Расчет напорных водоводов по заданной степени обеспеченности подачи воды

Вся библиотека >>>

Содержание книги >>>

Книги по строительству и ремонту

Водоснабжение

Быт. Хозяйство. Строительство.Техника

§ 52.  Расчет напорных водоводов по заданной степениобеспеченности подачи воды

Здесь рассматриваются особенности расчета напорных(нагнетательных и гравитационных) водоводов по заданной степениобеспеченности подачи ими воды объекту.

Непременным условием обеспечения бесперебойного снабжения водойпотребителей независимо от методов ее транспортирования является достаточнаямощность используемого источника водоснабжения.

Что же касается транспортирующих воду сооружений, тобесперебойность подачи ими воды может быть достигнута:

а)         конструкцией    водовода,    обеспечивающейего   безаварийную

работу;

б)         дублированием  линий  водовода,  позволяющимвыключать его

отдельные   линии   на   ремонт,   не   прекращаяподачи   воды   потреби

телям;

в)         устройством в конечных (а иногда и впромежуточных) точках

водовода резервных емкостей, позволяющих снабжать водойпотреби

телей на все время ремонта или ликвидации аварий наводоводе.

Для нагнетательных водоводов, кроме того, необходимабесперебойная работа насосной станции (наличие резервных насосных агрегатов,обеспеченность подачи энергии и т. п.).

Все конструкции современных водоводов предусматривают ихнадлежащую прочность. Однако полностью гарантировать безаварийность водовода (особенно при его значительной длине) невозможно ввиду весьма большого числафакторов, которые могут вызвать местные повреждения в нем.

Безнапорные каналы и водоводы благодаря отсутствиюразрывающих усилий от внутреннего давления воды имеют относительно большуюнадежность, чем напорные водоводы.

Вопрос о целесообразности дублирования линий воДовода илиустройства на нем достаточных резервных емкостей решается путемтехнико-экономического сравнения этих вариантов.

СНиП П-Г.3-62 устанавливают продолжительность ликвидацииаварии на водоводах в зависимости от диаметра водовода и глубины промерзаниягрунта  

может быть изменена при соответствующем обосновании,учитывающем материал и диаметр труб, особенности трассы водовода, условияпрокладки труб, средства ликвидации аварий, но не должна быть менее 6 ч.

Пользуясь приведенными указаниями строительных норм, можноопределить требуемый объем резервной емкости и ее стоимость.

Очевидно, что устройство резервных емкостей будет выгоднотолько в случае, когда суммарная стоимость этих емкостей и водовода,проложенного в одну линию, меньше стоимости водовода, проложенного в двелинии.

Опыт проектирования и строительства водоводов показывает,что при длинных водоводах устройство резервных емкостей экономически выгоднеедублирования линий водовода.

Обычно водоводы из двух или нескольких параллельных линийиспользуют в системе нагнетательных водоводов. Эти системы должны обладатьбольшой гибкостью в отношении постепенного их развития в соответствии спостепенным ростом водопотребления.

Рассмотрим метод поверочного расчета системынагнетательных водоводов при их работе во время аварии на одной из линийводовода— сначала для системы водовода из двух параллельных линий.

При обычной работе водовода вода подается одновременно вобе линии и каждая из них рассчитывается на пропуск половины общего расхода(II 1.70 а). В случае аварии на одной из линий она выключается полностью иличастично, и вода подается по оставшейся линии.

Изменение числа работающих линий влечет за собой изменениесопротивления в системе водовода, а следовательно, и изменение количестваподаваемой воды.

Весьма важно знать, как будет реагировать насосная станцияна выключение одной из линий водовода. Если кривая 1 (II 1.71) представляетсобой характеристику H=f(Q) одной линии водовода заданной длины и диаметра,то характеристика системы двух таких параллельных линий будет представленакривой 2, абсциссы которой вдвое больше абсциссы кривой /. Точки пересеченияэтих, кривых с характеристикой насоса (Q—Я)н определяют значенияпроизводительности и напора насоса при работе одной или двух линий водовода.

При аварии и выключении одной линии водовода подача водынасосами падает. Строительными нормами и правилами установлено, что приаварии на водоводах должна быть обеспечена подача воды на хозяйственные нуждыв количестве не менее 50% расчетного расхода и на нужды промышленныхпредприятий — по аварийному графику.

При выключении целиком одной из двух линий водоводапроцент снижения подачи воды весьма велик. Чтобы снижение подачи воды приаварии было по возможности меньше, между линиями водовода через определенноерасстояние устраивают соединения (так называемые связки). Это позволяетвыключать во время аварии не целиком всю линию, а лишь поврежденный участокее и подавать по водоводу значительно большее количество воды, чем привыключении полностью одной из линий водовода.

При аварии на одном из участков (см. III.70, б) по п—1участкам будет проходить расход Qa/2 (где Qa—расход, подаваемый насосами приаварии), а по одному участку (лежащему параллельно аварийному) — расход Qa.Пренебрегая относительно ничтожными потерями напора в соединительныхучастках, получим полные потери напора в системе водовода при аварии:

или, обозначив суммарное сопротивление системы водоводапри аварии s(n-\\-3)/4 через Sa, получим

К = SaQ2a.

Как видно, сопротивление водовода при аварии возросло: Sa>Sи, следовательно, подача воды при аварии понизится (Qa<C.Q). Чем большечисло соединений, тем в меньшей степени увеличится при аварии сопротивлениесистемы водовода и тем в меньшей степени снизится количество подаваемой воды.Сопротивление при аварии Sa можно выразить через сопротивление в периоднормальной работы водовода 5 таким образом:

Здесь значение а зависит от числа участков п, на которыеразбит водовод при устройстве соединений.

Построив по уравнению fta=SaQ2a кривую 3 (см. III.71) стой же начальной ординатой Но, получим точку ее пересечения с характеристикойнасоса. Абсцисса этой точки дает расход Qa, который будет подаваться насосамипри выключении одного поврежденного участка на одной из двух линий водовода.Мы видим, что расход Qa значительно превышает расход Q\\, который был приполностью выключенной одной линии водовода. Имея заданную величинудопустимого снижения подачи воды по водоводу (в зависимости от характераснабжаемого водой объекта), можно подобрать требуемое число соединений наводоводе.

При числе параллельных линий водовода пгф2

где п — число участков на линии водовода.

Тот же расчет может быть применен и для напорныхгравитационных водоводов. Так как в этих водоводах (в отличие отнагнетательных) напор Н в начальной точке не зависит от изменениясопротивления в системе водовода, задача упрощается. В этом случае при работеводовода без аварии H = SQ2, при работе водовода во время ликвидации аварииH=SaQ2a. Следовательно, SQ2=SaQ2a.

После вычисления а и Sa описанным способом расход Qa можегбыть найден прямым вычислением по выражению