Основы гидравлического расчета сетей и водоводов

Как уже отмечалось, в систему распределения воды в населенных пунктах входят следующие основные элементы:

· распределительная (разводящая) сеть труб;

· напорно-регулирующие устройства (водонапорная башня и др.);

· насосная станция второго подъема.

По характеру их размещения и соединения различают три схемы питания сети:

· с проходным резервуаром;

· с контррезервуаром;

· комбинированную схему питания.

В схеме с проходным резервуаром насосная станция второго подъема подает воду в напорный резервуар и в распределительную сеть.

1 – линия пьезометрического напора в сети; 2 – пьезометрическая линия при питании сети от насосной станции и транзите в башню; 3 – пьезометрическая линия при питании сети из башни и от насосной станции; 4 – пьезометрическая линия при питании сети от башни: 5 –линия необходимого напора: 6 – разводящая сеть труб; 7 – насосная станция; 8 – башня; 9 – разводящая сеть.

В схеме с контррезервуаром водонапорная башня расположена на противоположной от насосной станции стороне населенного пункта. В период максимального расхода в сети вода в нее поступает от насосной станции и из напорного резервуара на башне. Когда потребление в сети меньше количества воды, подаваемого насосной станцией, то неизрасходованная в сети вода поступает транзитом в напорный резервуар на башне, образуя там некоторый резерв. Если насосная станция не работает, вода в сеть поступает только из башни.

3. При комбинированной схеме питания часть распределительной сети питается по схеме с контррезервуаром, часть – по схеме через башню.

Кроме рассмотренных основных схем питания сети, возможны и более сложные:

· вода подается от нескольких насосных станций в различные точки сети;

· вместо одного устраивают несколько напорных резервуаров;

· сеть питается только от насосных станций, и напорный резервуар отсутствует, то есть насосы работают круглые сутки.

Выбор схемы питания сети в значительной степени зависит от характера рельефа поверхности населенного пункта. При горизонтальной поверхности возможна любая из трех основных схем питания сети. В этом случае выбор схемы определяет размер населенного пункта. В небольшом поселке для удобства эксплуатации лучше поставить башню рядом с насосной станцией и применить схему с питанием через башню. В крупном населенном пункте для уменьшения высоты башни может оказаться выгодной схема с контррезервуаром или комбинированная.

Для сети, которая подлежит расчету, всегда известны ее конфигурация, длины участков и отборы воды в узлах.

Водопроводная сеть в зависимости от планировки снабжаемого объекта и взаимного расположения насосных станций и резервуаров может иметь различные геометрические очертания. В практике различают три типа сетей по их геометрической форме:

· кольцевые (замкнутые);

· тупиковые (разветвленные);

· комбинированные.

Схемы начертания распределительной сети:

а – тупиковая; б – кольцевая; в – смешанная.

Одна из основных задач при расчете сетей (при известных узловых отборах) – начальное потокораспределение.

Для этой цели используют I-й закон Кирхгофа: Приток воды к узлу равен оттоку.

При этом расходы, приходящие к узлу, словно считают положительными, а уходящие от узла (включая отбор) – отрицательными.

Для тупиковых сетей расходы распределяются единственно возможным образом и задача здесь имеет однозначный смысл.

Для кольцевых сетей при заданных узловых отборах можно найти неограниченное число вариантов распределения расходов на участках, которые удовлетворяют I-му закону Кирхгофа.

Поскольку начальное потокораспределение имеет множество вариантов, то необходимо выполнение (кроме I-го закона Кирхгофа) дополнительного условия, т.е. II-го закона Кирхгофа: Сумма потерь напора в замкнутом контуре должна равняться нулю ( ).