.) По выражению (4.10)

уточняем требуемый свободный напор в точке подачи воды в сеть

Hсв.п.с= 65,42 – 17,5 = 47,92 м.

Расход кольцевой сети в целом в соответствии с п. 4.4.10.

Qс = 202,27 + 626,22 + 163,89 + 162,53 = 1154,91 л/c.

4.6. Увязка кольцевых сетей с помощью ЭВМ

Гидравлические расчеты водопроводных сетей, особенно

многокольцевых, весьма трудоемки и требуют затрат большого количества

времени. Использование ЭВМ позволяет существенно сократить затраты труда и

времени на эту работу.

При расчете кольцевых сетей в общем случае количество неизвестных

вдвое превышает количество участков сети. Для каждого участка неизвестны

диаметр и линейный расход (другие неизвестные могут быть определены по

этим величинам). Для определения указанных неизвестных необходимо

составить надлежащее количество уравнений. Эти уравнения могут быть

составлены с учетом двух условий, отражающих законы движения воды в

кольцевой сети. Первое условие – это условие баланса расходов в узлах сети.

Если считать расходы, приходящие к узлу, положительными, а уходящие из узла

(включая узловой) – отрицательными, то условие упомянутого баланса можно

записать в виде выражения

∑q = 0. (4.21)

Вторым является условие баланса потерь напора в каждом замкнутом

контуре сети (кольце), оно может быть записано как

∑hl = 0. (4.22)

47

При этом потери напора на участках, где движение воды происходит по часовой

стрелке (по отношению к данному контуру), условно считают положительными,

а на участках, по которым вода движется против часовой стрелки, -

отрицательными.

Уравнение (4.22) может быть представлено в виде

∑Sq2 = 0. (4.23)

Количество нетождественных уравнений типа (4.21), которое может быть

составлено для кольцевой сети равно числу узлов Χ за вычетом одного,

дающего тождество при заданном расходе сети. Число нетождественных

уравнений типа (4.22) или (4.23), которое может быть составлено, равно числу

колец сети Υ. Таким образом, максимально возможное общее количество

нетождественных уравнений для кольцевой сети

R = X + Y –1. (4.24)

При любой конфигурации кольцевой сети количество участков на ней

определяется из выражения

L = X + Y –1. (4.25)

При этом количество неизвестных равно 2L, вдвое больше количества

уравнений, которое можно составить. То есть в общем виде задача расчета

кольцевой сети является неопределенной.

Из этого положения выходят обычно, задаваясь значениями L лишних

неизвестных. Это предусмотрено и в изложенной выше методике (раздел 4.4.).

Там по предварительно принятым линейным расходам установили диаметры

труб на участках, после чего уточняли эти линейные расходы. То есть

фактически задались диаметрами, уменьшив количество неизвестных вдвое,

после этого задача стала определенной, так как количество неизвестных

(линейные расходы) стало равно количеству нетождественных уравнений,

которое можно составить.

Из изложенного выше следует, что после установления диаметров, увязку

сети (а это наиболее трудоемкая часть расчета, особенно при большом

количестве колец) можно осуществить в результате решения системы состоящей

48

из L уравнений. Из них X – 1 уравнений типа (4.21) и Y уравнений типа (4.22)

или (4.23). Аналитическое решение упомянутой системы, как правило,

проблематично, однако она может быть решена с помощью ЭВМ. При этом нет

необходимости в составлении и использовании специальных программ. Для этих

целей могут быть применены фирменные программные продукты

математической направленности, такие как «MathCAD», «Excel» и т.д. Решение

задач с их помощью практически не предполагает наличие навыков

программирования у пользователя. Условие задачи записывается в привычной

для неподготовленного пользователя форме.

Рассмотрим в качестве примера кольцевую сеть, соответствующую 23-му

варианту (см. раздел 4.5.). Предполагается, что действия, предусмотренные до

начала увязки сети, уже выполнены. Увязка осуществляется путем решения

системы уравнений с помощью ЭВМ.

В данном случае количество узлов сети X = 8 (рис. 4.2), колец Y = 3,

участков L =10. Соответственно имеем 10 неизвестных, это линейные расходы

на участках. Для их определения составляем систему из 10-ти уравнений, в том

числе 7 уравнений типа (4.21) и 3 типа (4.23).

q4-5 + q5-8 – Qу 5 = 0;

q7-8 - q5-8 – Qу 8 = 0;

q3-4 + q7-4 - q4-5 – Qу 4 = 0;

q6-7 - q7-4 - q7-8 - q7-11 – Qу 7 = 0;

q7-11 + q10-11 – Qу 11 = 0;

q6-10 - q10-11 – Qу 10 = 0;

q6-3 – q3-4 – Qу 3 = 0;

02

4747

2

7676

2

4343

2

3636 qSqSqSqS ;

02

5858

2

8787

2

5454

2

4747 qSqSqSqS ;

02

11101110

2

106106

2

117117

2

7676 qSqSqSqS .

Гидравлические сопротивления труб S и узловые (приведенные) расходы

Qу в данном случае величины известные. При вводе данных на ЭВМ вместо

указанных обозначений следует записывать соответствующие им численные

значения. После получения значений линейных расходов q (увязки сети)

дальнейшие расчеты выполняют в соответствии с п.п. 4.4.9…4.4.10.

Увязку сети с помощью ЭВМ выполняют в данной учебной работе как

проверочную или в случае необходимости большого количества исправлений

49

(более трех), необходимых для увязки сети, при выполнении расчетов по

методике, описанной в подразделе 4.4. (согласовать с преподавателем).

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДОВ

При проектировании систем водоснабжения гидравлический расчет

водоводов выполняют совместно с расчетами сетей, насосных станций и

регулирующих емкостей. Рассматривается несколько вариантов с различным

сочетанием параметров элементов, из которых состоит водопровод. Из них в

результате выбирают оптимальный с точки зрения экономичности, санитарных

показателей, удобства в эксплуатации. При проектировании учитывают

очередность строительства.

В упомянутых вариантах водоводы могут состоять из различного

количества линий, иметь разные диаметры. Первоначально при назначении

количества линий водоводов учитывают категорию системы водоснабжения и

очередность строительства.

В соответствии с [1] при отключении линии водовода или ее участка (при

аварии) общую подачу воды объекту на хозяйственно-питьевые нужды

допускается снижать не более чем на 30 % расчетного расхода, на

производственные нужды – по аварийному графику. Расход qа, обеспечиваемый

в такой ситуации, называют аварийным.

При отключении линии водовода его общее гидравлическое

сопротивление существенно увеличивается. Чтобы это увеличение было меньше

целесообразно отключение не всей линии, а лишь ее части, на которой появилась

неисправность. При этом должна быть предусмотрена возможность подачи

воды из одной линии в другую. Это обеспечивается с помощью так называемых

переключений, которыми всю длину водовода делят по возможности на равные

участки. При неисправности до и после отключенного участка работают все

линии водовода, на участке повреждения – на одну линию меньше. Количество

переключений назначают, исходя из условия равенства потерь напора в системах

водоводов в нормальных условиях и при неисправности на линии, когда

пропускают аварийный расход qа.

В проектах рассматривают целый ряд расчетных случаев (пропуск

максимального часового расхода в сутки максимального водопотребления,

пропуск этого же расхода с учетом подачи воды в расчетные точки

50

пожаротушения и т.д.). Гидравлические расчеты в этих случаях выполняют

практически по одной и той же методике.

В связи с изложенным выше в данной учебной работе допускается

ограничиться одним расчетным случаем, соответствующим пропуску

максимального часового расхода в сутки наибольшего водопотребления.

Количество линий водоводов следует принять равным 2. Экономический фактор

в определенной степени учитывается через рекомендуемые скорости υпр (табл.

4.1).

Материал труб для водоводов выбирают по рекомендациям подраздела

4.1.

Расчетный расход для водовода qв в данном случае равен расходу

кольцевой сети. При двух одинаковых линиях расчетный расход для одной qл

равен половине расхода водовода.

Диаметр труб линии водовода Dл (dр.л), потери напора в линии (водоводе)

hв и необходимый пьезометрический напор в ее начале H0 определяют в

соответствии с п.п. 4.2.8., 4.2.9., 4.2.11.

Необходимый свободный напор в начале водовода, создаваемый насосной

станцией второго подъема, вычисляют по формуле (4.10).

Количество равных участков между переключениями при двух

параллельных линиях водовода одинакового диаметра и длины определяют из

выражения

1

3

2

2

а

в

q

qE . (5.1)

В задании следует принять допустимое снижение расхода при аварии 30 %, то

есть в

а

q

q= 0,7, а

а

в

q

q 1,429. Полученное значение Е округляют до большего

целого. По принятому Епр вычисляют на сколько процентов в действительности

уменьшится расход при аварии. При этом используют формулу

:

%.1003

1

11%

пр

а

E

q (5.2)

51

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Исходные данные для задачи №1

Показа-

тель Значения данных по вариантам

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

N1, тыс.

чел.

146 136 235 257 522 245 75 105 155 198 187 132 234 230 151 85 213 252 411 256 390 486 280

N2, тыс.

чел.

3 4 5 9 6 5 5 5 3 5 7 4 9 9 3 4 4 5 8 10 7 7 8

К1 2 3 3 1 2 3 3 2 3 2 2 3 2 2 3 3 2 3 2 2 3 3 3

К2 1 1 1 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 2

m1 10 8 9 5 10 8 5 10 10 9 9 8 8 8 8 5 9 9 10 5 10 10 5

m2 2 2 1 3 1 2 2 3 1 2 3 1 3 3 1 1 2 1 3 3 2 1 1

Fпр.1, га 13 18 25 40 47 32 11 9 15 23 20 16 29 30 18 12 22 27 35 42 37 49 39

Fн.1, га 25 34 48 74 88 60 21 18 28 42 37 29 54 56 33 22 40 50 65 78 69 91 74

Приложение 2

Длины участков сетей

№№ Длины участков по вариантам l, м

участ-

ков 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

0 - 1 990 1140 1220 1380 1440 1300 980 1000 1080 1200 970 1100 1260 1280 960 1040 950 1240 1320 1400 1340 1460 1480

1 - 2 410 - 570 - - 650 370 - 430 - - 450 610 - 470 - - 590 670 - 690 - -

2 - 3 460 - 620 - - 700 420 - 480 - - 500 660 - 520 - - 640 720 - 740 - -

3 - 4 510 590 670 830 890 750 470 450 530 650 610 550 710 730 570 490 630 690 770 850 790 910 930

4 - 5 - 490 570 - 790 - - 350 430 - 510 - - 630 470 - 530 - - 750 690 - 850

52

Продолжение прил. 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1 - 6 460 540 620 780 840 700 420 400 480 600 560 500 660 680 520 440 580 640 720 800 740 860 -

6 - 7 510 590 670 830 890 750 470 450 530 650 610 550 710 730 570 490 630 690 770 850 790 910 930

7 - 8 410 490 570 730 790 650 370 350 430 550 510 450 610 630 470 390 530 590 670 750 690 810 850

9 - 10 460 - - 780 840 - 420 - - 600 560 - 660 - - 440 580 - 720 - - 860 -

10 - 11 510 590 670 830 890 750 470 450 530 650 610 550 710 730 570 490 630 690 770 850 790 910 930

11 -12 - 490 - 730 - 650 - 350 - 550 - 450 - 630 - 390 - 590 - 750 - 810 -

3 - 6 410 490 570 730 790 650 370 350 430 550 510 450 610 630 470 390 530 590 670 750 690 810 830

4 - 7 410 490 570 730 790 650 370 350 430 550 510 450 610 630 470 390 530 590 670 750 690 810 830

5 - 8 - 490 570 - 790 - - 350 430 - 510 - - 630 470 - 530 - - 750 690 - 830

1 - 9 360 - - 680 740 - 320 - - 500 460 - 560 - - 340 480 - 620 - - 760 -

6 - 10 360 440 520 680 740 600 320 300 380 500 460 400 560 580 420 340 480 540 620 700 640 760 780

7 - 11 360 440 520 680 740 600 320 300 380 500 460 400 560 580 420 340 480 540 620 700 640 760 780

8 - 12 - 440 - 680 - 600 - 300 - 500 - 400 - 580 - 340 - 540 - 700 - 760 -

8 - 13 860 940 1020 1180 1240 1100 820 800 880 1000 960 900 1060 1080 920 840 980 1040 1120 1200 1140 1260 1280

13 - 14 660 740 820 980 1040 900 620 600 680 800 760 700 860 880 720 640 780 840 920 1000 940 1060 800

14 - 15 760 840 920 1080 - 1000 720 700 780 900 860 800 - - 820 740 880 - 1020 1100 - - 1180

13 - 16 360 440 520 - - 600 - 300 380 500 460 - 560 - 420 - 480 - - 700 - 760 780

16 - 17 - - 370 - - - - 150 - - 310 - - - - - - - - 550 - - -

16 - 18 - - 420 - - - - 200 - - 360 - - - - - - - - 600 - - -

14 -19 310 - 470 630 690 550 270 250 - 450 410 350 510 530 370 290 - 490 570 650 590 710 730

19 - 20 260 - - - 640 500 - - - 400 - - 460 480 320 - - 440 - - 540 660 -

19 - 21 260 - - - 640 500 - - - 400 - - 460 480 320 - - 440 - - 540 660 -

13 - 22 410 490 - 730 790 650 370 - 430 550 - 450 - 630 470 390 530 590 670 - 690 - -

22 - 23 - - - 630 - - 270 - - - - 350 - - - 290 - - 570 - - - -

22 - 24 - - - 530 - - 170 - - - - 250 - - 270 190 - - 470 - - - -

14 - 25 - 390 470 630 690 - 270 250 330 - 410 350 510 530 - 290 430 490 570 650 590 710 750

25 - 26 - 290 - - 590 - - - 230 - - - 410 430 - - 330 390 - - 490 610 280

25 - 27 - 340 - - 640 - - - 280 - - - 460 480 - - 380 440 - - 540 660 340

53

Приложение 3

Геодезические отметки узловых точек сетей

№№ Геодезические отметки z узловых точек по вариантам, м

точек 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

0 6,0 15,5 8,0 6,5 9,0 7,5 11,5 8,5 14,5 9,5 13,0 10,5 11,0 7,0 14,0 12,5 16,5 13,5 5,0 17,0 15,0 10,0 18,0

1 7,0 - 9,0 7,5 10,0 8,5 12,5 - 15,5 10,5 14,0 11,5 12,0 - 15,0 13,5 17,5 14,5 6,0 - 16,0 11,0 -

2 6,5 - 8,5 - - 8,0 12,0 - 15,0 - - 11,0 11,5 - 14,5 - - 14,0 5,5 - 15,5 - -

3 6,0 15,5 8,0 6,5 9,0 7,5 11,5 8,5 14,5 9,5 13,0 10,5 11,0 7,0 14,0 12,5 16,5 13,5 5,0 17,0 15,0 10,0 17,5

4 5,5 15,0 7,5 6,0 8,5 7,0 11,0 8,0 14,0 9,0 12,5 10,0 10,5 6,5 13,5 12,0 16,0 13,0 4,5 16,5 14,5 9,5 18,0

5 - 14,5 7,0 - 8,0 - - 7,5 13,5 - 12,0 - - 6,0 13,0 - 15,5 - - 16,0 14,0 - 17,0

6 7,5 17,0 9,5 8,0 10,5 9,0 13,0 10,0 16,0 11,0 14,5 12,0 12,5 8,5 15,5 14,0 18,0 15,0 6,5 18,5 16,5 11,5 17,5

7 7,0 16,5 9,0 7,5 10,0 8,5 12,5 9,5 15,5 10,5 14,0 11,5 12,0 8,0 15,0 13,5 17,5 14,5 6,0 18,0 16,0 11,0 18,0

8 - 15,5 8,0 6,5 9,0 7,5 - 8,5 14,5 9,5 13,0 10,5 - 7,0 14,0 12,5 16,5 13,5 - 17,0 - 10,0 17,0

9 7,5 - - 8,0 10,5 - 13,0 - - 11,0 14,5 - 12,5 - - 14,0 18,0 - 6,5 - 16,5 11,5 -

10 8,0 17,5 10,0 8,5 11,0 9,5 13,5 10,5 16,5 11,5 15,0 12,5 13,0 9,0 16,0 14,5 18,5 15,5 7,0 19,0 17,0 12,0 19,0

11 7,5 17,0 9,5 8,0 10,5 9,0 13,0 10,0 16,0 11,0 14,5 12,0 12,5 8,5 15,5 14,0 18,0 15,0 6,5 18,5 16,5 11,5 18,5

12 - 16,5 - 7,5 - 8,5 - 9,5 - 10,5 - 11,5 - 8,0 - 13,5 - 14,5 - 18,0 - 11,0 -

13 6,5 16,0 8,5 7,0 9,5 8,0 12,0 9,0 15,0 10,0 13,5 11,0 11,5 7,5 14,5 13,0 17,0 14,0 5,5 17,5 15,5 10,5 17,5

14 6,0 15,5 8,0 6,5 9,0 7,5 11,5 8,5 14,5 9,5 13,0 10,5 11,0 7,0 14,0 12,5 16,5 13,5 5,0 17,0 15,0 10,0 17,0

15 5,5 15,0 7,5 6,0 - 7,0 11,0 8,0 14,0 9,0 12,5 10,0 - - 13,5 12,0 16,0 - 4,5 16,5 - - 16,5

16 6,0 15,5 8,0 - - 7,5 - 8,5 14,5 9,5 13,0 - 11,0 - 14,0 - 16,5 - - 17,0 - 10,0 17,0

17 - - 7,5 - - - - 8,0 - - 12,5 - - - - - - - - 16,5 - - -

18 - - 8,0 - - - - 8,5 - - 13,0 - - - - - - - - 17,0 - - -

19 5,5 - 7,5 6,0 8,5 7,0 11,0 8,0 - 9,0 12,5 10,0 10,5 6,5 13,5 12,0 - 13,0 4,5 16,5 14,5 9,5 16,5

20 5,0 - - - 8,0 6,5 - - - 8,5 - - 10,0 6,0 13,0 - - 12,5 - - 14,0 9,0 -

21 5,5 - - - 8,5 7,0 - - - 9,0 - - 10,5 6,5 13,5 - - 13,0 - - 14,5 9,5 -

22 7,0 16,5 - 7,5 10,0 8,5 12,5 - 15,5 10,5 - 11,5 - 8,0 15,0 13,5 17,5 14,5 6,0 - 16,0 - -

54

Продолжение прил. 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

23 - - - 8,0 - - 13,0 - - - - 12,0 - - - 14,0 - - 6,5 - - - -

24 - - - 7,5 - - 12,5 - - - - 11,5 - - - 13,5 - - 6,0 - - - -

25 - 16,0 8,5 7,0 9,5 - 12,0 9,0 15,0 - 13,5 11,0 11,5 7,5 - 13,0 17,0 14,0 5,5 17,5 15,5 10,5 17,0

26 - 16,5 - - 10,0 - - - 15,5 - - - 12,0 8,0 - - 17,5 14,5 - - 16,0 11,0 16,5

27 - 15,5 - - 9,0 - - - 14,5 - - - 11,0 7,0 - - 16,5 13,5 - - 15,0 10,0 16,0

Приложение 4

Заданные сосредоточенные расходы в узловых точках сетей

№№ Заданные сосредоточенные расходы Q в узловых точках сети по вариантам, л/с

точек 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 16 19 20 21 22 23 24

2 4,9 - 7,9 - - 5,2 8,8 - 8,2 - - 7,0 4,3 - 5,5 - - 6,1 9,1 - 9,7 - -

3 6,3 6,0 7,3 6,2 7,1 6,4 7,6 6,6 7,4 6,8 8,1 7,0 6,1 7,2 6,5 6,9 7,5 6,7 7,7 8,3 7,9 8,4 8,0

4 4,2 3,0 8,2 3,8 7,4 4,6 9,4 5,4 8,6 6,2 8,4 7,0 3,4 7,8 5,0 6,6 9,0 5,8 9,8 9,2 9,6 8,6 9,0

5 - 3,0 6,9 - 6,3 - - 4,8 7,2 - 9,3 - - 6,6 4,5 - 7,5 - - 9,9 8,7 - 9,0

6 6,2 5,0 9,2 5,8 9,4 6,6 9,4 7,4 9,6 8,2 8,4 9,0 5,4 9,8 7,0 8,6 9,0 7,8 9,2 9,0 8,8 9,8 8,6

7 4,3 4,0 5,3 4,2 5,1 4,4 5,6 4,6 5,4 4,8 6,1 5,0 4,1 5,2 4,5 4,9 5,5 4,7 5,7 6,3 5,9 6,4 6,0

9 3,6 - - 3,4 5,2 - 6,2 - - 4,6 7,2 - 3,2 - - 4,8 6,0 - 6,4 - 6,8 7,8 -

10 7,6 7,0 9,6 7,4 9,2 7,8 8,2 8,2 9,8 8,6 9,2 9,0 7,2 9,4 8,0 8,8 8,0 8,4 7,4 9,6 8,8 7,8 8,0

11 4,6 4,0 6,6 4,4 6,2 4,8 7,2 5,2 6,8 5,6 8,2 6,0 4,2 6,4 5,0 5,8 7,0 5,4 7,4 8,6 7,8 8,8 8,0

12 5,9 5,0 - 5,6 - 6,2 - 6,8 - 7,4 - 8,0 - 8,6 - 7,7 - 7,1 - 9,9 - 8,2 -

13 6,7 6,0 9,7 6,4 9,1 7,0 8,6 7,6 8,0 8,2 8,9 8,8 6,1 9,4 7,3 8,5 8,3 7,9 8,9 8,3 9,5 8,0 9,2

14 4,9 4,0 7,9 4,6 7,3 5,2 8,8 5,8 8,2 6,4 8,3 7,0 4,3 7,6 5,5 6,7 8,5 6,1 9,1 8,9 9,7 9,2 8,0

15 4,2 3,0 8,2 3,8 - 4,6 9,4 5,4 8,6 6,2 9,4 7,0 - - 5,0 6,6 9,0 - 9,8 9,2 - - 9,0

16 5,2 4,0 9,2 - - 5,6 - 6,4 9,6 7,2 8,8 - 4,4 - 6,0 - 8,0 - - 8,0 - 9,6 8,8

17 - - 4,7 - - - - 5,4 - - 3,9 - - - - - - - - 3,7 - - -

55

Продолжение прил. 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

18 - - 3,7 - - - - 4,4 - - 2,9 - - - - - - - - 2,7 - - -

19 4,2 - 8,2 3,8 7,4 4,6 9,4 5,4 - 6,2 9,4 7,0 3,4 7,8 5,0 6,6 - 5,8 9,8 9,2 8,6 9,6 9,0

20 6,3 - - - 7,1 6,4 - - - 6,8 - - 6,1 7,2 6,5 - - 6,7 - - 7,9 8,4 -

21 5,3 - - - 6,1 5,4 - - - 5,8 - - 5,1 6,2 5,5 - - 5,7 - - 6,9 7,4 -

22 3,3 3,0 - 3,2 4,1 3,4 4,6 - 4,4 3,8 - 4,0 - 4,2 3,5 3,9 4,5 3,7 4,7 - 4,9 - -

23 - - - 4,2 - - 5,6 - - - - 5,0 - - - 4,9 - - 5,7 - - - -

24 - - - 3,2 - - 4,6 - - - - 4,0 - - - 3,9 - - 4,7 - - - -

25 - 3,0 6,9 3,6 6,3 - 7,8 4,8 7,2 - 9,3 6,0 3,3 6,6 - 5,7 7,5 5,1 8,1 9,9 8,7 8,2 9,0

26 - 4,0 - - 6,2 - - - 6,8 - - - 4,2 6,4 - - 7,0 5,4 - - 7,8 8,8 8,0

27 - 4,0 - - 7,3 - - - 8,2 - - - 4,3 7,6 - - 8,5 6,1 - - 9,7 9,2 8,0

Приложение 5

Заданные свободные напоры в узловых точках сетей

№№ Заданные свободные напоры Hсв.з в узловых точках по вариантам, м

точек 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

2 14 - 26 - - 18 26 - 30 - - 26 26 - 10 - - 22 30 - 22 - -

3 22 18 10 26 26 10 30 14 26 22 22 18 18 10 22 22 18 14 18 22 14 22 26

4 10 14 26 18 18 22 22 26 18 30 26 10 10 22 30 30 10 26 10 30 26 14 34

5 - 26 30 - 10 - - 18 10 - 30 - - 30 18 - 22 - - 18 30 - 22

6 18 10 22 22 22 30 26 10 22 10 22 18 18 18 10 22 26 10 22 10 22 10 14

7 26 30 14 14 26 22 18 22 26 22 14 10 10 10 22 30 30 22 30 26 22 22 26

9 30 - - 26 30 - 10 - - 30 26 - 22 - - 22 22 - 18 - 14 30 -

10 22 22 26 18 22 14 22 18 22 18 30 30 30 22 14 30 14 10 10 22 26 18 22

11 14 14 18 10 14 26 26 10 14 10 22 18 18 30 26 18 18 22 26 30 30 10 30

56

Продолжение прил. 5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

12 - 26 - 22 - 22 - 22 - 26 - 22 - 18 - 10 - 30 - 18 - 22 -

13 10 18 26 26 26 14 18 30 18 22 10 30 18 10 22 22 22 18 22 10 18 30 18

14 18 10 18 18 18 26 10 18 10 14 22 18 10 22 14 30 30 10 14 26 10 10 22

15 26 22 10 10 - 18 22 10 22 26 26 10 - - 26 10 18 - 26 10 - - 18

16 14 30 22 - - 10 - 22 30 18 30 - 22 - 30 - 10 - - 22 - 18 14

17 - - 30 - - - - 30 - - 22 - - - - - - - - 26 - - -

18 - - 10 - - - - 10 - - 14 - - - - - - - - 30 - - -

19 30 - 18 26 14 26 18 30 - 10 22 30 26 22 26 18 - 22 14 22 18 18 14

20 22 - - - 26 18 - - - 22 - - 22 30 18 - - 26 - - 22 10 -

21 14 - - - 18 10 - - - 26 - - 14 18 10 - - 30 - - 30 22 -

22 18 - 18 10 22 22 - 18 18 - 18 - 10 22 30 18 30 30 - 18 - -

23 - - - 10 - - 14 - - - - 10 - - - 18 - - 18 - - - -

24 - - - 22 - - 26 - - - - 22 - - - 10 - - 10 - - - -

25 - 14 10 30 18 - 18 22 26 - 22 30 26 22 - 22 22 10 22 18 22 30 14

26 - 18 - - 10 - - - 18 - - - 22 30 - - 26 22 - - 26 18 14

27 - 26 - - 22 - - - 10 - - - 14 18 - - 30 26 - - 30 10 10

Приложение 6

Удельные путевые расходы

Показа-

тель

Значения данных по вариантам

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

q01,

мл/(с·м)

37 33 29 21 18 25 39 40 36 30 32 35 27 26 34 38 31 28 24 20 23 17 16

q02,

мл/(с·м)

13 17 21 29 32 25 11 10 14 20 18 15 23 24 16 12 19 22 26 30 27 33 34

57

Список литературы

1. СНиП 2.04.02. – 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения/Госстрой

СССР. – М., Стройиздат, 1985 (2012). – 159 с.

2. СНиП 2.04.01. – 85. Внутренний водопровод и канализация зданий/Госстрой

СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. (2013) – 56 с.

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………...……3

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ………………………………….3

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ И СВОБОДНЫХ НАПОРОВ ДЛЯ

НАРУЖНЫХ ВОДОПРОВОДОВ………………………………………………...…....4

2.1. Расчетные расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды………………..4

2.2. Расход воды на поливочные нужды……………………………………………7

2.3. Расход воды на производственные нужды…………………………………….8

2.4. Расходы воды на пожаротушение……………………………………………...8

2.5. Свободные напоры для наружных водопроводов…………………………....10

3. УСТРОЙСТВО НАРУЖНЫХ ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ……………………….11

3.1. Схемы трассировки наружных водопроводных сетей……………………….11

3.2. Трубы, применяемые для монтажа наружных водопроводных сетей……...12

3.3. Арматура водопроводной сети………………………………………………...15

3.4. Смотровые колодцы…………………………………………………………….18

3.5. Прокладка водопроводных линий……………………………………………..19

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ НАРУЖНЫХ ВОДОПРОВОДНЫХ

СЕТЕЙ………………………………………………………...………………………….21

4.1. Общие положения………………………………………………………………21

4.2. Методика гидравлического расчета тупиковой водопроводной сети………22

4.3. Пример выполнения гидравлического расчета тупиковой водопроводной

сети………………………………………………………………………………29

4.4. Методика выполнения гидравлического расчета кольцевой водопроводной

сети………………………………………………………………………………36

4.5. Пример выполнения гидравлического расчета кольцевой водопроводной

сети………………………………………………………………………………39

4.6. Увязка кольцевых сетей с помощью ЭВМ……………………………………46

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДОВ……...…………………………………38

Приложения………………………………………………………………………………….51

Список литературы………………………………………………………………………….57