Диссертация (1141496), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Кроме этого района необходимотакже закольцевать участки районной сети, что позволит повысить надежностьработы всей водопроводной сети.На основании предварительного потокораспределения, в процессе увязкивновь образованных колец, уточняются диаметры сопроводительных трубопроводов и новых участков сети района.В кольцевой сети все участки питаются не менее чем от двух линий, чтозначительно повышается надежность водопроводной сети. Преимущество кольцевых сетей заключается в обеспечении бесперебойной подачи воды, возможного отключения аварийного участка. При возможном возникновении гидравлических ударов, при быстром закрытии запорно-регулирующей арматуры, потокиводы перераспределяется на другие участки сети.
Кольцевые сети длиннее тупи-60ковых и стоимость их несколько выше по сравнению с тупиковыми, несмотря наиспользование труб меньшего диаметра [74].При проектировании системы водоснабжения определяется общее водопотребления города, в соответсвии с генпланом намечается трассировка кольцевойраспределительной сети, определяются основные магистральные линии образующих замкнутые кольца сети.На водопроводной кольцевой сети обозначаются узлы и участки и намечается предварительное потокораспределение. В табличной форме представляютсярезультаты расходов воды на участках, диаметры и длины участков. Реальнаяраздача воды потребителям осуществляется на всех участках сети, имеющихтранзитные и путевые расходы.
Сосредоточенные расходы воды подаются предприятиям, баням, прачечным, крупным водопотребителям.2.3.2. Значение повысительных насосных станций в СПРВНасосные станции 1-го подъема осуществляют водозабор из открытых иподземных источников, насосные станции 2-го, 3-го, и 4-го подъема являютсяповысительными насосными станциями (ПНС) в системах водоснабжения иосуществляют транспортировку воды до потребителей (рисунок 2.4).ПНС устраивают для повышения давления в системах водоснабжения вновых строящихся микрорайонах населенных пунктов, в уже существующих городских районах и кварталах с недостаточным давлением воды в сети.61Рисунок 2.4. Схема определения расчетного напора насосов II и III подъема прибезбашенной системе водоснабженияГде I – РЧВ; II – НС II подъема; III – НС III подъема; hн.в – гидравлические потери в трубопроводе от НС II до начала водопроводной сети; hвдм – потери напора вводомере; Hг – глубина заложения труб в диктующей точке сети zд.м иотметка минимального уровня воды в резервуаре zмин, ; Hсв – необходимый свободный напор в диктующей точке сети; hн.с – потери напора внутри НС; hс – потери напора в сети; H – полная высота подъема насосовПрекращение использования индивидуальных накопительных баков и резервуаров позволит обеспечить всех потребителей бесперебойной подачей водыповысительными насосными станциями с необходимым расходом и с требуемымнапором.Установка повысительных насосных станций (ПНС) на распределительныхтрубопроводах для увеличения давления воды, будет иметь некоторые преимущества по сравнению с повышением давления насосами второго подъема [46].Слишком высокоге давлени в магистральном трубопроводе у насосной станцииII подъема, как показано на рисунке 2.5, и в целях обеспечения напора воды в узле 15 (диктующая точка в сети) не менее чем 35 м, приведет к тому что напор воды в большинстве остальных узлов в сети будет около 60 м, и как известно, количество утечек воды также пропорционально увеличится, что приведёт к увеличению расходов энергии и потерь воды (рисунок 2.5).62Рисунок 2.5.
Установки насосных станций (НС)На модели сети водоснабжения, когда насосная станция (НС 2) обеспечивает необходимые расход и давление воды в сети, и одновременно передаетчасть воды к резервуару (Р), откуда насосной станцией (НС 3) вода забирается ипередается в следующий район с потерей давления в сети. Такая модель предполагает образование отдельных зон водоснабжения и перераспределение транзитных потоков.Предположим, что основной транзитный поток будет направлен в новыймагистральный трубопровод, отделенный от остальной части системы (рисунок2.6).Давление в новом магистральном трубопроводе уменьшится до минимального требуемого значения, так как транзитные расходы не будут проходить повсем участкам колец [110].Система разделена на три более мелких зоны водопотребления, где каждаяиз вновь образованных зон может работать независимо, с одной точки подключения, что дает возможность регулирования давления в отдельной зоне.
Требуемое давление в зонах поддерживается с помощью ПНС, которые непосредственно связаны с трубопроводами;Все упомянутые выше предположения приводят к созданию новой схемыпотокораспределения в той же системе, состоящей из трех независимых зон сПНС.63Рисунок 2.6. Система разделена на три более мелких зоны водопотребленияУстановка повысительных насосных станций позволяет получить болеесбалансированное давление воды в сети, снизить давление на НС 2 и сократитьвозможные аварии и потери воды [104].
Но такое преобразование сети потребуетувеличения начальных инвестиционных затрат и усложнит управление и эксплуатацию сети.2.4. Гидравлический расчет водопроводной сети района на основе компьютерной программы WaterGEMS2.4.1. Определение гидравлических параметров водопроводной сети приаварии на магистраляхВ последнее время во Вьетнаме произошло несколько аварий на транзитной магистрали с диаметром труб 1600 мм, которые оставили без воды более70000 семей [86].Аварии происходят особенно в часы максимального водоразбора и при повышении давления на участках, где трубы имеют повреждения, трещиы, свищи,соединения с домовыми вводами. В настоящее время в городах Хошимине иХаное все жилые и общественные здания имеют собственные водонапорные баки и резервуары для набора необходимого запаса воды вследствии недостаточных расходов и напора воды в централизованной системе ваодоснабжения.64Вследствие этого необходимо провести модернизацию водопроводной сети, проложив параллельно магистральным сопроводительные трубопроводыменьшего диаметра и закольцевать основные тупиковые участки (рисунок 2.7).Согласно законам гидравлики, для участков труб водопроводной сети соединенных последовательно потери напора суммируются, а для двух труб соединенных параллельно, потери напора будут одинаковыми в каждой трубе.Потери напора по длине определялись по формуле Наzen-Williams [82–86]:h=KL 1.854.87 ( )D,(2.30)где h – потери напора, м; C – коэффициент шероховатости; D – диаметр трубы,м; L – длина трубы, м; K – константа (10,67).Рисунок 2.7.
Предлагаемая схема водопроводной сети района ТхуДыкДля конечного участка сети из чугунных и стальных труб соединённых последовательно коэффициент шероховатости и расчётный диаметр определяютсяпо формулам [4]:65Cr =Dr =L0.54rD2.63rL(∑ 4.87 i 1.85 )DiCiL0.205rC0.38rL(∑ 4.87 i 1.85)DiCi,0.540.205(2.31),(2.32)Для конечного участка сети труб соединённых параллельно коэффициентшероховатости и диаметр определяются по формулам:Cr =L0.54r2.63 ∑DrDr = (L0.54rCr∑Ci D2.63iL0.54iCi D2.63iL0.54i,)(2.33)0.38,(2.34)Шероховатость стенок стальных и чугунных труб увеличивается в зависимости от срока их эксплуатации, при этом коэффициент шероховатости НаzenWilliams уменьшается (таблица 2.3) [30, 35].Таблица 2.3Коэффициенты шероховатости новых и неновых труб (Наzen-Williams) [11]Трубы из чугуна(срок эксплуатации)Новая труба10 лет20 лет30 лет40 летКоэффициент Наzen-Williams130107-11389-10075-9064-83Рассмотрим какие повреждения транзитной магистрали диаметром 2000 мм, внесут изменения в потокораспределение в сети.
Результат гидравлического расчёта сетина случай аварии на магистральном трубопроводе показал, что обеспечение требуемым расходом и напором водопроводной сетью является проблематичным и приводитк серьёзным последствиям [24, 59, 86]. Чтобы избежать возможного отказа работы сети (рисунок 2.8), на участках Y-18, Y-19, Y-22, Y-23, Y-105, Y-46 и др., где скоростидвижения потока воды более 3 м/с, необходимо уменьшить напор насосов на насоснойстанции, но это приведёт к снижению напора у потребителей [26].66Рисунок 2.8.
Гидравлический расчёт сети с сопровождающими участкамиДля предотвращения такой ситуации необходимо проложить две перемычкимежду двумя транзитными магистралями диаметром 2000 мм. Первую перемычкупроложить рядом с насосной станцией № 1, вторую - вблизи границы с районом ТхуДык [47, 44]. Гидравлический расчёт по программе WaterGEMS (рисунок 2.9), показал, что довольно стабильно обеспечивается давление в большинстве узлов с напорами от 12 до 22 метров [60, 61, 77].Рисунок 2.9. Расчёт расхода и напора воды в час максимального водопотребления67Рисунок 2.10.
Увязка сети после корректирования диаметровСледующим шагом расчёта является корректировка диаметров на участках,где скорости движения воды превышают предельно допустимые, что позволитминимизировать потери напора (рисунок 2.10). Для повышения напора воды,можно параллельно регулировать режим работы насосов на насосных станциях[59, 65, 66].Увеличение диаметров на участках Y-104, Y-23, Y-24 с 300 мм до 400 мм,показывает, что некоторые узлы, совсем не получают воды. В тоже время более13 узлов имеют напор воды ниже 12 м (в час максимального водоразбора). Дляобеспечения подачи требуемого количества воды, и необходимого давления в сети, следует продолжать корректировать потокораспределение до обеспечениянапора воды более 12 м в любое время суток, независимо от аварии на любомучастке трубопровода.68Рисунок 2.11. Гидравлический расчёт сети при аварииПосле увеличения диаметров труб на участках Y-98, Y-132, Y-34, Y-23, У104, У-165, Y-92, результаты расчётов показали, что в 8 часов утра (максимальное водопотребление) напор воды составлял 11,9 и 11,8 м только в двух узлах Р70 и Р-65, в остальных узлах сети напор превышал 12 м (рисунок 2.11).По результатам гидравлического расчёта построены пьезокарты давлений вузлах сети, что позволяет ликвидировать значительное количество индивидуальных резервуаров, расположенных на крышах домов высотой ниже 12 м [23].На рисунке 2.12 представлены расход, скорость воды и потери напора надвух участках основной линии магистрального трубопровода в час максимального водопотребления (8 ч утра).
Из графика видно, что на участке Y-4 расход водыq = 5758 л/с и скорость воды v = 1,83 м/с почти в 2 раза превышают такие же показатели на участке Y-3 (вода от насосной станции № 2). Такое увеличение скорости движения воды на время ликвидации аварии допустимо [69, 70].69Рисунок 2.12. График изменения расхода, потерь напора и скорости движенияводы по часам суток при аварииC использованием программы WaterGEMS представлены в виде пьезокарты построенные по результатам гидравлического расчёта, позволяют визуализировать распределение давления воды по участкам сети. Пьезокарты давлений вчас минимального водопотребления (рисунок 2.13) показывает, что в большинстве узлов рассматриваемой сети давление составляет от 150 kPa до 200 kPa.Рисунок 2.13. Изменение давлений в узлах сети в час минимального водопотребления70Рисунок 2.14. Изменение давлений в сети в час максимального водопотребленияВ час максимального водопотребления (рисунок 2.14) давление в сети повышается до 200-300 kPa, при этом значение расчётного давления в сети удовлетворяет прочности материала труб [91, 92].По результатам гидравлического расчета модернизированной кольцевойводопроводной сети, питаемой от двух транзитных магистралей и построенныхпьезокарт распределения давлений на сети района, можно значительно улучшитьпроблему снабжения водой всех потребителей [38, 39].2.4.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
