Диссертация (1141496), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Расчетная схема кольцевой сети99Совмещая два принципа расчета разветвленной и кольцевой водопроводной сети, возможно суммировать все расходы на ответвленных участках и отнести их к узлу 1 находящемуся на магистральной сети (рисунок 3.8). Обычно потери напора не суммируются как расходы, а считаются как средняя величина длявсех тупиковых участков. В таком случае количество расчетных участков на всейсети квартала значительно сокращается, а ко всем узлам магистральной сетиприсоединяются эквивалентные тупиковым участкам расходы.
Предлагается длягидравлического расчета таких сетей использовать принцип энергетического эквивалентирования.Рисунок 3.8. Схема подключения фиктивных участков к узлуВ узлах магистральной сети (энергоузлах) при заданных напорах в исследуемом фрагменте водопроводной сети моделируется невозмущенное состояниерасчетной зоны (РЗ). Формирование полноразмерной гидравлической системы(ПГС) на основе РЗ с фиксированными узловыми потенциалами относит задачуанализа возмущенного состояния с последующим переводом структурного графаПГС в– МПГС (модель полноразмерной гидравлической системы), позволяет получить упрощенный вид сети (рисунок 3.9) [4].100Рисунок 3.9. Расчетная схема эквивалентных участковОбозначив множество тупиковых участков как фиктивные линии подсистемы можно значительно упростить всю схему расчета полноразмерной гидравлической системы используя т.е. расходы и потери напора на всех участках системы [4].3.3.
Гидравлический расчёт водопроводной сети с учетом коэффициенташероховатости ветхих трубопроводовФормирование системы водоснабжения, как правило, производится послестроительства домов и распределительные трубопроводы не всегда обеспечивают потребности в расходе и напоре воды, а водопроводная сеть из трубопроводов диаметром от 50 до 150 мм разбивается на тупиковые участки большой длины [19].Управлять такой системой водоснабжения и обеспечивать потребителейводой достаточно сложно.
Для гидравлического расчета сетей в этих районах,необходимо иметь метод расчета, который позволял бы быстро получать реальную картину потокораспределения.Процессы эквивалентирования широко используются в технике по энергетическим, стоимостным, метрическим и другим критериям. Для гидравлическихрасчетов энергетическое эквивалентирование позволяет определить условия изменения структурного графа при решении задач анализа и синтеза возмущенного состояния большой гидравлической системой (БГС) [44, 47].Использование условий множественного эквивалентирования по энергетическому критерию в задачах анализа возмущенного состояния централизованныхсистем водоснабжения позволило разработать «тупиковый» принцип эквивален-101тирования, на основе частного условия энергетического эквивалентирования [65,66, 69, 70]:m z N psi Qijmz S ij Qij dQij j 1 i 1 0j 1Q jэ0S jэ Q jэ dQ jэ ,(3.1)где Npsi – множество участков абонентских подсистем (АП), отнесенных к энергоузлам (ЭУj) расчетной зоны, Sij, Qij – коэффициент гидравлического сопротивления и расчетный расход участка i из множества Npsi; Siэ, Qiэ – то же для эквивалентного участка j; mz – множество энергоузлов.Экспериментальные исследования проводились на территории с расчетнойзоной (РЗ) площадью 7,6 км2 в районе Тху Дык, с прогнозируемой численностьюнаселения около 110 тыс.
человек в 2030 году и нормой водопотребления 250л/сут. на человека. Принимаем усредненное значение плотности населения, когдана 100 м распределительного трубопровода приходится 40 частных домов с семьями по 4 человека [50, 56].Рисунок 3.10. Схема водоснабжения расчетного квартала района Тху Дык102В расчетной зоне (РЗ) (рисунок 3.10) выбрали 5 фрагментов полноразмерных гидравлических систем (ПГС), имеющих приблизительно суммарные длины:200 м; 500 м (рисунок 3.11); 1000 м (рисунок 3.12); 1500 м (рисунок 3.13); 2000 м(рисунок 3.14).
Гидравлический расчет сети квартала выполнится по сценариюнапора источника равному 45 м. Гидравлический расчёт фрагментов ПГС проводился по программе Bentley WaterGEMS V8i. Расчет позволил получить гидравлические параметры на участках сети во время максимального водопотребления[36, 57, 58]. Потери напора определяются по формуле Дарси–Вейсбаха, с среднейвысотой шероховатости е = 0,0015 мм для используемых полиэтиленовых труб[82-84].Рисунок 3.11. Схема фрагмента сети Рисунок 3.12. Схема фрагмента сетидлиной 500 мдлиной 1000 м103Рисунок 3.13. Фрагмент сети - 1500 мРисунок 3.14.
Фрагмент сети - 2000 м104Гидравлический расчет сети выполняется в следующем порядке:Учитывая длину трубопроводов всей РЗ, разделяем сеть на фрагменты,имеющие суммарные длины приблизительно равные типовым фрагментам ПГСна рисунки 3.11-3.14.Заменяя фрагменты ПГС на энергоузлы, получаем упрощенный вид сети(рисунок 3.15). Энергоузлы имеют расходы, которые соответствует суммарнойдлине фрагментов сети по формуле:N150 N100 N *n*qqэ L100i L150i (л/сут.),li 1 i 1(3.2)qэ – водопотребление энергоузла в составе МПГС (модель полноразмерной гидравлической системы); 100 – длина участка, который имеет диаметр 100 мм;150 – длина участка, который имеет диаметр 150 мм; l – длина участка 100 м.Рисунок 3.15.
Упрощенная схема (I-вое упрощение) водоснабжения расчетногоквартала105В процессе выполнения гидравлического расчета для фрагментов ПГС, параллельно анализируются ещё 5 случаев с разными отношениями ƩL150/ƩL (распределительные трубопроводы составляют только трубы имеющие диаметр 100мм и 150 мм), что позволяет увеличить точность результатов гидравлическогорасчета с применением принципа энергетического эквивалентирования.
Например, для фрагмента сети длинной 2000 м, получены результаты потерь напора(таблица 3.4), 1500 м (таблица 3.3), 1000 м (таблица 3.2), соответствующие разным соотношениям ƩL150/ƩL (таблица 3.5).Таблица 3.2Результат гидравлического расчета фрагмента сети длинной ≈ 1000 м44171615501522304417161550155032151312174360243024295032151312174360243024295014220240,50,532202422024452200,70,242941,00,322230441716155015503215131217436024302429501422024453761,40,41L150L100VL150L100L150501445486IV2230441716155015503215131217436024302429501445L1002230IIIL1500,100,140,200,080,070,070,230,070,230,150,070,060,060,080,200,280,110,140,110,130,230,061,020,110,214,22L1008800120001760068006400600020000600020000128006000520048006800172002400096001200096001160020000560088000960018000IIL15035,24870,427,225,62480248051,22420,819,227,268,89638,44838,446,48022,435238,472L100Q(л/сут)223044171615501550321513121743602430242950142202445911q(л/с)Числожителей100100100100100100100100100100100100100100100100100100100100100100150100100ДлинаДиаметр15 1917 2018 2119 2213 2421 2520 2723 2824 2922 3025 3128 3429 3630 3731 3932 4033 4234 4327 4435 4514 4738 4839 4937 5040 51∑hƩL150/ƩLУзелУчастокI223044171615501550321513121743602430242950142202044503,80,00106Таблица 3.3Результат гидравлического расчета фрагмента сети длинной ≈ 1500 м4260941026469402229682155592943455218204715638649275230,90,3436305141835842609410264693630514183584260941026469402229682155592943455218204715638649272941,30,193630514183584260941026469402229682155592943455218204715638649271802,50,1240222968215559294345521820471563864927914,50,06L150L100VL150L100IVL150L100363051418358IIIL1500,170,140,240,190,380,270,190,280,440,470,300,320,190,100,130,310,100,250,270,130,200,210,240,080,090,220,070,290,400,230,137,03L100144001200020400164003320023200168002400037600408002560027600160008800116002720084002200023600116001720018000208007200800018800600025200344001960010800IIL15057,64881,665,6132,892,867,296150,4163,2102,4110,46435,246,4108,833,68894,446,468,87283,228,83275,224100,8137,678,443,2L100Q(л/сут)3630514183584260941026469402229682155592943455218204715638649271518q(л/с)Числожителей100100100100100100150100100100100100150150150150150150150100100100100150100150150100100100100ДлинаДиаметр45 5547 5649 5751 5853 5957 6162 6569 6971 7072 7174 7276 7344146248350452554642770873975 1061 1164 1263 1366 1665 1768 1867 1956 2055 21∑hƩL150/ƩLУзелУчастокI36305141835842609410264694022296821555929434552182047156386492707,00,00107Таблица 3.4Результат гидравлического расчета фрагмента сети длинной ≈ 2000 м0,640,310,450,260,610,320,300,250,110,090,310,110,150,190,250,460,580,970,240,090,160,210,170,120,130,151,350,310,230,200,420,1410,2713866985713866985713269645423206623324054511934463725293329168504391311,340,50209511934463725293329168506141,690,28138132100126209511934463725293329168504391313702,010,1713269645423206623324054100126209511934463725293329168504391312703,180,12L150L100L150V66985769645423206623324054100126L100L1501381324391311114IV66985769645423206623324054100126209L100IIIL150L1005520026400392002280052800276002560021600920080002640092001280016000216004000050400836002040076001360018400148001000011600132001164002720020000172003640012400IIL15022110615791211110102863732106375164861602023348230547459404653466109806914650L100Q(л/сут)13866985713269645423206623324054100126209511934463725293329168504391312219q(л/с)Числожителей150100100100150100100100100100100100100100100150150100100100100100100100100100100150150100100100ДлинаДиаметр325546677881091110 1211 1312 1413 1514 1616 1815 1917 2018 2122220 2421 2622 2723 2924 3025 3226 3319 3427 3528 3630 3829 3932 4131 4233 43∑hƩL150/ƩLУзелУчастокI13866985713269645423206623324054100126209511934463725293329168504391311386,260,06108Таблица 3.5Результаты гидравлического расчета фрагментов сетиƩL ≈ 2000 м ;Qср ≈ 10,27 л/сƩL ≈ 1500 м ;Qср ≈ 7,16 л/сƩL150/ƩL h (м) ƩL150/ƩLI0,51,30,33II0,271,70,18III0,162,00,11IV0,123,20,05V0,0626,30ƩL ≈ 1000 м ;Qср ≈ 4,21 л/сh (м)0,91,32,54,57,0ƩL150/ƩL0,530,410,320,240h (м)0,50,71,01,43,8ƩL ≈ 500 мQср ≈ 2,05л/сh (м) = 0,5 мƩL ≈ 200 мQср ≈ 0,78л/сh (м) = 0,2 мУчитывая длины трубопроводов фрагмента ПГС, выбираем соответствующие результаты гидравлического расчета в энергоузлах (или интерполируем) из таблицы 3.5.Включаем потери напора (в час максимального водопотребления) фрагментов ПГС в соответствующие энергоузлы в составе МПГС при различныхпланировочных отметках земли рассматриваемых энергоузлов (таблица 3.6).Таблица 3.6УзелПовышенная отметка(потери напора) (м)Дополнительноеводопотребление(л/с)УзелПовышенная отметка(потери напора) (м)Дополнительноеводопотребление(л/с)0,000J-38 13841,506,620J-73 19611,509,330J-20,000,000J-390,000,000J-740,001,330J-30,000,000J-400,000,134J-75 12791,005,920J-40,000,000J-410,001,810J-760,001,110J-50,000,0001,909,770J-770,000,000J-60,000,0000,501,960J-780,000,0002,506,9400,000,000J-79 14473,009,2300,502,8800,906,700J-800,000,880J-90,000,0000,703,900J-81 2000,200,920J-10-4,506,8600,000,000J-820,001,590J-7 1500J-8 624J-42 2047J-43 424J-44J-45 1450J-47 849J-48Дополнительноеводопотребление(л/с)Дополнительноеводопотребление(л/с)0,00Повышенная отметка(потери напора) (м)Повышенная отметка(потери напора) (м)J-10,603,3701,709,3301,006,9403,804,740J-1110,000,000J-1120,000,4800,906,9302,506,980J-1150,000,000J-1160,000,000УзелУзелИзменении планировочных отметок земли рассматриваемых энергоузловJ-107 729J-108 2017J-109 1500J-110 1025J-113 1498J-114 14081091483J-110,000,000J-49 22426,3010,370J-83 6810,503,100J-117 20521,509,820J-124300,502,000J-500,000,000J-840,000,440J-1180,000,880J-130,000,000J-51 19286,308,920J-850,000,440J-119 22532,0010,430J-1413431,006,210J-520,000,000J-86 9181,404,250J-1200,000,610J-160,000,000J-530,000,080J-870,000,1200,504,630J-180,000,000J-540,001,490J-880,000,7902,004,1701,404,170J-550,000,560J-890,000,660J-1230,000,7501,005,900J-560,000,210J-90 2000,200,920J-124 8880,804,1102,008,700J-57 17441,508,070J-910,000,840J-1250,001,2800,000,000J-580,000,000J-92 5850,502,700J-126 14302,506,6201,709,970J-59 7871,003,640J-930,000,000J-127 19741,809,3800,000,000J-600,000,220J-940,004,860J-1290,000,4400,201,000J-610,000,000J-95 6360,502,940J-130 21551,809,970J-270,000,0001,007,870J-960,000,0002,006,940J-280,000,8400,503,410J-970,001,1501,006,510J-294500,502,080J-640,000,000J-98 19471,509,010J-133 13731,006,350J-300,000,440J-65 19273,208,920J-990,001,860J-134 15871,007,340J-316310,502,920J-660,000,750J-100 18371,808,500J-1350,000,000J-320,000,660J-67 2000,200,920J-1010,000,350J-1360,000,000J-337000,703,240J-680,002,120J-102 19013,209,020J-1370,000,000J-340,000,440J-69 23201,8010,740J-1030,000,560J-1380,000,000J-352040,201,000J-700,000,000J-104 20201,809,750J-1390,000,000J-360,000,000J-710,000,620J-105 10023,804,630J-1400,000,000J-370,000,220J-72 10471,404,840J-1060,001,500J-19902J-201281J-221878J-23J-242154J-25J-26208J-62 1550J-63 595J-121 858J-122 902J-131 1500J-132- 1407110Результаты гидравлического расчета водопроводной сети показали, чтообеспечение требуемым расходом и напором распределительных трубопроводовявляется проблематичным и приводит к серьезным последствиям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
