Гидравлический расчёт водопроводных сетей

Разветвленные водопроводные сети рассчитывают как системы последовательно соединенных трубопроводов, осуществляющих раз­дачу воды по пути и в виде сосредоточенных расходов в боковые от­ветвления. Потери напора в таких трубопроводах могут быть опре­делены по формуле
(II.22)

или
(II.24)

т. е. как сумма потерь напора в последовательно соединенных учас­тках трубопровода.

Расчет кольцевых водопроводных сетей значительно сложнее. Основная трудность заключается в определении направления дви­жения и расходов по отдельным ветвям сети.
Закономерности движения воды в кольцевой сети сводятся к двум положениям.

1. Расходы распределяются по ветвям кольцевой сети таким об­разом, чтобы потери напора по одной ветви кольца были равны поте­рям напора по другой его ветви.

Для условий работы сети, представленных на рис. II.26, б:
h_abcd=h_aed; h_cfg=h_cdhg и т.д.

Принимая потери напора в ветвях кольца с движением воды по часовой стрелке со знаком плюс и с движением воды против часовой стрелки со знаком минус, изложенный вывод можем записать так:

(II.25)

где h_пот— алгебраическая сумма потерь напора по кольцу.
2. Сумма расходов, притекающих к узлу, должна быть равна сумме расходов, оттекающих от него (включая расход в узле). Для условий работы сети, представленных на рис. II.26, б:

q_ab=q_cd+q_cf; q_ed+q_cd=q_dh и т.д.
Принимая расходы, притекающие к узлу, со знаком плюс, а рас­ходы, оттекающие от него, со знаком минус, изложенный вывод можно записать так:
(II.26)

где S, q — алгебраическая сумма расходов, притекающих к узлу и оттекаю­щих от него (включая расход в узле)
Расчет кольцевой водопроводной сети сводится к назначению диаметров труб, определению расх'одов, протекающих по отдельным ветвям сети, и подсчету потерь напора от места подачи воды до рас­четной точки сети.

В начале расчета на схеме сети намечают распределение расхо­дов исходя из баланса расходов в узлах. По намеченным расходам назначают диаметры труб участков сети, пользуясь графиками так называемых «экономичных диаметров» или соблюдая значения «экономичных скоростей».

Для подсчета потерь напора от начальной точки сети до расчет­ной необходимо произвести «увязку сети», т. е. откорректировать Распределение расходов по участкам сети таким образом, чтобы для всех колец и узлов сети были соблюдены условия (II.25) и (II.26). При увязке сети приходится иногда изменять ранее назначенные диаметры труб на отдельных участках сети.

Существует несколько методов расчета (увязки) кольцевых во­допроводных сетей. Все они, по существу, сводятся к тем или иным способам приближенного решения системы квадратных уравнений и поэтому достаточно трудоемки, особенно при расчете больших многокольцевых сетей.

В настоящее время разработаны способы расчета кольцевых во­допроводных сетей с применением вычислительных или аналоговых машин.

Кольцевые водопроводные сети рассчитывают несколько раз: на максимальный хозяйственный водоразбор, на пропуск пожарных расходов, а сети с контррезервуаром (с водонапорной башней, рас­положенной в конце сети) рассчитывают и на пропуск максимально­го транзитного расхода в башню.

По данным расчетов водопроводной сети определяют напор, ко­торый должны развивать насосы, и высоту водонапорной башни. Высоту водонапорной башни определяют по формуле (рис. II.27)

(11.27)

где H_св — свободный напор в диктующей точке; h_Пот.с — сумма потерь напора в сети; z_д и zб — отметки поверхности земли в диктующей точке и в месте расположения водонапорной башни.

Рис. II.27. Схемы определения высоты водонапорной башни и напора насосов

а — водонапорная башня в начале сети; б — водонапорная башня в конце сети (контр­резервуар)
В качестве диктующей принимают точку, при расчете по которой высота водонапорной башни получается наибольшей. Обычно это наиболее высокорасположенная и удаленная от башни точка.

Напор насосов определяют по формуле (см. рис. II.27)
(II.28)

где Hбака — высота бака (слоя воды в баке) водонапорной башни; h_ПОТ.В — сумма потерь напора в водоводе (при расположении башни в конце сети h пот.в — сумма потерь напора в водоводе и в сети); hпот.вс — сумма потерь напора во всасывающей трубе; Z₀ — отметка самого низкого уровня воды в водоеме.