Согласование режимов водопотребления и водоподачи

В практике сельскохозяйственного водоснабжения согласование режимов водопотребления и водоподачи чаще всего осуществляется установкой насосов с производительностью Q_НС-II < Q_max.час и устройством напорно-регулирующего сооружения. Наиболее широкое распространение получили водонапорные башни и автоматические водоподъемные установки.

Водонапорная башня в системе водоснабжения служит для создания напоров в сети и для регулирования расходов воды. Создание напора в сети осуществляется расположением резервуара водонапорной башни на определённой, расчётной высоте. Регулирование расходов воды в сети происходит следующим образом. В часы минимального расхода в водопроводной сети излишки воды, подаваемой насосами, поступают в водонапорную башню, а когда расход в водопроводной сети превышает производительность насосов или в период, когда насосная станция не работает, недостающее количество воды поступает из башни в сеть. Водонапорные башни в ряде случаев служат также для хранения 10 минутного противопожарного запаса воды.

К водонапорным башням относят напорно-регулирующие сооружения, у которых бак размещен выше поверхности земли на искусственной опоре. Основные части водонапорной башни – бак, опорная конструкция (ствол) и шатер.

Опорную часть (ствол) водонапорных башен возводят из железобетона, кирпича, стали и реже из камня и дерева. Конструкция опорной части может быть в виде сплошных цилиндрических или призматических стаканов (из железобетона, кирпича) или в виде сквозных рам и ферм (из стали, железобетона и дерева).

Баки водонапорных башен делают из листовой стали или из железобетона. На небольших объектах временного водоснабжения применяют деревянные баки. Наибольшее распространение получили цилиндрические баки с разной формой днища – плоской, конической, сферической, эллиптической и др. Реже применяют баки шаровой, грушевидной, грибовидной и других форм. Выбор формы баков определяется материалом, из которого их делают, а также их конструкцией и архитектурой.

Стальные баки имеют сравнительно небольшую массу, не дают течи, но подвержены коррозии. Их надо регулярно окрашивать. Баки сваривают из листов стали, которым при этом придают нужный изгиб.

Схема водонапорной башни.

Соотношение размеров цилиндрических баков выбирают с учетом технических и экономических факторов. Чем выше бак и меньше его диаметр, тем меньше и размеры опорной части; однако с увеличением высоты бака возрастают высота подъема воды и затраты электроэнергии. Кроме того, при высоких баках увеличиваются колебания напора в сети.

Вокруг бака устраивают шатер, который предохраняет бак от замерзания и других атмосферных влияний, а также от попадания загрязнений. Его устраивают из легких материалов, обладающих слабой теплопроводностью (пустотелых камней, пенобетона, дерева и др.). Применяют также железобетон. В условиях теплого климата устройство шатра не обязательно. Безшатровые башни с металлическими баками, имеющими наружную теплоизоляцию, можно строить и в местностях с умеренным климатом при условии, что в бак будет поступать вода с положительной температурой и будет обеспечен хороший водообмен.

Башня оборудована лестницами для доступа на служебный мостик, в шатер, внутрь бака и на крышу. Высокие водонапорные башни, как правило, устраивают из железобетона. Кирпичные водонапорные башни чаще имеют высоту до 25 м, предельно – 36 м.

Расчет водонапорной башни заключается в определении емкости и размеров бака и ее высоты. Общий объем бака

, м³

где W_рег −регулирующий объем для согласования режима водопотребления и водоподачи, м³;

W_пож − противопожарный объем, м³.

Регулирующую емкость определяют графо-аналитическим способом с использованием интегральных графиков водопотребления и водоподачи, как сумму максимального недостатка и избытка в масштабе шкалы интегральных расходов.

При известном общем объеме бака его размеры:

Откуда диаметр бака

, м

где 0,8…1,2

Тогда

, м.

Следующим этапом необходимо определить высоту водонапорной башни.

Под высотой водонапорной башни следует понимать высоту её поддерживающей конструкции (ствола), т.е. это расстояние от поверхности земли в месте установки водонапорной башни до дна резервуара.

Вода должна подаваться к отдельным потребителям не только в нужном количестве, но и с необходимым давлением, достаточным для подъёма её к месту установки водоразборных кранов, душей, автопоилок, производственного оборудования и других водопроводных приборов. Для этого в водопроводной сети должен постоянно поддерживаться определённый свободный напор, под которым понимают напор в трубах водопроводной сети, отсчитанный от поверхности земли. Иначе говоря, свободный напор есть разность между отметкой пьезометрического уровня воды в трубах и отметкой поверхности земли.

Свободный напор должен быть достаточным во всех точках разводящей водопроводной сети, в том числе и в самых удалённых и имеющих наиболее высокие отметки. В таких неблагоприятных «диктующих» точках сети свободный напор не должен быть ниже указанного в существующих нормах. Таким образом, для правильного определения высоты водонапорной башни необходимо прежде всего найтидиктующую точку на водопроводной сети.

Диктующей точкой разводящей водопроводной сети называется точка, куда труднее всего подать воду.

Диктующая точка определяется расчётом. Для этого на плане разводящей сети выбираются несколько неблагоприятных точек. Затем выбирается общеразводящая точка, ближайшая к неблагоприятным, из которой вода поступает в них. Определяя отметку пьезометрического напора в общеразводящей точке для пропуска воды в выбранные неблагоприятные точки и сравнивая величины их пьезометрических отметок, находят диктующую точку – ту для которой величина пьезометрической отметки будет больше. Величину пьезометрической отметки в общеразводящей точке находят по следующей зависимости:

где Н_СВ − требуемый свободный напор в диктующей точке, м;

Z₁ и Z₂ − отметки поверхности земли собственно в диктующей точке сети и у водонапорной башни, м;

− сумма потерь напора на участках сети до диктующей точки;