Определение параметров элементов территориальной водохозяйственной системы и элементов системы водоснабжения одного из населённых пунктов

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

1. Функциональная оценка и гидравлический расчёт элементов водоснабжения водохранилищ.

1.1. Определение параметров водопроводного канала.

1.2. Определение параметров водопроводного сооружения, пересекающего автомобильную дорогу.

2. Гидравлический расчёт распределительной водопроводной сети населённого пункта. Определение требуемой высоты водонапорной башни (ВБ).

2.1. Определение расчётных расходов воды на участках распределительной водопроводной сети.

2.2. Гидравлический расчёт сложного (тупикового) длинного трубопровода.

2.3. Построение линии пьезометрического напора. Определение высоты ВБ .

3. Гидравлический расчёт водоводов. Определение параметров насосной установки в НС-1.

3.1. Гидравлический расчёт простых коротких трубопроводов в водозаборном узле.

3.2. Гидравлический расчёт водоводов 1-го подъёма.

3.3. Определение допустимой высоты размещения, а так же полного напора и мощности насосной установки.

ВВЕДЕНИЕ.

Целью проектной работы является определение (при выполнении гидравлических расчётов) параметров элементов территориальной водохозяйственной системы и элементов системы водоснабжения одного из населённых пунктов. В частности, определение параметров канала, подающих воду из весьма удалённой реки территориальный искусственный поверхностный источник водоснабжения (в водохранилище). Кроме того, определяются параметры водозабора, водоводов и распределительной водопроводной сети малого населённого пункта.

1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОЦЕНКА И ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ВОДОХРАНИЛИЩ.

1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОДОПРОВОДНОГО КАНАЛА.

Равномерное движение возможно, если размер и форма поперечного сечения канала, шероховатость его стенок, а также гидравлический уклон по длине канала не изменяются. Таким образом, при равномерном движении глубина наполнения h по всей длине канала сохраняет постоянную величину. При равномерном движении воды в канале гидравлический уклон равен геодезическому уклону дна канала.

Основными расчетными формулами для равномерного движения жидкости являются:

формула Шези

(1.1)

и формула расхода

(1.2)

где: средняя скорость движения жидкости, ;

коэффициент в формуле Шези, ;

гидравлический радиус, м;

уклон дна канала;

расход, ;

площадь живого сечения канала, ;

Часто в гидравлических расчетах формулы (1.1) и (1.2) записывают в виде:

(1.3)

(1.4)

где: модулем скорости

модулем расхода

Последняя представляет собой расход в русле при .

Для определения коэффициента С я использую формулу Н. Н. Павловского:

(1.5)

где: - коэффициент шероховатости, зависящий от материала и состояния поверхности стенки [1,3]. Используется бетонный канал, при среднем состоянии шероховатости .

Показатель степени у зависит от коэффициента шероховатости п и гидравлического радиуса R и определяется по формуле:

(1.6)

При ориентировочных расчетах величину у можно определять по приближенной формуле:

у = 1,5 при 0,1 <R<1,0 м (1.7)

Я использовал канал трапецеидального профиля, так как они наиболее распространены.

Рис. 4. Канал трапецеидального профиля.

Для канала трапецеидального профиля гидравлические элементы определяются следующими зависимостями:

площадь живого сечения:

смоченный периметр:

где: b - ширина канала по дну, м;

h - глубина воды в канале, м;

ω - площадь живого сечения, ;

χ - смоченный периметр, м;

m - заданный коэффициент заложения откосов канала, .

а - горизонтальный размер наклонной стенки канала, м;

- угол наклона боковых стенок канала, град.

При проектировании канала ему можно придать токую форму поперечного сечения, которая при заданной площади живого сечения , уклоне дна канала i и шероховатости стенок п будет обладать наибольшей пропускной способностью и обладать максимальной скоростью V. Площадь живого сечения , при этом, будет минимальной. Такая форма канала получила наименование, гидравлически наивыгоднейшего профиля.

Для гидравлически наивыгоднейшего профиля трапецеидальной формы канала:

(1.8)

Для расчёта канала я воспользуюсь графическим методом. Для этого необходимо построить график расхода , для построения которого подсчитываются расходы при нескольких глубинах с тем, чтобы по точкам можно было построить кривую . Отложив на оси абсцисс точку, соответствующую заданному расходу Q, по графику находят искомую глубину h.

Для построения графика необходимо брать не менее четырех точек, при этом заданный расход должен находиться между этих точек.

Для проверки графического решения, рекомендуется по найденной глубине h определить по формуле (1.2) расход, который должен быть примерно равен заданному расходу, если все вычисления и построения выполнены правильно.

Соотношение между шириной канала b и глубиной h определяем по формуле (1.8):

Для построения графика задаёмся четырьмя глубина h и все вычисления помещаем в таблицу 1:

Таблица 1. Параметры водопроводного канала.

На основании таблицы (1) строим график Q = f (h) (рис.5).

По графику определяем, что расход Q = 2 будет проходить в

канале при глубине h = 0,82 м, а расход в 2 раза меньший Q = 1 при

глубине h = 0,61 м.

Делаем проверку по формуле (1.2).

Для глубины h = 0,82 м.

Для глубины h = 0,61 м.

Проверка показала, что расход, определенный по графику, практически равен вычисленному теоретически.

Рис. 5. График Q = f (h).

1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОДОПРОВОДНОГО СООРУЖЕНИЯ, ПЕРЕСЕКАЮЩЕГО АВТОМОБИЛЬНУЮ ДОРОГУ.

Требуется определить размеры бетонной шероховатой, при среднем ее состоянии безнапорной трубы, пропускающей при уклоне i = 0,003 и степени наполнения a около 0,75 расход Q = 2 м3 /с.

По справочнику [1,3] принимаем коэффициент шероховатости п = 0,014.

Произведу гидравлический расчет по таблицам, составленным В. И. Калицуном [7,9] для труб с коэффициентом шероховатости n = 0,014.

Определяем модуль расхода по формуле (4)

По таблице значений модулей расхода и скорости для труб при n = 0,014 [7,9] находим, что для трубы d = 1200 мм при степени наполнения модуль расхода равен К=35740 л/с, а модуль скорости W=36,8 м/с. При степени наполнения модуль расхода К=37680 л/с, а модуль скорости W = 36,8 м/с.

Интерполяцией определяем, что модуль расхода К =36516 л/с, будет соответствовать степени наполнения , что близко к заданному, а модуль скорости W = 36,8 м/с.

Следовательно, скорость V по формуле (1.3) равна:

При уменьшении расхода в трубе в 2 раза модуль расхода будет равен:

Для трубы d =1200 мм при степени наполнения модуль расхода К = 15232 л/с и модуль скорости W = 30,8 м/с, а при степени наполнения модуль расхода К = 18282 л/с и модуль скорости W = 32,4 м/с.

Интерполяцией определяем, что модуль расхода К = 18258 л/с, будет соответствовать степени наполнения а = 0,5, а модуль скорости W = 32,4 м/с

Следовательно, скорость будет равна: