Проектирование внешних напорных водоводов
Подача чистой воды в распределительную сеть водопотребителя осуществляется насосной станцией по напорным водоводам. При выборе их материала в первую очередь следует ориентироваться на неметаллические трубы: асбестоцементные, пластмассовые и железобетонные. Асбестоцементные предлагается применять при диаметрах до 500 мм включительно и напорах, не превышающих 120 м. При диаметрах свыше 500 мм и напорах до 90 м рекомендуется использовать железобетонные трубы. При больших напорах, в условиях предприятий и населенных мест со сложными подземными коммуникациями, а также в других случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании водоводы могут проектироваться стальными или чугунными.
Таблица 11
Коэффициенты в (28), зависящие от материала труб
| Трубы | m | k | a | b | R |
| Стальные | 5,1 | 0,00179 | 1,4 | 4,6 | |
| Чугунные | 5,1 | 0,00179 | 1,6 | 3,3 | |
| Асбестоцементные | 4,89 | 0,00118 | 1,95 | 7,3 | |
| Железобетонные | 4,89 | 0,00169 | 1,3 | 3,3 | |
| Пластмассовые | 4,77 | 0,00105 | 1,95 | 4,6 |
Диаметры водоводов выбираются с учётом стоимости труб, производства работ и эксплуатационных затрат на электроэнергию, определяемых гидравлическим сопротивлением в трубопроводах. Чем меньше диаметр труб, тем меньше их строительная стоимость, однако тем больше гидравлическое сопротивление и затраты на электроэнергию. Оптимальным считается вариант с наименьшими суммарными затратами.
Расчётный расход одного напорного водовода
Qн.в=Qp/n л/с, (27)
где Qp - расчётная подача насосной станции; n - число напорных водоводов.
Число напорных водоводов от станций I и II категорий принимается не менее двух. Если при двух водоводах их диаметры оказываются более 1400 мм, то число водоводов увеличивают.
Для каждого диаметра при определенных условиях строительства и эксплуатации, характеризуемых так называемым экономическим фактором Э, существуют определенные расходы, при которых экономически оправдано применение именно этого диаметра.
Величину экономического фактора вычисляют по формуле
, (28)
где m и k - показатель степени при диаметре и коэффициент в формуле для гидравлического уклона (табл. 11);
s - стоимость электроэнергии, коп./(кВт·ч);
a и b - показатель степени при диаметре и коэффициент в формуле для определения строительной стоимости водоводов (табл. 11);
R - отчисления на амортизацию, % (табл. 11).
В табл. 12 для труб соответствующего материала и диаметра приводятся предельные наибольшие экономические расходы для условий, характеризуемых значением экономического фактора Э =1.
Для выбора экономически выгодного диаметра по этой таблице вычисляют расход, приведённый к значению экономического фактора, равному единице:
(29)
Таблица 12
Предельные экономические расходы, л/с, для трубопроводов
из разных материалов при Э = 1
| Условный проход, мм | Трубы | ||||
| стальные | чугунные | асбесто-цементные | железо-бетонные | пластмассовые | |
| 10,6 | 8,4 | 9,2 | - | 9,2 | |
| 19,8 | 22,4 | 19,9 | - | ||
| 40,6 | 40,7 | - | 32,6 | ||
| 65,3 | 65,3 | - | 61,5 | ||
| 95,6 | - | 81,5 | |||
| - | |||||
| - | |||||
| - | - | ||||
| - | |||||
| - | - | ||||
| - | - | ||||
| - | - | ||||
| - | - | ||||
| - | - | - | |||
| - | - | - | |||
| - | - | - | - | ||
| - | - | - |
Данная методика определения диаметров трубопроводов с учётом экономического фактора описана во многих учебниках и справочниках. Однако в настоящее время применение её затруднено в силу значительного роста цен на электроэнергию, использования материалов импортного производства. Поэтому для достаточной точности можно использовать таблицы Шевелёвых [5], в которых этот экономический фактор учтён. Экономически наивыгоднейшие диаметры выделены рамочкой. Действительно, если сопоставить скорость движения воды в водоводе, полученную по таблицам [5], и сравнить со скоростями в табл. 10, то видно, что они попадают в рекомендуемый диапазон.
Для нашего примера Qн.в=Qp/n=453,75/2=226,88 л/с.По таблицам [5] для полиэтиленовых труб и указанного расхода рамочкой выделен диаметр 450 мм. Интерполируя значения скорости, получим значение v=1,82 м/с, что попадает в рекомендуемый диапазон (табл. 10).
В дальнейшем, после подбора насосных агрегатов, одна нитка напорного водовода, в случае выхода из строя одного из водоводов, проверяется на пропуск расхода, равный 0,7Qp. И если водовод не выдерживает проверки на пропуск 70% расхода от Qp, с учётом допустимых скоростей для данного диаметра трубы, следует предусмотреть между водоводами устройство переключения. В отдельных случаях может оказаться целесообразным увеличение диаметра водовода на сортамент.
Осуществим проверку для нашего случая. Qн.в=Qp·0,7=453,75·0,7=317,63 л/с. По таблицам [5] для полиэтиленовых труб проверяемого нами диаметра 450 мм и указанного расхода интерполируем значения скорости и получаем значение v=2,54 м/с, что попадает в рекомендуемый диапазон (табл. 10). Дополнительных переключающих устройств или повышения диаметра не требуется.
Внешние напорные водоводы проектируют из неметаллических труб. Расстояние между водоводами должно быть не менее 0,7...1,5 м. Глубина заложения низа труб принимается на 0,5 м больше расчётной глубины промерзания в данном районе.
Нниза=Нпр+0,5 м. (30)
Для удобства эксплуатации на напорных водоводах проектируют камеры переключения, в которых размещается соответствующая арматура. Расстояние между переключениями должно быть не более 5 км.