Глава III. Проектирование водопроводных сетей с помощью эвм

Рост городов и посёлков, улучшение санитарно-бытовых условий населения влияет на интенсивное развитие инженерных сетей и сооружений, предназначенных, в том числе для подачи и распределения воды потребителям.

Перед проектировщиками, исследователями, эксплуатационниками городских систем стоят задачи создания надёжных и экономичных инженерных сетей, несмотря на усложнение их структуры. Следует обеспечивать требования, предъявляемые к водопроводным сетям, – подать потребителям бесперебойно заданное количество воды под требуемым напором с необходимой степенью резервирования её запасов.

Большинство водопроводных сетей представляет собой конечный ориентированный связанный граф с циклами, на котором определены законы движения потока.

Водопроводная сеть – это система замкнутых контуров (колец) и ответвлений от них (тупиков) к отдельным потребителям. Для неё характерна сравнительно большая протяжённость цепей между узлами питания, конечность узлов и небольшая протяжённость циклов по элементарным контурам.

На гидравлической сети, как правило, решаются задачи двух типов:

1. задача проектирования – создание варианта сети, который выполнял бы функции при расчётных режимах (максимальное водопотребление, максимальный транзит воды в башню, максимальное водопотребление + пожар);

2. задача эксплуатации – оперативное управление сетью. Например, при отключениях элементов системы при отказах, авариях или ремонтах участков сети.

Проектную задачу можно разделить на несколько этапов:

1. подготовка к гидравлическому расчёту;

2. непосредственно гидравлический расчёт;

3. технико-экономический расчёт по стоимостным показателям:

П = К + Е*Э, (3.1)

где П – приведенные затраты, руб.; К – капитальные затраты; Э – эксплуатационные затраты; Е – коэффициент окупаемости , Т - время окупаемости. Для типовых сооружений T = 12 лет, для новых 8 лет.

3.1. Подготовка к гидравлическому расчёту

В качестве исходных данных известно: план города с рельефом местности, нормы водопотребления населения, степень благоустройства жилого фонда, коммунальные, коммунально-бытовые и промышленные предприятия, полив улиц и зелёных насаждений.

Требуется найти: трассу сети, расходы потребляемой воды в различные режимы работы сети. Расчёты можно представить схематично (рис. 17).

Этот этап трудоёмок, требует использования большого количества нормативной информации и внимания. Поэтому удобно автоматизировать эту процедуру, оставив больше времени для анализа результатов, принятия грамотных инженерных решений, а результаты расчётов получить в табличной форме. Такой расчёт можно выполнить с помощь программы V_cetu.pas или V_cetu.exe [12].

3.2. Определение расчётных расходов

Алгоритм сбора расчётных расходов можно представить схемой (рис. 17).

Рис. 17. Схема сбора расчётных расходов

В основу расчёта заложен следующий алгоритм:

‑ суточный расход от населения определяется по формуле

, м³/сут., (3.2)

где qⁱ – удельная среднесуточная потребность воды на хозяйственно-бытовые нужды, л/сут. Nⁱ – число жителей i-го района города.

=  , м³/сут.; (3.3)

=  , м³/сут., (3.3,а)

где =1,1…1,3 и =0,9…0,7 – коэффициенты суточной неравномерности i-го района города [СНиП 2.04.01-84 п. 2.21] и зависят от уклада жизни населения, режима работы промпредприятий, степени благоустройства зданий, изменения благоустройства по сезонам года и дням недели. Для южных районов коэффициент неравномерности меньше, чем для северных районов, т.е. зависит от расположения города;

- полив улиц и зелёных насаждений:

, м³/сут.; (3.4)

, м³/сут., (3.5)

где Fⁱ_y,Fⁱ_zn - площадь улиц и зеленых насаждений района, га;

q_i - норма полива улиц и зелёных насаждений i-го района города, л/м³.

Либо [36, прим. 1 к табл. 3], если отсутствуют данные по видам благоустройства (зеленые насаждения и проезды), расход воды берется исходя из удельного водопотребления на 1 жителя и количества жителей;

- расход хозяйственно-питьевой воды коммунально-бытовыми предприятиями и административными зданиями:

для коммунально-бытовых предприятий (баня, прачечная, столовая, фабрика-кухня)

, м³/сут.; (3.6)

для административных зданий

, м³/сут., (3.7)

где t_j - время работы j-го предприятия, ч/сут.;

N_j - единица изменения продукции для j-го предприятия, размерность задается в зависимости от выпускаемой продукции;

q_j - норма водопотребления на единицу продукции, определяемая по СНиП 2.04.01-85;

- расходы от промышленных предприятий суточные:

а) производственные (технологические):

, м³/сут., (3.8)

где N^j_пр - количество выпускаемой продукции, ед.;

q^j_пр - норма водопотребления воды на единицу продукции, м³/ед.;

E_j - единица выпускаемой продукции j-го предприятия;

б) хозяйственно-питьевые:

, м³/сут., (3.9)

где q_z - норма расхода воды в z-м цехе и для холодного цеха принимается 25 л/чел., для горячего цеха 45 л/чел.;

N_zs - количество работающих в z-м цехе в s-ю смену, чел.;

n - количество смен, 1÷3 шт.;

в) душевые:

, м³; (3.10)

чел., (3.11)

где N_zd - количество человек, принимающих душ, чел.;

0,375 - норма расхода воды на одну душевую сетку, м³/сетку;

n_st - количество душевых сеток, шт.;

n_d - количество человек на 1 душевую сетку, зависит от санитарно - гигиенических условий и характеристик производственного процесса (делится на 4 категории):

I - незагрязненные, 15 чел.;

II - среднезагрязненные, 7 чел.;

III - загрязненные, 5 чел.;

IV - сильнозагрязненные, 3 чел.

Для определения часовых расходов в каждый час суток необходимо для каждой категории потребителей установить коэффициент часовой неравномерности. Для каждого района города коэффициент часовой неравномерности находится по СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение», п. 2.2, формула (4):

, (3.12)

где α_max = 1,2÷1,4.

При степени благоустройства q=125 – 160 л/(сут.чел.), α_max =1,4;

q=160 – 230 л/(сут.чел.), α_max =1,3;

q=230 – 350 л/(сут.чел.), α_max =1,2

и можно определять по интерполяционной формуле

, (3.13)

где q - удельное водопотребление, л/(сут.чел.).

 - принимается по [CНиП 2.04.02-84, табл. 2] или табл. 8 в зависимости от числа жителей.

Таблица 8

N, тыс. чел.	0,1	0,15	0,2	0,3	0,5	0,75	1	1,5	2,5	4	6	10	20	50	100	300
max	4,5	4,0	3,5	3,0	2,5	2,2	2	1,8	1,6	1,5	1,4	1,3	1,2	1,15	1,1	1,05